Die Relativitätstheorie

@elay

Elai schrieb: falls Du es begreifst

ob man es wirklich begriffen hat weis man ja erst wenn sich Vermutungen auch wirklich in eine neue Theorie zusammenfügen lassen und am Ende auch bestätigen ^^ :)

also "respektabel" wäre vielleicht wenn jemand einen neuen Denkansatz erkennt > der dann allen Leuten wirklich weiterhilft und die Physik am Ende auch tatsächlich etwas weiterbringt .....

felixmerk schrieb:der dann allen Leuten wirklich weiterhilft und die Physik am Ende auch tatsächlich etwas weiterbringt .....

... und den Menschen die Wissenschaft/en näher bringt.

Tatsache ist, daß fast alle Wissenschaften interessant sind, und miteinander verwoben sind. Dann wird´s erst richtig spannend, wenn man die Verknüpfungen zwischen den einzelnen Bereichen findet.

Da wird uns die Spielwiese der Wissenschaften wohl noch eine Weile erhalten bleiben, wenn man bedenkt, wie viel oder wenig wir auf der Erde ganz genau verstehen ... und dann auch noch die Ausprägung des Welt-Alls .. :-)

Allerdings wünsche ich mir auch, daß "die Nuß geknackt" wird - so schnell als möglich, damit - wie Du es sagst - weiter geht!

Elai schrieb: und den Menschen die Wissenschaft/en näher bringt.

ja genau > "respektabel" sind genauso auch die Menschen die viel gelernt haben und ihr Wissen freundlich an alle andere Menschen weitergeben ..... :)

https://www.youtube.com/watch?v=HkZxNNNFZ08 (Video: Alpha Centauri Was sind Gravitationswellen Teil 1)

Ich will hier auch nochmal kurz eine Lanze brechen für all die fließigen Autoren in der Wikipedia und vergleichbaren Medien. Da wird ehrenamtlich massig Wissen zusammengetragen und für Laien aufbereitet. Gerade die physikalischen Artikel haben teilweise hohe Qualität, z.B. eben jener zur RT. Kenne auch einige Professoren, die aktiv in der Wiki mitschreiben und Fehler beseitigen. Das findet man bei anderen Themenbereichen nicht, wie z.B. in psychologischen Artikeln, Artikeln zu sozialen Theorien usw, da ist das Niveau äußerst niedrig und alles voller Fehler. Kümmern wollen sich die Experten auf dem Gebiet aber nicht drum, Verteufeln ist viel einfacher und elitärer...

Öha, Doppelpost. Bitte löschen ^^

@HYPATIA
@felixmerk
@Z.

Hallo Jungs,

jetzt komm´ ich aber noch mal zurück auf das "zum Quadrat" ... der Thread wäre sonst doch beendet, oder, weil wir sind uns ja einig, daß jetzt ein paar "Neuerungen" kommen müssen, damit wir (Alle) weiter kommen.

Also wenn Materie gebundene Energie ist, also gebundene "Arbeit", so ist Materie auch gebundenes Licht. Oder bin ich jetzt falsch?

Danke für Eure Geduld mit mir.

Liebe Grüße
Elai

Du musst dich davon distanzieren, "Energie" als etwas real existierendes zu verstehen. Das machen Esoteriker, ein Physiker hat mit sowas nichts am Hut.
In der Physik ist Energie eine Kennzahl, ein mathematisches Kuriosum des Universums.
In der Physik gibt es sogenannte Symmetrien, das bedeutet dass physikalische Vorgänge invariant unter einer Eichtransformation bleiben.

Beispiel: Jedes physikalische Gesetz, so die Annahme, funktioniert überall im Universum gleich. Das ist eine Symmetrie. Mathematisch bewirkt das, dass es eine sogenannte Erhaltungsgröße geben muss, eine Kennzahl, die das System charakterisiert und die sich nicht ändert. In diesem Fall ist es die Impulserhaltung.
Anderes Beispiel: Es ist bei der Wellenfunktion eines Teilchens total egal, wenn ich einen komplexen Vorfaktor einführe und aufmultipliziere (-> quasi die reale und imaginäre Aplitude der Wellenfunktion in der Zeit auf einen anderen Wert drehe). Das führt über einige Umwege dazu, dass es eine Ladungserhaltung existieren muss.

Das bedeutet: Man hat eine physikalische Theorie mathematisch aufgebaut und diese hat bestimmte Eigenschaften die man herleiten kann. Aber das sind nur Effekte, sie wurden nicht extra eingebaut, sondern ergeben sich von alleine.

Die Energieerhaltung, bzw. die Energie selbst entsteht durch die Annahme unserer Theorien, dass physikalische Gesetze unabhängig von der Zeit gleich funktionieren. D.h. die physikalischen Gesetze sind seit jeher und bis zum Ende des Universums die selben.
Aus dieser Aussage allein lässt sich die Energieerhaltung herleiten, somit enthalten alle mathematischen Modelle, die zeitinvariant sind einen Energiebegriff. Aber er bleibt ein Effekt.
Fun Fact: Wer sich ein bisschen mit Signaltheorie beschäftigt weiß, dass man hier ganz einfach eine Energie aus den rein theoretischen Signalen herleiten kann, ohne dass die Theorie irgendwie in einem Zusammenhang zu einer physikalischen Theorie stehen würde. Ist das gleiche Prinzip. Grundlegende Symmetrien im Modell erzeugen Erhaltungsgrößen.

Einem physikalischen Vorgang lässt sich eine bestimmte Kennzahl zuordnen und vom Verhalten dieser Kennzahl haben wir umfangreiche Kenntnisse. Wir wissen wie schnell sich ein Pendel maximal bewegen kann wenn man es aus einer bestimmten Höhe schwinge lässt, weil die Kennzahl Energie immer gleich bleiben wird. Aber es ist eine Kennzahl. Keine magische Flüssigkeit die uns umgibt und blau leuchtet. Es ist einfach nur ein Effekt. Auch wenn Esos das gerne hätten.

E=mc² ist nun eine Formel, die einem Massesystem eine Energie zuordnet. "Gefrorene Energie" klingt geil, ist aber Quatsch. Von der Formel weis ich nur, dass dieses System, wenn es denn abgeschlossen ist eine bestimmte Kennzahl hat. Die wird sich nie ändern. Was im inneren passiert ist was anderes.
Wenn die Hälfte der Masse z.B. von Materie, und die andere Hälfte als Antimaterie herrührt kann ich z.B. abschätzen wie hoch die Strahlungsintensität sein wird, wenn die beiden Teile annihilieren, einfach dadurch dass ich weiß, wie die Kennzahl von Photonen zusammensetzt.
Aber es ist keine Energie die hier umgewandelt wird. Die Teilchen interessieren sich überhaupt nicht für Energie. Da wirken einfach Wellenfunktionen aufeinander und durch eine günstige Konstellation werden z.B. vom Higgs-Feld Schwingungen aufs Elektromagnetische Feld übertragen. Da gibt es keine Energie. Nicht als das materielle was man sich vielleicht vorstellt.


Übrigens: In der Relativitätstheorie verschmelzen Raum und Zeit zu einem einzigen vierdimensionalen Kontinuum. Damit werden die Ortsinvarianz und die Zeitinvarianz der physikalischen Gesetze auf eine Ebene gestellt, und man betrachtet einen gemeinsamen Energie-Impuls-Tensor. Energie ist damit das gleiche wie ein Impuls, nur in Zeitrichtung.

Hallo @Elai

Elai schrieb: Also wenn Materie gebundene Energie ist, also gebundene "Arbeit", so ist Materie auch gebundenes Licht. Oder bin ich jetzt falsch?

Ich hätte jetzt geantwortet :

Also > kann ja nur so sein - zum Beispiel bei der Kernspaltung wird ja auch die Freisetzung der Energie durch elektromagnetische Strahlung mit einem Masse-Verlust, an den verbleibenden Spaltprodukten, begründet ^^

Ich habe bis jetzt aber auch die Antwort von @HYPATIA noch nicht richtig realisiert .... er darf mich dann gerne kurz berichtigen wenn ich jetzt mit meiner Antwort daneben liege :)

LG

Wichtig ist hier immer die Kausalitätskette: Nicht Materie wird in Strahlung umgewandelt, sondern weil der physikalische Vorgang Photonen erzeugt wissen wir, dass zwangsläufig hinterher weniger Masse da sein muss. Das ist eine nette Hilfestellung. Sowas wird aber eigentlich schon in der Schule im Physikunterricht gelehrt. Sogar da schätzt man z.B. ganz einfach die Geschwindigkeit einer Gewehrkugel mit Gleichsetzung der Energie der verschiedenen Stadien des Experimentes durch. Einfach weil es super praktisch ist und ohne grundlegende Theorie wie Quantenmechanik auch die einzige Möglichkeit große Vorgänge zu beschreiben. Denn weil sich die Physik zwangsläufig an ihre Symmetrien hält kann man sich mikroskopische, elementare Vorgänge sparen und außer Acht lassen, weil man im großen sowieso weis, auf was es hinaus geht.
Das allgemeine Missverständnis über Energie ist also, dass sie benutzt wird um physikalische Vorgängen abzuschätzen und ihren Ausgang vorher zu sagen, nicht aber um die tatsächlichen physikalischen Vorgänge zu modellieren.

@HYPATIA

HYPATIA schrieb: Wichtig ist hier immer die Kausalitätskette: Nicht Materie wird in Strahlung umgewandelt, sondern weil der physikalische Vorgang Photonen erzeugt wissen wir, dass zwangsläufig hinterher weniger Masse da sein muss

Woher weis man denn hinterher zwangsläufig dass zum Beispiel nach einer Kernspaltung weniger Masse da sein muss - hat man so etwas genau gemessen/gewogen oder sagt das nur die allgemeingültige Theorie voraus ?

Das kommt ganz einfach von der Energiebilanz. Es werden bei der Kernspaltung Photonen ausgesandt (weis man sowohl aus theoretischen Betrachtungen als auch durch die Praxis), die Energie haben. Da es nun eben die Energie irgendwo herkommen muss, muss die Energie irgendwo fehlen. Da in dem ganzen System sonst nichts mehr da ist, was Energie verlieren könnte muss halt die Masse runter gehen, die, wie Einstein ganz richtig festgestellt hat ebenfalls zur Energie eines Systems beiträgt.
Messen kann man den Massendefekt natürlich auch, hat man bereits sehr früh gemacht :)

HYPATIA schrieb: Messen kann man den Massendefekt natürlich auch, hat man bereits sehr früh gemacht :)

hast du darüber vielleicht irgendwie eine genaue Abhandlung ? Einen Link oder so ?

weil ich habe zum Beispiel gehört dass bei einer kovalenten Bindung von zwei Wasserstoffatomen für den Chemiker kein Masse-Verlust angenommen wird > wohl aber für den Physiker der geht von einem Masse-Verlust aus weil ja eben bei einer kovalenten Bindung Energie frei gesetzt wird.

Da gibt es einen Wiederspruch > weist Du wo in dieser Aussage der Fehler steckt ?

Die Chemiker gehen nicht davon aus, dass es keinen Massendefekt gibt, sondern vernachlässigen ihn einfach. Die Bindungsenergie is winzig im Vergleich zur Energie der Masse. Das ist also kein Widerspruch sondern eine simple Vereinfachung.

Das ganze ist sowieso etwas verzwickt, weil man ehrlich gesagt noch keinen Plan hat, warum es Masse gibt. Gibt zwar theoretische Ansätze, z.B. den Higgsmechanismus, aber das ist alles etwas vage und trägt noch wenig Früchte.
Die Erfahrung zeigt einfach, dass träge und schwere Masse scheinbar gleich sind, was ein Axiom der RT ist. Jegliche Energie wirkt auf die Raumzeitkrümmung, somit auch die Bindungsenergie. Man findet also mehr schwere Masse (quasi Gravitation) als man aus den einzelnen Massen schließen würde. Aus der Äquivalenz von Schwerer und träger Masse folgert man, dass es auch mehr träge Masse geben müsste, das System also träger ist. Das ist experimentell auch bestätigt, allerdings hab ich grad keinen Link da. Musste mal Google anschmeißen.

Nen Chemiker interessiert das allerdings nicht, weil die Effekte vernachlässigbar sind und auf chemische Reaktionen keinen merkbaren Einfluss haben.

HYPATIA schrieb: Das ist experimentell auch bestätigt, allerdings hab ich grad keinen Link da. Musste mal Google anschmeißen.

Ja > Danke< erstmal - für die ganzen Informationen

hoffentlich finde ich dort etwas konkretes > weil das interessiert mich ganz genau ^^ :)

Mir hat ein Chemiker erklärt > man geht in der Chemie davon aus dass die Energie die bei einer Chemischen Reaktionen frei gesetzt wird aus einer vorangegangenen Bewegungsenergie resultiert
> so in etwa ^^

Wie gesagt, der Massendefekt ist unglaublich klein. Setz mal in mc² eine Masse ein, da kommen gigantische Energien raus. Und klar geht das im thermischen Rauschen unter ^^
Könnte man Masse komplett in Energie umwandeln (wäre z.b. genug Antimaterie da) könnte man aus kleinsten Mengen Brennstoff riesige Energiemengen gewinnen.

@HYPATIA

HYPATIA schrieb: Und klar geht das im thermischen Rauschen unter ^^

wie meinst Du das denn jetzt ?

Also hat man den Massendefekt bei der Kernspaltung doch noch nie Experimentell nachweisen können ?

Ich hab bis jetzt immer nur etwas über die Berechnung des Massendefekts gefunden aber noch nichts über einen Experimentellen Nachweis ^^

Doch hat man. Ist mit einem Massenspektroskop leicht fest zu stellen. Wenn du genügend Spaltbares Material hast auch mit einer Waage. Das mit dem thermischen Rauschen bezog sich darauf, dass die feinen Änderungen in chemischen Reaktionen nicht feststellbar sind, weil man garnicht so kontrollierte Bedingungen schaffen kann/muss als dass man den Massendefekt beachten müsstest. Glaub mir, Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser, egal ob du den Massendefekt beachtest oder nicht. Die Berechnung wird sich nicht ändern.

@HYPATIA

Diese ganze Thematik um den Massendefekt und dessen tatsächlichen Nachweis ist sehr undurchsichtig ^^

Mich beschäftigt einfach grundsätzlich die Frage > Wie kann zum Beispiel bei dieser >Urknalltheorie< alles aus dem nichts heraus entstehen > ohne dass dabei, an diesem spektakulären Punkt >O<, auch ein Energieerhaltungssatz ausgehebelt wurde ?

Unter dem Begriff Massendefekt findet man bei Wikipedia folgende einleitende Erklärung :

Als Massendefekt (auch Massenverlust) bezeichnet man in der Kernphysik den Unterschied zwischen der Summe der Massen aller Nukleonen (Protonen und Neutronen), aus denen ein Atomkern besteht, und der tatsächlich gemessenen (stets kleineren) Masse des Atomkerns. Auch die Summe von Kernmasse und der Massen der Elektronen in der Atomhülle in einem neutralen Atom ist größer als die gemessene Atommasse. Dieser Massendefekt ist jedoch wesentlich geringer als der Massendefekt beim Zusammenfügen von Protonen und Neutronen und wird meist vernachlässigt.

Wenn in der Kernphysik die Masse eines neutralen Atoms immer niedriger sein soll als die Summe der einzelnen Nukleonen und auch der Elektronen in der Atomhülle, wie kommt man dann in anderen Berichten darauf dass die Summe der Spaltprodukt-Massen nach einem radioaktiven Zerfall niedriger sein muss als vorab die Masse des zerfallenen Atoms ?

Hast du darauf eine Antwort ?

vG.

Kukst du hier:

Bindungsenergie pro Nukleon. Nukleonen werden umso schwerer, je höher die relative Bindungsenergie ist. So und nicht anders ist es. Deswegen gibt es sowohl Fusionen als auch Fissionen die exotherm ablaufen.

Wenn du mich noch länger mit dem Massendefekt nervst hast mich so weit, dass ich mal Tabellen rauskram und dir Atommassen um die Ohren hau. Google doch selber :D

Übrigens: Die Relativitätstheorie sagt nichts über den Urknall aus. Mit rückläufiger Zeit konvergiert ihre Lösung auf einen Punkt extremer Dichte und endet in einer Singularität. Wir wissen auch, dass die RT für diese Bereiche ungeeignet ist, weil sie uns bekannte Quanteneffekte vernachlässigt. Das ist eines der größten Probleme der modernen Physik, und ich kann dir keine Antwort drauf geben. Ich kann dir nur sagen, dass die RT invariant unter der Lorentztransformation ist und sie deshalb einer Energieerhaltung unterliegt. Das deckt sich soweit mit allen unseren Beobachtungen, weswegen man sagen kann, dass die RT garned mal so schlecht ist. Aber den Ursprung allen seins, die Antwort auf alle Fragen und den Anfang des Universums kennt keiner. Aber man ist dran ;)

@HYPATIA

HYPATIA schrieb:Übrigens: Die Relativitätstheorie sagt nichts über den Urknall aus

direkt wohl nicht aber indirekt wohl schon > weil ohne die Kosmologische Konstante führt sie ja wohl zwangsläufig in eine Singularität ....

HYPATIA schrieb: Google doch selber :D

ja Okey :D ^^