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dtheb
Anmeldungsdatum: 22.09.2016
Beiträge: 2
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 dtheb Verfasst am: 22. Sep 2016 07:17 Titel: Wie wird Licht selber lichtschnell? |
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Meine Frage:
es heisst ja, das keine masse letzlich die 100%ige lichtgeschwindigkeit erreichen kann. meine frage dazu ist: wie(so) kann das licht selber eigentlich diese immense geschwindigkeit erreichen?
wenn man von ursache und wirkung ausgeht und die annahme setzt, lichtgeschwindigkeit sei die "wirkung" ihrer selbst, dann muss doch auch eine energetische "ursache" für diese beschleunigung und das erreichen dieser endgeschwindigkeit vorhanden sein, oder nicht?
und wie sind dann die zusammenhänge nach e=mc2 ?
Meine Ideen:
wesen einer gleichung ist es ja das die elemente vor und hinter dem gleichheitszeichen "gleich" sind...
ich bin nicht-physiker aber doch an dieser frage interessiert.
diese geschwindigkeit muss doch auch eine sie hervorrufende und sie dadurch(?) beschleunigende ursache haben... |
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MI
Anmeldungsdatum: 03.11.2004
Beiträge: 828
Wohnort: München
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| MI Verfasst am: 22. Sep 2016 21:32 Titel: |
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Licht hat immer dieselbe Geschwindigkeit. Es wird nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Du hast wahrscheinlich die Vorstellung, dass da ein Lichtteilchen erstellt wird und das muss dann irgendwie beschleunigt werden - dem ist aber nicht so. Die Vorstellung ist eine klassische Analogie die einfach falsch ist.
Nach unseren Modellen gilt: Wenn z.B. ein angeregtes Atom in den Grundzustand wechselt, dann wird daraus Energie frei. Diese Energie ist eben in Form eines Photons (ein Photon ist eine Anregung in einem quantenmechanischem Feld). Das Photon ist dann aber mit seiner Existenz schon auf Lichtgeschwindigkeit.
Im Grunde gilt dasselbe für eine Welle: auch eine Welle wird nicht beschleunigt. Nehmen wir eine Materiewelle, zum Beispiel wenn ich mit der Faust gegen die Wand schlage. Die Atome in der Wand werden dadurch beschleunigt und von den Atomen um sich herum wieder zurückgehalten. Damit werden sie wieder zurückgeschleudert, bis sie viel zu weit schleudern und wieder "zurückgezogen" werden und so weiter. Sie fangen damit an zu schwingen.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle liegt jetzt nicht daran wie stark ich auf die Atome einschlage, also wie stark ich sie zu Beginn beschleunige, sondern einzig und allein an den Eigenschaften des Materials wie sich diese Schwingungen zwischen den Atomen übertragen. Ein Atom was hin- und herschwingt ist keine Welle, eine Welle entsteht erst wenn die Schwingung nach und nach auf benachbarte Atome übertragen wird, und das ist eine Materialkonstante. Die "Geschwindigkeit" mit der das passiert ist die Wellengeschwindigkeit und sie ist mit der ersten Schwingungsübertragung (in dem Moment wo die Welle entsteht) fest. Die Welle wird also nicht beschleunigt, entweder sie hat eine Geschwindigkeit, oder sie existiert nicht.
Mit der Energie ist es auch anders: Ich muss also keine Energie aufwenden, um die Welle zu beschleunigen (sonst sollte die Geschwindigkeit anders sein, wenn ich mehr Energie reinstecke) sondern ich muss nur Energie aufwenden um die Welle zu erzeugen.
Ähnlich ist es auch bei einem Photon, was auch Welleneigenschaften hat, zum Beispiel diese.
Gruß
MI |
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dtheb
Anmeldungsdatum: 22.09.2016
Beiträge: 2
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| dtheb Verfasst am: 22. Sep 2016 22:53 Titel: meine antwort auf deine erklärung - danke dafür! |
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also, eine geschwindigkeit entsteht doch eigentlich durch die ihr zugrundeliegende beschleunigung(senergie) oder nicht?
wenn ich dich richtig verstanden habe sagst du mir aber, das licht sozusagen "ad hoc" lichtschnell(beschleunigt) ist, nur durch die tatsache unterschiedlicher zustände des (energie)schwingenden atoms? so hab ich es jedenfalls verstanden...
demnach wäre der begriff (licht)geschwindigkeit ja eigentlich ein falsch gewählter zustandsbeschreibender begriff, oder nicht?
das wiederum würde meiner logik nach dann aber auch bedeuten, dass es keine geschwindigkeit gibt? wie kann man dann aber postulieren, das licht"geschwindigkeit" eine ultimative "geschwindigkeitskonstante" ist?
und deiner antwort nach wäre geschwindigkeit dann eine schwingungsübertragung die in sich keine bewegung=geschwindigkeit enthält?
was ist dann aber schwingung? KEINE bewegung und KEINE bewegungsgeschwindigkeit?
das ist ja paradox, zumindest erscheint es mir als nicht-physiker so...
wenn es so wäre das licht kein sich selbst beschleunigendes moment enthält, dann frage ich mich wie man diese nicht beschleunigungserzeugte geschwindigkeit dann messen kann und warum sie als relationsfaktor verwendet wird?
eine weitere frage die ich mir stelle ist die:
wenn licht lichtschnell ist, weil es licht ist, wieso gibt es dann den faktor zeit der an diese geschwindigkeit gekoppelt ist? wie kann ein lichtjahr vergehen, wenn die geschwindigkeit dazu aus sich selbst heraus adhoc da ist?
dann dürfte es doch eigentlich "zeit" auch so nicht geben?
ich werde da sicher noch etwas nachzutragen haben? |
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MI
Anmeldungsdatum: 03.11.2004
Beiträge: 828
Wohnort: München
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| MI Verfasst am: 23. Sep 2016 10:37 Titel: |
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| Zitat: | | also, eine geschwindigkeit entsteht doch eigentlich durch die ihr zugrundeliegende beschleunigung(senergie) oder nicht? |
Nein, das ist falsch. Eine Geschwindigkeit ist erst einmal eine Größe, die vom Bezugsystem abhängt (außer die Vakuumlichtgeschwindigkeit in der Relativitätstheorie). Sie ist definiert in Relation zu einem Beobachter - und da muss erst einmal keine Energie hinterstecken.
Nehmen wir zum Beispiel eine (starke, fokussierte) Taschenlampe, die du auf den Mond leuchtest und dann hin und her über die Mondoberfläche leuchtest, indem du die Taschenlampe wedelst. Der Lichtpunkt auf dem Mond startet also an der einen Seite, wird extrem beschleunigt, bis über die Lichtgeschwindigkeit hinaus (wenn du schnell wedelst), abgebremst und wieder in die andere Richtung zurückgeschickt.
Du kannst als Beobachter dem Lichtstrahl auf dem Mond eine Geschwindigkeit zuweisen, aber die Beschleunigung enthält keine Energie. Die einzige Energie, die zur Beschleunigung aufgewendet werden muss, ist die Energie zum Wedeln der Taschenlampe. Das Licht erfährt ja auch keine Ablenkung - es ändert sich lediglich der Winkel, in dem es abgestrahlt wird. In anderen Worten: Welche Energie möchtest du dem Licht zuordnen, wenn du die Taschenlampe außen vor lässt? Die Bewegung, und damit die Geschwindigkeit, ist ja nur eine Projektion einer Bewegung, die tatsächlich energetisch ist - die der Taschenlampe. Die Geschwindigkeit des Lichtstrahls ist abhängig von der Entfernung des Mondes. Nach deiner Logik müsste also viel mehr Energie aufgewendet werden den Schein auf einem weit entfernten Mond zu beschleunigen als auf einem nahe gelegenen, weil doch die Beschleunigung größer ist.
Insofern ist die Behauptung "geschwindigkeit entsteht doch eigentlich durch die ihr zugrundeliegende beschleunigung(senergie)" in dieser Allgemeinheit schlichtweg falsch. Die Idee kommt augenscheinlich daher, dass du an einen massiven Körper denkst, der sich bewegt.
Da sieht das ganze natürlich anders aus. Wir setzen jetzt erst einmal ein Inertialsystem fest. Die newtonschen Gesetze sagen uns, dass ein massereicher Körper, wenn er beschleunigt werden will, eine Krafteinwirkung erfahren muss - und damit wird Arbeit verrichtet. Ein bewegtes Objekt mit Masse hat kinetische Energie, die quadratisch von der Geschwindigkeit abhängt (naja, nicht ganz, aber ignorieren wir mal große Geschwindigkeiten) und wenn ich diese Geschwindigkeit ändern will, muss sich die kinetische Energie ändern und ich muss daher Arbeit verrichten. Die Änderung der kinetischen Energie erfolgt natürlich nur nach und nach, weil die Krafteinwirkung endlich ist.
Wie sieht das mit dem Lichtstrahl auf dem Mond aus? Da gilt das so eben nicht. Für die Taschenlampe, die ich hin- und herwedel muss ich Energie aufwenden, aber der Lichtpunkt auf dem Mond (der ja nur eine Projektion der Bewegung ist) hat keine Energie und damit muss ich auch keine Energie aufwenden, um ihn zu beschleunigen.
Ähnliches gilt für Wellen. Wenn wir zum Beispiel eine Welle im Wasser haben, die Wasser transportiert - zum Beispiel ein Tsunami - dann muss dieses Wasser beschleunigt werden. Die Wellengeschwindigkeit (meistens gibt es mehrere), mit der also das Wasser transportiert wird, beginnt bei Null und wird durch Krafteinwirkung langsam beschleunigt.
Bei Wellen, die aber keine Masse transportieren gilt das nicht. Ein gutes Beispiel hier ist die Laola im Stadion: Wir haben vorne eine Zeitanzeige und die erste Reihe soll zum Zeitpunkt 1 die Hände eine Zeitspanne hochschmeißen, die zweite Reihe zum Zeitpunkt 2 und soweiter. Die Welle entsteht in unseren Augen, sobald die Bewegung von der ersten zur zweiten Reihe übergeht und hat sofort die angegebene Geschwindigkeit. Außerdem hat sie keine Energie - welche Masse geht von den Besuchern auf die anderen Besucher über? Oder anders gesagt, was hindert uns daran zu sagen: erste Reihe zum Zeitpunkt 1, zweite Reihe zum Zeitpunkt 6, dritte Reihe zum Zeitpunkt 4, vierte Reihe... also eine Zufallskombination zu wählen, sodass keine Welle entsteht? Energetisch gibt's keinen Unterschied zwischen "Welle" und "Nichtwelle".
Jetzt aber zurück zu interessanteren Wellen:
Ebenso ist das zum Beispiel beim Schall: Auch die Schallwelle überträgt keine Materie, sonst müssten wir uns auch erheblich mehr anstrengen, wenn wir reden würden, weil wir sonst regelmäßig Luft hin und herpusten müssten. Stattdessen bringen wir nur Luftmoleküle ins Schwingen - die Geschwindigkeit, mit der diese Schwingung sich dann auf die anderen Moleküle in der Luft überträgt ist in erster Näherung unabhängig davon wie schnell sich die Moleküle bewegen. Die Energie der Welle steckt in der Schwingung der einzelnen Moleküle (hier wird Masse bewegt: kinetische Energie - die Schwingung wird langsam in Gang gesetzt!), aber die Geschwindigkeit der Welle ergibt sich aus der Übertragungsrate der Schwingung von Molekül zu Molekül. Wie SCHNELL das passiert (was die Geschwindigkeit definiert) hängt vom Material ab und ist sicherlich bei der ersten Geschwindigkeitsübertragung genausoschnell wie bei der letzten, wie STARK das passiert hängt von der Stärke der Schwingung ab und damit von der Gesamtenergie der Schwingung. Diese Stärke definiert dann, wie viel Energie in der Welle übertragen wird - die Geschwindigkeit sagt nur, wie schnell das passiert.
Beim Licht ist das genauso, nur wird hier kein Medium angeregt. In der Theorie haben wir dafür Quantenfelder.
Gruß
MI |
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borromeus
Anmeldungsdatum: 29.12.2014
Beiträge: 509
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| borromeus Verfasst am: 23. Sep 2016 10:44 Titel: |
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Ich glaube, Du bringst da einiges durcheinander.
Ein Lichtjahr hat mit Zeit gar nichts zu tun.
Ein Lichjahr ist die Entfernung, die Licht in einem Jahr zurücklegt
=9,46 x 10^15m
Der Abstand Erde zu Mond sind zB 1,3 Ls (Lichtsekunden).
Wenn am Mond ein Astronaut eine Taschenlampe Richtung Erde anmacht, dauert es daher 1,3s bis dieser Lichtstrahl auf der Erde gesehen wird.
Und weil Licht eben eine gewisse Zeit braucht um Entfernung zu überbrücken, kann man diese eben relativ einfach messen.
Übrigens:
Du schreibst in Deinem ersten Posting von der "immensen" Geschwindigkeit des Lichtes. Nun, auf unseren Alltag bezogen mag das stimmen, kosmisch gesehen ist die Lichtgeschwindigkeit, zumindest für meinen "Geschmack", ziemlich mickrig.
Wenn Du mit 10% der Lichtgeschwindigkeit zum nächsten Stern in der Milchstrasse fliegen würdest brauchst Du schlappe 42 Jahre dorthin.
Und das ist nur ein Stern von etwa 200 Mrd Sternen in der Milchstrasse.....
Wenn Du ins Zentrum der Milchstrasse mit den o.a. 10% der Lichtgeschwindigkeit reist, brauchst Du etwa 260.000 Jahre. |
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ts100
Anmeldungsdatum: 29.09.2016
Beiträge: 2
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| ts100 Verfasst am: 29. Sep 2016 17:33 Titel: |
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Antwort an dtheb,
die Antwort ist relativ einfach. licht(photonen) haben keine Ruhemasse, wie zum Beispiel Elektronen. Elektronen z.B.haben eine ruhemasse, wenn auch sehr,sehr, sehr sehr......Geringe. deswegen können Teilchen oder körper die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen.
licht kann nur bei Lichtgeschwindigkeit existieren. keine Lichtgeschwindigkeit - kein licht.
wollte mich kurz fassen, aber so ist es halt.
gruuß ts100 |
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