Überlicht - Photonen

Florian_C_Rieger_07115f · 17. August 2000 um 16:21

Die Nachrichten die zur Zeit von Überlichtteilchen berichten, die Forscher geschaffen haben, führen zu der Frage, ob wir unser Bild von der Welt ein wenig ändern müssen.

Ich habe mir dazu ein paar Gedanken gemacht und frage die Physiker, ob ich damit total falsch liege, oder es vielleicht zumindest möglich wäre:

Angenommen, c wäre keine Konstante. Nach Einsteins Formel ist
E = mc2. Man könnte jetzt vielleicht für ein Photon v berechenen, indem man die Formel umstellt:

c = Wurzel aus[E /( dividiert durch ) m].

Wenn das korrekt wäre, müßte man sich fragen, warum die Lichtgeschwindigkeit trotzdem unter normalen Umständen konstant ist. Vielleicht gibt es einen vorborgenen Mechanismus, der bewirkt, daß, wenn die Energie des Photons zunimmt bzw. abnimmt, seine Masse im korrekten Verhältnis verändert wird, so daß es sich nach der obigen Formel genau mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Wenn das korrekt wäre, würde sich ein Teilchen, dessen Energie erhöht und dessen Masse trotzdem verringert wurde, mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.

Das Tunneling beschleunigt Photonen auf Überlicht. Photonen werden dabei durch einen Tunnel geschleußt, der eigentlich zu klein für sie ist. Einige Photonen kommen doch an und bewegen sich mit Überlicht. Wurde vielleicht ihre Masse verringert während die Energie praktisch gleich blieb?

Ein weiteres Beispiel: In Wurmlöchern ( sie existieren zumindest theoretisch ) sinkt die Masse eines Photons auf 0. Als logische Konsequenz müßte die Berechnung von c auch unendlich ergeben. So weit ich weiß, bewegen sich Photonen mit unendlicher Geschwindigkeit durch Wurmlöcher. Ein Zufall oder hab’ ich mir schon wieder alles falsch gemerkt?

Alle Physiker, die sich während des Lesens des Artikels totgelacht haben, sollen es mir bitte sagen, damit ich bescheid’ weiß!

Florian

DrStupid · 17. August 2000 um 16:44

Ich bin zwar kein Physiker, aber folgende Punkte sind mir dennoch aufgefallen:

Die angebliche Überlichtgeschwindigkeit bei diversen Tunnelversuchen hat sich mittlerweile als Irrtum herausgestellt. Daß sie dennoch in der Öffentlichkeit herumgeistern verdanken wir der presse, die seinerzeit zwar reißerisch über die Überlichtgeschwindigkeit beritete, die aber nicht dementierte, als es wiederlegt wurde. Das neue Experiment zur Überlichtgeschwindigkeit von Wang ist bisher zwar noch nicht als Fehlinterpretation entlarvt worden, aber ich wage die Prignose, daß das bald passieren wird.
Diese Formel E=mc² drückt aus, daß Masse und Energie identisch sind. Es ist unmöglich, die Masse zu verändern und die Energie konstant zu lassen oder umgekehrt, weil es sich um zwei Seiten derselben Medaille handelt. Die Formulierung, in einer Atombombe würde Masse in Energie umgewandelt ist insofern irreführend. Tatsächlich bleibt die Energie (und damit auch die Masse) konstant und es wird lediglich Kernenergie in andere Energieformen umgewandelt.
Auch in einem Wurmloch bleibt die Lichtgeschwindigkeit konstant. Daß man auf diese Weise dennoch mit überlichtgeschwindigkeit reisen kann liegt daran, daß das Licht auf dem Weg von A nach B eine Abkürzung nimmt, die kürzer als die gerade Strecke zwischen A und B ist.

Florian_C_Rieger_07115f · 17. August 2000 um 18:37

Das Masse und Energie in gewisser Weise dasselbe sind, ist mir bewußt. Man spricht nicht umsonst bei Masse auch von „eingefrorener Energie“. Masse und Energie sind trotzdem nicht dasselbe, es sind lediglich zwei verschiedene Zustände ein und derselben Sache, die eigentlich keinen Namen hat. Aber diese Zustände unterscheiden sich: Masse kann z.B. von Raumkrümungen beeinflußt werden, Energie nicht. Daher war mein Gedanke, die zwei verschiednen Zustände stehen in Folge des Quotienten sozusagen „in Konkurrenz zueinander“, wenn es um v geht. Also praktisch: Umso mehr von dem einen Zustand, desto mehr von dem anderen um das Gleichgewicht zu erhalten. Es geht bei der Erhöhung der Energie und Verringerung der Masse also darum, ein „Ungleichgewicht der Zustände“ zu erzeugen. An der Tatsache, daß m und E dasselbe sind, wollte ich somit gar nicht rütteln.

Wurmlöcher stellen zwar verkürzte Abkürzungen dar, diese manifestieren sich aber auf Grund der starken gravitiven Effekte. Gravitationsfelder sind dafür bekannt, den Verlauf der Zeit zu beeinflußen. Das liegt sozusagen daran, daß sie ein Objekt, daß sich in einem starken Graviton - Feld befindet, leicht bis stark aus dem unsrigen Raum - Zeit - Kontinuum verschieben, oder wie immer man das nennen will. Die natürlich auftretenden Felder von Planeten z.B. sind aber nicht so stark, als daß sie die Bewohner der jeweiligen Welt besonders stark „aus der Phase verschieben würden“. Das eine Beeinflußung stattfindet, steht aber außer Frage.

Zurück zu Wurmlöchern: Hier finden sich eben enorme G - Felder. Sie zerren das Photon aus der Phase. Das kann durch Beeinflußung von Masse und/oder Zeit geschehen, oder irre ich mich da? Bei den extremen Werten die dort auftreten, hatte ich gehört, sagt man, daß die Masse daher gegen null geht - weil das Photon ordentlich aus der Phase genommen wird. Wie sonst wäre auch sonst die Abkürzung durch den Raum zu erklären? Man darf im Sinne von Abkürzung sicherlich nicht in den ersten 3 Dimensionen denken.

Florian

DrStupid · 18. August 2000 um 08:53

Masse und Energie sind trotzdem nicht
dasselbe, es sind lediglich zwei verschiedene Zustände ein und
derselben Sache, die eigentlich keinen Namen hat.

Masse und Energie sind zwei Seiten derselben Medaillie. Wenn die Energie des Systems verändert wird, dann verändert sich entsprechend E=mc² auch seine Masse. Mit einer hinreichend exakten Waage könnte man sogar die innere Energie eines Systems messen.

Anonym · 18. August 2000 um 11:25

Masse ist nichts anderes als Energie! Die „eigenschaft“ Masse einer Energiemenge sagt doch nichts weiter aus, als daß diese Energiemenge einer Beschleunigung träge entgegenwirkt und auf gravitationsfelder reagiert.
Wurmlöcher stellen keine Positive Raumkrümmung, sondern eine Negative dar! Man braucht also Antienergie (nicht zu verwechseln mit Antimaterie, die auch aus Energie besteht) oder man nutzt Quanteneffekte aus, um es zu erzeugen. „Aus der Phase geworfen“ ist eine etwas seltsame betrachtung, weil sie den eindruck erweckt, das sei etwas außergewöhnliches, tatsächlich aber ist man andauernd den Gravitationsfeldern ausgesetzt und wird „aus der Phase geworfen“, ob die nun stark oder schwach sind spielt nur quantitativ eine Rolle.

Florian_C_Rieger_07115f · 18. August 2000 um 15:06

Wurmlöcher stellen keine Positive Raumkrümmung, sondern eine
Negative dar! Man braucht also Antienergie (nicht zu
verwechseln mit Antimaterie, die auch aus Energie besteht)

Negative Energien sind doch nichts anderes als die Unterdrückung der natürlich auftretenden Quantenfluktuationen. Kann mir mal einer erklären, warum die Unterdrückung zur Bildung einer solchen Raumkrümmung führt?

Florian

Anonym · 21. August 2000 um 09:33

Das Tunneling beschleunigt Photonen auf Überlicht. Photonen
werden dabei durch einen Tunnel geschleußt, der eigentlich zu
klein für sie ist. Einige Photonen kommen doch an und bewegen
sich mit Überlicht.

Das ist ein Verstaendnisproblem.
In der Quantenphysik von der _Bewegung_ eines _Teilchens_
(Photons) zu sprechen ist an sich eine Suende. Die Quanten-
physik beschreibt lediglich Aufenthaltswahrscheinlichkeiten
von Teilchen zu bestimmten Zeitpunkten. Erst durch eine Messung
ist definitiv klar, an welcher Stelle sich das Teilchen befindet.
Zum Tunneleffekt: Wir haben eine Barriere und ein Photon.
Normalerweise kommt das Photon nicht durch. Berechnen wir, wie
sich die Aufenthaltswahrscheinlichkeit an bestimmten Orten
mit der Zeit veraendert, ist es moeglich, dass mit einer
gewissen Wahrscheinlichkeit das Teilchen hinter der Barriere
zu finden ist. Aber wo es genau ist, wissen wir erst, wenn wir
es messen. Gut, wir messen das Photon kurz vor der Barriere und
kurz danach noch einmal. Nun gibt es zwei Moeglichkeiten,
entweder ist das Photon immer noch davor oder dahinter (da es
ja eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafuer gibt, dass es dort
zu finden ist). Welcher Zustand eintritt, ist dem Zufall
ueberlassen (Gott wuerfelt wohl doch…) Wenn man die Dicke der
Barriere und die Zeitdifferenz der Messungen ins Verhaeltnis
setzt, kann sehr wohl eine Ueberlichtgeschwindigkeit resultieren.
Der Tunneleffekt ist in dem Sinne kein Bewegungseffekt. Es
handelt sich um einen Quanteneffekt, die im Klassischen keine
Analogie aufweist. Insofern ist es nicht sinnvoll, von einer
_Beschleunigung_ der Photonen zu sprechen.

MEB

Anonym · 23. August 2000 um 09:32

Hallo Mr. Stupid,

Die angebliche Überlichtgeschwindigkeit bei diversen
Tunnelversuchen hat sich mittlerweile als Irrtum
herausgestellt. Daß sie dennoch in der Öffentlichkeit
herumgeistern verdanken wir der presse, die seinerzeit zwar
reißerisch über die Überlichtgeschwindigkeit beritete, die
aber nicht dementierte, als es wiederlegt wurde. Das neue
Experiment zur Überlichtgeschwindigkeit von Wang ist bisher
zwar noch nicht als Fehlinterpretation entlarvt worden, aber
ich wage die Prignose, daß das bald passieren wird.

… völlig meiner Meinung. Die Artikel die ich zum
überlichtschnellen Tunneleffekt gelesen habe (Spektrum
der Wissenschaft, Science etc.) haben mich nicht überzeugt.
Kennst Du Literaturstellen, die sich kritischer damit
auseinandersetzen?

Zum Teil wird auch der Tunneleffekt mit den Brillionschen
Voläufern (vgl. Jackson, Classical Electrodynamics) verwechselt.

Viele Grüße
Michael