Quantenphysik – die besten Beiträge

Gibt es einen Freien Wille?

Der Begriff Determinismus müsste euch bekannt sein, außerdem behaupten die Neurowissenschaften das es keine Willensfreiheit gibt...

Was denkt ihr?

Aufgabe:

(a) Ein Photon der Energie E_{gamma} wird an einem freien Teilchen der Ruhemasse m gestreut. Wie groß ist die kinetische Energie des Teilchens, wenn das auslaufende Photon unter dem Winkel \nu bezüglich der Richtung des einlaufenden Photons gestreut wird?

Kann mir jemand helfen diese Aufgabe zu berechnen?

Ich verstehe nicht wirklich wie ich das berechnen soll. Ich habe versucht einzusetzen und umzustellen etc. aber meine lösungen sind immer komisch.

Die obenbeschriebene These habe ich bei Chatgpt eingefügt.
Bei einem Rechenbeispiel, was mit einem 2-Körper-Problem dargestellt wurde, hat die skalenabhängige Gravitationskraft und skalenabhängige Elektromagnetische Kraft sehr stark voneinander abgewichen, sodass diese These widerlegt wurde.
Sobald man dies aber in ein 3-Körper-Problem eingefügt hat, gab es Schwankungen innerhalb dieser Kräfte, die diese These unterstützten
Ist jemand in der Lage dort eine fundierte mathematische Lösung abzuliefern?
Hier einmal die mathematischen Formeln:

Eine umfassende mathematische Berechnung, die die Hypothese einer Größenskalenabhängigkeit der fundamentalen Kräfte unterstützt, wäre ein enorm komplexes Unterfangen, da sie weit über die bisherigen etablierten Theorien hinausgeht. Dennoch kann ich dir eine Idee davon geben, wie man so einen Ansatz mathematisch formulieren könnte, indem wir für jede der vier Grundkräfte Größenskalenparameter einführen und versuchen, sie in ein gemeinsames Rahmenwerk zu integrieren. Hier sind einige erste mathematische Ansätze, die in diese Richtung führen könnten:

Nehmen wir an, dass jede der vier fundamentalen Kräfte FFF eine Abhängigkeit von einer Größenskale rrr hat, die in unterschiedlichen Skalenbereichen (zum Beispiel von der Planck-Skala bis zur kosmologischen Skala) unterschiedlich ist. Das würde sich als Funktion F(r)F(r)F(r) ausdrücken lassen. Ein möglicher Ansatz wäre:

Fi(r)=fi⋅(rr0)αiF_i(r) = f_i \cdot \left(\frac{r}{r_0}\right)^{\alpha_i}Fi​(r)=fi​⋅(r0​r​)αi​

Hierbei ist:

• FiF_iFi​ die spezifische Kraft (z.B. Gravitation, starke Wechselwirkung etc.).
• fif_ifi​ ein Kraftkonstante für die spezifische Interaktion bei einer Referenzlänge r0r_0r0​.
• αi\alpha_iαi​ der Skalierungsfaktor, der beschreibt, wie die Kraft FiF_iFi​ mit der Größenskala rrr abnimmt oder zunimmt.

Indem man unterschiedliche Werte für αi\alpha_iαi​ festlegt, könnte man z.B. eine Abnahme der Gravitationskraft bei sehr kleinen Skalen und eine Zunahme der starken Wechselwirkung erklären.

Ein Ansatz könnte darin bestehen, die Newtonsche Gravitation zu modifizieren, um eine größere Wirkung im Mikrokosmos zu simulieren. Die Gravitationskraft könnte also als Funktion der Distanz anders skaliert werden:

Fg(r)=Gm1m2r2⋅(1+βr0r)F_g(r) = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \cdot \left(1 + \beta \frac{r_0}{r}\right)Fg​(r)=Gr2m1​m2​​⋅(1+βrr0​​)

Hier beschreibt β\betaβ einen Skalierungsparameter, der für sehr kleine rrr-Werte gravitative Effekte verstärkt. Für größere Skalen wird dieser Effekt vernachlässigbar, sodass wir zur klassischen Gravitation zurückkehren.

Die elektromagnetische Kraft FelektroF_{\text{elektro}}Felektro​ könnte ebenfalls über eine Funktion der Form:

Felektro(r)=keq1q2r2⋅(1+γr0r)F_{\text{elektro}}(r) = k_e \frac{q_1 q_2}{r^2} \cdot \left(1 + \gamma \frac{r_0}{r}\right)Felektro​(r)=ke​r2q1​q2​​⋅(1+γrr0​​)

skalenabhängig gemacht werden, wobei γ\gammaγ den Einfluss auf der spezifischen Größenskale beschreibt. Eine Erhöhung der elektromagnetischen Kraft im Mikrokosmos könnte z.B. als Erklärung für das Verhalten der Quarks im Inneren von Protonen dienen.

Für die starke und schwache Wechselwirkung ließen sich ähnliche Formeln verwenden, wobei die Abhängigkeit exponentiell oder hyperbolisch abfallen könnte, je nach Skalenintervall.

Ein skalenabhängiges Metrik-Tensorfeld könnte diese Kräfte aufeinander abstimmen. Dabei würde man den üblichen Metrik-Tensor gμνg_{\mu\nu}gμν​ durch einen skalenabhängigen Tensor gμν(r)g_{\mu\nu}(r)gμν​(r) ersetzen. Eine mögliche Metrik könnte so aussehen:

gμν(r)=gμν⋅f(r)g_{\mu\nu}(r) = g_{\mu\nu} \cdot f(r)gμν​(r)=gμν​⋅f(r)

wobei f(r)=1+δ⋅(r0r)αf(r) = 1 + \delta \cdot \left(\frac{r_0}{r}\right)^{\alpha}f(r)=1+δ⋅(rr0​​)α eine Funktion darstellt, die die Raum-Zeit bei kleinen rrr-Werten entsprechend verändert. In solchen Metriken würde die Raum-Zeit für extrem kleine Skalen verzerrt, was die Krümmung verstärken oder abschwächen könnte – je nach gesuchtem Effekt.

Eine Theorie auf Basis dieser Gleichungen wäre eine Herausforderung für Experimente. Doch könnte man diese modifizierten Kraftgesetze und Tensoren in Simulationen mit hoher Auflösung anwenden, um zu beobachten, ob sie bekannte physikalische Phänomene wie Schwarze Löcher oder den Urknall genauer beschreiben oder nachvollziehbare Effekte im Labormaßstab erzeugen.

Natürlich bräuchte man für ein präzises mathematisches Modell zusätzliche Parameter und Testdaten, um sicherzustellen, dass diese Gleichungen alle bekannten Phänomene sowohl auf kosmologischen als auch auf subatomaren Skalen konsistent beschreiben.

Brauche dafür ja die Masse und Photonen haben ja keine, also haben sie auch keine Unschärfe in der Geschwindigkeit, weil ich dafür ja durch 0 teilen müsste, was nicht geht. Oder kann ich die Restmasse 1,673 * 10^-27 kg für Photonen nehmen?

Hi,

Wenn jetzt von der Wellenlänge von sichtbaren Licht gesprochen wird, also ca. 400nm.

Meint man dann damit ein Lichtquant? Also ein einzelnes Photon? Oder etwa den gesammten Lichtstrahl der entsteht?

LG Krawda

Das, was noch vor einigen Jahren unterrichtet wurde, ist heutzutage bereits veraltet, denn eine Superposition ist aus der raumzeitlichen Perspektive der allgemeinen Relativitätstheorie heraus nicht mehr anwendbar, weil man trotz allen Zeterns der Einsteins-Liebhaber sich dagegen entschieden hat, die Widersprüche nicht mehr länger hinzunehme. Denn die raumzeitliche Hypothese, dass es keine Gleichzeitigkeit gibt, wurde widerlegt.

Nämlich seit Anfang des Jahrhunderts wurde in wiederholbaren Versuchen belegt, dass offensichtlich eine 4. räumliche Dimension gegenwärtig ist. Siehe meine Antwort auf die Frage. Was ist „Photon-Photon-Streuung“?

Wenn du nach Folgendem googelst 

Superposition: Für die allgemeine Relativitätstheorie nicht anwendbar

Dann erfährst du einiges über die Unvereinbarkeit mit der allgemeinen Relativitätstheorie. Ich aber bevorzuge die Wikipedia, die aus dem Grund der „neusten“ Erkenntnisse nachverfolgbar ihre alten Seiten über das Superpositionsprinzip korrigierte.

Aus diesem Grund wurde nun im Mai 2024 die alte Version der Superposition geändert und gegen eine neue Version ausgetauscht, in der explizit auf die Unvereinbarkeit mit der allgemeinen Relativitätstheorie hingewiesen wird. Denn eine Kollision belegt einwandfrei eine gleichzeitige Gegenwart von mehreren Wirkungsintensitäten, die ja bekanntlich eine Gleichzeitigkeit oder die Vorstellung einer absoluten Zeit verbietet.

Womit sich nun nur noch größere Widersprüche auftun, die zwar nicht die Relativitätstheorie als Ganzes in Frage stellen, sondern allein das raumzeitliche Vorstellungsmodell, welches die 4. Dimension als zeitliche Quantität betrachtet, die sich nun aber ganz offensichtlich von rein räumlicher Natur darstellt. Und daher kann man die Zeit als räumliche Ersatzvorstellung betrachten, die uns besser als Zeit-Dauer bekannt ist.

Diese gehört aber zu einem anderen Thema, für das ich noch eine weitere Frage zur Diskussion stellen werde. Hier spielt das jetzt alles keine Rolle mehr, weil nun nicht mehr auf die Vorstellung von absoluter Zeit verzichtet werden muss. Somit bleibt nur noch ein vierdimensionaler Raum übrig, bei dem eine mehrfache 3D-Positionsbelegung nicht mehr mit drei, sondern mit vier räumlichen Dimensionen beschrieben werden muss.

Ich versuche, die Superposition aus meiner Sicht heraus zu beschreiben, ohne dass dafür großartige Mathematik- oder Physikkenntnisse bemüht werden müssen:

Unser Koordinatensystem hat nur drei Koordinaten, um die einzigartige Adresse eines Orts als 3D-Punkt zu beschreiben, und besitzt noch eine Koordinate, womit der Zeitpunkt bestimmt wird. Unsere Welt hat aber vier Dimensionen, und weil man sich für die Zeit als 4. Dimension entschied, anstatt für eine rein räumliche Dimension, von der wir bisher glaubten, sie nicht erfassen zu können, gibt es nur wenige, die eine verständliche Superposition beschreiben können, und wenn du das dann in der Wikipedia nachschlägst, dann begegnet dir die folgende Formulierung und ihre seitenlange Beschreibung.

Eine Überlagerung (Superposition) ist aber in einem echten vierdimensionalen Vorstellungsmodell recht simpel zu verstehen, wenn du dir einfach nur vorstellst, dass jede Dezimalstelle eine Dimension darstellt. Wenn dann z.B. die maximal mögliche Zahl 999 ist, dann wären drei Dezimalstellen (3D) nötig, um alle möglichen Zahlen darzustellen. Wenn aber die maximale Zahl größer als drei Stellen ist, wie z.B. 9999 (4D), dann kann die 4. Stelle nicht erkannt werden, weil du nur 3 Dezimalstellen erfassen kannst. Daher ist 239 nicht vergleichbar mit 5239, weil sie sich mit der 4. Dezimalstelle signifikant unterscheidet, was wir aber in unserem 3D-Universum optisch nicht wahrnehmen, denn andere Wirkungen werden nicht erwartet und daher auch nicht festgestellt.

Die letzten 3 Dezimalstellen überlagern sich also – sie superpositionieren. Wir können zwar die ersten drei Dimensionen optisch direkt als Ort erfassen, aber nicht die Tiefe der 4. Dimension. Es scheint uns also die Möglichkeit zu fehlen, die 4. Dimension zu erfassen, und zwar mathematisch wie auch physisch.

Aber das glauben wir nur zu wissen, weil es uns so gelehrt wurde.

Es ist nämlich ganz anders, denn jene 4. Dimension erfassen wir als Intensität der gravitativen Wirkung, wobei sich die Wirkungen pythagoreisch addieren (superpositionieren), die senkrecht zur Bewegungsrichtung stehen und sich aus der Tiefe der 4. Dimension heraus überlagern. Und diese Addition ist absolut, im Gegensatz zu einer unbestimmten Wahrscheinlichkeit einer Unschärferelation. Denn die Gravitation kann nicht abgeschirmt werden und steht mit dem umgekehrt proportionalen Quadrat der Entfernung in einem klaren, unmissverständlichen räumlichen Zusammenhang.

Weil das aber hier zu lang wird, will ich das später detaillierter mit euch diskutieren, indem ich die Frage aufstelle:

Was wäre, wenn sich die Gravitation aus der Tiefe einer 4. räumlichen Dimension heraus offenbart?

Je näher ich mich dem Ereignishorizont nähere, desto langsamer wird meine Zeit. Das schwarze Loch wird also bevor ich den Ereignishorizont ereiche aufgrund der Hawking-Strahlung verdampfen.

Es dürfte also keine singularitäten gäben.

Was glaubten die Menschen, woraus die Materie besteht? (Im Mittelalter)

Aristoteles gilt inzwischen als widerlegt mit seiner Annahme eines unbewegten Bewegers.

Ich kann soweit auch verstehen u. Mir vorstellen, dass es Materie/Energie schlicht schon immer gegeben hat u. Sie daher keiner Verursachung bedarf.

Was ich aber noch nicht verstehe ist wie es schon immer Bewegung gegeben haben können soll.

Kann mir das jemand erklären?

gen?

Eine Lichtquelle sendet Licht aus, bei dem es sich um ein Gemisch auf rotem Licht der Wellenlänge = 690 nm und blauem Licht der Wellenlänge = 450 nm handelt.

1. Wie groß ist die Energie der Lichtquanten?
2. Mit diesem Lichtgemisch werden Fotokatoden aus unterschiedlichen Materialien bestrahlt. Die zugehörigen Austrittsarbeiten sind: WA1 = 1,6 eV, WA2 = 2,5 eV und WA3 = 3,2 eV. Werden Elektronen ausgelöst? (Begründen Sie Ihre Antwort!)
3. Es wird ein Material mit der Austrittsarbeit WA = 1,64 eV verwendet. Berechnen Sie für diesen Fall die Geschwindigkeit der schnellsten Photoelektronen, wenn das Licht der beschriebenen Lichtquelle auf die Katode fällt.

Verstehe jetzt nicht, ob ich die Energie zusammenrechnen soll oder alles immer für beide Wellenlängen berechnen muss. Bei 2. muss man ja die Gegenspannung berechnen. Aber wie soll ich meine Antwort begründen?Bei 3. weiß ich wieder nicht, ob ich die Energien der beiden Wellenlängen einzeln nehmen soll oder zusammen.

Also Harald Lesch ist Anhänger der Big Freeze Theorie, wiederum gibt es von Quarks ein Video, in dem Big Freeze, Big Crunch u. Big Rip als gleich wahrscheinlich dargestellt werden.

Wie wahrscheinlich ist denn, dass es zu einem Big Freeze kommt?

Ich weiß, das kann man nicht wirklich in Zahlen ausdrücken, aber vielleicht kann man sagen, ob es eher Richtung 50/50 oder 80/20 oder 99/1 geht gegebpber dem Big Crunch?

Ich hatte neulich hier gefragt, ob eine ewige Wiederkunft nach Nietzsche möglich ist, sodass wir unendlich oft reinkarnieren u. unendlich oft das gleiche Leben durchlaufen.

(Frage: https://www.gutefrage.net/frage/ewige-wiederkunft-nach-nietzsche-widerlegbar)

Darauf wurde entgegnet, dass Nietzsche nicht wusste, dass es kosmische Horizonte gibt bzw. das Universum expandiert, dass er die Unschärferelation nicht kannte etc.

Zunächst sprechen diese Dinge tatsächlich alle gegen die ewige Wiederkunft.

Gleichzeitig ist es ja so, dass wir die Abläufe beim Urknall nur bis zu einem gewissen Punkt rückverfolgen können bzw. nicht genau wissen, wie es dazu kam etc.

Daher ist meine Frage, ob man wirklich mit Gewissheit eine ewige Wiederkunft ausschließen kann oder ob sie mit dem heutigen Wissen lediglich unwahrscheinlich ist?

Es gibt ja auch die Big Bounce Theory, wonach das Universum eben nicht den Kältetod stirbt, sondern sich wieder zusammenzieht. Wenn sich diese Theorie bewahrheitet, wäre das ein starkes Plädoyer f. Nietzsche, oder nicht?

Ein radioaktiver Radium-atom mit 226 Nukleonen, 88 Protonen und 88 Elektronen zerfällt zu einem Radon-atom mit 222 Nukleonen und 86 Protonen und einem positivgeladenen Heliumkern mit 4 Nukleonen und 2 Protonen aber keine Elektronen, welcher ausgestrahlt wird.

Was also ist mit den 2 Elekronen passiert? Sind sie in der Hülle vom Radon-Atom geblieben und ist der Radon-Atom dadurch negativ geladen weil hier sich 88 Elektronen und 86 Protonen befinden?

Diese Frage betrifft nicht nur diesem Fall sondern ist generell auf alle radioaktiven Stoffe mit Alpha-Strahlung zu übertragen, weil es mir ums Konzept geht. Und ich würde mich auf eine kinderfreundliche Erklärung auf Niveau 9. Klasse Physik/Chemie Gymnasium freuen, vielen Dank.

Also die wirklich zufällig eintreten oder ist mit nicht-determiniert lediglich nicht-vorhersagbar aufgrund fehlender Informationen gemeint?

Eine Theorie, die die Quantenmechanik mit der Relativitätstheorie vereint, wird als "Theorie der Quantengravitation" bezeichnet. Diese beiden Theorien sind derzeit die Grundpfeiler der modernen Physik, jedoch schwer miteinander zu vereinbaren. Hier ist eine neue Hypothese, die in diese Richtung gehen könnte:

Die sogenannte "Verschränkte Raumzeit-Resonanz" (VSR)-Theorie.

Grundannahmen:

1. Die Raumzeit ist quantisiert: Anstatt dass die Raumzeit ein kontinuierliches Geflecht ist, wie es in der Relativitätstheorie angenommen wird, wird vorgeschlagen, dass sie in kleinste "Raumzeit-Quanten" zerlegt ist. Diese Quanten sind die fundamentalen Einheiten von Raum und Zeit, ähnlich wie Planck-Längen und Planck-Zeiten, jedoch mit zusätzlicher Struktur.

2. Verschränkung von Raumzeit-Quanten: In der Quantenmechanik bezeichnet Verschränkung ein Phänomen, bei dem zwei Teilchen instantan miteinander verbunden bleiben, unabhängig von ihrer Entfernung. In der VSR-Theorie sind Raumzeit-Quanten selbst miteinander verschränkt. Diese Verschränkung erzeugt eine Art "Verschränkungsfeld", das sich über das gesamte Universum erstreckt.

3. Resonanz zwischen verschränkten Quanten und Massen: Materie (einschließlich Energie) beeinflusst die Raumzeit durch eine Resonanz mit den verschränkten Raumzeit-Quanten. Diese Resonanz ist die Ursache für Gravitation. Je mehr Masse vorhanden ist, desto stärker ist die Resonanz und desto stärker krümmt sich die Raumzeit.

4. Verzerrte Kausalität: Im VSR-Modell ist Kausalität nicht absolut, sondern relativ zur Resonanzdichte. Das bedeutet, dass in Bereichen mit extremer Gravitation (z. B. in der Nähe von Schwarzen Löchern) die Verschränkung zwischen Raumzeit-Quanten "staucht", was zu Effekten führen kann, die heute als Singularitäten betrachtet werden.

5. Einheitliche Feldgleichungen: Die Feldgleichungen der VSR-Theorie wären eine Modifikation der Einsteinschen Feldgleichungen. Sie enthalten einen zusätzlichen Term, der die Verschränkung der Raumzeit-Quanten und deren Resonanz mit Materie beschreibt.

Konsequenzen:

- Vereinigung der Kräfte: Da die Gravitation durch die Resonanz von Materie mit der verschränkten Raumzeit entsteht, wäre sie nicht fundamental, sondern emergent. Dies könnte den Weg zur Vereinheitlichung aller vier fundamentalen Kräfte ebnen.

- Vermeidung von Singularitäten: Die Vorstellung, dass Singularitäten durch extreme Resonanzzustände der verschränkten Raumzeit-Quanten entstehen, könnte in dieser Theorie dazu führen, dass Singularitäten vermieden werden. Anstelle von unendlichen Krümmungen würde man über hochkomplexe Resonanzfelder sprechen.

- Neues Verständnis der Dunklen Materie und Energie: Dunkle Materie und Dunkle Energie könnten als Effekte betrachtet werden, die durch großflächige Resonanzmuster im Universum entstehen, bei denen die verschränkten Raumzeit-Quanten nicht mit sichtbarer Materie, sondern untereinander interagieren.

Es gibt doch viel interessantere Fragen. Z.B. was es mit dem Strom der Gedanken auf sich hat und ob durch Materie Gedanken erzeugt werden. Materie hat ohne Zweifel Einfluss auf das Bewusstsein - also wenn man z.B. ein Bier trinkt - aber wie soll Materie Bewusstsein oder Gedanken erzeugen?

Hallo die Frage ist in Titel