Allgemeine Fragen zur Physik?

Hallo,

Ich habe viele Fragen zu Physik. Ich nummerieren sie durch, damit es übersichtlicher ist.

Licht:

Die grundlegende Frage ist, wie ich mir Licht bzw. elektromagnetische Wellen vorstellen kann.

1. Wir haben alle schonmal von "Lichtstrahlen" gehört. Aber ein Strahl ist gerade. Diese Aussage widerspricht ja, dass Licht aus Wellen besteht. Wie kann das sein?

2. Apropos Wellen: wir haben gelernt, dass Wellen aus vielen Oszillatoren bestehen, die miteinander gekoppelt sind. Bei Licht ist das ja nicht so, da gibt es nur die Photonen.

3. Stichwort Photonen: Wie kann ich mir Photonen vorstellen? Man hört immer, dass sie aus Energie bestehen, aber so ganz darunter kann ich mir nichts vorstellen.

Quantenmechanik:

4. Wie kann Quantenverschränkung überhaupt funktionieren? Ich habe immer gehört, dass nichts schneller als Licht sein kann, auch keine Informationsübertragung. Aber bei der Quantenverschränkung ist das doch der Fall, oder? Ich meine, wenn zwei Personen ganz weit voneinander entfernt stehen, auf zwei Teilchen schauen, die miteinander verschränkt sind und einer der beiden das Teilchen verändert, weiß der andere sofort, dass sich da was getan hat. Eine Information wurde übertragen. Oder verstehe ich da was falsch?

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Wie funkieren Infrarot Filter durch Absorption?

Wenn IR Strahlung durch die Moleküle in einem solchen Filter absorbiert wurde, dann wird die Energie in Thermische Energie umgewandelt. Gleichzeitig wird im thermischen Gleichgewicht nun Schwarzkörperstrahlung abgegeben, die größtenteils bei Raumtemperatur im IR Bereich liegt.

Wie also kann zB. ein IR Absorptionsfilter in einer Brille das Auge schützen, wenn der Filter die IR Strahlung direkt wieder selber emittiert?

Praktisch kann ich mir bloß vorstellen, dass die Thermische Energie statt durch Wärmestrahlung schneller durch Konvektion und Wärmeleitung in die umgebende Luft abgegeben wird.

Follow up Frage:

Generell hinterfrage ich momentan auch den Unterschied zwischen Absorbern und Reflektoren auf der Wechselwirkungsebene zwischen Licht und Materie:

  • Ein Absorber kann durch seine spezifischen Eigenschaften Photonen bestimmter Energien absorbieren, was zu einem zu Temperaturerhöhung führt (Translation, Rotation, Vibration) und bei Passender Energie zu angeregten Elektronenzuständen. Die thermische Energie wird durch schwarzkörperstrahlung abgegeben, die angeregten Elektronenzustände fallen wieder zurück und emittieren ein Photon mit gleicher Energie?
  • Bei einem Reflektor bin ich mir noch unsicherer, manche behaupten, dass ein Reflektor direkt so absorbiert, dass nichts in thermische Energie umgewandelt wird, sondern direkt ein Elektron angeregt wird und durch das sofortige zurückfallen ein Photon mit gleicher Energie emittiert wird (zum Beispiel durch verbotene energiezustände im Energieband von Kristallstrukturen). Doch das erklärt beispielsweise nicht, warum beim zurückfallen in den Grundzustand ein Photon in die Richtung emittiert wird, die dem Reflektionsgesetz folgt. Andere behaupten, dass bei Betrachtung von reflektionserscheinungen besser die Wellenvorstellung benutzt werden sollte und beim reflektieren nichts absorbiert und wieder emittiert wird, in dem Sinne wäre ein Absorber ja eigentlich dann auch bloß ein Reflektor.
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Deuten Gravitationswellen eher gegen Gravitonen?

Denn, es ist ja soweit ich weiss eine ganz andere "Geometrie" an Welle als es EM Wellen sind. EM Wellen sind Transversalwellen, Gravitationswellen jedoch Longitudinalwellen, zumindest soweit ich das verstehe, aber würde es dann nicht schon sehr sehr unwahrscheinlich sein, dass es Gravitonen gibt oder wenn es so etwas in der art gäbe, dass diese auch nur irgendwie mit dem Standardmodell kompatibel wären, oder habe ich da einen Denkfehler?

Dazu noch etwas: Wir können Gravitationswellen messen, aber auch das nur, weil sich die Raumzeit in Relation zu etwas anderem krümmt, würde sich alles, unsere ganze Existens exakt mitkrümmen, dann auch Abstände u.s.w. wie sollten wir das dann messen können?

Gravitations an sich ist ja auch eher eine Krümmung in sich selbst, also nicht in eine weitere, höhere Dimension und betrifft die Raumzeit an sich, was man bei den anderen Kräften ja soo nicht sagen kann. Wenn diese Kräfte so unterschiedlich sind, dann wäre auch die Gravitation keine der Grundkräfte.

Aber, jetzt kommt ein anderer Punkt: Wenn ein Photon sich immer auf einer Gerade bewegt, durch Gravitation wird aber die Raumzeit an sich verformt, warum verformt sich dann nicht die Gerade, woher weis das Photon, was eine Gerade ist? Muss das nicht zwingent heisen, dass es da noch eine "Ebene Dahinter" gibt? Eben dieser folgt das Photon, die Raumzeit wäre dann nur so etwas wie eine, naja "Projektion?" oder irgendwas anderes halt, was aber mit der "Ebene Dahinter" nur indirekt etwas zu tun hatt.

Wenn das so ist, die Rel-Theorie beschreibt die Raumzeit, die Quantentheorie die Ebene Dahinter, dann KANN das auch niemals etwas werden, beide miteinander zu verbinden, egal wie sehr man das versuchen würde, weil man hier 2 komplett verschiedene Dinge betrachtet. Oder habe ich da einen kompletten Denkfehler?

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Ist die zeit relativ aber auch absolut?

Ich habe mich letztens sehr mit der Relativitätstheorie von Albert Einstein beschäftigt und hätte gerne eure Meinung über meine Theorie.

Albert Einstein sagte ja das Zeit relativ ist und Isaac Newton sagte das Zeit absolut ist. Es ist klar, dass viele sagen, dass Newton falsch lag, aber in meinen Augen hatten beide recht.

Isaac Newton hat uns die Grundidee der Zeit geliefert und Albert Einstein hat sie weiter ausgebaut.

Bei bestimmten Umständen kann es zur einer Zeitdilatation kommen und somit wäre die Zeit so gesehen verändert wurden.

Aber was ist mit dem Hintergrund? Also, das Gesamtbild des Universums, da vergeht die Zeit normal weiter ohne Veränderungen und sonstiges.

Es kommt ja nur zu einer Zeitdilatation wegen massereicher Objekte, oder weil sich ein Objekt mit fast Lichtgeschwindigkeit bewegt. Auch hier auf der Erde kommt es zur einer kleinen Zeitdilatation, aber für uns ja nicht wahrnehmbar.

Aber auch wenn es solche kleine Veränderungen gibt geht doch die Zeit weiter und lässt sich nicht komplett verändern, sie scheint einen bestimmten Ablauf zu haben, was nur im Vakuum wahrnehmbar ist fernab von massereichen Objekten. Sie geht da weiter, und wenn es zur eine Zeitdilatation 1.000 Lichtjahre entfernt kommt lässt sie sich nicht verändern, sie geht weiter.

Also nehmen wir an, das ganze Universum hätte eine Uhr, sie würde sich nicht verändern, wenn irgendwo eine Zeitdilatation geben sollte, sie würde ihren Ablauf beibehalten. Was wäre, wenn wir Menschen nicht die ganze Zeit wahrnehmen können, sondern nur ein Bruchstück davon, weil unser Intellekt nicht in der Lage ist es wahrnehmen zu können? Also für uns ist die Zeit relativ, auch in der näheren Umgebung, aber für das Universum bleibt sie absolut.

Bin ich damit richtig? Wie sieht ihr es?

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RAumzeitkrümmung erklärt?

Ja, ich verstehe es: desto schneller man wird, desto langsamer verläuft die Umgebung um einen bla bla bla. Haben wir alle gelernt. ABER "Wieso?", denn ja jeder kann sich die grundlegenden Regeln hnd Erkenntnisse merken, aber das wichtigste -für mich ist immer das Warum.

Ich stelle es mir wie folgt vor:

Wenn ich in einem Auto sitze und das Auto vor mir schneller ist (Beschleunigung), entfernt es sich immer weiter. Wenn wir nun beide mit konstanter selber Geschwindigkeit fahren und die Umgebung ignorieren, sieht es so aus, als würde das Auto vor mir an einer Stelle bleiben. Wenn ich nun beschleunige, dann wird das andere immer langsamer. Ab einem bestimmten Punkt so langsam, dass ich 2000km/s zurück lege und er nur 100m/s. Für ihn ist dann eine Sekunde auf seiner Strecke verlaufen, bei mir doch aber auch? Wenn man es sich wie einen Graphen vorstellt, dann würde ich weiter in der Strecke(Raum) sein, er weniger aber auf doch auf der gleichen Zeit?

Naja, was dagegen spricht ist, dass dann die "Kästchen" bei der Raumzeit kürzer werden, da man für ein so ein Kästchen (der ja bspw. y= Raum und x= Zeit entspricht) weniger Zeit braucht, d.h. bspw. mehr Meter pro Kästchen zurücklegt.

Die zweite Überlegung war, dass ich auf gleicher Strecke schneller bin als der andere, so wäre für mich weniger Zeit vergangen für die selbe Strecke.

Und die letzte ist, dass man was ich gerade mit den Autos beschrieben habe auf das Licht übertragen kann. Wenn ich immer schneller werde und mich von etwas weg bewege, dann wird es mir langsamer erscheinen, da das Licht später ankommt (vorallem bei Geschwindigkeiten nahe Lichtgeschwindigkeit) als das Licht auf welches ich zu fahre.

Irgendwie schaffe ich es nicht alles zusammen zu puzzeln. Ich könnte jetzt wie alle anderen inklusive meiner Physiklehrer sagen, dass es eif. so ist, aber ich will es verstehen. Irgendwo fehlt ein Puzzel in meinen Überlegungen. Liegt es alleine am Licht wieso es uns die Umgebung langsamer dann vorkommt?

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