Sind Raum und Zeit gequantelt?
Sind die Raumachsen und die Zeitachsen kontinuierlich oder diskeret?
4 Antworten
Hallo teahouse,
Sind die Raumachsen und die Zeitachsen kontinuierlich oder diskeret?
Das wissen wir nicht. Sicher ist nur, dass wir umso mehr Energie brauchen, je kürzer die Zeitspannen und Volumina sind, die wir beobachten wollen. Und Energie "wiegt was", und so kann man zugleich jeder Energiemenge einen SCHWARZSCHILDradius zuschreiben, der zur Energie proportional ist.
In der Größenordnung von 10⁻³⁵ m bzw. 10⁻⁴³ s stößt man auf die PLANCK- Skala.
Die sog. Schleifenquantengravitation soll auf der Idee aufgebaut sein, dass die Raumzeit auf dieser Skala eine Art Schaum bildet.
Danke. Also erhöhter Energieverbrauch bei der Messung je kleiner der Raum?
Nicht höherer Energieverbrauch, sondern mehr Energie pro Teilchen. Um ein Raumgebiet einer bestimmten Größe zu untersuchen, brauchst Du z.B. Licht, dessen Wellenlänge kleiner ist, also mit entsprechend hoher Frequenz. Nun bestehen Lichtwellen mit der Frequenz f aus "Portionen" der Energie hf, wobei h eine Konstante ist.
War das nicht so, dass auch Energie gequantelt ist, wenn man Elektronen auf eine höhere Bahn schieben will?
Es gibt gar keine Bahnen im klassischen Sinne, sondern Orbitale. Sie werden von den Elektronen selbst gebildet und stellen eine Art Stehende Welle dar. Das ist nur bei bestimmten Werten für Energie und Drehimpuls möglich, deshalb gibt es keine Zwischenwerte.
Wenn die Raumzeit auf PLANCK-Skala tatsächlich ein Quantenschaum ist, muss der "regellos" sein und kann nicht z.B. aus einem regelmäßigen Muster bestehen; anderenfalls wäre z.B. der Raum nicht isotrop.
Wenn es Teilchen gibt, die kleiner (Volumen) sind als Photonen, könnten wir ihre Existenz nicht feststellen, oder?
Ja, die Bahnen existieren nur in der Theorie, im Atommodell, richtig? Man könnte keine Bahnen sehen. Aber wäre ein Elektron selbst sichtbar, bei entsprechender Vergrößerung?
Kannst du das mit dem isotropen Raum anschaulich erklären?
Kannst du das mit dem isotropen Raum anschaulich erklären?
Natürlich: Der Raum an sich kennt keine bevorzugte Richtung, und für Abstände gilt der Satz des PYTHAGORAS. Wenn Du physikalische Experimente in einem inertialen Labor (wie auf der ISS) machst, kommt es nicht auf die räumliche Orientierung der Versuchsanordnung insgesamt an.
Ja, die Bahnen existieren nur in der Theorie, im Atommodell, richtig?
Im (veralteten) BOHRschen Atommodell. Damals hat man noch an Elektronen als eine Art "Paneten" geglaubt. Dieses Modell von 1913 wurde aber schon in der 2. Hälfte der 1920er Jahre durch das aus der Chemie bekannte Orbitalmodell ersetzt.
Man könnte keine Bahnen sehen.
Die Orbitale leider auch nicht, zumindest nicht direkt. Sie ergeben sich rechnerisch, wenn man die Wellenfunktion des Elektrons im Potentialtrichter des Atomkerns für einen bestimmten Wert für Energie und Drehimpuls berechnet.
Aber wäre ein Elektron selbst sichtbar, bei entsprechender Vergrößerung?
Man kann Photonen an Elektronen streuen oder Elektronen auf einen Detektorschirm fliegen lassen. Ein einzelnes wird nur einen Punkt hinterlassen, viele ein Beugungsmuster.
Ein Elektron ist kein Objekt im klassischen Sinne, sondern – wie jedes Elementarteilchen – eine elementare Anregung eines entsprechenden Feldes und hat Welleneigenschaften.
Wenn es Teilchen gibt, die kleiner (Volumen) sind als Photonen, könnten wir ihre Existenz nicht feststellen, oder?
Photonen haben keine bestimmte Größe. Sie sind keine Objekte in klassischen Sinne, sondern elementare Anregungen des elektromagnetischen Feldes. Als solche haben sie eine Wellenlänge. Die ist umso kleiner, je größer die Energie jedes Photons ist.
Und sie lassen sich durchaus auch an "Objekten" streuen, die kleiner sind, z.B. an Luftmolekülen (RAYLEIGH- Streuung). Deshalb ist der Himmel bei wolkenlosem Himmel blau.
Auch ein Teilchen, das kein Photon ist, hat einen Wellencharakter, und auf seine Wellenlänge kommt es an bei dem Versuch, möglichst kleine Strukturen aufzulösen, nicht auf so etwas wie seine Ausdehnung.
Das Elektron gilt z.B. als (potentielles) Punktteilchen, aber es hat eine Ortsunschärfe, die mit seiner Wellenlänge zusammenhängt. Deshalb lassen sich auch mit Elektronen nicht beliebig kleine Strukturen auflösen.
Tut er aber. Er erklärt die von BOHR postulierte (und ursprünglich irgendwie "vom Himmel fallende") Quantisierung der Energie von Elektronen im Atom auf ganz natürliche Weise.
Es sind nicht Wellen im üblichen Sinne, die man als solche beobachten könnte. Es wird durch eine Funktion beschrieben, die jedem Punkt im Raum zu einer bestimmten Zeit einen komplexen Zahlenwert mit der (unphysikalischen) Maßeinheit m^{−3⁄2} zuordnet. Das Betragsquadrat der Funktion hat dann die Maßeinheit m⁻³.
Integriert man das über den ganzen Raum, soll nämlich 1 herauskommen.
Integriert man über ein Stück Raum, etwa das Volumen einer Detektorzelle, erhält man die Wahrscheinlichkeit dafür, dass diese die Anwesenheit des Teilchens anzeigt.
Ja. Die Regel dafür, wie so eine Funktion auszusehen hat, liefert im einfachsten Fall die SCHRÖDINGER- Gleichung. Guck mal nach, was Du dazu für Veranschaulichungen findest.
Außerdem gibt es eine App namens 'Electron Orbitals' für Android, die die komplexe Phase als Farbe darstellt.
es gibt bis jetzt zumindest keinen hinweis darauf.
(hypothetische modelle die so etwas beinhalten gibt es natürlich viele)
Zum Beispiel die Schleifenquantengravitation, so weit ich gelesen habe (in einem Artikel von SMOLIN, so weit ich mich erinnere).
Diskret. Man spricht auch von Planck-Länge und Planck Zeit.
Zwischen zwei Positionen gibt es also immer einen Sprung.
Kaum Vorstellbar aber nach heutigem Wissensstand vermutlich wahr.
Was ich hier schreibe bezieht sich aber auf Quantenphysik, die konventionelle Physik sieht diese beiden Dimensionen als kontinuierlich an.
Innerhalb der Planck Zeit ist ja kein physikalisches Ereignis einsehbar, richtig? Mich wundert etwas, dass dann aber in einem Vielfachen der Planck-Zeit dann doch wieder Ereignisse beobachtbar sind.
Stell dir das Universum als Film vor- Frame für Frame. Veränderungen geschehen, aber eben als diskrete Spünge. Davon wird ausgegangen weil Veränderungen auf Quantenebene nicht als Übergänge sondern als Ladungswechsel der Teilchen stattfinden. Und dieser erscheint nach heutigem Stand instantan.
Naja wer kann schon Messfehler ausschließen, aber andere Experimente wie das G2-Experiment am Brookhaven und das HAPPEX-Experiment haben auch Hinweise auf Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik gezeigt die das vermuten lassen. Wären ne Menge Messfehler.
"Finally, we report measurements of electric field gradients and ion energies, which are sensitive to the distribution of charge inside the electron. The results set limits on charge radius and possible charge asymmetries at levels of 10^(-32) meter and below, providing new constraints on deviations from point-like charge distributions."
Da. Charge Distribution in the electron. Eine verteilung von Ladung ist nur Plausibel wenn es kein Elementarteilchen ist, da diese nur eine Ladung und einen Spin haben können.
1.) in diesem satz kommt das wort "charge distributions" vor. aber er bedeutet nicht das was du behauptest. "The results set limits on...". es wurde nichts dergleichen gemessen, das resultat ist mit 0 kompatibel. es werden nur obere grenzen angegeben.
2.) habe ich diesen satz in dem gesamten artikel nicht gefunden. aber egal, er bedeutet wie gesagt nicht das was du behauptest. es wurden keine abweichungen gefunden.
hättest du auch etwas dazu was HAPPEX gemessen hat? danke
Ich fürchte, Du missinterpretierst den Satz
The results set limits on charge radius and possible charge asymmetries at levels of 10^(-32) meter and below,..
dahingehend, das Experiment habe Asymmetrien in der Ladungsverteilung tatsächlich gefunden. Was da steht, bedeutet aber eigentlich das Gegenteil: Sollte es Asymmetrien in der Ladungsverteilung des Elektrons geben, überschreiten diese nicht die Obergrenze von 10⁻³² m.
Das schließt nicht aus, dass gar keine existiert, sondern setzt eine Obergrenze. Genauer kann man einfach derzeit nicht messen.
Nein , das Kontinuum verläuft kontinuierlich ; nur die Denkfortschritte sind gequantelt .
Danke. Also erhöhter Energieverbrauch bei der Messung je kleiner der Raum?
Die Planck-Einheiten sind eine echt interessante Sache. War das nicht so, dass auch Energie gequantelt ist, wenn man Elektronen auf eine höhere Bahn schieben will?
Quantenschaum sagt mir was. Das scheinen ja wirklich wirre Muster zu sein. Oder denkst du die Folgen vielleicht Regeln, die wir noch nicht kennen? Oder lässt sich das Verhalten des Schaums mit der Existenz weiterer Raum-Dimensionen erklären?