Können Atome schneller als Lichtgeschwindigkeit schwingen?

11 Antworten

Moleküle sind quantenmechanische Objekte. Die quanten­mechani­sche Schwin­gung funk­tio­niert aber nicht so wie die klassische.

In der klassischen Schwingung zappelt das Ding zeitabhängig: Zu einem Zeit­punkt ist es links, etwas später rechts, dann wieder links etc. Die Zeit, die es von links nach rechts und wieder zurück braucht heißt Periode. Wenn es stärker schwingt, dann steigt die Ampli­tude kon­tinuier­lich an („weiter nach links“, „weiter  nach rechts“), aber die Periode bleibt gleicht; daher muß es sich mit höherer Ge­­schwin­dig­keit bewegen.

Fast nichts davon trifft auf quantenmechanische Schwingungen zu. Da bewegt sich nichts, alle Zustände sind stationär (hängen also nicht von der Zeit ab). Es gibt also gar keine Ge­schwin­dig­keit, aber per­­verser­weise trotzdem eine kineti­sche Energie. Statt einses sich zeit­lich än­dern­den Ab­stan­des hat man eine Wahr­schein­lich­keits­vertei­lung, die bereits für den Grund­zustand („so wenig Schwingung wie möglich“) eine breite Glocke ist.

Diese Verteilung gibt an, wie wahrscheinlich es ist, in einem Experiment einen gewählten Abstand zu messen; aber das heißt nicht, daß sich etwas bewegt, sondern, daß der Abstand un­­bestimmt ist und bei einer Messung vers­chiede­ne Werte (mit ver­schie­de­nen Wahr­schein­lich­keiten) liefern kann.

Angeegte Schwingungszustände entsprechen grob dem klassi­schen „stärkeren Zappeln“, und sie haben eine größere Varianz (Un­bestimmt­heit) der Aus­len­kung (ent­­spricht klassisch der größeren Ampli­tude). Aber das geht nicht kon­tinuier­lich, sondern in ziem­lich großen Sprüngen. Und auch angeregte Zustände sind stationär, d.h., zeit­unab­hän­gig, und es gibt keine Ge­schwin­dig­keit.

Molekülschwingungen haben also eine Periode aber keine Geschwindigkeit.

Unabhängig davon brauchen sie keine relativistischen Korrekturen, weil die Schwin­gungs­­energien gedeckelt sind: Würde man in eine Schwin­gung eine höhere Energie als die Bin­dungs­energie hinein­stecken, würde das Molekül nicht schwingen sondern zerfallen. Bindungs­energien liegen aber konsistent bei ein paar 100 kJ/mol, und mit den in der Größen­ordnung fixen Atom­massen reicht das nicht für relativistische Effekte.

Ganz sicher schwingen Atome nicht mit Überlichgeschwindigkeit!

Schwingungen von Atomen gibt es übrigens nur in Festkörpern oder zumindest Molekülen. Freie Atome in Gasen zum Beispiel schwingen nicht, sondern bewegen sich frei.

Eine Schwingung ist eine Bewegung mit einer rückstellenden Kraft. Bewegst Du Dich weg, zieht die Kraft Dich zurück. Durch die daraus entstehende Bewegungsenergie schiesst Du aber über den Nullpunkt hinaus und das Ganze fängt wieder von Vorne an.

Selbstverständlich ist das eine Informationsübertragung zwischen Atom und Kraftfeld!

Denke lieber in "Wirkung" als in "Information". Hier wird eine Wirkung auf das Atom ausgeübt. Und die bewegt sich nie schneller als das Licht.

Nein.

Die Temperatur ist eine statistische intensive physikalische Größe.

Und im Gegensatz zu der allgemein verbreiteten Vorstellung ist sie nicht proportional zur

Geschwindigkeit der beteiligten Teilchen

sondern zur

kinetischen Energie der Teilchen.

Während die Geschwindigkeit nicht über die des Lichtes hinaus wachsen kann, kann aber die kinetische Energie eines Teilchen beliebig groß werden.

Wegen der relativistischen Massenzunahme.

Darum gibt es theoretisch auch keine Obergrenze der Temperatur.

Theoretisch.

Praktisch allerdings schon, denn bei solch hohen kinetischen Energien verhält sich ein Gas (Plasma) nicht mehr wie ein ideales Gas. Die Teilchen reagieren bei jedem Zusammenstoß miteinander und lösen Spallationsreaktionen aus.

17

Uhm man kan so nicht einfach sagen das die Geschwindigkeit nicht über Lichtgeschwindigkeit hinauswachsen kann. Man kann darüber lediglich spekulieren, aber so genau kenne ich mich damit nicht aus. Das hier wäre vielleicht ganz interessant für dich:

https://de.wikipedia.org/wiki/Tachyon

0
49
@Maxi017

Das ist genau das, was du sagst: höchst spekulativ!

Tachyonen sind eine rein hypothetische Interpretation der Gleichungen der Relativitätstheorie in einem mathematischen Kontext, der physikalisch in unserem Universum nicht existent ist.

3
47
@Maxi017

... aber so genau kenne ich mich damit nicht aus. Das hier wäre vielleicht ganz interessant für dich ...

In anderen Comics steht da "Ohne Worte", oder ¿‼©®™℃№↶↷∸÷≐≑≟↯⋆⇄─━☞☺☻☼☽☾♪♫♯﴾﴿¦ǁ‖ϟ℅.

1

Aufgabe zu Exponential und Logarithmus für Bautechniker?

Kennt jemand eine gute Aufgabe zum Thema Exponential- und Logarithmusfunktionen für Bautechniker?

Soweit ich weiß, verlaufen manche Abkühlungskurven exponentiell.

Bräuchte ein passendes Beispiel für den Unterricht. Wäre über Vorschläge dankbar.

...zur Frage

Gibt es eine maximale Temperatur?

Also.. Umso langsamer sich die Atome bewegen umso kälter wird es, bei –273 °C stehen die Atome still. So. Umso schneller die Atome werden umso wärmer wird es. Es wird immer gesagt es geht bis –273 °C runter aber unendlich hoch. Aber wenn Lichtgeschwindigkeit, die schnellste Geschwindigkeit ist, die es gibt, müsste es dann nicht auch eine maximale Temperatur geben ?Also die Temperatur, wo sich die Atome mit Lichtgeschwindigkeit bewgen. Oder habe ich da an etwas nicht gedacht ?

...zur Frage

Lichtgeschwindigkeit im Glasfaser-Netz?

Hi!

Wie kommt es, dass dort steht: „Glasfaser, die Signale fast in Lichtgeschwindigkeit übertragen kann“?

Ist es nicht so:

  1. In Kupfer ist die Lichtgeschwindigkeit schneller als in Glasfaser?
  2. Rauchzeichen werden auch mit Lichtgeschwindigkeit übertragen?
  3. Es kommt mehr auf die Strecke an, die ein Bit benötigt? Also auf die Zwischenankunftszeit der Bits?

Das finde ich ganz oft im Netz und die Autoren sagen mir immer nicht, was sie meinen... jaul

Thx.

Bye

...zur Frage

Wie heiß kann es werden?

Hey ich hab mal eine frage bezüglich der Temperatur. Es ist ja allgemein bekannt, dass der absolute Nullpunkt bei -273°C liegt, weil die Atome dann komplett stillstehen. Da hab ich mich mal gefragt, wie heiß es denn werden kann. Da die Lichtgeschwindigkeit das schnellste ist, was es im Universum gibt, hab ich mich gefragt, wie heiß es ist, wenn sich die Atome in Lichtgeschwindigkeit bewegen.

...zur Frage

Warum gibt es bei der Temperatur keine Obergrenze?

Hallo,

Bei ca -273,15°C also 0 Kelvin befindet sich ja bekanntlich der absolute Temperaturnullpunkt, da hier innerhalb der Materie keine Teilchenbewegungen stattfinden.. nun, in der Schule im Physikunterricht habe ich gelernt, dass je schneller sich die Teilchen/Atome innerhalb eines Körpers bewegen, dessen innere Energie weiter ansteigt und sich gleichzeitig seine Temperatur erhöht. Was passiert aber, wenn sich die Atome in einem Körper durch seine Erwärmung bereits mit Lichtgeschwindigkeit bewegen? Wie kann sich dieser dann noch erwärmen? Die Lichtgeschwindigkeit wird in der Physik ja als Geschwindigkeitsmaximum anerkannt.

Mfg

...zur Frage

Warum nimmt der Widerstand ab?

Warum nimmt der Widerstand von Halbleitern mit zunehmender Temperatur ab, wenn die Atome stärker schwingen und die beweglichen Ladungsträger gebremst werden?

...zur Frage

Was möchtest Du wissen?