Woher weiß Energie, ob sie Masse hat oder nicht?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
nehmen wir ein Teilchen in einem Feld, zum Beispiel Elektron im elektrischen Feld oder ein massebehaftetes Teilchen im Schwerefeld.
Wenn es beschleunigt wird, wird es nach der speziellen Relativitätstheorie an Masse zunehmen.

Man nimmt als Energie aus dem Feld auf und sie wird in etwas umgewandelt, was dann ebenfalls wieder mit Masse wechselwirken kann.

Ich möchte mir mal ein Bild davon machen, wie man das beschreibt.

Ist das so wie eine Reaktionsformel in der Chemie, also Energie plus entsprechendes Wechselwirkungsteilchen macht etwas, was dann wieder mit Masse wechselwirken kann?

Beschreibt man in einer Theorie dazu einfach das und gibt an, dass Energie, die im Allgemeinen also nicht mit Masse wechselwirken kann, unter bestimmten Umständen eine Art Schalter umgelegt wird und es kann mit Masse wechselwirken?

Ich meine, wenn sich das Teilchen gegen das Feld bewegt, nimmt es wieder an Masse ab, das heißt, die Energie wird jetzt wieder in „Feldenergie“ umgewandelt und verliert dann wieder die Eigenschaft mit Masse wechselwirken zu können.

Kann man sich Energie also als ein abstraktes Objekt vorstellen, was unter bestimmten Voraussetzungen gewissen Eigenschaften „einschaltet“ und gewisse andere dafür „ausschaltet“?
Und das eben hat durch eine mathematische Theorie dazu.

Wie sieht denn das aus, beschreibt man so Energie?
Kann das jemand erläutern?

Vielen Dank
Tim

#2

Wenn es beschleunigt wird, wird es nach der speziellen
Relativitätstheorie an Masse zunehmen.

Die träge Masse schon, aber die Ruhemasse (und die meinen Physiker heutzutage, wenn sie von Masse sprechen) nicht.

Man nimmt als Energie aus dem Feld auf und sie wird in etwas
umgewandelt, was dann ebenfalls wieder mit Masse wechselwirken
kann.

Energie kann in nichts anderes als Energie umgewandelt werden - also beispielsweise auch nicht in Masse (egal welche). Alles andere würde die Energieerhaltung verletzten.

Wie sieht denn das aus, beschreibt man so Energie?

Ich habe nicht einmal ansatzweise verstanden, was Du mit Deiner Beschreibung zu sagen versuchst.

#3

Weitere Ausführung

Energie kann in nichts anderes als Energie umgewandelt werden

  • also beispielsweise auch nicht in Masse (egal welche). Alles
    andere würde die Energieerhaltung verletzten.

Masse ist doch nur eine Erscheinungsform von Energie.
Es gibt also noch andere Erscheinungsformen von Energie, die nicht mit Masse über Gravitation wechselwirken kann.
Also zum Beispiel die Energie, die in einem Feld gespeichert ist, hat keine schwere Masse mehr.
Wenn die Energie aus dem Feld aber von einem Teilchen aufgenommen wird, wird die nicht schwere Masse in schwere Masse umgewandelt, also in etwas, was dann Gravitationswechselwirkung hat (das Teilchen wird scherer, es kann also mehr Gravitationswechselwirkung ausüben).

Die Frage ist nun, ob man sich Energie also am besten als mathematisches Objekt vorstellt, welchem man unter bestimmten Randbedingungen, Eigenschaften wie die Fähigkeit zur Gravitationswechselwirkung.

Oder gibt es eine Theorie, die das schon näher erklären kann oder muss man das im Moment noch so hinnehmen, dass Energie die oben beschriebenen Eigenschaften hat und man noch nicht tiefer begründen kann, woher Energie die Fähigkeit hat, seine Erscheinungsform so zu ändern, dass sie je nach Erscheinungsform andere Eigenschaften hat

#4

Hallo Tim,

Oder gibt es eine Theorie, die das schon näher erklären kann
oder muss man das im Moment noch so hinnehmen, dass Energie
die oben beschriebenen Eigenschaften hat und man noch nicht
tiefer begründen kann, woher Energie die Fähigkeit hat, seine
Erscheinungsform so zu ändern, dass sie je nach
Erscheinungsform andere Eigenschaften hat.

gestatte, daß ich mich einmisch. Ich habe zwar nicht so ganz verstanden, was deine Frage genau bedeutet, denn eigentlich handelt es sich ja um eine triviale Aussage. Darüberhinaus bin ich noch nicht mal ein Physiker. Aber ich würde folgendes bemerken:

Derartige Theorien hat man einfach so hinzunehmen, denn erstens sind diese mathematisch physikalisch abgeleitet (also zumindest auf diesem Niveau dem gesunden Menschenverstand nicht mehr zugänglich), und zweitens ist es ein allgemeines Kriterium der Theorien, daß sie nichts tiefer begründen, sondern nur Sachverhalte in ihrem Auftreten beschreiben. Es grenzt schon an transzendentes Denken, hinter den Naturgesetzen einen irgendwie gearteten Hintergrund zu suchen. Die Theorien sind an die praktischen Ergebnisse und deren (im Sinne der Theorien) weiteren Gedanken gekoppelt.

Grüße
Peter

#5

Energie kann in nichts anderes als Energie umgewandelt werden

  • also beispielsweise auch nicht in Masse (egal welche). Alles
    andere würde die Energieerhaltung verletzten.

Masse ist doch nur eine Erscheinungsform von Energie.

Das kommt darauf an, welche Masse Du meinst. Träge Masse ist beispielsweise keine Erscheinungsform, sondern eine Eigenschaft der Energie. Wo Energie ist, da ist immer auch eine äquivalente träge Masse (entsprechend E=mc²). Energie ohne Ruhemasse kann es dagegen wirklich geben. Das ist dann der Fall, wenn die gesamte Energie entsprechend der Energie-Impuls-Beziehung E²/c²=m²c²+p² im Impuls steckt.

Es gibt also noch andere Erscheinungsformen von Energie, die
nicht mit Masse über Gravitation wechselwirken kann.

Das ist wieder ein ganz anderes Thema. Da die Energie im Energie-Impuls-Tensor steckt, hat sie grundsätzlich immer Einfluss auf die Gravitation. Dagegen hat die Masse in der ART nicht unmittelbar mit der Gravitation zu tun (sondern nur über den Umweg über die Energie). Du musst also erklären, was Du konkret meinst. So wie Du es schreibst, hat es wenig Sinn.

Also zum Beispiel die Energie, die in einem Feld gespeichert
ist, hat keine schwere Masse mehr.

Das ist falsch. Die Energie einer Rohlraumstrahlung hat beispielsweise dieselbe schwere Masse wie ihr relativistisches Masseäquivalent.

Wenn die Energie aus dem Feld aber von einem Teilchen
aufgenommen wird, wird die nicht schwere Masse in schwere
Masse umgewandelt, also in etwas, was dann
Gravitationswechselwirkung hat (das Teilchen wird scherer, es
kann also mehr Gravitationswechselwirkung ausüben).

Vergiss die schwere Masse! Die ist nützlich wenn man sie kennt und wenn das Newtonsche Gravitationsgesetz gilt. Wo die schwere Masse sich ändert ist das aber nicht der Fall und deshalb hilft sie da auch nicht weiter.

Die Frage ist nun, ob man sich Energie also am besten als
mathematisches Objekt vorstellt, welchem man unter bestimmten
Randbedingungen, Eigenschaften wie die Fähigkeit zur
Gravitationswechselwirkung.

Die Energie stellt man sich am besten als das vor, was sie ist - nämlich als physikalische Größe. Wie sie mit der Gravitation zusammenhängt, beschreiben die Einsteinschen Feldgleichungen. Mit der Newtonschen Mechanik kommst Du da nicht weit.