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Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit?
 
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Joe77



Anmeldungsdatum: 29.10.2022
Beiträge: 1

Beitrag Joe77 Verfasst am: 29. Okt 2022 21:22    Titel: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Wenn Photonen mit Lichgeschwindigkeit reisen, dann dürfte wir sie niemals sehen?

Meine Ideen:
Wenn Photonen mit Lichgeschwindigkeit reisen, dann dürfte für das Photon keine Zeit vergehen. Sollte ein Photon die Erde von einem weit entfernten explotierten Stern erreichen, müsste es sich im selben Zustand befinden als es entstanden ist - die Zeit für das Photon ist ja nicht vergangen. Das heisst auch, das ein Photon gar nicht wechselwirken dürfte, das ja auf dessen Reise keine Zeit vergeht und wiederum garnicht detektierbar sein - weil ja keine zeit vergeht?

Irgendwo habe ich ein Fehler in meiner denkensweise!
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3083

Beitrag ML Verfasst am: 29. Okt 2022 22:26    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Hallo,

Joe77 hat Folgendes geschrieben:

Irgendwo habe ich ein Fehler in meiner denkensweise!

Du schlussfolgerst: "Eine Wechselwirkung benötigt Zeit. Da im Ruhesystem eines Photons keine Zeit vergeht, ist keine Wechselwirkung möglich."
Da solche Wechselwirkungen jedoch beobachtet werden, suchst Du (zurecht) nach einem Gedankenfehler.

M. E. ist schon der Begriff "Ruhesystem eines Photons" mindestens problematisch. Die Relativitätstheorie geht von der Bewegung von Photonen mit Lichtgeschwindigkeit aus -- in jedem Bezugssystem. Wenn Du gedanklich in ein so fragwürdiges Bezugssystem wechselst, musst Du damit rechnen, dass nicht alle gewohnten Zusammenhänge weiterhin gelten.

Schau Dir mal folgenden Thread an:
https://www.physikerboard.de/topic,17087,-bezugssystem-eines-photons.html


Viele Grüße
Michael
Tesla2



Anmeldungsdatum: 16.05.2018
Beiträge: 26

Beitrag Tesla2 Verfasst am: 10. Dez 2022 13:13    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Wenn Photonen mit Lichgeschwindigkeit reisen, dann dürfte für das Photon keine Zeit vergehen. Sollte ein Photon die Erde von einem weit entfernten explotierten Stern erreichen, müsste es sich im selben Zustand befinden als es entstanden ist - die Zeit für das Photon ist ja nicht vergangen.


Ich habe mir dieselbe Frage gestellt und konnte ebenfalls keine befriedigende Antwort finden.
Bei dem Myonen-Paradoxon in der höheren Atmosphäre haben wir die Möglichkeit den Fall von unserem Bezugssystem aus zu betrachten, die Zeit würde sich ausdehnen (70 Mikrosekunden versus 2,2 Mikrosekunden) und somit lässt sich die Strecke von 21 km erklären. Nimmt man das Bezugssystem der Myonen in Betracht, kommt man auf das gleiche Ergebnis, da sich der Raum von 10 km auf die 632 m kontrahieren würde.

Wieso sollte man den gleichen Effekt bei den Lichtteilchen, also Photonen, nicht beobachten können (nur weil sie keine Ruhemasse besitzen?)
Würde das Licht in seinem eigenen Bezugssystem durch die Längenkontraktion die ganze Strecke nicht als einen Punkt wahrnehmen, somit müsste eigentlich keine Distanz vorhanden sein, oder? Ebenfalls müsste nach der Zeitdilatation auch keine Zeit vergehen, beziehungsweise würde dieses Lichtteilchen gleichzeitig überall im Universum vorhanden sein.
Keine Zeit würde auch keine Distanz implizieren, was ja auch, wenn das Universum zu einem Punkt kontrahiert, Sinn machen würde. Von unserem Bezugssystem aus betrachtet, messen wir aber eine Zeit, wenn sich ein Lichtstrahl (oder Photon) zwischen den zwei Punkten bewegt, wie lässt sich das dann erklären?
willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 533

Beitrag willyengland Verfasst am: 10. Dez 2022 14:35    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Interessantes Thema.
ML hat Folgendes geschrieben:
Schau Dir mal folgenden Thread an:
https://www.physikerboard.de/topic,17087,-bezugssystem-eines-photons.html

Dort schreibt TomS:
" bei exakt Lichtgeschwindigkeit (was nur für exakt masselose Körper möglich - und für diese sogar zwingend ist) gelten einige der Betrachtungen der Relativitätstheorie nicht mehr.
Insbs. eben weil das Ruhesystem (z.B.) eines Photons nicht im eigentlichen Sinne existiert. Man kann zwar ein sogenannten Lichtkegelkoordinatensystem einführen, dieses ist jedoch im eigentlichen Sinne keine physikalisch realisierbares Bezugssystem (sondern nur ein mathematischer Trick) und es ist nicht durch eine Lorentztransformatiomn erreichbar. "


Ergibt sich das zwanglos aus der RT, inkl. Konstanz von c, oder muss man dafür ein extra Axiom festlegen?

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Gruß Willy
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 4439

Beitrag DrStupid Verfasst am: 10. Dez 2022 15:22    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:
Ergibt sich das zwanglos aus der RT, inkl. Konstanz von c, oder muss man dafür ein extra Axiom festlegen?


Das ist zwangsläufig. Wie ML oben schon schrieb, ergibt sich das bereits aus dem ersten Einsteinschen Postulat. Das wäre im Ruhesystem eines Photons verletzt. Aber selbst wenn man das ignoriert, scheitert der Versuch, die Geschwindigkeit eines Photons in sein eigenes Ruhesystem zu transformaieren. Es gilt allgemein



Für v=c kommt da immer c'=c raus - egal welches u man wählt. Für u=c ist der Ausdruck nicht definiert. Aber es gibt für diesen Fall eine stetige Fortsetzung, die ebenfalls zu c'=c führt. Es ist nicht möglich ein Bezugssystem mit c'=0 durch eine Lorentz-Transformation zu erreichen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Dez 2022 17:06    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Wenn Photonen mit Lichgeschwindigkeit reisen, dann dürfte für das Photon keine Zeit vergehen.

Ja.

Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Sollte ein Photon die Erde von einem weit entfernten explotierten Stern erreichen, müsste es sich im selben Zustand befinden als es entstanden ist …

Ja.

Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Das heisst auch, das ein Photon gar nicht wechselwirken dürfte …

Nein.

Für ein freies Photon „vergeht aus Sicht dieses Photons keine Zeit“. Allerdings vergeht aus Sicht eines normalen Beobachters durchaus Zeit bei der Wechselwirkung des Photonfeldes mit Materie.

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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.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 10. Dez 2022 17:16, insgesamt einmal bearbeitet
MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 348
Wohnort: Berlin

Beitrag MBastieK Verfasst am: 10. Dez 2022 17:14    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!
TomS hat Folgendes geschrieben:
Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Sollte ein Photon die Erde von einem weit entfernten explotierten Stern erreichen, müsste es sich im selben Zustand befinden als es entstanden ist …
Ja.

Naja. Der Energie-Zustand hat sich geändert. Er ist niedriger, aufgrund der Raum-Expansion bzw. Rot-Verschiebung.

Nette Grüsse
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Dez 2022 17:17    Titel: Antworten mit Zitat

MBastieK hat Folgendes geschrieben:
Hallo!
TomS hat Folgendes geschrieben:
Joe77 hat Folgendes geschrieben:
Sollte ein Photon die Erde von einem weit entfernten explotierten Stern erreichen, müsste es sich im selben Zustand befinden als es entstanden ist …
Ja.

Naja. Der Energie-Zustand hat sich geändert. Er ist niedriger, aufgrund der Raum-Expansion bzw. Rot-Verschiebung.

Nette Grüsse

Guter Punkt.

Wir gingen bisher alle von einer statischen Raumzeit aus.

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Dez 2022 17:28    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Tesla2 hat Folgendes geschrieben:
Wieso sollte man den gleichen Effekt bei den Lichtteilchen, also Photonen, nicht beobachten können …

Welchen Effekt?

Das Photon zerfällt nicht, und es definiert kein Ruhesystem, in dem man etwas betrachten könnte.

Tesla2 hat Folgendes geschrieben:
Würde das Licht in seinem eigenen Bezugssystem … Ebenfalls müsste nach der Zeitdilatation auch keine Zeit vergehen …

Der Übergang in ein „Ruhesystem des Photons“ ist ein singulärer Grenzfall, deswegen sind Überlegungen wie
Tesla2 hat Folgendes geschrieben:

Keine Zeit würde auch keine Distanz implizieren …

schlicht sinnlos.

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Dez 2022 17:30    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:
Dort schreibt TomS:
" bei exakt Lichtgeschwindigkeit (was nur für exakt masselose Körper möglich - und für diese sogar zwingend ist) gelten einige der Betrachtungen der Relativitätstheorie nicht mehr.
Insbs. eben weil das Ruhesystem (z.B.) eines Photons nicht im eigentlichen Sinne existiert. Man kann zwar ein sogenannten Lichtkegelkoordinatensystem einführen, dieses ist jedoch im eigentlichen Sinne keine physikalisch realisierbares Bezugssystem (sondern nur ein mathematischer Trick) und es ist nicht durch eine Lorentztransformatiomn erreichbar. "


Ergibt sich das zwanglos aus der RT, inkl. Konstanz von c, oder muss man dafür ein extra Axiom festlegen?

Was genau meinst du? Bzw. für was vermutest du die Notwendigkeit eines weiteren Axioms? Es gibt kein solches.

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willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 533

Beitrag willyengland Verfasst am: 10. Dez 2022 18:51    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Was genau meinst du? Bzw. für was vermutest du die Notwendigkeit eines weiteren Axioms? Es gibt kein solches.

Ich meinte, wenn man das Lichtquant als normalen Beobachter in einem Bezugssystem sieht, dann verhält es sich ja anders als "normale" andere Bezugssysteme. Die Frage dazu ist, ob das schon in der RT mit integriert ist (Konstanz von c?) oder ob das etwas anderes Spezielles ist.


PS: Die Begrenzung auf c ist schon irgendwie seltsam für einen unvoreingenommenen Betrachter.
Irgendwo habe ich mal gelesen, dass man einen Widerstand des Vakuums ausrechnen kann (irgendwas um 300 Ohm), der das bedingt: oder so was.

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Gruß Willy
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3083

Beitrag ML Verfasst am: 10. Dez 2022 19:23    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

Hallo,

willyengland hat Folgendes geschrieben:

Ich meinte, wenn man das Lichtquant als normalen Beobachter in einem Bezugssystem sieht, dann verhält es sich ja anders als "normale" andere Bezugssysteme. Die Frage dazu ist, ob das schon in der RT mit integriert ist (Konstanz von c?) oder ob das etwas anderes Spezielles ist.

Derartige Beobachter sind in der speziellen Relativitätstheorie nicht integriert, sondern ausgeschlossen. Denn zumindest das eine Photon, in dessen "Ruhesystem" man sich versetzt, bewegt sich ja nicht mit Lichtgeschwindigkeit, sondern es ruht. Da ist, kann es sich aber nicht gleichzeitig mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und ruhen.


Viele Grüße
Michael
Aruna



Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 509

Beitrag Aruna Verfasst am: 11. Dez 2022 09:08    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:

oder so was.


Das ist der Kehrwert der Geschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle im Vakuum, die man aus den Maxwellgleichungen berechnen kann.

Zitat:
Nach den Maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik hängt die Lichtgeschwindigkeit nicht von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ab. Aus dieser Feststellung zusammen mit dem Relativitätsprinzip folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit auch nicht vom Bewegungszustand des zu ihrer Messung verwendeten Empfängers abhängt.
[...]
Die Geschwindigkeit von ebenen oder kugelförmigen elektromagnetischen Wellen im Vakuum ist den Maxwell-Gleichungen zufolge der Kehrwert der Wurzel des Produkts der elektrischen Feldkonstantenund der magnetischen Feldkonstanten


Daraus berechnete Maxwell 1865 mit den damals bekannten Werten für und den Wert von 310.740 km/s und folgerte:

„Diese Geschwindigkeit ist so nahe an der Lichtgeschwindigkeit, sodass wir einen starken Grund zu der Annahme haben, dass das Licht selbst (einschließlich Wärmestrahlung und anderer Strahlung, falls es sie gibt), eine elektromagnetische Welle ist.“


Maxwells Annahme ist in allen Beobachtungen an elektromagnetischer Strahlung bestätigt worden.

https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 11. Dez 2022 09:54    Titel: Re: Reisen Photonen mit Lichtgeschwindigkeit in der Zeit? Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Was genau meinst du? Bzw. für was vermutest du die Notwendigkeit eines weiteren Axioms? Es gibt kein solches.

Ich meinte, wenn man das Lichtquant als normalen Beobachter in einem Bezugssystem sieht, dann verhält es sich ja anders als "normale" andere Bezugssysteme. Die Frage dazu ist, ob das schon in der RT mit integriert ist (Konstanz von c?) oder ob das etwas anderes Spezielles ist.

Das ist schon in der SRT enthalten.

Aus der Invarianz von c unter Wechsel des Bezugsystems folgt die Poincaregruppe als Symmetriegruppe der Raumzeit - im Gegensatz zur Galileigruppe der nicht-relativistischen Mechanik. Und daraus folgt sowohl, dass Boosts mit c verboten und damit Relativgeschwindigkeiten c zwischen Bezugsystemen unzulässig sind, als auch dass das „Ruhesystem eines Photons“ nicht existiert.

Der Grund ist einfach: in einem Bezugsystem, in dem ein Körper ruht, sind Koordinatenzeit des Bezugsystems und Eigenzeit des Körpers identisch. Da jedoch die Eigenzeit eines Photons immer Null ist, definiert sie keine vernünftige Koordinatenzeit.

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