Frage von Stacho1708, 56

was ist die physikalische Wirkung?

Kann man die physikalische Größe der Wirkung irgendwie mehr oder weniger anschaulich erklären? Gibt es vielleicht irgendein Beispiel aus der klassischen Mechanik an dem man erkennen kann was die physikalische Wirkung ist?

LG Stacho

Antwort
von JonIrenicus, 53

Meinst du Wirkung im Sinne von Integral der Lagrangefunktion, Prinzip der kleinsten Wirkung usw.?

Kommentar von Stacho1708 ,

Prinzip der kleinsten Wirkung, ja auf den Begriff bin ich schon gestoßen. Die Lagrangefunktion sagt mir wiederum nichts.

Eigentlich bin ich über das Plancksche Wirkumsquantum darauf gekommen weil ich mal wieder einen meiner Versuche unternommen habe, mir da ein wenig Physik beizubringen.;)

Antwort
von Dollmminode, 35

Ich weiß echt nicht ob man damit anfangen sollte Physik zu lernen :D. Naja also Wikipedia artikel ist ziemlich gut. Dimension der Wirkung Energie malt Zeit. Lagrangefunktion L=T-V, T ist die kinetische, V die Potentielle Energie. Schau dir jetzt die Definition der Wirkung auf Wikipedia an. Ist ein Integral, das die Lagrangefunktion über eine Zeit integriert, dabei variieren die Energieen je nach Weg der gegangen wird. Ein Beispiel. Kugel mit gesamtenergie E=T+V=const. soll von einem Anfanspunkt x nach y gelangen in der zeit dt. Dabei kann die Kugel verscheidene wege gehen, weg 1) V=0, also E=T, also L=T, da die gesagmte Energie in T steckt, ist auch die Geschwindigkeit v maximal, somit die Zeit dt minimal. Du siehst jetzt schon, das Integral hängt stark davon ab welcher weg gegangen wird, je nach weg variiert L und die Zeit dt. Ich erinnere mich nicht mehr wie dieses Prinzip richtig zu begründen ist, aber die Kugel wird den möglichen Weg nehmen, bei dem die Wirkung, also das Integral, minimal wird.

Antwort
von HitmanReborn95, 56

Gravitation ist physikalisch. Massen ziehen sich gegenseitig an und Da die Erde eine sehr große Masse hat zieht sie uns ja an :)

Antwort
von grtgrt, 24

Das Eintreten von Wirkung bedeutet Zustandsveränderung.

Quantenpysiker würden sagen: Das Eintreten einer Wirkung bedeutet den "Kollaps" der Wellenfunktion des Universums (d.h. ihre Korrektur mit dem Ziel, der eingetretenen Zustandsänderung Rechnung zu tragen).

Kommentar von Astroknoedel ,

Nun ja, die "Wellenfunktion des Universums" ist eher eine Spekulation aus der Quantenkosmologie, die versucht, die Quantenphysik auf das Universum als Ganzes anzuwenden.

Schreib doch einfach : Quantenphysiker würden sagen, das Eintreten einer Wechselwirkung führt zur zeitgleichen Zustandsänderung eines Quantensystemes, dann sind alla Missverständnisse beseitigt ;)

LG, Astroknoedel

Kommentar von grtgrt ,

Genau genommen ist nur das ganze Universum ein in sich abgeschlossenes Quantensystem. 

Wenn also Wirkung vor allem lokal, in einem Atom etwa, auftritt, ist sie -- mit letzter Genauigkeit betrachtet -- eben doch nicht auf dieses Atom (dieses kleinere Quantensystem also) beschränkt.

Hinzu kommt: Sollten Teile dieses kleineren Quantensystems mit Elementarteilchen verschränkt sein, die sich ihm nicht zurechnen, modifiziert jene Wirkung natürlich auch -- in genau gleichem Ausmaß -- deren Zustand. Sie aber könnten, als Photonen etwa, schon Lichtjahre weit entfernt sein.

Kommentar von Astroknoedel ,

Ob das Universum jetzt ein riesiges Quantensystem ist, oder nicht, das ist jetzt reine Spekulation. Möglich, dass man es in manchen Fällen mit der WheelerDeWitt Gleichung beschreiben kann.

Bemerkung : Du schreibst : "Sollten Teile dieses kleineren Quantensystems mit Elementarteilchen verschränkt sein, die sich ihm nicht zurechnen..."

Das ist meiner Meinung nach widersprüchlich, da ja die Quantenverschränkung gerade aussagt, dass die beiden Systeme wie eins beschrieben weden müssen, daher rechnen sie sich ihm auf jeden Fall zu.

Kommentar von grtgrt ,

Tatsache ist: Auch wenn die Wellenfunktion des Universums nicht hingeschrieben werden kann (ihrer all unsere Vorstellung übersteigenden Komplexität wegen), gibt es sie. 

Wirklich hinschreiben und auswerten kann man nur die Wellenfunktion extrem einfacher Quantensysteme: die des einzigen Elektrons eines Wasserstoffatoms etwa. Hierzu nimmt man an, dass alles, was nicht zu diesem Atom gehört, vernachlässigt werden kann.

Nach deiner Aussage müsste, wer (näherungsweise) die Wellenfunktion eines einzigen Quants hinschreiben möchte, dazu auch alle mit ihm verschränkten Quanten mit berücksichtigen. Sie aber kennt man ja gar nicht. Es könnten tausende sein.

Kommentar von Astroknoedel ,

Wieso bist du dir so sicher, dass es eine Wellenfunktion des Universums geben sollte ?

Wir wissen doch, wenn wir  Quantenphysik auf dss makroskopische anwenden, dann gibt es nur Probleme. Die Wellenfunktion des Universums war nur eine theoretische Idee von einigen Wissenschaftlern, die halt die TOE erreichen wollten, jedoch hält diese Wellenfunktion des Universums meiner Meinung nach nach längeren Überlegungen nicht stand 

Was ich mit dem Beispiel der Quantenverschränkung sagen wollte, war, dass zwei verschränkte Teilchen, welche sich aber in untrschiedlichen Galaxien befinden,  als ein einziges Quantensystem aufgefasst werden müssen. Die Aussage hat mich nun deswegen irritiert, da du gesagt  hast, dass verschränkte Teilchen sich nicht ins QS hinzurechnen, was ich als unwahr erachte.

LG, Astroknoedel

Kommentar von grtgrt ,

Ich sagte ja: Es gibt nur ein wirklich in sich abgeschlossenes Quantensystem: das gesamte Universum.

Die Tatsache, dass wir grundsätzlich nur winzig kleine Teile davon betrachten und dabei so tun, als wären auch sie abgeschlossene Systeme, liegt einfach daran, dass nur sie hinreichend einfach sind, um von uns gerade noch betrachtet werden zu können.

Kommentar von Astroknoedel ,

Nun ja, ein interessanter Gedanke, aber 

Bedenke : Eine Wellenfunktion des Universums müsste  nicht nur alle Teilchen u.o. Quantensysteme enthalten, sondern sich auch zeitlich beschreiben lassen (Schrödingergleichung).

Also müsste sie alle möglichen Entwicklungen auf einmal beschreiben, dieser Wert müsste aber unendlich sein.

Also scheint der Umgang mit so etwas doch zu kompliziert.

LG, Astroknoedel

Kommentar von grtgrt ,

Unser Ziel war ja nur, zu erklären, was physikalische Wirkung ist.

Dazu muss man auf die Wellenfunktion des Universums Bezug nehmen, aber sie konkret zu kennen (oder gar zu berechnen) ist dazu nun wirklich nicht notwendig.

Kommentar von grtgrt ,

Nebenbei noch: 

Dieter Lüst (ein Stringtheoretiker an der Uni München) schreibt auf Seite 247 seines Buches "Quantenfische - die Stringtheorie und die Suche nach der Weltformel" wörtlich: Berechnen kann man die Wellenfunktion des Universums durch eine quantenmechanische Wellengleichung, die der Schrödinger-Wellengleichung entfernt ähnlich sieht. Diese Wellengleichung der Quantengravitation wurde zum ersten Mal von den beiden Gravitationsphysikern Archibald Wheeler und Bryce DeWitt aus Texas aufgestellt.

Ich persönlich kann mir das nicht vorstellen - denn eine Wellengleichung zu haben bedeutet ja noch lange nicht, dass man sie auch lösen konnte.

https://books.google.de/books?id=DG4oL6_tia8C&pg=PA247&lpg=PA247&dq=...

Kommentar von Astroknoedel ,

Ich kann mirdas auch nicht vorstellen, finde  aber auch seine Aussage ein wenig unsinnig. Meiner Meiner Meinung nach ist die Wellenfunktion des Universums reine Spekulation, ob man sie nun berechnen kann, oder nicht.

Seine Aussage basiert auf den Behauptungen der beiden Wissenschaftler aus den 1960er Jahren, das heisst aber nicht, dass der ganze Spuk auch stimmen muss.

Kommentar von grtgrt ,

Damit sind wir gleicher Meinung, was die Möglichkeiten, sie zu berechnen betrifft.

Dass sie existiert -- als ein zeitabhängiges Feld von Kräften und daher Wirkwahrscheinlichkeit beschreibt --, scheint mir jedoch völlig klar, denn:

Die Quantenfeldtheorie betrachtet jedes Elementarteilchen als Anregung eines Feldes von Kräften, d.h. als Wellenpaket, das sich im Raum beliebig weit ausbreiten kann (obgleich es natürlich lokalisierten Schwerpunkt hat). 

Kraft aber ist ein Drang, Wirkung hervorzurufen. 

Daraus folgt: Je höher an irgendeinem Punkt der Raumzeit der Absolutbetrag der Amplitude der Summe aller in diesen Wellenpaketen auftretenden Wellen ist, desto höher ist die Wirkwahrscheinlichkeit zu jener Zeit an jenem Ort. Insbesondere trägt tatsächlich jedes Elementarteilen zu ihr bei (wie wenig auch immer).

Die Wellenfunktion des Universums ist eben diese Summe, und die Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation ist so recht gut nachvollziehbar.

Kommentar von grtgrt ,

Das Eintreten einer unteilbaren Portion von Wirkung bedeutet nichts anderes, als dass in diesem allumfassenden Wellenpaket, das sämtliche Elementarteilchen im Universum darstellt, eine kleine Menge M1 von Wellen spontan ausgetauscht wird durch eine andere Wellenmenge M2 (und die Summe aller Energie, die M1 darstellt ebenso groß ist wie jene, die M2 darstellt). 

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