Hebelgesetz auf Quantenebene

John G. · Gast

Meine Frage:
Hallo.
Das allgem. Hebelgesetz kennen die meisten ja noch aus dem Schulunterricht. Mich würde mal interessieren, wie diese "Kräfte" auf Quantenebene arbeiten. Ist dies heutzutage überhaupt schon erklärbar, z.b. mit der QED ? Welche Teilchen / Energien / Kernkräfte sind daran beteiligt ?

Meine Ideen:
... ich weiss es leider nicht. ;-)

HaraldK · Anmeldungsdatum: 02.10.2012 Beiträge: 54

Mir ist nicht so ganz klar, worauf Du hinaus willst.

a) Gilt das Hebelgesetz auch auf mikroskopischer Ebene?
b) Was bedeutet das Hebelgesetz für die Kräfte zum Beispiel zwischen den Atomen innerhalb des Hebels?
c) Gibt es für das makroskopische [latex]F_1\cdot l_1 = F_2\cdot l_2[/latex] eine quantenmechanische Beschreibung?
d) Was ist generell "Kraft" genau auf quantenmechanischer Ebene, unabhängig vom konkreten Hebelgesetz?

John G. · Gast

... also d) , c) und b) würden mich schon interessieren.

ich hab zwar ein bissl grundwissen, kann´s mir aber dennoch nicht herleiten, da ich kein fachmann auf dem gebiet bin ... und im netz find ich nix, ausser irgendwelche beispiele in schwieriger Fachsprache ausgedrückt, welche ich leider nicht ganz verstehe ...

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Ja, auch in der Quantenmechanik ist Drehimpuls erhalten, wenn kein Drehmoment wirkt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Der wesentliche Unterschied zur klassischen Mechanik ist zunächst mal, dass man eine "Kraft" nicht als etwas ansehen darf, das "an einem Massepunkt angreift". In der Quantenmechanik ist die Beschreibung eines Teilchens als Massenpuntk nicht mehr gültig. Demzufolge gilt zwar z.B. formal ein Gesetz von der Drehimpulserhaltung, aber dieses kann bzw. darf man sich nicht mehr so einfach veranschaulichen.

In einer Quantenfeldtheorie wie der QED liegen dann ausschließlich quantisierte Felder vor.

Ist dir z.B. in der klassischen Elektrodynamik klar, wie man dort Energie, Impuls und Drehimpuls einen Feldes definiert?

John G. · Gast

"Ist dir z.B. in der klassischen Elektrodynamik klar, wie man dort Energie, Impuls und Drehimpuls einen Feldes definiert?"

... teilweise ja, das Problem was ich persönlich damit hab ... ich hab´s nich so mit den Formeln und Gleichungen. Fragst du mich also nach der mathematischen Seite der Physik, dann habe ich von nix eine Ahnung. ;-)

Meine ursprüngliche Frage war ja, wer oder was gibt die wirkenden Kräfte der klassischen Physik weiter bzw. wie entstehen sie, bzw. was sind die "Träger" ?

Man könnte ja jetzt grob sagen:

starke Wechselwirkung = Gluonen
elektr. magn. Kraft = Photonen
schwache Wechselwirkung = Bosonen
Gravitation = Graviton

Aber es erlärt nicht wie z.B. das Hebelgesetz funktioniert, bzw. welche Kräfte / Teilchen wie wirken müssen um eben so eine physik. Größe erst entstehen zu lassen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Ich weiß nicht ob dir folgendes hilft:

Die el.-mag. WW erklärt auf Ebene der Quantenmechanik (noch ohne Quantisierung des el.-mag. Feldes) wesentliche Eigenschaften von Festkörpern, also z.B. Bindungen, Kristallstruktur, Bindungsenergie, ... und damit indirekt Steifigkeit, Ausbreitung von Stoßwellen in Festkörpern uvam.

John G. · Gast

ja, bis dahin kann ich dir auch noch folgen und weiter ...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

nun, was stellst du dir unter einem "Hebelgesetz" auf mikroskopischer Ebene vor? zwei Kräfte wirken auf einen Körper: am Ende eines Hebelarmes; am Auflagepunkt. Darüber wird auf einen dritten Körper am anderen Ende des Hebels wiederum eine Kraft ausgeübt.

Geht es dir um die mikroskopische Beschreibung dieser Kräfte? Das erledigt die QM bzw. die darauf basierende Festkörperphysik.

Oder geht es dir generell um die Fragestellung "Erhaltung von Drehimpuls in Vielteilchensystemen"? Dann muss man etwas weiter ausholen.

John G. · Gast

nunja, die mikroskopische Beschreibung dieser Kräfte würde mir schon ein wenig weiterhelfen.

ein hebelgesetz auf mikroskopischer Ebene ? naja, das dürfte im gegensatz zur klassischen Physik nicht so einfach zu erklären sein, oder ?

was mich auch wundert, das man mich so oft darauf anspricht, worauf ich eigentlich hinaus will. Sind meine Fragen wirklich so ungenau ... dann entschuldigt bitte, aber zu meiner Verteidigung ... ich bin Laie und kein theoretischer Physiker so wie ihr, aber ich versuche hinterher zu kommen.
;-)

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Also, in der QM (sowie der QED) und der Festkörperphysik darf man sich zunächst vorstellen, dass die Atomrümpfe klassische Punktteilchen sind. Eine Beschreibung mittels QCD ist da mal außen vor.

Dann gibt es zwischen den Atomrümpfen z.B. delokalisierte quantenmechanische Elektronenwellen, die eine anziehende Wechselwirkung zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen vermitteln. Dadurch werden diese in vielen Fällen in ein Kristallgitter gezwungen. Dabei sind die Atomrümpfe nicht örtlich fixiert sonderen können schwingen. Sehr stark vereinfacht darf man sich hier Federn zwischen den Atomrümpfen vorstellen.

Nun stell dir mal eine (recht stabile) Anordnung von Kugeln und Federn vor. Wenn du die an einem Ende anhebst, dann wird sie sich evtl. leicht verwinden, aber bei genügender Starrheit der Federn wirst du auch an dieser Anordnung Hebelkräfte erkennen können.

So - noch weiter vereinfachen kann man das nicht ...

John G. · Gast

Hm, okay ... also danke dir erstmal.
Ich habe jetzt erstmal eine ungefähre Ahnung und werd dein "Modell" mal durchgehen und ein bissl weiterspinnen, damit ich mir den Rest herleiten kann.

Achja, ich hätte noch eine andere Frage zwecks Wellen/Teilchen Dualismus oder soll ich nen neuen Thread aufmachen ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030