Was ist ein Photon?
"... Ein Photon ist “kinetische Energie ohne Anteil an Ruheenergie” ..."
Das Photon - und seine Ruhemasse... #11
Ein Photon ist aber auch irgendwie etwas eigenes und nicht nur reine Energie, was auch immer das ist.
"Photonen (...), auch Lichtquanten oder Lichtteilchen, sind anschaulich gesagt die Energie-„Pakete“, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht. ..."
Photon
"Eine elektromagnetische Welle, auch elektromagnetische Strahlung, ist eine Welle aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern. ... Freie elektromagnetische Wellen im leeren Raum sind Transversalwellen und zeigen daher das Phänomen der Polarisation. Ihre Vektoren des elektrischen und des magnetischen Feldes stehen senkrecht aufeinander und auf der Ausbreitungsrichtung. ... Insbesondere verschwinden elektrisches und magnetisches Feld an denselben Orten zur selben Zeit, so dass die häufig gelesene Darstellung, dass sich elektrische und magnetische Energie zyklisch ineinander umwandeln, im Fernfeld nicht richtig ist. ..."
Elektromagnetische Welle
Der letzte zitierte Satz ist sehr bedeutsam und die Frage dazu ist: wo ist die Energie des Photons, wenn elektrisches und magnetisches Feld (elektrische Feldstärke und magnetische Flussdichte) beide gleichzeitig 0 sind?
Was schwingt denn da? Bei der Vorstellung eines gestreckten Photons, so dass immer der volle Betrag erhalten ist, wirft die Frage nach der konkreten Realisierung auf.
Die derzeitige Wissenschaft weiß glaube ich nicht, wie die Dinge im Grunde funktionieren. Es gibt einige beschreibende Gleichungen und Vorstellungen dazu aber es gibt auch noch ungeklärte Fragen und zwar fundamentaler Art.
Ein simples Beispiel dazu ist die Zeitdilatation und die Frage lautet nicht weniger als:
Was ist die Zeitdilatation und wie funktioniert sie?: Man weiß nur, dass es die Zeitdilatation gibt und hat eine Gleichung dazu, die aber nicht in einer Gleichung berücksichtigt, dass die Zeitdilatation von Geschwindigkeit und Gravitation bewirkt werden kann. Man hat keinen Schimmer, warum es die Zeitdilatation gibt und was genau die Ursache dazu ist.
Die Zeitdilatation paßt zur im Normalraum absoluten Lichtgeschwindigkeit aber warum gibt es eigentlich diese maximale Lichtgeschwindigkeit von ca. 299792458 m/s? Dafür muss einen Grund geben, eine präzise Ursache und die kennt man derzeit nicht.
"... Man nehme eine Pendelwaage mit jeweils einer 1 kg Eisenkugel auf jeder Seite.
Jetzt erwärmt man eine Kugel mit Infrarotstrahlung. Und siehe da: Die Waage schlägt zur erwärmten Kugel aus. ..."
Das Photon - und seine Ruhemasse... #11
Beeindruckend aber man beachte, dass die Kugel deswegen kein Elementarteilchen mehr enthält. Das wirft u.a. die Frage auf, wo diese zusätzliche Energie und noch erstaunlicher die zusetzliche Masse steckt.
Um die Problematik zu verdeultlichen, ein weiteres Gedankenexperiment:
Kinetische Energie E = 1/2 * m * v².
Die relativistische
Masse ist derzeit jedoch so definiert, dass eine 1 kg Eisenkugel beim Versuch, sie auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen kann und ihre Masse theoretisch unendlich groß werden würde, je näher sie der Lichtgeschwindigkeit kommt. Man beachte, dass die Kugel deswegen kein Elementarteilchen mehr enthält. Das ist gelinde gesagt erstaunlich und wie ich denke auch fragwürdig.
Okay, nun ist die Lichtgeschwindigkeit im Normalraum die Grenze aber stimmt die Gleichung für die relativistische Masse? Eine andere denkbare Erklärung wäre, dass eine Masse weitere Beschleunigungsversuche in Nähe der Lichtgeschwindigkeit einfach "abweist", d.h. man kann diese Masse einfach nicht stärker anschieben.
Die noch zu kärenden Fragen der Physik sind:
1. Wo sind die Naturgesetze und wie sind sie realisiert, wie können sie überall gleichermaßen wirken?
2. Wieso haben die Naturkonstanten ihre bestimmten Werte? Dafür muss es eine Erklärung geben.
3. Wie genau funktionieren Kraftfelder? Wie können sehr große und starke Kraftfelder existieren? Auch für die Gravitation gibt es da denke ich noch keien Erklärung, sondern nur ein paar Gleichungen. Es gibt keinen Beweis für einen (durch Masse) gekrümmten Raum oder eine nähere Erklärung dazu, sondern nichts als eine entsprechende Behauptung ("... Die allgemeine Relativitätstheorie dagegen geht von einer Krümmung der Raumzeit aus und kann allein dadurch die Gravitation und ihre Wirkungen beschreiben. ..."
Raumkrümmung).
"... Nach den Einsteinschen Feldgleichungen wird die Krümmung der Raumzeit lokal durch die Verteilung aller Formen von Masse bzw. Energie verursacht, wobei die Stärke der Krümmung gerade so festgelegt wird, dass sich im Ergebnis bestmögliche Übereinstimmung mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz ergibt. ..."
Raumkrümmung
Die Raumkrümmung ist nichts als eine unbewiesene Behauptung (für eine reale Raumkrümmung bräuchte es eine 4. Raumdimension) aber weil die Gleichungen die Gravitationswirkung beschreiben, kann man damit leben, wie auch mit hypothetischen
Austauschteilchen.
Die Frage ist jedoch, wie es denn nun wirklich im Grunde ist und das ist noch ungeklärt.
Das
Fadenmodell ist vermutlich eine gute Idee aber ich aber
Wie ist das Fadenmodell konkret realisiert? Was sind die realen Grundlagen zum Fadenmodell? Das ist denke ich noch nicht geklärt, auch wenn MMT glaube ich denkt/behauptet, es wäre geklärt, siehe
Testing a Conjecture On Quantum Electrodynamics.
Auch wenn das
Michelson-Morley-Experiment nicht zu einem Äther paßt, so wäre ein Grundteilchenäther die Erklärung für alles:
Die Grundteilchen könnten quasi die Naturgesetze und Naturkonstanten enthalten, bzw. mit ihrer inneren Feinstruktur realisieren. Nach meiner Grundteilchen-Muster-These sind alle bekannten Phänomene (Materie, Energie, Photonen, usw.) Schwingungsmuster ohne eigene Substanz, die von den schwingenden Grundteilchen getragen, verarbeitet und weitergeleitet werden. Mit einem Grundteilchenäther sind auch Kraftfelder erklärlich.
Das mag man bezweifeln aber es ist die einzig existierende Erklärung (für Naturgesetze, Naturkonstanten, Kraftfelder), es gibt derzeit keine andere (derzeitige Erklärungen für Kraftfelder gehen nicht in die Tiefe, das mit den Austauschteilchen ist denke ich fragwürdig/unplausibel). Das Fadenmodell ist Klasse aber es ist fraglich, wie die Fäden dazu real existieren und wie gewünscht wirken könnten. Das Fadenmodell ist diesbezüglich ähnlich wie die Relativitätstheorie: es gibt Gleichungen aber die Frage der grundlegenden Realisierung ist denke ich noch offen.
Die derzeitige Wissenschaft hat einige Gleichungen, um die Beobachtungen beschreiben zu können aber die
Weltformel ist nocht nicht gefunden aber die muss es geben:
Das Universum und die Natur scheinen eine physikalische/einheitliche Grundlage zu haben. Man denke an die Naturgesetze, Naturkonstanten,
Quarks und dass die Wissenschaft schon eine Menge herausgefunden hat. Alles im Universum scheint auf relativ wenigen Gesetzmäßigkeiten und einheitlichen Grundlagen zu beruhen. Das bedeutet, dass es dafür eine grundlegende und umfassende mathematische/physikalische Beschreibung geben muss, eine Weltformel aber bisherige Theorien wie die
Relativitätstheorie und die
Quantenphysik beißen sich und haben Lücken, Mängel oder sogar schwerwiegende Widersprüche/Fehler. Das
Standardmodell der Teilchenphysik scheint (wenigstens tendenziell) zu stimmen, auch die Quantenphysik hat sicher einige wichtige Erkenntnisse gebracht aber es ist denke ich an der Zeit, nach einem Grundteilchenäther zu forschen oder mit einer besseren Idee zu kommen, denn Grundlegendes ist noch ungeklärt. Diese Experimente sind durchführbar:
Michelson-Morley-Experiment mit Impulslaser
Das revolutionäre Experiment zum Nachweis eines physikalischen Äthers
und können vielleicht einen Äther nachweisen. (alles imho)
