Photonen haben keine Ladung, weshalb das Ändern von Ladung schwierig wird. Was man sich oft anschaut bei Photonen ist z.B. die Polarisation (Spin Richtung bzgl. der Geschwindigkeit).

Worauf du jetzt anspielst ist die Eigenschaft von Quantenverschränkung bzw. in diesem Kontext das, was "spukhafte Fernwirkung" genannt wurde. Dies sorgt dafür, dass zwei Photonen so erzeugt werden können, dass eines der beiden die eine Polarisation hat (z.B. +1) und das andere Photon die andere Polarisation (in dem Fall dann -1). Dass dies so sein muss folgt z.B. durch Erhaltungssätze.

Ob aber das eine Photon eine Polarisation von +1 oder -1 hat, kann man ohne Messung nicht sagen, weil laut Quantenmechanik beides gleichzeitig vorliegt. Man weiß nur, dass das andere Photon stets die entgegengesetzte Polarisation haben muss.

Hier liegt aber schon ein Problem bei deiner Vermutung: Die beiden Photonen können in einem solchen Zustand also unterschiedliche Eigenschaften haben. Deswegen kann es nicht wirklich das selbe Photon sein. Wenn man das eine Photon misst und feststellt, dass es Polarisation +1 hat, dann muss das andere -1 haben. Wenn du jetzt aber danach die Polarisation änderst (also z.B. von +1 auf -1), so ändert sich das andere Photon nicht automatisch mit (wenn das so wäre würde das die Tatsache verletzen, dass Informationen niemals Überlichtgeschwindigkeit erreichen kann).

Man kann aber tatsächlich zeigen (Bell'sche Ungleichung), dass es vor der Messung eines der beiden Photonen keine "versteckten" Hinweise darüber gibt, welches Photon welche Polarisation hat. Es ist also nicht bereits bekannt, sondern es ist wirklich beides absolut gleich wahrscheinlich und es ist unmöglich dies vorher festzustellen. Deswegen sagt man, dass beide Zustände "überlagert" sind, also gleichzeitig vorhanden sind.

Aufgrund dieser Tatsache muss man beide Photonen als ganzes sehen, also als ein einziges System. Wie diese Verknüpfung untereinander genau aussieht, weiß man nicht.

Der Pendelkörper wird nun um 𝑦𝑚 = 6,0 𝑐𝑚 ausgelenkt und zum Zeitpunkt 𝑡0 = 0 𝑠 aus der Ruhe heraus los gelassen

Das ist der Punkt! Der Pendelkörper hat also bereits eine Elongation bei t=0s (nämlich eben die 6cm). Der Cosinus erfüllt genau diese Eigenschaft, denn cos(0)=1, also kann man als Ansatz für die Funktion sowas schreiben wie



Würde man den Sinus nehmen, dann ist wegen sin(0)=0 der Körper zu Beginn (t=0s) nicht ausgelenkt bzw. hat eine Elongation von 0. Das ist also der Unterschied, du solltest dir also immer erst überlegen, wie die Funktion aussehen sollte bei t=0s, damit du die richtige Funktion in beiden Fällen wählst.

In deinem Fall kann die Geschwindigkeit aber mit Sinus beschrieben werden! Denn laut Aufgabe wird der Körper "aus der Ruhe heraus" losgelassen, d.h. mit Geschwindigkeit 0 bei t=0s. Das entspricht also genau dem Sinus.

Expertenzusatz: Du könntest in deinem Fall auch trotzdem mit Sinus arbeiten, bräuchtest dann aber eine zusätzliche Phase, also sowas wie



das wäre komplett identisch zu dem Ansatz oben, aber muss natürlich nicht gemacht werden.

Also zunächst mal sollte die Geschwindigkeit des Strahls überall gleich sein, da das Fluid reibungslos strömt und keine Arbeit verrichtet wird (Keil ist stationär, Fluid wird nur umgelenkt), weshalb die kinetische Energie gleich bleiben sollte (Kontinuität). Damit ändert sich jedoch der Gesamtimpuls nach oben (was ich mal als y-Richtung bezeichne). Dieser wird durch die Geschwindigkeitsänderung vorgeschrieben (weil Masse ebenfalls gleich bleibt):



Für einen infinitesimalen Querschnitts des Strahls ergibt sich die Impulsänderung also zu



Geteilt durch infinitesimaler Zeitabschnitt ergibt die Kraft, die für diese Umlenkung in y-Richtung erforderlich ist (wird vom Keil erzeugt bzw. wirkt an dem Keil):



wobei ich beim zweiten Gleichheitszeichen V=A*x verwendet habe und die Ableitung von x nach der Zeit ist dann einfach die Geschwindigkeit des Fluids. Diese Kraft muss gleich der Gewichtskraft des Keils entsprechen, damit er schweben bleibt. Das Volumen vom Keil kannst du mit seiner Breite und dem Winkel berechnen. Darüber dann die Masse und damit die Gewichtskraft des Keils berechnen.

Das ist eine gute Frage!

Ein Quantenobjekt (wie z.B. ein Elektron), wird mathematisch als eine Wellenfunktion beschrieben. Die Amplitude ("Stärke") dieser Wellenfunktion gibt an einer spezifischen Stelle die Wahrscheinlichkeit an, dass bei einer Messung das Teilchen dort gefunden wird.

Der Tunneleffekt ist nun die Tatsache, dass die Wellenfunktion bei einer Potentialbarriere (also irgend eine Form von Energiehinderniss wie z.B. die Coulomb Abstoßung eines anderen Atoms) innerhalb der Barriere nur exponentiell und eben nicht sofort abnimmt. Das bedeutet, dass das Teilchen eine gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeit innerhalb der Barriere hat, aber eben auch "dahinter". Wenn die Amplitude nämlich noch nicht auf null abgesunken ist, sobald die Barriere zu Ende ist, gibt es eine endliche Geschwindigkeit das Teilchen auch hinter der Barriere zu finden - selbst wenn die Energie, die für das Durchqueren der Barriere nötig ist größer wäre, als die Energie, die das Teilchen besitzt (was klassisch eigentlich verboten wäre).

Dann zu deiner Frage der Geschwindigkeit. Wo das Teilchen ist, kann man nicht so genau sagen, da ein "Teilchen" als Wellenpaket beschrieben wird. Das kann man sich so vorstellen:

Dies erreicht man mathematisch, indem man viele einzelne Wellen mit unterschiedlicher Ausbreitungsgeschwindigkeiten überlagert. Quantenphysikalisch bedeutet das, dass dieses Teilchen mehrere Geschwindigkeiten gleichzeitig hat. Je schmaler das Teilchenpaket sein soll (also je genauer man den Ort kennen möchte), desto mehr unterschiedliche Geschwindigkeiten muss man überlagern. Mit anderen Worten: Je genauer man den Ort kennt, desto ungenauer wird die Geschwindigkeit. Dies gilt auch anders herum und ist als Heißenberg'sche Unschärferelation bekannt.

Das verkompliziert natürlich die Antwort auf deine Frage, denn damit gibt es nicht wirklich eine "Geschwindigkeit" des Teilchens, sondern nur eine Überlagerung. Allerdings sollte sich jede Welle einzeln nur mit maximal Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können, weshalb es trotzdem nicht möglich sein kann, dass der Ort des Teilchens an unterschiedlichen Zeitpunkten als Überlichtgeschwindikgeit detektiert wird.

Also nochmal zusammengefasst: Nein, beim Tunneleffekt sollte dies nicht möglich sein. Anders (und etwas umstritten) sieht es beispielsweise bei der Quantenverschränkung aus ("spukhafte" Fernwirkung).

Es ist immer gut zuerst die ganzen Angaben in SI-Einheiten (Standard-Einheiten) auszudrücken. Eine tonne sind beispielsweise 1000kg und 30min sind (30*60)s.

Wie du ganz richtig gesagt hast ergibt sich die Leistung mit Arbeit pro Zeit. Also berechne zuerst die Arbeit. Die Definition ist



also Kraft mal Weg. Den Weg hast du hier gegeben (25 meter). Die Kraft ist natürlich die Gewichtskraft von der einen tonne Material. Gewichtskraft berechnet sich über



Mit Masse m (in kg) und der Erdbeschleunigung g=9,81 m/s^2. Damit ist die Arbeit:



Das geteilt durch die Zeit ist dann schon die Leistung, also:



mit Zeit t (in Sekunden). Das ist die Gesamtleistung des Krans (in Watt). Laut Aufgabe leistet jeder Arbeiter 80 watt. Dann musst du also nur noch schauen, ob die 5 Arbeiter je 80 watt mehr Leistung bringen können, als das, was du bei dem Kran raus hast.

Da beim Biegen die Innen- und Außenränder etwas verzogen werden, ist es immer gut die Mittellinie als Bezug zu nutzen. Der Durchmesser des gebogenen Stückes wird also noch um die 12mm Dicke des Materials ergänzt, damit man den Durchmesser der Mittellinie am gebogenen Teil erhält. Dies ist genau ein Halbkreis, weswegen die Länge sich zu



Die Länge des geraden Abschnittes beträgt dann rein geometrisch die angegebenen 110mm minus den Außenradius vom gebogenen Abschnitt. Wobei der Außenradius sich aus der Hälfte des angegebenen Durchmessers (Innenrand) und der Dicke des Materials ergibt. Also:



Insgesamt ergibt sich also eine benötigte Länge von



Ja das stimmt im Prinzip schon. Wenn du einen größeren Zylinder mit gleicher Masse rollen lässt, so ist es ja schon sinnvoll, dass die darin gespeicherte Energie gleich bleibt, wenn die Geschwindigkeit auch gleich bleibt, da die gleiche Masse zu gleichen Teilen bewegt wird. Nur die Winkelgeschwindigkeit nimmt ab, da sich der Zylinder "weniger schnell drehen muss", um dieselbe Translationsgeschwindigkeit zu erreichen. Das kannst du dir auch so vorstellen: Vor dem Ablauf ist die einzige Energie die potentielle Energie. Diese ist ja sowieso nur von der Masse und der Höhe abhängig, nicht vom Radius. Diese Energie muss nachher auch wieder vorhanden sein (also nicht vom Radius abhängen). Da die Rotationsenergie rein mathematisch nicht vom Radius abhängt, kann es die kinetische auch nicht. Demnach ist die komplette Rechnung unabhängig vom Radius des Zylinders.

Eventuell ist in der Aufgabe "die gleiche Winkelgeschwindigkeit" gemeint? Das wäre dann eine schnelle Rechnung.

Du gehst aber in deinem Argument davon aus, dass die Masse gleich bleibt. Wenn der Zylinder beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Kugel bestehen soll, ist die Masse sehr wohl von dem Radius abhängig, welches dann wiederum einen Einfluss auf die Rotationsenergie (und die translatorische Energie) hat. Die Masse wäre ja dann



wobei du dann aber die Dichte von dem Material und die Länge des Zylinders brauchst, welche evtl. nicht gegeben sind.

Andernfalls ergibt die Fragestellung aber auch einfach wenig Sinn, denn wenn die Masse auch gleich bleibt, hast du gar keine freien Parameter mehr. Die Endgeschwindigkeit würde also nur von der Starthöhe auf der schiefen Ebene und der gewählten Form abhängen. Demnach wäre es nur möglich die gleiche Endgeschwindigkeit mit einem Vollzylinder zu erreichen, indem man ihn aus einer tieferen Höhe starten lässt.

Die Rotationsgeschwindigkeit ist deutlich schneller und braucht mehr Energie als ein Bugatti.

Das bezweifle ich. Wenn wir einen Menschen beim Backflip als Vollzylinder mit einer Masse von m=80kg schätzen (was schon sehr großzügig ist) und im angezogenen Zustand einen Radius von etwa r=0.4m hat, dann ergibt sich die Rotationsenergie zu



Omega ist die Rotationsgeschwindigkeit. Laut Internet liegt diese für einen Sportler beim Backflip bei etwa 1.5Hz, was auf eine Winkelgeschwindigkeit von 1.5*2*pi rad/s führt. Damit hätte man eine Rotationsenergie von



Dazu müsste man wohl noch die Potentielle Energie dazurechnen, also die Energie, die für den Höhengewinn gebraucht wird. Wenn wir hier ebenfalls großzügig sind und mal eine Höhe von 2m für den Backflip annehmen, dann folgt eine zusätzlich benötigte Energie von etwa 1530 J. So. Der Bugatti Chiron Super Sport hat eine Leistung von 1600PS bzw. etwa 1180 kW. D.h. dass ein Bughatti in einer Sekunde mehr Energie leisten kann (etwa das 1.000-fache) als ein Mensch beim Backflip.

Auch die größte Drehgeschwindigkeit bei einem Backflip wäre am äußersten Rand der Person etwa



was ebenfalls deutlich kleiner ist als nahezu jedem Einzelteil bei einem Bugatti in Höchstgeschwindigkeit.

Hi,

ein realistisches Ziel ist es auf jeden Fall. Immerhin studieren tausende Menschen Bundesweit jedes Jahr erfolgreich Physik. Du solltest dir allerdings darüber bewusst sein, dass Physik zu den schwersten Studiengängen gehört und auch sehr viel Mathematik erfordern wird. Wenn du in diesen Bereichen gute Noten hast ist das schonmal ein guter Anfang, viel wichtiger ist aber meiner Meinung nach das Interesse. Wenn du wirklich aufrichtig fasziniert von allen Bereichen der Physik bist, dann folgt dadurch auch automatisch die Motivation zum Lernen und Erkunden. Das ist schließlich das, was zu akzeptablen Leistungen führt.

Aus eigener Erfahrung kann ich dir sagen, dass es wirklich sehr viel Spaß machen kann und sehr belohnend ist. Gegen Ende vom Studium kann man meist schon sehr viele Fragestellungen selbstständig beantworten oder einige komplizierte Situationen durchrechnen. Oftmals fühlt es sich wirklich wie das Lösen von spaßigen Knobelaufgaben an.

Im Anschluss hat man dann sogar sehr gute Berufsaussichten, weil Problemlösekompetenz und analytisches Denkvermögen im Berufsleben sehr gerne gesehen werden und diese im Physikstudium wie kein anderes mitgegeben werden. Es stehen also viele Bereiche offen (Softwareentwicklung, technische Entwicklung/Forschung, Banken/Versicherungen, Analysten, Patenrecht, etc.).

Massenerhaltung ist ein Hilfsmittel in der Chemie. Physikalisch ist es sinnvoller, alles in Form von Energieerhaltung umzuformulieren. Dies ist im Prinzip das gleiche, da von Einstein



bekannt ist, welches besagt, dass Masse und Energie sowieso äquivalent sind. Du kannst also Problemlos Masse in Energie umwandeln und vice versa. Am CERN z.B. wird das gemacht, da dort aus der Kollision zweier Teilchen und den daraus folgenden Energien neue Teilchen entstehen können.

Die Frage mit der Ausdehnung des Universums ist spannend und da gibt es eine interessante Erklärung. Es gibt in der Physik das sogenannte Noether Theorem. Dies besagt, dass jede (kontinuierliche) Symmetrie in einem System zu einer Erhaltungsgröße führt. Grob kann man das Beschrieben, als: Wenn etwas im System gleich bleibt, obwohl man was geändert hat, dann folgt daraus, dass es hier eine erhaltene Größe gibt. Beispielsweise folgt Impulserhaltung aus Translationssymmetrie (man kann den gleichen Vorgang nochmal irgendwo anders identisch durchführen) oder Drehimpulserhaltung aus Rotationssymmetrie (man kann den gleichen Vorgang nochmal identisch in einer Rotierten Anordnung durchführen).

Jetzt kommts: Energieerhaltung folgt aus Zeittranslationssymmetrie (man kann also den gleichen Vorgang nochmal identisch zu einem anderen Zeitpunkt ausführen). Energieerhaltung ist also nur gegeben, wenn sich die physikalischen Vorraussetzungen im System als Ganzes nicht ändern. Da sich das Universum ausdehnt, ist diese Zeittranslationssymmetrie eben nicht gegeben, d.h. man kann hier keine Energieerhaltung annehmen. Außerdem bedeutet die Ausdehnung vom Universum, dass sich der Raum ausdehnt. Es kommt also keine Masse dazu, sondern der Abstand zwischen allem wird einfach größer.

Ein weiteres Beispiel dafür ist die Rotverschiebung von Licht ferner Galaxien. Die Ausdehnung wurde ja unter anderem auch genau dadurch festgestellt, dass die Wellenlänge von Licht aus weiter Ferne zunimmt, bevor es uns auf der Erde erreicht. Nun ist die Wellenlänge aber mit der Energie von Licht verbunden, was bedeutet, dass die Energie davon abnimmt. Diese Energie geht tatsächlich einfach verloren und wird nicht umgewandelt (zumindest nicht in eine bisher bekannte Größe), was eben dadurch kommt, dass sich das Medium (der Raum) zeitlich ändert.

Hallo Anna,

schauen wir uns mal das Magnetfeld von Leitung A an. Der Strom fließt in die Zeichenebene hinein (ich weiß nicht, ob das hier die technische Stromrichtung oder die Richtung der Elektronen ist, aber ich gehe mal von der Elektronenbewegung aus). Jetzt ballst du deine linke Hand zu einer Faust und zeigst mit dem Daumen in Richtung der Zeichenebene. Die restlichen Finger krümmen sich ja dann so, dass sie im Gegenuhrzeigersinn laufen, d.h. das magnetische Feld läuft im Gegenuhrzeigensinn kreisförmig um den Leiter A.

Wenn wir uns jetzt gedanklich in Leiter B begeben, sehen wir, dass das Feld von A hier also "nach oben" zeigt. Also die Richtung der Feldlinien von dem Feld von A zeigt am Punkt B auf dem Bild nach oben. Jetzt können wir nochmal die drei-Finger-Regel der linken Hand anwenden, um zu schauen, was mit den Elektronen bei B passiert. Hier fließen sie ja diesmal aus der Bildebene heraus, d.h. richte den Daumen der linken Hand senkrecht von der Bildebene weg. Das Feld zeigt, wie gerade besprochen, nach oben, d.h. richte den Zeigefinger ebenfalls in diese Richtung. Jetzt streckst du den Mittelfinger senkrecht zum Daumen und zum Zeigefinger ab, um die Richtung der Lorentzkraft zu bestimmen. In diesem Fall, zeigt der Mittelfinger dann nach rechts.

Die Lorentzkraft bei Leiter B bewirkt also eine Kraftwirkung nach rechts. Aus Symmetriegründen können wir einfach alles Spiegelverkehrt nochmal machen für die Wirkung von Leiter B auf Leiter A und würden dann eine Kraftwirkung nach links feststellen. Die beiden Leiter stoßen sich also ab!

In deinem jetzigen Fall hast du ja f und f'', was zu dem Polynom



führt, woraus du wegen der quadratischen Gleichung zwei Lösungen für Lambda bekommst. Das Lambda kommt aus dem Ansatz für eine Lösung. Da du jetzt aber zwei Lösungen gefunden hast, weißt du, dass auch jede beliebige Linearkombination von diesen beiden Lösungen wieder eine Lösung sein muss (weil jeder Summand einzeln abgeleitet wird und damit einzeln die Differentialgleichung erfüllen kann).

Damit du auch wirklich jede mögliche Linearkombination berücksichtigst, kannst du jeder Lösung noch eine zusätzliche Konstante geben (welche in deinem Fall eben A_1 und A_2 genannt werden - nicht zu verwechseln mit a_1 und a_2 von oben).

Wenn du jetzt aber f, f' und f'' wie bei einer gedämpften Schwingung hättest, so erhältst du ein Polynom



welches weiterhin eine quadratische Gleichung darstellt. Du wirst also weiterhin zwei Lösungen für Lambda, und damit zwei Lösungen für deine Differentialgleichung erhalten. Um wieder eine allgemeingültig Linearkombination als Lösung zu bekommen, brauchst du also wieder nur zwei extra Konstanten (die man hier dann wohl mit B_1 und B_2 bezeichnen könnte).

D.h. die Anzahl an Konstanten in deiner Finalen Lösung richtet sich immer nach den Anzahl an unterschiedlichen Einzellösungen (hier deine Anzahl unterschiedlicher Lambdas).

Nicht umbedingt. Wenn du nur zwei Punktladungen hast ist das Gesamtfeld natürlich inhomogen, da Punktladungen ein inhomogenes elektrisches Feld erzeugen.

Allerdings ist das Coulomb'sche Gesetz einfach die fundamentale Beschreibung von der Felderzeugung. Wenn du einen ausgedehnten geladenen Körper hast, kannst du den ja beschreiben als eine Summe von vielen einzelnen geladenen Teilchen. Mathematisch würdest du sowas als ein Integral über die ganzen einzelnen Punkte beschreiben, die wiederum jeweils einzeln über das Coulomb'sche Gesetz beschrieben werden. Damit kannst du dann jegliche Ladungsverteilungen beschreiben, welches auch die Möglichkeit auf homogene elektrische Felder ermöglicht (z.B. einen großen Plattenkondensator).

Jedes elektrische Feld kann also immer als Überlagerung von vielen einzelnen Coulomb-Felder gesehen werden. Dementsprechend ist die Kraftwirkung auch einfach die Summe aus allen einzelnen, sich daraus ergebenden, Kräften.

Die zurückgelegte Strecke bei einer beschleunigten (verzögerten) Bewegung (Beschleunigung a) mit Anfangsgeschwindigkeit v_0 beträgt



Jetzt ändert man die Geschwindigkeit innerhalb einer gewissen Zeit, wodurch sich



ergibt. Eingesetzt in die erste Gleichung folgt dann



Du brauchst also noch den Faktor 1/2 aber auch den (zweiten) Term, der von der Anfangsgeschwindigkeit kommt! Dann solltest du natürlich beachten, dass die Beschleunigung negativ ist in deinem Fall.

Ja. Die elektrische Kraft berechnet sich zu



welche auf eine Probeladung mit Ladung q innerhalb eines elektrischen Feldes mit der Feldstärke E wirkt.

Ja du hast recht. Da verschwindet ein Minuszeichen ohne Grund. Das sollte aber in der zweiten Zeile dazu kommen. Denn die Schwerkraft würde man in diesem Fall ausrücken als



Da wir die Arbeit berechnen wollen, die aufgewendet werden muss, um das Paket zu transportieren ist es sehr wohl richtig die Arbeit mit



zu berechnen. Es gilt laut Skizze natürlich auch



wodurch sich dieses Minuszeichen mit dem Minuszeichen aus der Definition von F_G kompensiert. Demnach sollte in deiner zweiten Zeile entweder noch ein zusätzliches Minuszeichen dazu, oder das Minuszeichen, welches da jetzt steht, weggelassen werden. Die dritte Zeile ist dann aber vom Vorzeichen her wieder richtig.

Deine Frage wurde in der richtigen Reihenfolge gestellt:

Zuerst sollte man immer klären, was Zeit in einer solchen Diskussion überhaupt ist. Wie definiert man es? Anhand dieser Auffassung, kann man dann überlegen, ob sie existiert oder nicht.

Reden wir beispielsweise über die Uhrzeit, also die Zeitangabe für einen Moment am Tag (also z.B. 12:30 Uhr), dann gibt es diese natürlich sehr wohl, weil die Menschen diese eingeführt haben auf Basis von gewissen Konventionen (Periodizität der Erdbewegung, Atomschwingungen etc.), um den Alltag besser strukturieren und einheitlicher planen zu können.

Was du sicherlich meinst ist wohl eher die abstraktere Definition der Zeit im Sinne von "das Vergehen und sich Ändern von Dingen". In dem Fall würde ich als Physiker behaupten, dass eine Welt ohne Zeit einfach nur eine vollständig in Ruhe verharrende Ansammlung an Materie ohne Sinn darstellt. Es gibt nichts, was dies ändern könnte, nichts was dies wahrnehmen könnte und nichts was darin passieren würde. Erst wenn wir dem Universum eine gewisse Eigenschaft der Änderung erlauben, ist es möglich, dass sich die Bestandteile in irgend einer Weise Verhalten können. Diese Eigenschaft ist dann wohl das, was man als Zeit bezeichnen könnte: Eine Eigenschaft, die es erlaubt, dass sich Dinge ändern können. Sie unterscheidet sich von der Messgröße "Zeit" aus bspw. der Physik, weil diese einen Wert annehmen kann, welche dann eher die potientielle Größe (oder Menge) einer Änderung, basierend auf einen Richtwert, angibt.

In diesem Kontext gibt es die Zeit dann offensichtlicherweise auch, weil wir natürlich ständig Änderung wahrnehmen. Die einzige Möglichkeit, wie man in diesem Fall argumentieren könnte, dass es keine Zeit gibt, ist zu sagen, dass unsere Wahrnehmung irgendwie getäuscht ist und wir nur in einem einzigen Moment leben und irgendwie durch ein vorgefertigtes Gehirn ein Gefühl von Vergangenheit und dem Jetzt haben (siehe z.B. auch Boltzman-Gehirn).

Und dann gibt es sicherlich noch einige mehr Auffassungen von Zeit und dementsprechend auch dazugehörige Argumente für die Existenz oder eben nicht.

Das geht schon! Nur nicht von selbst.

Natürliche Prozesse sind immer so gerichtet, dass sie die "Entropie" im Gesamtsystem erhöhen. Entropie ist ein Maß für die Anzahl an Informationen, die man braucht, um von Außen eindeutig auf das Innenleben von etwas zu schließen. Manchmal wird es auch als "Maß der Unordnung" bezeichnet. Mit anderen Worten: Es wird ohne externen Einfluss keinen Prozess geben, der sich selbst "besser ordnet". Dies ist dann auch bekannt als das 2. Thermodynamischen Gesetz.

Das Ei im unzerbrochenen Zustand ist natürlich wesentlich geordneter und systematischer als die zerbrochene Version. Demnach wird der zerbrochene Zustand von der Natur bevorzugt, wodurch es von alleine diesen Prozess nicht rückgängig machen könnte.

Beachte aber, dass ich in meiner Erklärung die Formulierung "ohne externen Einfluss" genutzt habe. Wenn du das zerbrochene Ei vom Boden aufhebst und es Stück für Stück mit irgend einer speziellen Maschine wieder "zusammenbauen" würdest, wäre es natürlich möglich, dass du das Ei von davor wieder reproduzierst. Dies ist aber wie gesagt ein Einfluss, der Energie kostet. Insgesamt würde sich die Entropie aber trotzdem erhöhen (Ei + Du + Maschine).

Diese drei Punkte sind eine alternative Beschreibung für das thermodynamische Gleichgewicht. Der erste Satz in Wikipedia sagt

Ein System ist im  thermodynamischen Gleichgewicht, wenn es in einem stationären Zustand ist, in dem alle makroskopischen Flüsse von Materie und Energie innerhalb des Systems verschwinden.

In deinem ersten Beispiel scheitert dies also sofort, weil du sowohl einen makroskopischen Materie- als auch Energiefluss annimmst (zwei unabhängige, sich bewegende Massen). Wenn du das über die drei Eigenschaften begründen willst, scheitert es an dem ersten: Es liegt eben kein thermisches Gleichgewicht vor, da die Wärme im System innerhalb der beiden Körper konzentriert ist, und diese sich bewegen. Die Tatsache, dass hier überhaupt feste Materie in einem sonst leeren Raum bewegt würde wohl auch den dritten Punkt ruinieren. Wenn man Schwerkraft zwischen den Massen annimmt ist der zweite Punkt sogar auch verletzt.

Zu deinem zweiten Beispiel: Wenn du annimmst, dass es möglich ist, dass ein einzelnes Teilchen wegen der inhomogenen Energieverteilung irgendwann einen so großen Überschuss gewinnen könnte um die Reaktion zu starten, ist es per Punkt 1 kein thermisches Gleichgewicht. Dies ist natürlich in realen Materialien aber immer irgendwie der Fall (Maxwell-Boltzmann ähnliche Verteilungen).

Genau das ist aber der Punkt: Thermodynamisches Gleichgewicht ist nur eine Idealisierung. Genauso, wie dass man mit idealen Gasen oder reibungsfreien Umgebungen rechnet, macht es die Rechnung/Betrachtung schlichtweg einfacher. Es kommt dann immer auf die gewünschte Genauigkeit an, ob man diese Effekte jetzt doch berücksichtigt oder eben nicht.

Deine Berechnung sollte so schon stimmen. 500N sind dabei ungefähr das Gewicht von etwa 50kg. Je nachdem wie du diese Kraft leisten möchtest geht das natürlich schon.

Was du natürlich beachten solltest, ist das sich aber die Strecke ändert, über die du die Kraft leisten kannst. Wenn du beispielsweise dein 277kg Objekt hochheben möchtest, folgt über Energieerhaltung



was hier bedeutet, dass du etwa ein Streckenverhältnis von 1:5,5 hast. Also: Für jeden cm den du deine Masse hochheben möchtest, musst du deine 9cm^2 Platte 5,5cm tief runterdrücken. Dies ist das Opfer dafür, dass du mehr Kraft leisten kannst.