Nemon schrieb am 16.03.2021:Wissen wir denn, was Energie ist und ob es sie gibt — oder kennen wir lediglich Effekte, die wir mit Begriffen von Energie benennen, ohne wirklich das Wesen, die Eigenschaften, von Energie als solcher benennen zu können?
Ich habe einen langen Text vorbereitet. Ich hoffe er hilft dir weiter auch wenn die Antwort nicht zufriedenstellen sein mag :-)
Was ist Energie? Ich will mich mal versuchen 😊
Denken wir an die Thermodynamik dann ist Energie eine Zustandsgröße genau wie die Temperatur. Vielleicht können wir eine Analogie bilden und daraus etwas lernen. Was ist die Temperatur, bzw. Was bedeutet es wenn wir einem Körper eine Temperatur zuschreiben?
Wir wissen das wir uns an einer Herdplatte mit 100 °C die Finger verbrennen und an einer mit 30°C die Finger aufwärmen können. Wir merken: Die Herdplatte ist dieselbe, aber der der Zustand in der sich die Herdplatte befindet ist unterschiedlich. Die Temperatur gibt uns eine Beschreibung des Zustandes der Herdplatte. Bleibt die Frage: Was ist Temperatur?
Zur Beantwortung der Frage suchen wir nun nach einem Objekt, etwas begreiflichem, und tatsächlich kommen wir auf die Lösung, dass die Temperatur mit der mittleren Geschwindigkeit der mikroskopischen Teilchen zusammenhängt. Damit sind wir glücklich, weil wir uns unter der Geschwindigkeit eines Teilchens bildlich etwas vorstellen können. Wenn sich die mikroskopischen Objekte schneller bewegen haben wir eine höhere Temperatur, wenn sie langsamer sind eine niedrigere Temperatur. Diese Anschaulichkeit gibt uns ein regelrechtes Hochgefühl, beim Verstehen was Temperatur ist.
Versuchen wir den Übergang was ist Energie? Wir wissen Temperatur ist ein Zustandsgröße und Energie ist eine Zustandsgröße. Was beim Verständnis der Temperatur funktioniert hat muss bei der Energie doch auch funktionieren. Doch das Problem ist wir finden keinen anschaulichen Vergleich. Bei der Energie bewegen sich keine mikroskopischen Teilchen. Wir bekommen kein Bild in den Kopf. Vielleicht waren wir zu schnell. Also einen Schritt zurück zur Temperatur.
Wo wird Temperatur noch benutzt? Bei der Temperatur der Hintergrundstrahlung? Als ich das das erste Mal gelesen habe dachte ich WTF? Wie kann Strahlung eine Temperatur haben? Ich habe dann gelesen was ein Schwarzer Körper ist, und dass dieser eine ganz charakteristisches Frequenzspektrum hat abhängig von der Temperatur. Und wir können jedes Spektrum mit so einem charakteristischen Spektrum vergleichen. Was ist also die Temperatur einer Strahlung? Bewegte Teilchen sind es ja wohl kaum. Es ist der Zustand eines frequenzabhängigen Spektrums, je nach Zusammensetzung ergibt sich eine Temperatur. Und Hochgefühl etwas verstanden zu haben? Pustekuchen. Eher das Gefühl da muss doch mehr dahinter stecken. Was ist die Temperatur also verdammt nochmal?
Nun, leider ist es nicht das Problem, dass wir nicht verstanden haben was Temperatur ist, sondern das wir mit der Antwort nicht zufrieden sind. Eine Farbtemperatur ist abstrakt, wir können es nicht so direkt veranschaulichen. Mit Energie ist es dasselbe. Energie gibt uns eine Zahl die uns den Zustand eines Systems beschreiben lässt. Wir wissen dass ein Ball mit 1 kg Gewicht bei 1 m Höhe eine potentielle Energie von rund 10 J hat. Mit 10 J könnten wir 2.5 g Wasser um rund 1 °C erwärmen. Genau wie die Temperatur ist die Energie eine skalare Größe die den Zustand eines physikalischen Systems beschreibt. Damit ist alles gesagt. Wir müssen uns damit abfinden dass wir keinen anschaulichen Vergleich dafür finden. Das heißt nicht das wir nicht verstanden haben was Energie ist, wir wollen uns nur nicht mit der Antwort zufriedengeben.
Ich möchte noch einen Vergleich außerhalb der Physik bringen: Stell dir vor du musst einem blinden Menschen den Unterschied zwischen den Farben Rot und Blau erklären. Du würdest anfangen mit dem Lichtspektrum und auf welchen Wellenlängen das menschliche Auge empfindlich ist. Dies sind die objektiven physikalischen Tatsachen. Aber diesem Menschen fehlt die Sinneswahrnehmung für Farben, daher wird er dir keine Antwort darauf geben können, wie es sich anfühlt Rot oder Blau zu sehen. Er könnte dir Antworten: Ok ich kenne jetzt den Zusammenhang vom Spektrum der elektromagetischen Wellen und etwas das du Rot nennst, aber ich habe immer noch nicht zufriedenstellend erfahren was Rot oder Blau nun wirklich ist.
Mit der Energie ist es dasselbe. Wir können Energie nicht wahrnehmen oder direkt fühlen. Daher sind wir mit den Antworten oft unzufrieden, obwohl wir alles wissen was es zu wissen gibt. Das ist dann aber eher ein psychologisches als ein physikalisches Problem.
Oftmals sieht man Diskussionen man könne die Quantenmechnik nicht verstehen. Ich sehe das nicht grundsätzlich so. Es ist wahr dass wir Newtons Gesetze anders erfahren können als die Quantenmechanik. Das bedeutet aber nicht, dass wir Letztere nicht verstehen können. Wir müssen uns allerdings, und das ist wahrscheinlich der allerschwierigste Teil, davon lösen, dass wir alles auf unsere bekannte haptische Erfahrung zurückführen können. Und wir müssen uns davon lösen das wir alles auf uns bekannte, erfahrbare Analogien zurückführen können.
mojorisin schrieb:Hauptsaechlich elektromagnetische Wechselwirkungen, denn die Stabilitaet eines Seils leigt an der chemischen Struktur. Und viele chemische Strukturen koennen ueber elektromagnetische Wechselwirkungen verstanden werden.
