Wie schwer ist Licht? Warum kann man mit der klassischen Bewegungsgleichung das Verhalten von Lichtteilchen nicht mehr beschreiben?
Wären diese Antworten ausreichend ?
- Licht hat keine Masse d.h. m=0 --> a=F/m = m=F/0 = ∞ Massenlose Teilchen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit ( 3*10^8 m/s)
- Nur die Spezielle Relativitätstheorie kann das Verhalten von Teilchen mit großen Geschwindigkeiten korrekt erklären.
4 Antworten
Hallo TOGA2525,
in gewisser Weise ist Licht "schwer", weil es Energie ist, und nach der berühmten Gleichung
(1) E = mc²
ist jede Energie "schwer" und auch "träge", wobei es problematisch ist, bei Licht von Trägheit zu reden.
Die Formel bedeutet aber noch was: Masse ist Energie, nämlich kondensierte Energie. Früher sprach man von der Ruhemasse m₀, die bis auf konstanten Faktor c² mit der Ruheenergie E₀ identisch ist, sozusagen dem "harten Kern" der Energie eines Teilchens.
Licht hat keine Masse d.h. m=0 --> a = F/m = m = F/0 = ∞
Das kann man auf gar keinen Fall schreiben. Teilen durch 0 ergibt nicht ∞, sondern ist gar nicht logisch sauber definierbar. Deshalb haben Physiker "Angst" vor sog. Singularitäten und gehen Mathematiker mit größter Sorgfalt ("Epsilontik") an Stellen heran, wo der Nenner (und meist auch der Zähler) auf 0 geht.
Außerdem ist die bekannte Formel
(2) F› = m∙a›
der NEWTONschen Mechanik (NM) für größere Geschwindigkeiten falsch (und auf Licht gar nicht anwendbar), weil zur Ruheenergie dann die kinetische Energie Eₖ einen nennenswerten Beitrag zur Trägheit eines Körpers oder Teilchens liefert:
(3.1) E = E₀ + Eₖ = E₀∙γ = E₀/√{1 − v²⁄c²}
Dabei ist v das Tempo oder die 1D-Geschwindigkeit des Teilchens. Auf Licht ist das nicht anwendbar, weil E₀ = 0 und γ nicht definiert ist. Formen wir das aber nach v um, erhalten wir
(3.2) v = c∙√{1 − E₀²⁄E²}.
Das lässt sich auch auf Licht anwenden: v kann wegen E₀ = 0 nur den Wert c haben.
Eine weitere Formel, die sich auf massive Teilchen und Licht gleichermaßen anwenden lässt, ist
(4) E₀²⁄c² = E²⁄c² − p²,
wobei p der 1D- Impuls des Teilchens ist. Mit E⁄c bildet p den raumzeitlichen Impuls (E⁄c | p) bildet, dessen "MINKOWSKI-Betrag" E₀⁄c = m₀c ist. Bei Photonen ist er 0, es gibt gar keinen "harten Kern".
Sie bestehen vollständig aus kinetischer Energie, man kann also sagen, sie sind nicht Körper, die sich mit c bewegen, sie sind reine Bewegung.
Weil Raum eigentlich 3D ist, heißt das auch der Viererimpuls.
Abb. 1: Der Viererimpuls uns seine Komponenten
Nur die Spezielle Relativitätstheorie kann das Verhalten von Teilchen mit großen Geschwindigkeiten korrekt erklären.
Ich würde eher sagen: Erst die SRT. Die auf ihr aufbauende Allgemeine Relativitätstheorie (ART) tut das auch.
Die NM ist eine Näherung. Namentlich (2) beruht darauf, dass Eₖ << E₀ ist und sich Beschleunigung lange nicht in veränderter Trägheit bemerkbar macht.
Ich bin mir nicht ganz sicher, ob das reicht. Vielleicht habe ich die Frage nicht vollständig verstanden.
Ich weiß, dass Licht auch durch Gravitation in seiner Bewegung/Ausbreitung beeinflusst wird, so als würde es von Massen angezogen. Diese Vorstellung, die auf der Theorie Newtons von einer anziehenden Gravitation beruht, ist natürlich verkehrt, da Licht (Photonen/Lichtteilchen) massenlos ist. Die Allgemeine RT bietet jedoch eine Lösung über die durch Massen verursache Krümmung der Raumzeit, der auch Licht (wie alles andere) gezwungen ist zu folgen.
Du gehst davon aus das Einstein immer recht hat . Das ist aber bei weitem nicht so.
Es gibt genug Forscher die die Relativitätstheorie in Frage stellen.
Eigentlich ist jedes Experiment dazu eine Frage (Prűfung) , ob sie stimmt.
Wäre sie bewiesen könnte man damit ganz anders arbeiten
Licht hat keine Ruhemasse, weil es kein ruhendes Licht gibt.
Licht selbst ist eine Elektronmagnetische Welle, die Energie hat .Nach E=mc^2 also auch Masse .
Lies mal das hier , auch den Kleingedruckten text mit der Formel
https://www.pro-physik.de/nachrichten/wieviel-wiegt-ein-photon
Es gibt genug Forscher die die Relativitätstheorie in Frage stellen.
Es gab immer schon Gegner der Relativitätstheorie, die aber selten fundiert argumentieren konnten. Die weitaus meisten, die ich kenne, zeigen erschreckende Lücken schon in ihrem Verständnis der NEWTONschen Mechanik (NM).
An Licht wird immer noch geforscht
https://www.mpg.de/11828901/mpipks_jb_20171
Auszug:
Kristallisierendes LichtTeilchen bilden einen Kristall, indem sie sich im Raum so anordnen, dass ihre Dichte periodisch moduliert wird. Essentiell für den Prozess der Kristallisierung ist die spontane Brechung der räumlichen Translationsinvarianz des Systems. Auf unser System übertragen heißt das, dass eine anfänglich räumlich homogene Verteilung von Photonen (und Atomen) kristallisiert, indem sie eine periodische Anordnung annimmt, bei der die Teilchendichte in regelmäßigen Abständen zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert oszilliert. Die Brechung der Translationsinvarianz ist insofern spontan, als dass die Stelle der sich periodisch wiederholenden, maximalen Werte nicht festgelegt ist, sondern zufällig entsteht.
Warum kristallisieren Photonen? Wie bereits erläutert, wirken im dispersiven Regime die Atome als ein Medium mit einem Brechungsindex, der proportional zur lokalen Atomdichte ist. Eine räumliche Variation des Brechungsindex erzeugt eine Rückstreuung des Lichts, nach der die Photonendichte mit der Lichtwellenlänge periodisch moduliert wird. Wiederum wissen wir, dass Atome genau dahin gezogen werden, wo die Photonendichte am höchsten ist. Das bedeutet, dass die von Atomen herbeigeführte Wechselwirkung zwischen zwei Photonen eben jene Konfiguration begünstigt, bei der sie ein ganzzahliges Vielfaches der Lichtwellenlänge voneinander entfernt sind – eine kristalline Anordnung!
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Da steht das Atome dahin gezogen werden, wo die höchste Photonendichte ist.
Es gibt also eine Anziehung zwischen Licht und Masse . Aber nicht Raumkrűmung!
Es steht klar da das Licht die Atome anzieht. ....
Licht hat keine Masse sonst keine Lichtgeschwindigkeit
Diese beiden Fragen stehen in meine Frageliste die ich bearbeite, also müssten es eigentlich nicht so komplizierte antworten sein meinte mein Professor. Würden meine Antworten halbwegs die Fragen beantworten oder sollte ich mir es nochmal anschauen ?