Hallo Oliver,
Die Sache, dass es wenig Sinn macht einem Photon potenielle
Energie zuzuordnen (wenn ich Jörg richtig verstanden habe),
ist auch nichts neues: potentielle Energie ist ja nur eine
zugeordnete Hilfsgröße und keine „echte“ physikaliche
Eigenschaft eines Körpers.
In der newtonschen Mechanik nicht. Relativistisch gesehen ist diese Energie real vorhanden und wäre mit einem geeigneten Meßgerät zur Massenbestimmung auch meßbar.
Ich meine, es gibt ja kein
Messgerät, dass ich an einen Körper halten kann, das mir dann
dessen potenielle Energie anzeigt.
das liegt aber nicht daran, daß es prinzipiell nicht geht. Wenn Du auf der Erde eine Masse m um die Höhe h hebst, führst Du ihr die Energie W=mgh zu. Dadurch erhöht sich deren Ruhemasse auf m’=m+mgh/c^2
Das erste Problem besteht darin, daß Du von dort aus messen mußt, von wo aus die Masse ihren Aufstieg begonnen hat. Wenn Du das Meßgerät einfach „an den Körper hältst“, wechselt dieses ja auch sein Bezugssystem und mißt daher jetzt etwas unempfindlicher. Wenn Du also das Meßgerät mit nach oben nimmst und an die Masse hältst, wird es natürlich wieder die ursprüngliche Ruhemasse anzeigen. Ein entsprechendes Experiment müßte mit einem ortsfesten Meßgerät arbeiten.
Das sieht man schon an der
Tatsache, dass die Wahl des Ortes mit U_pot=0 völlig
willkürlich ist.
Mit dem Ort für U_pot=0 legst Du willkürlich Dein Bezugssystem fest, was ja zulässig ist. Innerhalb dieses Bezugssystemes ist die potentielle Energie aber real vorhanden und meßbar.
Genauso wie die kinetische Energie keine
echte Körpereigenschaft ist, denn diese hängt ja von der
Geschwindigkeit ab und diese ist ja auch relativ.
Wenn Du einmal ein Bezugssystem definiert hast, ist auch die kinetische Energie in Form einer relativistischen Massenzunahme real vorhanden und meßbar.
Im Gegensatz zur Masse! Die Masse ist eine echte Eigenschaft
eines Körpers.
nicht mehr oder weniger als potentielle oder kinetische Energie.
Nun weiß man aber, dass Masse nach Einstein
gleich Energie ist: E=mc². Und diese Energie ist im Gegensatz
zur potentiellen und kinetische Energie der wirkliche und
wahrhaftige Energiegehalt eines Körpers unabhängig von
irgendwelchen Uhren und Orten, wo man sie messen könnte.
nein, eben nicht. Das ist ja der Witz an der Relativitätstheorie. Es gibt keinen „wahren“ Energieinhalt eines Körpers. Auch die Masse ist vom Bezugssystem abhängig in dem man sie mißt.
Wenn man jetzt wissen möchte, wieviel diese Energie abnimmt,
um den Körper von a nach b zu heben, kommt man nicht umher,
dem Körper potentielle Energie zuzuordnen, denn aus dieser
Hilfsgröße kann man nämlich die Energieänderung ablesen. Und
dann macht es eben schon Sinn dem Körper potentielle Energie
zuzuordnen auch wenn es keine „echte“ Eigenschaft ist.
wie gesagt, auch die potentielle Energie ist eine echte meßbare Eigenschaft eines Körpers mit Ruhemasse.
Zur Sache mit der Aussage, dass die Freuquenz sich nur
verkleinert, weil die Zeit oben anders läuft, kann ich nur
sagen, dass dies nicht sein kann, da das MESSGERÄT, welches
die Freuquenz misst, ja immer am selben Ort wie das Photon ist
und da irgendwelche Zeitdilatationen ja Messgerät und Photon
gleichermaßen betreffen, sollte es überhaupt keine
Unterschiede geben!
Nein, so einfach geht’s nun auch nicht. Das Photon bewegt sich immerhin mit Lichtgeschwindigkeit. Da kannst Du nicht einfach die gleich Zeitdilatation wie die des umgebenden „ruhenden“ Raumes anwenden. Für das Photon selbst vergeht ja überhaupt keine Zeit. Es kommt aus seiner Sicht im gleichen Moment an, in dem es abgestrahlt wurde.
Mal etwas anschaulicher: Angenommen ich messe mit einer Uhr
die Zeit, die eine Mücke braucht, um 1000 mal mit den Flügeln
zu schlagen und gehe anschließend in die ISS und wiederhole
das Experiment. Stelle ich einen Unterschied fest? Nein!
Sicher geht meine Uhr oben schneller, aber auch die innere Uhr
der Mücke geht schneller und es gibt keinen Unterschied.
Wenn ihr mir zustimmt, braucht ihr nur noch die Mücke durch
unser Phton und die Uhr durch den Mössbauerdetektor zu ersetzen
Aus o.a. Grund darfst Du die Mücke aber nicht durch ein Photon ersetzen. Ein Photon verhält sich prinzipiell anders, weil es sich mit c bewegt.
und ist doch wohl klar, dass diese keine
Frquenzänderung bewirkt.
Wenn Du das Photon unten erzeugst und im „Freiflug“ nach oben schickst gibt es schon eine Frequenzänderung. Wenn Du das Photon aber in einem Käfig einsperrst, es mit nach oben nimmst und dort wieder freiläßt, sollte es beim Aufstieg genausoviel Energie gewinnen, daß seine Frequenz oben wieder genauso groß gemessen wird wie unten.
Also bleibe ich dabei, das Photon muss erstenes Energie
abgeben um hochzusteigen, dies kann man berechnen durch die
Zuordnung der Hilfsgröße „potentielle Energie“, auch wenn sie
keine „echte“ Eigenschaft ist. Und zweitens hat die
Zeitdilatation keinen Einfluss auf die Frquenzverschiebung, da
sie Messgerät und Messobjekt gleichermaßen befällt.
mal ganz nebenbei: Wohin soll denn die Energie des Photons beim Aufstieg „verschwinden“ ?
Tja, und jetzt seid ihr wieder dran.
soweit zu meinem Teil
Jörg
-:
. Bleiben wir der Einfachheit halber doch erstmal bei den schwachen Feldern.