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logout
Anmeldungsdatum: 01.09.2013
Beiträge: 1
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 logout Verfasst am: 01. Sep 2013 19:40 Titel: Bohrsches Postulat via QED erklärt? |
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Hallo liebe Physikergemeinde,
da ich mich gerade bei Eurem Forum angemeldet habe würde ich an dieser Stelle einfach mal kurz alle aktiven Teilnehmer grüßen. Ich bin Student der Elektrotechnik und vertiefe mich im Bereich der Mikro- & Optoelektronik. Trotz des Studiums sind bei mir aber noch viele Fragen an die Physik offen geblieben und verlangen nach einer Antwort. In diesem Sinne ersuche ich nun neben meinem Selbststudium an den Problemen bei den wahren Fachleuten den nötigen Rat.
Meine Frage bezieht sich nun erstmal auf das (erste?) Bohrsche Postulat, bei welchem die Annahme getroffen wird, dass sich Elektronen auf ihren Bahnen um das Atom ohne Abgabe von EM-Strahlung bewegen. Dies ist meines Wissen ein klarer Widerspruch zu den Maxwellschen Gleichungen, da hier ja offensichtlich eine beschleunigte Bewegung von Ladung vorliegt.
Meine Frage: Lässt sich dieser Zustand überhaupt noch irgendwie klassisch erklären? Wenn ja, wie? Oder muss ich mich für eine Erklärung komplett vom Bohrschen Atommodell lösen?
...Ich wurde vor kurzem auf die QED verwiesen, habe mich dort allerdings noch nicht wirklich eingearbeitet bzw. zurechtgefunden. Trotzdem würde ich sehr gerne verstehen wie sich dieser Widerspruch in der modernen Physik erklären lässt. Wäre schön von Eurer Seite ein paar Anstöße und Hinweise in die richtige Richtung zu bekommen.
Danke schonmal im Voraus und viele Grüße. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18018
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| TomS Verfasst am: 01. Sep 2013 21:28 Titel: Re: Bohrsches Postulat via QED erklärt? |
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| logout hat Folgendes geschrieben: | | ...bei welchem die Annahme getroffen wird, dass sich Elektronen auf ihren Bahnen um das Atom ohne Abgabe von EM-Strahlung bewegen. Dies ist meines Wissen ein klarer Widerspruch zu den Maxwellschen Gleichungen, da hier ja offensichtlich eine beschleunigte Bewegung von Ladung vorliegt. |
Korrekt, das ist ein Grundproblem des Bohrschen Modells und wurde per Postulat aber ohne Erklärung aus der Welt geschafft.
| logout hat Folgendes geschrieben: | | Meine Frage: Lässt sich dieser Zustand überhaupt noch irgendwie klassisch erklären? Wenn ja, wie? Oder muss ich mich für eine Erklärung komplett vom Bohrschen Atommodell lösen? |
Nein. Gar nicht. Ja.
| logout hat Folgendes geschrieben: | | Ich wurde vor kurzem auf die QED verwiesen, habe mich dort allerdings noch nicht wirklich eingearbeitet bzw. zurechtgefunden. Trotzdem würde ich sehr gerne verstehen wie sich dieser Widerspruch in der modernen Physik erklären lässt. Wäre schön von Eurer Seite ein paar Anstöße und Hinweise in die richtige Richtung zu bekommen. |
Als Neuling kannst du dich m.E. mit QED nicht zurecht finden. Außerdem ist dies erst der bernächste Schritt zum Verständnis der Stabilität der Atome.
Man argumentiert zumeist, dass im Rahmen der Quantenmechanik die Stabilität dadurch erklärt wird, dass stabile Lösungen der sogenannten Schrödingergleichung für Atome existieren. Diese Lösungem haben einen sogenannten Grundzustand niedrigster Energie. Um instabil sein zu können, müsste das Elektron Energie (in Form von el.-mag. Strahlung bzw. Photonen) abgeben können um in immer noch tiefere Energiezustände zu fallen. Da diese Energiezustände jedoch nicht existieren, kann dieser Prozess nicht stattfinden.
Dieses Argument hat jedoch einen Haken. Man betrachtet nämlich das el.-mag. Feld als rein klassisch, d.h. es existieren keine el.-mag. Wellen und keine Photonen. Diese werden erst in im Rahmen der QED in den Formalismus integriert. Insofern ist tatsächlich die QED die vollständige Theorie, die zur Erklärung der Stabilität der Atome herangezogen werden muss.
Nun der nächste Haken: man kann zwar im Rahmen der QED tatsächlich kleine Korrekturen zu den Lösungen der Schrödingergleichung berechnen (sogenannte Lamb Shift), mir ist jedoch nicht bekannt, dass ein mathematisch wasserdichter Beweis für die Stabilität der Atome im Rahmen der QED existiert.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Günther
Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 305
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MI
Anmeldungsdatum: 03.11.2004
Beiträge: 828
Wohnort: München
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| MI Verfasst am: 02. Sep 2013 21:10 Titel: Re: Bohrsches Postulat via QED erklärt? |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Nun der nächste Haken: man kann zwar im Rahmen der QED tatsächlich kleine Korrekturen zu den Lösungen der Schrödingergleichung berechnen (sogenannte Lamb Shift), mir ist jedoch nicht bekannt, dass ein mathematisch wasserdichter Beweis für die Stabilität der Atome im Rahmen der QED existiert. |
Ja, da hast du Recht - mathematisch ist halt keine Feldtheorie wasserdicht.
Im Rahmen der ("einfach quantisierten") nichtrelativistischen Quantenmechanik ist alles wasserdicht und bewiesen (Walter Thirring und Elliott Lieb sind da zwei große Namen), im Rahmen der QED nicht. Eine Quelle ist bspw. das Vorwort von "Stability of Matter" von Lieb und Seiringer (Cambridge Univ. Press, 2010)
Meine bescheidene Sicht auf die Dinge - vielleicht für die anderen Leser zusammengefasstt:
Das Hauptproblem ist eben, dass die QED den Physikern zwar störungstheoretisch wunderbar bekannt ist - aber Störungsrechnungen sind mathematisch eben selten wasserdicht (außer man macht causal perturbation theory).
Die Probleme in den Feldtheorien sind vielfältig: Einer der beliebtesten Ansätze - das Pfadintegral - ist mathematisch nicht wohldefiniert, außer für Theorien ohne großartige Wechselwirkungen, soweit ich weiß.
Störungstheorie erfordert Aussagen über Konvergenzen. Physiker haben da so einen "Pi-Mal-Daumen"-Ansatz, der physikalisch das richtige liefert und damit wohlbegründet ist, aber mathematisch nicht immer funktioniert - entsprechend ist der Mathematiker unzufrieden.
Dass das ganze nur störungstheoretisch zu verstehen ist, das zeigt auch Günthers Link: "Vakuumfluktuation" sind typische Interpretationen einer perturbativen Lösung.
Die mathematisch saubere Formulierung von Quantenfeldtheorien ist immer noch eine Herausforderung und vielleicht im Rahmen des derzeitigen Verständnisses nicht möglich - daran sind schon einige große Geister gescheitert, wie Barry Simon, wenn ich das richtig im Kopf habe.
Gruß
MI |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18018
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| TomS Verfasst am: 02. Sep 2013 23:10 Titel: |
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Ich denke, für das Vorwissen von Logout ist die QED zwei Nummern zu groß; QM sollte reichen.
Jedenfalls kann die QED keine mathematisch strengen Beweise liefern, jedoch durchaus physikalische Indizien.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 03. Sep 2013 16:18 Titel: Re: Bohrsches Postulat via QED erklärt? |
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| logout hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage bezieht sich nun erstmal auf das (erste?) Bohrsche Postulat, bei welchem die Annahme getroffen wird, dass sich Elektronen auf ihren Bahnen um das Atom ohne Abgabe von EM-Strahlung bewegen. Dies ist meines Wissen ein klarer Widerspruch zu den Maxwellschen Gleichungen, da hier ja offensichtlich eine beschleunigte Bewegung von Ladung vorliegt.
Meine Frage: Lässt sich dieser Zustand überhaupt noch irgendwie klassisch erklären? Wenn ja, wie? Oder muss ich mich für eine Erklärung komplett vom Bohrschen Atommodell lösen?
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Wie hätte Feyman diese Frage einem Kind beantwortet?
Stell dir vor das Elektron ist ein stark aufgepumpter Gummiball. Wie kannst du ihn beschleunigen? Schlage auf ihn drauf mit deiner Hand, dass es weh tut, was macht der Ball? Der fliegt weg und "singt" -das Singen ist die Strahlung.
Lasse dein Ball los, dieser fällt in einem potenzialen Feld der Erde, aber wird dieser während des Fallens singen? Werden seine Teile vibrieren? Wenn nein, dann strahlen auch die Elektronen nicht die auf ihren Bahnen um das Atom ohne Abgabe von EM-Strahlung bewegen. Wie sollen sie das auch? Was und wie soll diese aus dem Weg lenken um die Vibrationen zu erzeugen? Lasse keine Annahme zu, sein ein Kind welches lernt. Elektronen sind Teilchen, weil diese leichter vorzustellen sind. Spiel mit Teilchen, suche Antwort nur für ein Modell. Bleib konsequent und du wirst überrascht sein, wie einfach alles sein kann. Lasse dich nicht täuschen, bleibe bei deinem Weg und lache über das Ergebnis. Was als Welle erscheint, ist nur ein Teilchen welches unterwegs ist. Photon ist ein Teilchen und keine Welle.
Teste diese Theorie und genieße die Konsequenzen. Bleib hart, egal wenn dir jemand was anderes erzählen wird. Alter schütz vor Dummheit nicht, sei ein Kind, da solchem seine Dummheiten leichter verziehen werden. Mache Fehler und lerne, aber verrate deine Theorie niemals. Diese wird dir danken.
Riskiere und gewinne.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 03. Sep 2013 16:24 Titel: |
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Ich hoffe sehr stark, dass Feynman das nicht so erklärt hätte. Das ist so ziemlich die schlechteste Analogie die ich je gehört hab. Mal davon abgesehen, dass sie total daneben ist, weil der Ball ja eben zum Erdmittelpunkt fällt und das Elektron aber nicht in den Atomkern... |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 03. Sep 2013 16:40 Titel: |
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Haben Sie Feynman gekannt?
War er nicht derjenige der für alles offen war?
Wenn die Geschwindigkeit der Kugel die von einen Newtonsche Kanone abgeschossen wird hoch genugsei, wird diese auf die Erde fallen?
http://www.chronologs.de/chrono/gallery/15/previews-med/brief09bild03.jpg
Gegenargumente?
Manchmal ist die Realität einfacher als gedacht.
Man staunt und lacht.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 03. Sep 2013 16:46 Titel: |
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Das hat doch alles nichts mit dem Thema zu tun und ändert nichts daran dass die Analogie schlecht war...
"Offen sein" heisst nicht, dass man jeden Quatsch reden und dann Richtigkeit für sich beanspruchen kann. |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 03. Sep 2013 16:54 Titel: |
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Ich spiele den Dummen, ok?
Wo ist der prinzipielle Unterschied?
Nehmen wir an, es gibt keinen.
Wird die Natur dann anders sein?
Welche Paradoxen entstehen?
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18018
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| TomS Verfasst am: 03. Sep 2013 17:20 Titel: |
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the gostak distims the doshes
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 03. Sep 2013 17:22 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | the gostak distims the doshes |
Ich hätte es nicht schöner formulieren können. |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 03. Sep 2013 20:03 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | Haben Sie Feynman gekannt?
War er nicht derjenige der für alles offen war? |
Also ich habe ja schon Einiges von Feynman gehört, aber soweit ich mich erinnern kann, hat er selten bis nie Analogien benutzt, sondern, wenn er irgendwas besonders anschaulich machen wollte, allenfalls Begriffe umschrieben.
Und nein, Feynman war bestimmt nicht für alles offen. Philosophen konnte er überhaupt nicht leiden. |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 03. Sep 2013 20:56 Titel: |
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Warum habt ihr so eine große Angst vor dem Unbekannten?
Stellt euch vor, zwei Wasserstoffatomen sing gegeben, ein klassisches
http://de.wikipedia.org/wiki/Bohrsches_Atommodell
und ein als ein QM Modell
http://de.wikipedia.org/wiki/Orbitalmodell
wie wollt ihr beide einen von einem anderen unterscheiden, bitteschön?
Was wird Heisenberg heute schreiben
http://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation
Vielleicht so, ohne eine Ungleichung
DeltaX*DeltaP = h
vorausgesetzt das Elektron eine komplexe Struktur hat?
Eine Kugel in der anderen
Re1=7,8965423156897E-34m,Umkreis 5,23765863 E-33m, 16x plankschen Längen
Re2=7,8564879456124E-34m,Umkreis 4,93533895 E-33m 15x plankschen Längen
Planklänge h =1,598676192222 E -35
h=Wurzel((h1²+h2²)/2)
Planklänge h1 =1,550482458787878 E-35
Planklänge h2 =1,645458988888888 E-35
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 04. Sep 2013 01:04 Titel: |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8576
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| jh8979 Verfasst am: 04. Sep 2013 10:01 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | Warum habt ihr so eine große Angst vor dem Unbekannten?
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Nicht jeden Quatsch glauben, den irgendjemand sagt, heisst nicht dass man Angst vor dem Unbekannten hat. |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 20. Sep 2013 13:01 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | | D2 hat Folgendes geschrieben: | Warum habt ihr so eine große Angst vor dem Unbekannten?
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Nicht jeden Quatsch glauben, den irgendjemand sagt, heißt nicht dass man Angst vor dem Unbekannten hat. |
Kann bitte jemand prüfen, ob diese 3 Zahlen in sich schlüssig sind?
Mit meinem Computer kann ich das nicht(technische Null stört)
Planklänge h =1,598676192222 E -35
h=Wurzel((h1²+h2²)/2)
Planklänge h1 =1,550482458787878 E-35
Planklänge h2 =1,645458988888888 E-35
Ich habe Angst, dass diese Zahlen stimmen.
Wie kann ich diese Zahlen wissen?
Sollen die Zahlen falsch sein müssen wir tatsächlich keine Angst haben.
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 20. Sep 2013 13:49 Titel: |
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Man kann den entstehenden Faktor E-70 vorklammern und aus der Wurzel ziehen. Du musst also nur die Dezimalzahlen berechnen.
Ich hoffe die Angst bleibt unbegründet. |
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Gast :)
Gast
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| Gast :) Verfasst am: 20. Sep 2013 19:20 Titel: |
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@D2 bist du student,dr. oder Prof? (ernste frage) |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 21. Sep 2013 22:59 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: |
Was können es für Informationen sein?
Es ist extrem wichtig für mich!
Kann bitte jemand diese prüfen? |
Geprüft!
Ich denke du solltest mit solchen Posts vorsichtig, die Gesellschaft und die Nutzer des Forum sind noch nicht bereit für deine Gedanken, was schon im Thread über die Maxwell-Gleichungen deutlich wurde. |
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