THEMA: Müdes Licht ist nicht vorhanden, aber...

Hallo allerseits,

es ist ziemlich klar, Licht ermüdet nicht. Eigentlich war die Theorie bereits tot bevor sie noch überhaupt geboren wurde. Fritz Zwicky hat sie selbst widerlegt mit seinem Dispersions-Argument.

Es soll hier aber nicht darum gehen, dass es ja vielleicht doch und eventuell... sondern darum, dass es nicht da ist.

Das ist nämlich eine viel interessante Frage. Das Fehlen sagt uns nämlich einiges.

Die Bilder die wir von den noch so entferntesten Galaxien bekommen sind, wie Professor Gassner so schön dargelegt hat, gestochen scharf.

Also gibt es keine Interaktion der elektromagnetischen Art. Denn diese wäre Frequenzabhängig und das würde zu Dispersion führen.

Und das ist das Problem.

Es ist nämlich nich so, dass Licht nicht mit Materie interagiert. Zum einen tut es das mit Gravitationslinsen, d.h. es interagiert mit Masse.

Da ist es um so erstaunlicher, dass es nicht mit elektromagnetischen Feldern interagiert obwohl doch die elektromagnetische Kraft so viel stärker ist als die Gravitation.

Man kann argumentieren dass die Interaktion nur auf große Distanzen wirkt wo die Gravitation aufgrund ihrer Unipolarität die Oberhand gewinnt.

Aber es gibt definitiv elektromagnetische Interaktion von Licht, andernfalls würden wir keine Spektrallinien sehen.

Somit die Frage: Woher "weiss" das Licht, welche Interaktion es darf und welche nicht? Wenn es ein Atom direkt trifft, dann darf es, und wenn es um Haaresbreite vorbei schrammt, dann darf es nicht? Wir wissen zum Beispiel vom Compton Effekt, dass das Licht durchaus mit Feldern interagiert, und ein Photon, dass knapp an einem Atom vorbei kommt müsste mit den Elektronen der Hülle interagieren.

Tut es aber offensichtlich nicht. Hat jemand eine Idee?

Hallo jmfrank63.

ich glaube hier sollte man einige Dinge trennen
Ja Photonen sind durch Gravitation beeinflussbar. Gravitation ist aber nicht Elektromagnetismus! Auch wenn man versucht alle Kräfte gegen Urknall zu vereinen die Wirkung im aktuellen Universum ist eine ganz unterschiedliche nachdem diese entkoppelt sind. Ein Stück Holz ist eben auch nicht magnetisch ein Stück Eisen schon.

Die Ermüdung auf Distanz / Zeit lässt ebenfalls durch die kosmologische Rotverschiebung gut zeigen. Es wird dabei zwar nicht langsamer aber eben langwelliger.

Die Interaktion mit Atomen / Materie findet ja auf die Elektronenhülle der Atome statt soweit ich das verstanden habe. Diese werden beim Crash in energetisch höhere Wahrscheinlichkeitsorbitale geschossen.

Und ist Licht denn nicht als elektromagnetische Welle zu beschreiben? 500 nm nennst du Blau, 2,4 Ghz nennst du Mikrowelle oder WLAN (2,4 Ghz sollten dabei einer Wellenlänge von ~ 12,5cm entsprechen um gleichen Maßstab zu verwenden)

Grüße!

Hallo Renar,

ich glaube ich habe mich schlecht ausgedrückt.

Das Licht das wir empfangen kommt aus der Hülle von Atomen und ist rot verschoben, weil die Quelle sich von uns wegbewegt.

Aber dann darf dieses Photon nicht an einem einzigen Atom in der Nähe mehr vorbei kommen, den sonst würde es auf Grund des Compton Effektes mit dem Atom interagieren. de.wikipedia.org/wiki/Compton-Effekt

Wenn wir zum Beispiel eine Balmer Serie von einer Gaswolke erhalten, dann kann dieses Licht ja wohl unmöglich nur von der Oberfläche der Wolke stammen.
Licht aus dem inneren müsste aber an anderen H Atomen vorbeikommen und müsste Energie verlieren.

Wir haben auch Beispiele wo eine kalte Gaswolke (H I Region) durch Ultraviolette Strahlung aufgeheizt wird. Wir sehen die Ultraviolette Strahlung und wir sehen die H I Spektrallinien, aber keine Dispersion.

Also verstehst Du vielleicht jetzt dass das Fehlen der Lichtermüdung ein Problem darstellt?

Mit Atomen die getroffen werden interagiert das Photon, aber sobald es nur einen halben Pikometer daran vorbei geht passiert rein gar nichts mehr.

Ich hoffe das war jetzt besser ausgedrückt.

Hallo Jmfrank63,

danke das hat geholfen.
Bin jetzt nicht der Spektrallinien spezialist aber beschäftigte mich schon etwas mit so Zeug hier.

Vermute:
Ok sagen wir Licht von einem Stern läuft los. Von mir aus roter Riese der die Hülle schon bisschen ins All geblasen hat. Das Licht fliegt nun durch eine Wolke Wasserstoff. Dem Spektrum fehlen jetzt die charakteristischen Linien von Wasserstoff. Die Wasserstoff Wolke mag dazu noch schön leuchten, das ist aber evtl. zu schwach zum sehen und mag nicht weiter interessieren.
Die Wasserstofflinien fehlen nun. Fliegts nochmal durch Wasserstoff passiert gar nicht, der Bereich fehlt ja schon.

Was ich auch nicht weiss, verschmiert der Bereich breiter sobald Rotverschiebung einsetzt und dazwischen noch eine Wasserstoffwolke kommt?

Fliegts jetzt noch durch zig andere Wolken verlierts noch mehr am Spektrum, irgendwann kann man es nicht mehr deuten bzw. kommt einfach gar nichts mehr an.

Grüße

jmfrank63 schrieb: Also verstehst Du vielleicht jetzt dass das Fehlen der Lichtermüdung ein Problem darstellt?

Wo ist das Problem? Das Universum ist ziemlich leer. Das da mal ein Photon gestreut wird kommt selten vor.
Und wenn das doch mal passiert sehen wir durch dieses spezielle Photon nicht die ursprüngliche Quelle sondern das Gasteilchen das die Streuung macht.
Auch muss man bedenken: Streuung verändert die Richtung. Das heist, von dahinter liegenden Quellen sehen wir die gestreuten Photonen garnicht.

@Merilix,

wenn ein Photon gestreut würde so dass wir es nicht mehr sehen, würde ein anderes welches wir ursprünglich nicht sehen würde zu uns hin gestreut.

Das ist also schon mal kein Argument.

Ja das Universum ist ziemlich leer, aber es ist auch verdammt groß. Und wir sehen ja nichtmal bei der Mikrowellen Hintergrundstrahlung Dispersion. Und die hat nun wirklich keine Chance mehr, nicht mehr dicht an Materie vorbei zu kommen.

Bedenke, Objekte die 14 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind, sind immer noch gestochen scharf. Alle. Jetzt mach mal eine Wahrscheinlichkeitsrechnung auf.

Das gleiche Licht das von soweit ungestört zu uns her kommt kann aber ohne Probleme wenn es auf ein Atom trifft dort ein Elektron auf eine andere Bahn heben, so dass wir dann das Spektrum sehen können.

Es ist ferner bekannt, dass Licht in der Nähe von Materie gestreut wird. Warum also nicht im Weltall?

jmfrank63 schrieb: @Merilix,

wenn ein Photon gestreut würde so dass wir es nicht mehr sehen, würde ein anderes welches wir ursprünglich nicht sehen würde zu uns hin gestreut.

Das ist also schon mal kein Argument.

Doch, genau das ist eines meiner Argumente! Wir sehen NICHT den Stern / die Galaxie von der das Licht mal kam sondern leuchtendes Gas. Und das sehen wir ja wirklich.

Und ich betone auch nochmal: Das Universum ist leer, sehr leer, unvorstellbar leer!

Luft in Meereshöhe sind ca.	25500000000000000000	Teilchen pro cm³
in 30km Höhe sind es etwa	300000000000000000	Teilchen pro cm³
TDichte zwischen Planeten	10	Protonen pro cm³
TDichte zwischen Sternen	1	Teilchen pro cm³
TDichte zwischen Galaxien	6	< Teilchen pro m³

Na wenn das nicht das reinste Nichts ist... da ist ein Photon lange unterwegs bis es mal auf ein Hindernis trifft.

Ich denke, dass viele Physiker es schon gerechnet haben, dass die Wahrscheinlichkeit des Treffens oder Streuung zu gering ist.

In einem Box mit einem Quadratmeter Fläche und 10 Milliarden Lichtjahre Länge gibt es 10(30) Teilchen (10(10) Lichtjahre * 10(16) Meter jedes Lichtjahres * 10(4) Teilchen in jedem Kubikmeter Wikipedia: Vakuum ).

Wenn alle Teilchen auf einer Fläche wären, dann gäbe es in jeder Fläche 10(-15)m * 10(-15)m ein Teilchen.

Wie hoch die Wahrscheinlichkeit des Treffens ist, kann ich nicht berechnen.

Ein Versuch:

In einem Kubikmeter Luft gibt es etwa 3*10(25) Moleküle. 10(30) Moleküle passen in etwa 3,5*10(4) Meter langer Box. Das ist 35 Kilometer Luft mit ein Bar Druck. Es ist wahrscheinlich wie ein Planet mit 5-mal dichtere Erdatmosphäre. Aber die Teilchen sind nicht dieselbe Teilchen wie im All, wahrscheinlich kleine Atome und Moleküle.

Wären die Teilchen in Kosmos alle wie die Luft-Moleküle, sollte es uns dann die Infrarote und ultraviolette Photonen nicht erreichen.

Jamali schrieb:
Wie hoch die Wahrscheinlichkeit des Treffens ist, kann ich nicht berechnen.

Wie es geht wird hier gezeigt, das Ergebnis ist

Paul Davies wrote:
The mean free path in intergalactic space is about a Hubble radius (10²⁸ cm = 10²³ km).

Wikipedia wrote:
The mean free path of a photon in intergalactic space is about 10²³ km, or 10 billion light years.

Im expandierenden Universum muss man die Dichte und die Strecke über die Zeit aufintegrieren, dann liegt die derzeitige Oberfläche der letzten Streuung ein bisschen näher als, aber fast genau so weit weg wie der Partikelhorizont bei ca. 45 Mrd. Lichtjahren, also einer Lichtreisezeit von ca. 13.8 Mrd. Jahren.

Aushelfend,

Wir empfangen ja nicht nur Licht von einer Quelle , das Problem ist aufzulösen welches licht von welchem Objekt kommt .

www.scinexx.de/news/kosmos/hellster-quas...hen-kosmos-entdeckt/

Wie die Forscher erklären, könnten viele der uralten Quasare durch Vordergrundgalaxien kaschiert worden sein. Denn diese Galaxien verstärken zwar das Licht der fernen Massegiganten, gleichzeitig aber „verunreinigen“ sie das stark rotverschobene Licht dieser Quasare mit ihrem eigenen, bläulicheren Licht. „Unsere theoretischen Studien prognostizieren, dass wir dadurch einen erheblichen Teil solcher ‚Phantomquasare‘ übersehen haben könnten“, sagt Pacucci. Der aktuelle Fund gebe nun wertvolle Hinweise, wie man diese „Phantome“ trotzdem aufspüren könne.

Leicht auszurechen, 6 Teilchen pro meter, dh. bei derzeitigem Wert von 4.4 x 10**26 m Weltall Radius sind das 2.5 x 10**27 Teilchen an denen das Licht vorbei musste. Vergleich: 1 Mol rund 6 x 10**23. Macht also rund 5000 Mol nur aufgrund der Teilchendichte zwischen den Galaxien.
Und nicht einmal mit einem der Teichen interagiert? Zeig mir mal dass Du Licht durch einen Stoff der Menge 5000 Mol schickst ohne dass es streut.
Das ist was ich meine, ja es ist leer, aber auch verdammt groß. Überzeugt diese Rechnung?

EDIT: Die 4.4 scheinen zu groß zu sein, aber selbst wenn man 1.5 x 10**26 m annimmt hat man immer noch mehr als 1000 Mol was immer noch viel zu viel ist.

Es ist leider nicht ganz klar wie die 10**23 km = 10**26 m zustande kommen. Das ist ja so ziemlich der Radius des Weltalls. Damit müsste das Weltall ja leer sein, und zwar komplett, bis auf ein einziges Teilchen in der Mitte. Man muss nicht jeden Zahlenwert blind glauben.

jmfrank63 schrieb: Leicht auszurechen, 6 Teilchen pro meter,... Überzeugt diese Rechnung?

Nicht im Geringsten, du scheinst ja noch nicht einmal den Unterschied zwischen Metern und Kubikmetern zu kennen.

Unbeeindruckt,

Warum mache immer gleich beleidigend werden müssen?

Wenn ich durch ein Fenster von 1 qm auf eine Lichtquelle in 14 Milliarden Lichtjahren schaue dann habe ich eine Länge die in Metern gerechnet wird und genau dem Radius des Weltalls entspricht.

Ist jetzt klar wie die Rechnung zu Stande kommt?

Jmfrak63 schrieb: Zeig mir mal dass Du Licht durch einen Stoff der Menge 5000 Mol schickst ohne dass es streut.

5000 Mol Moleküle passen in 100 Kubikmeter, also 1 Quadratmeter * 100m Höhe . Die Atmosphäre ist etwa 10000 Meter dick und das Licht der Sterne wird wenig absorbiert, und mit den Teleskopen sehen wir klar die Sterne.

Hallo Jamali,

nein, Dispersion ist eines der ganz großen Probleme der Atmosphäre. Deswegen geht man ja auf Berge oder nutzt Weltraumteleskope wie Hubble oder rechnet den Effekt raus. Aber Hubble zeigt keine Dispersion, aber es ist verwunderlich dass Sie nicht da ist.

Um sich klar zu machen wie Dicht das ganze im Endeffekt ist kann man sich vorstellen jedes Teilchen würde einen Schatten werfen. Dann siehst Du mehr als 10**26 Schattenpunkte auf deiner Projektionsebene. D.h der mittlere Abstand liegt dann so in der Größenordnung von 10**-13 m oder 0.1 pm. (1 Teilchen pro 10**-26m und dann durch pi teilen und die Wurzel ziehen).

Der Atomradius von Wasserstoff liegt so bei 50 pm (Bohr Radius) und 120 pm (van der Waals).

Es ist oft schwierig bei diesen Dimensionen sich klar zu machen was passiert oder besser gesagt was unsere Modelle vorhersagen müssten.

Ich habe die Diskussion nicht umsonst unter Atomphysik untergebracht.

Das was wir sehen kann man schon erklären wenn man annimmt dass Licht mit Atomen nicht interagiert wenn es nicht direkt trifft. D.h aber dass Licht das nur einen halben Picometer an einem Atom vorbei schrammt schon nichts mehr beeinflusst wird.

Dass wiederum heißt dass Atome extrem elektrisch neutral sein müssen. Und das gibt unser Atommodell nicht her, denn das ist bekanntlich ein Dipol.

Hallo jmfrank63,

Ich habe geschrieben, dass es in der Wirklichkeit auch in der Atmosphäre kaum Treffen oder Streuung stattfindet. Die Berechnungen zeigen, dass die Teilchen in 14 Milliarden Lichtjahre so viele sind wie Moleküle in 100 Meter Luft in der Atmosphäre. Die Atmosphäre ist 10000 (1 bar) Meter dick. Die Teleskope sind auf 3 km Höhe.
Dann das ist ganz normal, dass es im Weltall kaum Streuung oder Treffen gibt.

Warum es kaum Interagieren gibt, wenn das Photon so nah an einem Teilchen vorbei geht, dafür reichen meine geringen Kenntnisse nicht.

Hi,

jmfrank63 schrieb: Es ist nämlich nich so, dass Licht nicht mit Materie interagiert. Zum einen tut es das mit Gravitationslinsen, d.h. es interagiert mit Masse.

Eine 'Bild' von mir als Laie dazu:

Wenn ich mit dem Fahrrad durch die von schweren Fahrzeugen verursachten Asphaltwellen (bei Hitze) in der Fahrbahn schlingere, interagiere ich da mit den Fahrzeugen die diese verursachten, oder doch nur mit der verformten (zerbeulten) Fahrbahn?


mvg Philzer

jmfrank63 meint, dass die Teilchen und Kräfte unterwegs können/müssen die Route des Photons verändern, was richtig sein kann.

So, wie eine matte Glasscheibe kann alles dann verschwommen aussehen.

Muss man bei Betrachtung von Streueffekten berücksichtigen, ob die Streuung innerhalb der Atmosphäre oder in Millionen Lichtjahren Entfernung passiert?