Braucht man zwingend eine Ruhemasse, damit Zeit einen Einfluss auf ein Objekt hat?
Photonen erfahren ja angeblich keine Zeit zwischen Emission und Absorption
3 Antworten
Hallo LeanEveryday,
genau so ist es. Wenn irgendein Teilchen zur Zeit t₁ mit der Geschwindigkeit v› an einem Ort x›₁ startet und zur Zeit t₂ = t₁ + Δt an einem Ort x›₂ = x›₁ + Δx› = x›₁ + v›∙Δt ankommt, hat es die Eigenzeit
(1) Δτ = √{Δt² − ‹Δx∙Δx›⁄c²} = Δt√{1 − ‹v∙v›⁄c²}
"erlebt", und |v›| hängt vom Verhältnis zwischen seiner Ruheenergie E₀ = mc² und seiner Gesamtenergie E = E₀ + Eₖ (Eₖ ist die kinetische Energie) ab:
(2) ‹v∙v› = c²(1 − (E₀⁄E)²)
Das bedeutet: Teilchen mit Ruheenergie können c nur beliebig nahe kommen; Teilchen ohne Ruheenergie können sich überhaupt nur mit c bewegen und erfahren nach (1) daher keine Eigenzeit. Tatsächlich existieren sie in gewisser Weise gar nicht für sich selbst, da sie ausschließlich aus kinetischer Energie bestehen. Sie sind ihre eigene Bewegung.
Natürlich können sie sich dennoch verändern: Wenn sie in ein Gravitationsfeld geraten, gewinnen sie kinetische Energie und damit Frequenz, wenn sie wieder herausfliegen, verlieren sie sie, wenn sie extrem weite Strecken zurücklegen, verlieren sie ebenfalls kinetische Energie durch die kosmische Expansion.
Was sie nicht "erfahren" können, ist irgendeine Veränderung ihrer inneren Eigenschaften (wenn man davon überhaupt sprechen kann). Neutrinos können sich zum Beispiel von einem Typ (Elektron- Neutrino) in einen anderen (Myon- Neutrino) und vermutlich auch zurück verwandeln, das einzige wirkliche Indiz dafür, dass sie überhaupt Masse haben müssen.
die Photonen von fernen Objekten erfahren auf dem Weg zu uns eine Rotverschiebung durch die Expansion des Raumes. Dafür müssen die Photonen selbst nicht "auf die Uhr sehen".
Natürlich hat auch ein Teilchen mit Ruheenergie kein Gehirn oder Sinnesorgane, mit denen es im wörtlichen Sinne etwas erfahren könnte. Es kann aber neben "äußeren" Zustandsgrößen auch "innere" verändern, z.B. bei Neutrinos die Oszillation zwischen Elektron- und Myonneutrinos oder bei Myonen der radioaktive Zerfall.
die Frage ist etwas unglücklich gestellt, aber grundsätzlich ist es so: Ein Teilchen ohne Ruhemasse bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, daher vergeht aus Sicht des Teilchens keine Zeit. Wenn ein Teilchen eine Ruhemasse hat, bewegt es sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit, also vergeht dass aus Sicht des Teilchens Zeit.
Also kurz gesagt: keine Ruhemasse ≙ keine Zeit
Wir erfahren diese Rotverschiebung. Ein Photon als solches erfährt nichts, da es quasi seine eigene Bewegung ist.