Diskussion:Photonenwaage

Frage zu Zeitdilatation

Ich hab da mal eine kurze Frage dazu, vielleicht kann die einer beantworten.

Wenn ich das Gravitationsfeld kenne und vermesse und dann auch noch wie stark die Beschleunigung der Uhr ist, könnte ich dann nicht die Dilatation zurückrechnen und so einfach wieder darauf kommen, wann das Photon die Waage verlassen hat, oder wo mache ich da den entscheidenden Denkfehler (nachdem ich nicht annehme, dass ich um 2 Uhr in der Früh gescheiter bin als Niels Bohr)? -- Psygate 02:08, 25. Jul. 2008 (CEST)

Die Beschleunigung der Uhr spielt in dieser Betrachtung keine Rolle, da diese während der Wägungen in Ruhe ist. Um die Masse des Photons und somit die Änderung der Gravitationskraft zu bestimmen, müsste die Energie (E = mc²) des Photons bekannt sein, diese ist aber wiederum nur aufgrund der Wägung zu ermitteln (Zirkelbezug). Membeth 15:40, 30. Jul. 2008 (CEST)

Photonenwaage

Ich habe mal nebenbei statt "Gewicht" eingesetzt "Masse". Also: "Zu Beginn des Versuches wird die M a s s e des Systems gemessen". Ich bitte doch, gemäss 9.Kl. Physik "Masse" u. "Gewicht" zu unterscheiden. 2. Problematisch in praxi halte ich die Federwaage wegen der "Feinheit"; na gut, ist ja nur ein Gedankenexperiment. Aber: Balkenwaage wäre besser, denn mit der Balkenwaage misst man Massen, mit der Federwaage das Gewicht. Also hier stimmt eigentlich gar nichts. Werde also demnächst mal wieder `reinschauen, ob der Krampf insgesamt berichtigt ist. Eco-Ing. Eco-Ing. 22:19, 1. Apr. 2010 (CEST)

Leider hast Du den Fehler selbst erst eingeführt... Wie Du richtig ausführst, misst die Federwaage das Gewicht und nicht die Masse. Die Massenänderung kann aber aus der Änderung der gemessenen Gewichtskraft ermittelt werden. Wie, ist für dieses Gedankenexperiment egal. Ob Balken oder Federwaage? Ich denke, Einstein würde Dir vermutlich antworten, dass es bei seinem Gedankenexperiment nicht darauf ankommt, wie und wie genau die Messung in der Praxis durchgeführt werden könnte und welche Faktoren und Konstanten bei der Berechnung von Werten einfließen, sondern ob die QT grundsätzlich dem Experiment widerspricht. -- 7Pinguine 06:04, 28. Jun. 2011 (CEST)

Korrektur

Sollte es nicht heißen: "um die Unvollständigkeit der Quantentheorie zu zeigen". Grüße --Engie 15:58, 21. Jul. 2007 (CEST)

Na klar !

Danke Engie, habe das sofort berichtigt ! Membeth 22:05, 22. Jul. 2007 (CEST)

Gangfehler der richtige Ausdruck?

Ich frage mich ob der Begriff "Gangfehler" im Abschnitt "Auflösung des Widerspruchs" sinnvoll ist. Mein laienhaftes Wissen über die Relativitätstheorie sagt mir, dass die Uhr im bewegten System dann zwar anderes geht (langsamer für den außenstehenden Beobachter ?), aber dabei handelt es sich dann doch nicht um einen Gangfehler. Oder täusche ich mich?

Prinzip

Sollte "...des Photons in Prinzip ebenfalls beliebig exakt bestimmt werden."
nicht heißen "...des Photons im Prinzip ebenfalls beliebig exakt bestimmt werden." ?

Struktur

Hi, sollte nicht der (scheinbare) Widerspruch zur Unschärfe vor der Versuchsanordnung erläutert werden ? Wodurch wollte Einstein die Unvollständigkeit zeigen ? Das die Unschärfe von Bedeutung ist erfährt man am Ende der Versuchsanordnung. Bin leider quantenmechanischer Laie --governor 22:44, 18. Jul. 2009 (CEST) (ohne Benutzername signierter Beitrag von Governor gb (Diskussion | Beiträge) )

Besser so ? Membeth 22:10, 19. Jul. 2009 (CEST)

Bezug zur Orts-Impuls-Unschärfe

Ich bin der Meinung, die Widerlegung des Gedankenexperiments wird hier nur Unzureichend erläutert. Ich bin auf die Seite gestoßen, nachdem ich versucht habe die entsprechende Übungsaufgabe im Gerthsen zu lösen. Nach dem Gerthsen nimmt die Waage den Impuls des entkommenden Photons auf. Da es sich eben um ein Photon handelt, kann man aber die Zeit, in der das Photon den Kasten verlässt nicht exakt angeben, da das Verlassen eben kein kontinuierlicher Vorgang ist. Es besteht also eine Unschärfe in der Masse, welche eine Unschärfe im Impuls nach sich zieht. Diese Unschärfe findet sich direkt in der Unschärfe der Höhe der Waage wieder. Eine Unschärfe in der Höhe bedeutet aber nicht anderes als eine Unschärfe in dem Gravitationspotential, welche schließlich zu der Zeitunschärfe durch Zeitdilatation führt.

Nach dieser Argumentation liegt also die Auflösung des Widerspruchs nicht primär in der Benutzung der allgemeinen Relativitätstheorie, sondern in der Teilchennatur des Lichts und der Orts-Impuls Unschärfe.

Würde gerne mal eine weitere Meinung zu dieser Argumentation hören, da ich ansonsten überall lese, dass Bohr halt den Widerspruch "unter Verwendung der ART" löst -- Pogcha 19:54, 18. Apr. 2011 (CEST)

Zeitdilatation und ART

Die gibt es doch auch ohne ART, wenn die Kiste ein Stück beschleunigt wird? --Chricho ¹ ² ³ 19:34, 27. Jun. 2012 (CEST)

Masse

Beim Artikel "Photon" steht, dass diese keine Masse haben...

Beim Artikel "Photonenwaage" steht nun, dass durch Verminderung der Masse wegen Verlassen des Photons...

Wie passt das zusammen??? Oder was verstehe ich da nicht richtig? (nicht signierter Beitrag von 193.141.92.4 (Diskussion) 16:16, 12. Mai 2015 (CEST))

Photonen haben keine Ruhemasse. Da sich aber mit Lichtgeschwindigkeit $c$ bewegen, kann ihnen aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie über die Energiebeziehung

$E=h\cdot \nu ={\frac {h\cdot c}{\lambda }}=m\cdot c^{2}$

eine Masse $m$ zugeordnet werden, die (zumindest theoretisch) auch gewogen werden kann. --Bautsch (Diskussion) 17:23, 12. Mai 2015 (CEST)

Masse - Bezugnehmend auf den Abschnitt Masse von 193.141.92.4 vom 2015.05.12

Genau die Frage stelle ich mir auch. Und sie ist NICHT trivial.

Unterstellen wir, daß ein Photon i.S. des Gedankensexperimentes von Einstein "gewogen" werden könne. Dann trägt das Massenäquivalent des Photons zur Krümmung der Raumzeit in seinem Aufenthaltsgebiet bei aus der Sicht eines abseits stehenden Beobachters; anderenfalls nicht. Was soll man unter solchen Umständen überhaupt unter einer "Masse des Universums" verstehen?

Was ist ein abgeschlossenes System? Ein abgeschlossenes System ist ein System, dessen äußeres Trägheitsverhalten nicht vom Zustand der Verteilung der in ihm gebundenen Energien abhängt. Diese Energien definieren also die Ruhemasse aus der Sicht eines zum Schwerpunkt des Systems weitab ruhenden Beobachters. Dummerweise beantwortet diese Definition eines abgschlossenen Systems, der Einstein implizit folgte, die Frage nicht: Gilt ein in einem abgeschlossenen System eingesperrtes Photon als dem System zughörig? Ist es an ihm gebunden? Und kann es, wenn nicht, überhaupt abgeschlossene System i.S. einer Idealisierung geben? Nein. Es ergäbe sich nämlich ein Widerspruch zum Ideal des schwarzen Körpers:

Betrachten wir einen Hohlraum, bei welchem alle beliebig gewählten beliebig kleinen Abschnitte seiner Wand einen idealen schwarzen Körper bilden, so kann kein Photon im Hohlraum diesen verlassen. Jeder Ort in diesem Hohlraum ist gegenüber keinem anderen in der Weise ausgezeichnet, daß sich das dort vorgefundene Stahlungsfeld unterscheidet. D.h. man kann anhand der Vermessung des Stahlungsfeldes in einem Orte nicht entscheiden, wo man sich im Hohlraum aufhält. Das hat zur Folge, daß bezogen auf den Hohlraum das Strahlungsfeld keinen Beitrag zur Krümmung der Raumzeit über den Bereich des Hohlraumes liefert. Denn wäre dem so, wäre auch das Strahlungsfeld ortsabhängig.

Stellen wir diesen Hohlraum nun weitab in ein zentralsymmetrisches Gravitationsfeld, s.d. dieses über den Bereich der Ausdehnung des Hohlraumes homogen sei. Es seien keine Zwangsbedingungen gegeben. Auch dann ist kein Ort im Hohlraum gegenüber einen anderen im Hohlraum ausgezeichnet. Trägt neben der Materie der Wand des Hohlraumes auch das in ihm gefangene Licht zur trägen / schweren Masse des Hohlraumes in Bezug auf das Zweikörperporblems Zentralmasse-Hohlraum bei oder nicht?

Tatsächlich verhält es sich so, daß diese Frage experimetnell NICHT entschieden ist. Liefert die ART eine theoretische Antwort?

Also: Wann gilt Energie als gebunden und ist sie in diesem Sinne einer trägen / schweren Masse äquivalent? Träge / schwere Masse ist eine äußere Eigenschaft eines System, die also nur durch Stöße oder durch gravitative Wechselwirkung des Systems mit seiner äußeren Umwelt gemessen werden kann.

In diesem Sinne möchte ich auch fragen: Ist aus großem Abstand ein Topf heißes Wasser träger / schwerer als ein gleichartige Topf mit einer gleichen Menge kalten Wassers? M.E. ja, weil die Bewegungszustände der Wassermoleküle sich in relativistische Massen ausdrücken, die - gemäß dem allgemeinen Relativitätsprinzip: Träge Masse äquivalent schwere Masse - sowohl zur Trägheit als auch zur Schwere beitragen.

Beide Fragen hängen über den relativistischen Energiesatz zusammen.

--77.8.212.71 18:20, 14. Mai 2015 (CEST)

Konstantes Graviationspotential

Ich habe die Aufloesung des Widerspruchs noch nicht so recht verstanden. Eine Verringerung des Gravitationspotentials kann doch vermieden werden, indem man das Experiment an einem Ort mit konstantem Potential aufsucht. Oder hab ich da was falsch verstanden? (nicht signierter Beitrag von 141.89.178.203 (Diskussion) 00:26, 28. Sep. 2015 (CEST))

Das das Gewicht während der Messung mit der Federwaage seine Lage im Gravitationsfeld ändert, kann nicht mit konstantem Gravitationspotential gemessen werden. --Bautsch (Diskussion) 15:00, 28. Sep. 2015 (CEST)

Nein ich setze voraus, das Gravitationspotential sei homogen (translationsinvariant in z richtung). Zwei gute Uhren - auf unterschiedlichen Hoehen - reltiv zueinander in ruhe - bleiben damit synchron, falls einmal synchronisiert. (Nicht wie auf der Erde) Eine Realisierung waere ein konstant beschleunigendes Raumschiff im leeren Raum. Oder in beliebig weiter Entfernung von einer beliebig starken Gravitationsquelle wird das Potential doch auch mehr und mehr konstant. Der Dilatations-Effekt koennte also beliebig verringert werden. Oder nicht? 141.89.178.203 (23:30, 1. Okt. 2015 (CEST), Datum/Uhrzeit nachträglich eingefügt, siehe Hilfe:Signatur)

Ohne Gradienten (= Veränderung der Feldstärke) des Gravitationspotentials kann eine Federwaage nicht zur Gewichtsmessung benutzt werden, weil dann bei einer Masse keine Gewichtskraft hervorgerufen würde. Zudem wüsste ich im Weltall auch keine Stelle mit einem homogenen Gravitationspotential, wo überhaupt irgendeine Messung durchgeführt werden könnte. Zwei gute Uhren in unterschiedlicher Höhe über der Erdoberfläche laufen auch unter vollständiger Berücksichtigung (oder Vermeidung) der Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie nicht synchron, was zum Beispiel bei den Atomuhren für die Satellitennavigation berücksichtigt werden muss. --Bautsch (Diskussion) 12:36, 2. Okt. 2015 (CEST)