Der "Naturwissenschaften" Thread

[compisucher]

Genau, werter RyzA.
Ein Lichtquant als kleinste Einheit hat primär Energie, konstante Geschwindigkeit und über die winzige Masse einen Impuls (sonst würden Lichtsegel im Weltraum nicht funktionieren).
Aber Problem: - irgendwie in meinem Kopf hat sich festgesetzt, dass die Energie eines Lichtquants stets gleich bleibt.
Formeltechnisch will ich das gar nicht in Frage stellen.
Hypothetisch stelle ich auf, dass wir im Prinzip aber nur eine Aufteilung der Energie bei Rotverschiebung oder Gravitationsablenkung oder aber auch Lichtdruck auf eine Segel beobachten.
Sie geht in Summe aber nicht verloren, meine ich.
Wer erklärt mir, dass ich falsch liege und warum?

 

[Dudelll]

Photonen haben keine Masse, auch keine sehr kleine ( zumindest nicht im Vakuum )

Bei der kosmologischen Rotverschiebung ist die Energie der Photonen die wir auf der Erde messen tatsächlich geringer. Also sind es nicht hoch energetische Photonen mit gleichzeitig hoher Wellenlänge. Das die Wellenlänge sich bei gleicher Frequenz (Energie) verändert funktioniert in Vakuum auch nicht, ( in Materie z.b. Glas allerdings schon )

 

[compisucher]

Photonen haben m. W. keine "Ruhemasse"
Aber über den Impuls schon, oder?
Ich komme über das:

Masse und Impuls der Photonen

Masse und Impuls der Photonen

www.uni-ulm.de

 

[RyzA]

Wie schon schrieb: Energie ist äquivalent zur Masse.

Wäre das nicht so, dann könnte Gravitation auch keinen Einfluss auf Licht haben. Aber Gravitationsfelder krümmen das Licht bwz dessen Weg. Und ganz starke Gravitation, wie im schwarzen Loch, kann sogar Licht "festhalten". Deswegen der Ereignishorizont.

 

[Threshold]

Was ich nicht ganz verstehe:
Die Rotverschiebung müsste doch über die Zeitdilatation (nahe einem Blackhole z. B.) eine "Steckung" bewirken.
Das Quant verliert nicht, sondern wird gestreckt, die Energie müsste die gleiche bleiben, oder?

Ein Photon bewegt sich ja mit c. Es vergeht also keine Zeit für das Photon. Es verlässt als Beispiel die Sonne und ist zur gleichen Zeit schon bei Andromeda.
Bei der Gravitationsrotverschiebung verliert das Photon Energie, daher sinkt die Frequenz und die Wellenlänge wird größer.
Aber -- da es ja den Energie Erhaltungssatz gibt -- wohin geht die Energie, die das Photon verliert?
Gewinnt das Schwerefeld Energie hinzu?

 

[RyzA]

Ein Photon bewegt sich ja mit c. Es vergeht also keine Zeit für das Photon. Es verlässt als Beispiel die Sonne und ist zur gleichen Zeit schon bei Andromeda.

Naja, auch Licht hat eine endliche Geschwindigkeit und durch die großen Entfernungen, ist es nicht einfach sofort da.
Z.B. ein Lichtjahr = das Licht und damit auch die Photonen, brauchen ein Jahr, um die Strecke zu durchqueren.
Wenn wir Licht von einen 1000 LJ entfernten Stern sehen, dann ist es schon 1000 Jahre unterwegs gewesen.

 

[Threshold]

Naja, auch Licht hat eine endliche Geschwindigkeit und durch die großen Entfernungen, ist es nicht einfach sofort da.
Z.B. ein Lichtjahr = das Licht und damit auch die Photonen, brauchen ein Jahr, um die Strecke zu durchqueren.

Je näher du der Lichtgeschwindigkeit kommst, desto langsamer vergeht die Zeit und desto stärker ist die Längenkontraktion. Was passiert denn, wenn du Lichtgeschwindigkeit erreichst? Genau, dann bleibt die Zeit stehen und eine Längenausdehnung gibt es nicht mehr.. Das ist eine logische Konsequenz. Für dich braucht es eine endliche Zeit, bis das Photon die Milchstraße durchquert hat. Für das Photon passiert das aber augenblicklich, da für das Photon keine Zeit vergeht. Das ist spezielle Relativitätstheorie. Lorentzfaktor und so. Man kann ausrechnen, wie sich der Weg verkürzt, wenn man immer näher an c heran kommt.

 

[compisucher]

Ein Photon bewegt sich ja mit c. Es vergeht also keine Zeit für das Photon. Es verlässt als Beispiel die Sonne und ist zur gleichen Zeit schon bei Andromeda.
Bei der Gravitationsrotverschiebung verliert das Photon Energie, daher sinkt die Frequenz und die Wellenlänge wird größer.
Aber -- da es ja den Energie Erhaltungssatz gibt -- wohin geht die Energie, die das Photon verliert?
Gewinnt das Schwerefeld Energie hinzu?

Jaaaa, mach weiter...., bitte!!!!!

 

[RyzA]

@Threshold: Ja ok das stimmt. Das sind die relativistischen Effekte.
Aber soviel ich weiß treffen die nur auf Materie zu welche auch eine Ruhemasse haben.
Photonen haben keine Ruhemasse.

Aber Licht muß auch was "wiegen". Sonst würde es nicht vom Gravitationsfeld abgelenkt werden.

 

[compisucher]

Aber Licht muß auch was "wiegen". Sonst würde es nicht vom Gravitationsfeld abgelenkt werden.

Das ist der Punkt.
Wenn du das Geschreibsel von der Uni (oben verlinkt) anschaust, ergibt sich eine Dynamische Masse fürs Lichtquant aus seinem (Bewegungs-)Impuls heraus.
Hier hakt jetzt mein Kleinhirn.
Die Geschwindigkeit c ändert sich nicht, durch Gravi verliert das Lichtquant aber Energie.
1. Frage: von was, also wie und was ist der Impuls, rechnerisch baute es Bewegungsmasse ab.
2. Frage (viiiel spannender): @Threshold´s Ansatz: Kann das sein, dass das Gravitationsfeld Impulsenergie gewinnt?
Wohin geht all die Energie, die das Lichtteilchen in seinem Leben aus dem Impuls heraus an diverse Schwerkraftfelder abgibt und warum, verdammt noch mal, wird das Teil dann nicht langsamer, sprich verliert mehr Energie als es Impulsmasse hat?

Mutmaßlich habe ich eine Knopf in Hirn, aber ich verstehe es nicht.

 

[Threshold]

@Threshold: Ja ok das stimmt. Das sind die relativistischen Effekte.
Aber soviel ich weiß treffen die nur auf Materie zu welche auch eine Ruhemasse haben.
Photonen haben keine Ruhemasse.

Aber Licht muß auch was "wiegen". Sonst würde es nicht vom Gravitationsfeld abgelenkt werden.

Relativistische Effekte gibt es eben bei hohen Geschwindigkeiten. Je schneller du dich bewegst, desto langsamer vergeht die Zeit. Ein Photon besitzt aber die maximal mögliche Geschwindigkeit. wieso also sollten dann keine relativistischen Effekte mehr gelten?
Das ist ja auch der Gag beim schwarzen Loch. Ein Raumfahrer, der ins schwarze Loch fällt, würde irgendwann ins schwarze Loch fallen. Aber für den Beobachter würde die Zeit des Raumfahrers immer langsamer vergehen und er würde eine unendlich lange Zeit brauchen um ins schwarze Loch zu fallen.
Masse krümmt ja den Raum und da sich alles dem gekrümmten Raum unterordnen muss, muss das Licht das auch machen. Es folgt dem gekrümmten Raum. Das hat Einstein vorhergesagt und Arthur Eddington hat es belegt.
Licht hat keine Ruhemasse, aber es besitzt eine Energie. Und daher unterliegt es den gleichen relativistischen Effekten wie alles andere, nur mit dem Unterschied, dass es sich immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Wohin geht all die Energie, die das Lichtteilchen in seinem Leben aus dem Impuls heraus an diverse Schwerkraftfelder abgibt und warum, verdammt noch mal, wird das Teil dann nicht langsamer, sprich verliert mehr Energie als es Impulsmasse hat?

Seit albert wissen wir, dass Raum und Zeit relativ sind. sie sind abhängig vom Beobachter.
Für uns als Beobachter erscheint es, dass das Photon Energie verliert. Für das Photon selbst ist die Raumzeit aber flach. Daher verliert es auch keine Energie. Hört sich nach einem Widerspruch an, aber so wird der Energieerhaltungssatz erklärt. Und Messungen belegen tatsächlich, dass das sichtbare Universum absolut flach ist.

 

[compisucher]

Seit albert wissen wir, dass Raum und Zeit relativ sind. sie sind abhängig vom Beobachter.
Für uns als Beobachter erscheint es, dass das Photon Energie verliert. Für das Photon selbst ist die Raumzeit aber flach. Daher verliert es auch keine Energie. Hört sich nach einem Widerspruch an, aber so wird der Energieerhaltungssatz erklärt. Und Messungen belegen tatsächlich, dass das sichtbare Universum absolut flach ist.

Hmmm...generell ist es richtig, dass das beobachtbare Universum "flach" ist.
Allerdings sehen wir als Beobachter eben auch Schwerkraftkrümmungen, nicht zwangsweise nur an Blackholes, sondern auch, wenn Lichtstrahlen an einer Sonne vorbei oder an einer Galaxie vorbeifliegen (Gravitationslinsen).
In diesem Bereich ist die Raumzeit nachweislich "krumm".
Das Photon wird nachweislich beeinflusst (fliegt eine "krumme" Bahn), erleidet rechnerisch einen Energieverlust, wird aber nicht langsamer (oder schneller - OK, just kidding).

Impuls wird abgebaut und nach Energieerhaltungssatz müsste genau dieser Verlust (nachgewiesen), woanders wieder auftauchen.
Ich verstehe es immer noch nicht.

 

[AzRa-eL]

Und Messungen belegen tatsächlich, dass das sichtbare Universum absolut flach ist.

Also haben Flat-Earther doch etwa recht?!

 

[Threshold]

Hmmm...generell ist es richtig, dass das beobachtbare Universum "flach" ist.
Allerdings sehen wir als Beobachter eben auch Schwerkraftkrümmungen, nicht zwangsweise nur an Blackholes, sondern auch, wenn Lichtstrahlen an einer Sonne vorbei oder an einer Galaxie vorbeifliegen (Gravitationslinsen).

Du kannst die Krümmung der Raumzeit sehen?

Impuls wird abgebaut und nach Energieerhaltungssatz müsste genau dieser Verlust (nachgewiesen), woanders wieder auftauchen.
Ich verstehe es immer noch nicht.

Für dich als Beobachter verliert das Licht Energie, aber insgesamt betrachtet, weil das Universum flach ist, verliert es keine Energie.
Du musst eben 4 dimensional denken. Damit hatte Marty McFly schon seine Probleme.

Also haben Flat-Earther doch etwa recht?!

Kann sich ein Flacherdler irren? Natürlich nicht. Er hat immer recht. Das Sonnensystem ist ja auch flach.

 

[RyzA]

Relativistische Effekte gibt es eben bei hohen Geschwindigkeiten. Je schneller du dich bewegst, desto langsamer vergeht die Zeit. Ein Photon besitzt aber die maximal mögliche Geschwindigkeit. wieso also sollten dann keine relativistischen Effekte mehr gelten?
Das ist ja auch der Gag beim schwarzen Loch. Ein Raumfahrer, der ins schwarze Loch fällt, würde irgendwann ins schwarze Loch fallen. Aber für den Beobachter würde die Zeit des Raumfahrers immer langsamer vergehen und er würde eine unendlich lange Zeit brauchen um ins schwarze Loch zu fallen. Masse krümmt ja den Raum und da sich alles dem gekrümmten Raum unterordnen muss, muss das Licht das auch machen. Es folgt dem gekrümmten Raum. Das hat Einstein vorhergesagt und Arthur Eddington hat es belegt.

Das weiß ich. Bin nur skeptisch ob die relativistischen Effekte auch für das Licht selber gelten.

Licht hat keine Ruhemasse, aber es besitzt eine Energie. Und daher unterliegt es den gleichen relativistischen Effekten wie alles andere, nur mit dem Unterschied, dass es sich immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Teilchen mit Ruhemasse werden bei Annäherung an C unendlich schwer. Und man bräuchte unendlich viel Energie um sie zu beschleunigen. Deswegen hat wohl Licht keine Ruhemasse.

Du kannst die Krümmung der Raumzeit sehen?

Schon mal etwas von Planetenbahnen gehört? Oder Gravitationslinsen? Schwarzen Löchern?
Man kann sie zumindest indirekt beobachten.

Im Ganzen mag das Universum flach sein. An lokalen Stellen nicht.

 

[Dudelll]

Das scheinbare Problem mit der Energieerhaltung besteht hauptsächlich darin das wir lokal denken. Energie muss aber lokal nicht erhalten bleiben, soweit ich weiß entsteht der Energieverlust durch die unterschiedlichen Inertialsysteme und deren Bewegung zueinander.

Betrachtet man das Gesamtsystem zb Ferne Galaxie, Erde und alles was dazwischen passiert gilt die Energieerhaltung wieder. Kann ich aber mathematisch auch nicht nachvollziehen, definitiv kein Gebiet auf dem ich mich als Experte bezeichnen würde ^^

Persönlich stell ich mir die kosmologische Rotverschiebung irgendwie immer über die Energie in einem bestimmten Volumen vor, vergrößert sich dieses Volumen, durch die Ausdehnung des Raumes selbst, muss die enthaltene Energie ( zb die eines einzelnen Photons ) sinken damit die Gesamtenergie in dem Volumen erhalten bleibt. So gibt's zumindest gedanklich keine Probleme, aber ist evtl ziemlicher Quark xD

 

[compisucher]

Du kannst die Krümmung der Raumzeit sehen?

Yepp, kann ich, du auch:

 

[Threshold]

Yepp, kann ich, du auch:

Ich sehe da gar nichts. Das könnte auch Kunst sein, die weg kann.

 

[compisucher]

Ich sehe da gar nichts. Das könnte auch Kunst sein, die weg kann.

Eigentlich ist es die geleerte Flasche Wodka, konkret der Flaschenboden, den man gegen die Sterne gehalten hat.
Aber sei es drum.

Das Licht wird durch die Schwerkraft der Galaxien gekrümmt, einen optisch besseren Nachweis ist eigentlich nur noch der Blick aufs Schwarze Loch, bei dem die Akkretionsscheibe nach "oben" und "unten" verzerrt wird:

 

[Threshold]

Eigentlich ist es die geleerte Flasche Wodka, konkret der Flaschenboden, den man gegen die Sterne gehalten hat.
Aber sei es drum.

Das Licht wird durch die Schwerkraft der Galaxien gekrümmt, einen optisch besseren Nachweis ist eigentlich nur noch der Blick aufs Schwarze Loch, bei dem die Akkretionsscheibe nach "oben" und "unten" verzerrt wird:

Ja, das Fake bild kenne ich.
Wenn du also an Schwerkraft glaubst, dann erkläre mir doch mal mit Hilfe der Quantenphysik, was Schwerkraft genau ist.
Ich hol schon mal das Popcorn.