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Zeitreisen Ausflüge in Zukunft oder Vergangenheit sind theoretisch möglich...

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Alt 12.04.2010, 16:28   #31
Leon300
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Zitat:
Zitat von Tarlanc Beitrag anzeigen
Doch, Lichtgeschwindigkeit ist möglich. Licht erreicht diese zum Beispiel im Vakuum. Und das ohne unendlich grosse Energiereserven. Eine Taschenlampenbatterie reicht
Ich bin mir sicher, er meinte eine Art Objekt oder sowas, wegen der Geschwindigkeit.
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Alt 12.04.2010, 17:59   #32
Tarlanc
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Zitat:
Zitat von Leon300 Beitrag anzeigen
Ich bin mir sicher, er meinte eine Art Objekt oder sowas, wegen der Geschwindigkeit.
Ja, das denke ich auch. Aber auch Photonen sind Objekte. Und wenn ein Photon, das mit Lichtgeschwindigkeit fliegt (ja, vielleicht fliegt es ja nicht in dem Sinne des Wortes) unendlich viel Energie braucht, dann müsste diese Energie ja alle frei werden, wenn das Photon mit Lichtgeschwindigkeit auf ein anderes Objekt auftrifft (und das tun sie). Und wenn das der Fall wäre, dann müssten wir uns alle wie Film-Vampire vor Licht verstecken. Denn dann würden wir vebrennen, sobald wir von Licht getroffen werden.

Also scheint an der These, Lichtgeschwindigkeit bedürfe unendlich viel Energie, irgendwo ein Fehler zu sein. (Abgesehen vom Fehler, diese These als Folgerung der Formel E=mc^2 darstellen zu wollen).
__________________
Even people who are a pain in the arse can stimulate new thinking.
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Alt 12.04.2010, 23:12   #33
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Zitat:
Zitat von Tarlanc Beitrag anzeigen
Ja, das denke ich auch. Aber auch Photonen sind Objekte. Und wenn ein Photon, das mit Lichtgeschwindigkeit fliegt (ja, vielleicht fliegt es ja nicht in dem Sinne des Wortes) unendlich viel Energie braucht, dann müsste diese Energie ja alle frei werden, wenn das Photon mit Lichtgeschwindigkeit auf ein anderes Objekt auftrifft (und das tun sie). Und wenn das der Fall wäre, dann müssten wir uns alle wie Film-Vampire vor Licht verstecken. Denn dann würden wir vebrennen, sobald wir von Licht getroffen werden.
Nein, da ein Photon keine Ruhemasse besitzt
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Alt 13.04.2010, 15:13   #34
Rationalist
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Vor allen Dingen können sich Photonen auf Grund ihrer fehlenden Ruhemasse garnicht in einer anderen Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen
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Alt 21.04.2010, 16:21   #35
Llewellian
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Ist eigentlich richtig.

Andererseits gilt da natürlich auch die Heisenbergsche Unschärferelation.

Über makroskopische Strecken gemessen hat ein Photon immer exakt c im Vakuum (geltend für einen flachen Raum).

Je näher du jedoch den Aufenthaltsort bestimmst, desto unbestimmter wird seine Geschwindigkeit.
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Alt 22.04.2010, 09:24   #36
Sakslane
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Richtig, und gerade in der Teilchenphysik ist das auch ganz wichtig. Dort spricht man von "virtuellen" Teilchen, z.B. auch virtuellen Photonen, die zwischen anderen Teilchen ausgetauscht werden und die sich so verhalten, als hätten sie eine andere Ruhemasse. Ein einfaches Beispiel ist die Compton-Streuung:

Man kann sich die Compton-Streuung ganz grob vorstellen wie eine Art Teilchenbillard: Zwei Elektronen fliegen aneinander vorbei. Eines der beiden strahlt dabei ein Photon ab und wird durch den Rückstoß abgelenkt. Das andere Elektron absorbiert dieses Photon, erfährt ebenfalls einen Rückstoß und wird auch abgelenkt. Effektiv stoßen sich damit die beiden Elektronen ab - genau das ist die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen, die wir kennen. Es ist einfach nur ein Austausch von Photonen.

Wenn man nun aber genauer hinsieht, stellt man fest, dass das "klassisch" so gar nicht funktionieren kann. Sehen wir uns die Sache mal aus einem Bezugssystem an, in dem eines der beiden Elektronen am Anfang ruht. (Der Beobachter fliegt also neben dem Elektron her und sieht es daher in Ruhe.) Die Energie dieses ruhenden Elektrons ist gerade seine Ruhemasse. Nun sendet dieses Elektron ein Photon aus (gibt damit Energie an das Photon ab) und wird abgelenkt - da es aber vorher in Ruhe war, muss es sich durch diesen Schubs in Bewegung setzen. Nun sind zusätzlich zur Ruheenergie des Elektrons auch noch die Energie des Photons und die kinetische (= Bewegungs-)Energie des Elektrons vorhanden, also mehr als vorher! Das kann natürlich nicht sein, wegen der Energieerhaltung.

Aber genau an der Stelle kommt die Quantenmechanik ins Spiel. Die sagt uns nämlich: Das Photon, das da abgestrahlt wird, ist kein reelles, sondern ein virtuelles Photon. Das muss sich nicht an die "klassischen" Regeln halten, weil es schnell genug von einem anderen Elektron absorbiert wird. Stattdessen sind seine Eigenschaften (Energie und Impuls) "unscharf" und eine gewisse Abweichung ist erlaubt. Wenn dieses Photon vom anderen Elektron absorbiert wird, gleicht sich die Bilanz wieder aus, alles ist wunderbar.

Wer genau aufgepasst hat, wird sich fragen: Was passiert denn, wenn beide Elektronen anfangs in Ruhe sind? Dann stoßen sie sich doch trotzdem ab, beide geraten in Bewegung und gewinnen kinetische Energie. Woher kommt die? Dazu muss man wissen, dass Elektronen (und andere geladene) Teilchen keine "nackten" Ladungen sind, sondern umgeben von einer Wolke von virtuellen Teilchen - vor allem Photonen, Elektronen und Positronen. Wenn man von der Ruhemasse eines physikalischen Teilchens spricht, ist diese ganze Wolke bereits eingerechnet. (Das ganze nennt man dann "Renormierung" und lässt es Studenten als Übungsaufgabe, ist eine ziemlich lange Rechnerei...) Deren Energie hängt nun aber davon ab, welche anderen Teilchen in der Nähe sind. Bringt man zwei Elektronen nahe zusammen, so ist die Energie höher als wenn sie getrennt sind. Genau daher stammt die fehlende Energie. Umgekehrt ist es z.B. beim Wasserstoffatom: Bringt man ein freies Elektron und ein freies Proton zusammen, so binden sich die beiden und es kommt eine Energie von 13,6 eV raus.

Eigentlich wollte ich was über virtuelle Teilchen schreiben und nicht so viel über Renormierung und Bindungsenergie... Deshalb noch ein anderes wichtiges Beispiel aus der Teilchenphysik, in diesem Fall aber nicht für Photonen: Wenn man ein Elektron und ein Positron zusammenbringt, löschen sich die beiden aus. Bei niedriger Energie werden dann einfach zwei oder drei Photonen abgestrahlt. Wenn man die beiden aber mit ziemlich viel Energie aufeinanderschießt (wie es in den 90ern am Beschleuniger LEP beim CERN der Fall war), reicht die Energie auch zur Erzeugung anderer Teilchen. Eines davon, das am LEP ganz gezielt erzeugt und sehr genau studiert wurde, ist das Z-Boson. Das ist ein schweres, neutrales Teilchen, das sich direkt aus Elektron und Positron bilden kann. Auch hier sollte natürlich wieder Energieerhaltung gelten, d.h. eigentlich sollte sich so ein Z nur dann bilden können, wenn die Energie der beiden einlaufenden Teilchen zusammen genau die Z-Masse ist. In diesem Fall bildet sich ein reelles Z. Nun ist das Z aber instabil und zerfällt sehr schnell wieder, daher ist auch in diesem Fall die Energie unscharf und man kann auch mit etwas mehr oder etwas weniger Energie ein Z erzeugen - die Wahrscheinlichkeit ist nur etwas kleiner. Und genau das hat man mit LEP gemacht: Man hat die Energie der Teilchen in der Nähe der Z-Masse leicht verändert und gemessen, wie viele Z's dabei entstehen. Und dabei konnte man sehen, dass es ein Maximum bei einer bestimmten Energie gab (das ist die Z-Masse) und dass die Verteilung eine gewisse Breite hat, die von der Lebensdauer des Z bestimmt wird. So konnte man das Z sehr genau vermessen.

Was hat das jetzt mit virtuellen Teilchen zu tun? Naja, man kann nicht nur so ein reelles Z erzeugen, sondern eben auch virtuelle - die können dann eine ganz andere Energie haben als das Z und sich anders verhalten. Insbesondere hofft man auf einen ganz besonderes Prozess, den man z.B. am LHC oder auch an einem zukünftigen Elektron-Positron-Linearbeschleuniger sucht: Man erzeugt ein virtuelles Z, das zu viel Energie hat, und das diese überschüssige Energie "abstrahlt" und damit zu einem reellen Z wird. Und diese Energie soll es nicht in Form von Photonen abstrahlen (das kann es nicht, weil es keine elektrische Ladung hat), sondern in Form eines anderen Teilchens, das gerne an schwere Teilchen wie das Z koppelt: Das Higgs-Teilchen! Das Higgs und das reelle Z könnte man dann ziemlich gut durch ihre Zerfallsprodukte nachweisen und daraus dann zurückrechnen, dass genau dieser Prozess stattgefunden hat. Genau so funktioniert die Suche nach dem Higgs, und das geht nur dank virtueller Teilchen und Heisenbergscher Unschärfe.
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Alt 07.05.2010, 08:17   #37
yinyie
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edit:
Sorry hier stand Bullshit! (hab ich zum glück selbst bemerkt!)


Geändert von yinyie (07.05.2010 um 08:30 Uhr).
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Alt 11.05.2010, 17:26   #38
Rationalist
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Beiträge: 33
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Zitat:
Zitat von Tarlanc Beitrag anzeigen
Doch, Lichtgeschwindigkeit ist möglich. Licht erreicht diese zum Beispiel im Vakuum. Und das ohne unendlich grosse Energiereserven. Eine Taschenlampenbatterie reicht
Ich meinte natürlich, dass Objekte mit ruhemasse die lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können, da der Energieaufwand zu hoch ist
Rationalist ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.05.2010, 18:03   #39
MajorTom
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Beiträge: n/a
Standard Die ewige Geschichte mit der Lichtgeschwindigkeit

@Rationalist

Zitat:
Zitat von Rationalist Beitrag anzeigen
Ich meinte natürlich, dass Objekte mit ruhemasse die lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können, da der Energieaufwand zu hoch ist
Besagtes bezieht sich auf Teilchen mit Ruhemasse in unserem R3 & von einem Beobachter aus gesehen. Der Astronaut sieht auf seinem Geschwindigkeitsmesser deutlich über c, der Beobachter höchstens annähernd c.
Das Nächste wäre, wenn man (vorerst mal zur Signalübertragung) andere Räume (& Wellen) benutzt, was uns glücklicherweise noch nicht möglich ist, genauso wie der horrende Energieverbrauch für unsere Antriebsmethoden & ein annäherndes c ~ 99.99 % z.B.

Beides ist noch sehr weit entfernte Zukunftsmusik

Dafüa sinn wia ebe noch zu kleen
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