Viele Bloggerinnen und Blogger machen mehr oder weniger oft die Erfahrung, dass die Diskussion im Kommentarbereich nicht zufriedenstellend läuft. Da gibt es Kommentare, die völlig am Thema des Blogartikels vorbei zu gehen scheinen. Da kriegen sich Kommentatoren wegen Nichtigkeiten in die Haare und tauschen Beleidigungen aus. Andere Kommentatoren wiederholen den Inhalt des Beitrags in anderen Worten ohne etwas neues beizutragen.
Die Zeit ist in der Physik etwas so grundsätzliches, dass es schwer fällt zu definieren, um was es sich dabei genau handelt. Ich gebe Ihnen hier mal meine beiden liebsten Zeitkonzepte. Suchen Sie sich eins aus.
Eigentlich ist es ziemlich überraschend, dass fast alle physikalischen Gesetze, die so etwa seit dem 16./17. Jahrhundert mathematisch formuliert wurden, symmetrisch in der Zeit sind. Symmetrisch in der Zeit bedeutet, dass von ihnen beschriebene Vorgänge vorwärts genauso ablaufen würden wie rückwärts. Stellen Sie sich eine Billardkugel vor, die eine andere Billardkugel stößt und dieser ihren Impuls, ihre Bewegungsmenge überträgt. Die stoßende Kugel kommt zum Stillstand, die gestoßene Kugel bewegt sich weiter. Würde man diesen Ablauf auf Film aufnehmen und Ihnen rückwärts vorspielen, so würde Ihnen nichts ungewöhnliches auffallen. Die Stoßgesetze sind Symmetrisch in der Zeit. Was vorwärts passieren kann, kann genauso auch rückwärts passieren. Das gilt aber nicht für alle Alltagsphänomene.
Nebenan in Graue Substanz hat Markus A. Dahlem eine Diskussion zum Karlsruher Physikkurs angestoßen, die Markus Pössel in Relativ Einfach aufgegriffen hat. Ich möchte hier kurz auf einen Aspekt eingehen, den ich bemerkenswert finde und der schon hin und wieder Thema in diesem Blog war. Wie finden wir eigentlich die richtigen Bilder um Physik zu erklären? Können wir diese Bilder gefahrlos ändern und gehören sie eigentlich zur Physik?
Viele meiner Webseiten mache ich nicht für Publikum sondern für mich. Als ich noch aktiv in Internetforen über Relativitätstheorie debattiert habe, hatte ich mir einmal die Arbeit gemacht, das Zwillingsparadoxon der Relativitätstheorie detailliert nachzurechnen. Die Rechnungen machte ich mit Bleistift auf Papier und als alles fertig war, machte ich eine Website draus, damit ich die Rechnungen zur Verfügung habe, wenn ich sie mal wieder brauchte. Die eigentliche Erklärung des Zwillingsparadoxon, leicht verständlich und ohne Formeln habe ich dagegen auf meiner… weiter
In meinem letzten Artikel habe ich erläutert, wie die Polarisierbarkeit von Materie dafür sorgt, dass Lichtwellen beim Durchgang durch Gase, Flüssigkeiten und durchsichtigen Festkörpern langsamer oder schneller sind als im Vakuum. Mit der elektrischen Polarisierbarkeit von Materie lässt sich aber deutlich mehr erklären, als nur die Lichtgeschwindigkeit. Ich gebe hier keinen kleinen Überblick.
Photonen sind ziemlich schnell. Als masselose Elementarteilchen müssen sie sich immer mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. Das ist eine Konsequenz der Relativitätstheorie, die sich immer wieder experimentell bewährt. Andererseits bewegt sich Licht bekanntlich in Luft und Festkörpern langsamer als im Vakuum. Das ist das Prinzip von Linse, Prisma und allen anderen optischen Geräten, die in Durchsicht betrieben werden. In diesem Artikel möchte ich Ihnen die langsame Geschwindigkeit von Licht in Medien erklären. Die Photonen werden nicht langsamer, sie wechselwirken nur mit Masse-behafteter Materie.
Im letzten Beitrag habe ich beschrieben, wie in der allgemeinen Relativitätstheorie aus einer lokal symmetrischen Theorie global asymmetrische Phänomene entstehen, ließ aber offen, warum wir Physikerinnen und Physiker so an die Raumzeit-Krümmung hängen. Es wäre doch viel einfacher, den Raum einfach gerade zu lassen und statt dessen ein Kraftfeld einzuführen. Das geht mit dem Elektromagnetismus schließlich auch. Oder mit der Temperatur. Wir möchten Vorgänge aber gern auf möglichst wenige Grundannahmen zurückführen. Das leistet der krumme Raum besser als jedes Feld.
Das elegante an der allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass sie das Fernfeld der Gravitation auf lokale Interaktionen von Materie mit der Raumzeit zurückführt. Im wesentlichen setzt die allgemeine Relativitätstheorie nur voraus, dass sich die Raumzeit in einem kleinen Gebiet um jeden beliebigen Punkt durch einen dreidimensionalen Euklidischen Raum mit einer zusätzlichen Zeitkoordinate annähern lässt und dass in diesem Bereich das Relativitätsprinzip gilt. Dass also alle physikalischen Gesetze an jedem beliebigen Raumzeit-Punkt in die gewohnte Form gebracht werden können.
Spekrum.de berichtete Ende August über ein quantenoptisches Experiment an der Universität Wien zum Fotografieren mit verlorenem Licht. Die Originalveröffentlichung ist bei Nature unter dem Titel Quantum Imaging with undetected photons erschienen. Der Versuch ist bei Spektum bereits sehr gut beschrieben, so dass ich hier weitgehend darauf Verzichten kann, die experimentellen Details zu schildern. Vielmehr möchte ich auf zwei offene Fragen eingehen: Gibt dieser Versuch überraschende Erkenntnisse und lässt sich hiermit überlichtschnelle Kommunikation erreichen?