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THEMA: Kurze Frage zu AzS 36

Kurze Frage zu AzS 36 24 Nov 2018 21:20 #45238

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(Mein erster Beitrag und vielleicht eine doofe Frage)

Ist es für eine (Licht)-Quelle überhaupt möglich ein einzelnes Photon in
eine vorherbestimmte, gewünschte Richtung abzugeben? Nach dem Video würde ich vermuten prinzipiell nein.

Edit. Ok habe nach einmal nachgesehen und das Video bezieht sich wohl immer auf mehrere abgegebene Photonen.
Also andere Frage^^: Würde für ein einzelnes Photon denn Einfallswinkel = Ausfallswinkel gelten? Bzw. wie findet es seinen
schnellsten Pfad?

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Kurze Frage zu AzS 36 25 Nov 2018 17:05 #45269

Hallo Marc,
jedes Photon - egal ob einzeln unterwegs oder nicht - hat prinzipiell unendlich viele Wege zur Verfügung und jeder dieser Wege besitzt eine Wahrscheinlichkeitsamplitude (repräsentiert durch einen Pfeil).
Das Photon "findet" nicht den schnellsten Pfad, sondern es geht alle Pfade, wobei lediglich diejenigen Pfade signifikant zu einer durchgeführten Messung beitragen, die nahe am schnellsten Pfad sind.
Ich denke das Prinzip wird in den nächsten Folgen klarer werden. In der Folge 38 errichten wir dann den Überbau zu allen bisherigen Theorien.
Mit diesem Überbau werden wir wiederum in die eigentlichen Überlegungen der Quantenfeldtheorien einsteigen können.
Ich bitte um etwas Geduld - für Dezember sind zwei Folgen der Reihe geplant.

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Kurze Frage zu AzS 36 09 Dez 2018 13:53 #45724

Josef M. Gaßner schrieb: ...Das Photon "findet" nicht den schnellsten Pfad, sondern es geht alle Pfade...


Wie kann ein einzelnes Photon alle Pfade gehen? In der Annahme von Wellen verstehe ich das, es breitet sich wellenförmig aus. In der Annahme es handele sich um ein "Teilchen" verstehe ich das nicht.

Was ich mir vorstellen kann, dass es am Ende eine Anregung eines Feldes ist und diese Anregung sich dann Wellenförmig im Feld ausbreitet. Liege ich da ein bisschen richtig? Oder muss ich warten auf die nächsten Folgen :-)
Bernd

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Kurze Frage zu AzS 36 09 Dez 2018 14:00 #45725

CydiaFrosch schrieb:

Josef M. Gaßner schrieb: ...Das Photon "findet" nicht den schnellsten Pfad, sondern es geht alle Pfade...


Wie kann ein einzelnes Photon alle Pfade gehen? In der Annahme von Wellen verstehe ich das, es breitet sich wellenförmig aus. In der Annahme es handele sich um ein "Teilchen" verstehe ich das nicht.

Verstehe ich auch nicht. Für mich persönlich ist ein Photon in erster Linie eine Energieportion, ohne jede Aussage über räumliche Ausdehnung, Teilchencharakter, geometrische Form usw. Mehr nicht. Alles andere ist Interpretation! Ich verstehe nicht, wie die Profi-Physiker so dermassen davon überzeugt sein können, dass ein Photon ein Punktteilchen sein soll und auch noch tatsächlich jeden zur Verfügung stehenden Weg ausprobiert und dann auch noch im Rahmen eine komplexen Wahrscheinlichkeitsfunktion. Dann soll man auch dazu stehen, dass es sich um ein rein! abstraktes Modell handelt und gar nicht erst versuchen, dieses irgendwie anschaulich zu erklären. Denn das erzeugt nur Verwirrung, Unglauben und ist kontraproduktiv. Entweder oder: Abstraktion mit komplexwertiger Mathematik, oder klassischer Feld-Wellen-Ansatz mit viel Anschaulichkeit.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Kurze Frage zu AzS 36 09 Dez 2018 17:20 #45731

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Michael D. schrieb: Ich verstehe nicht, wie die Profi-Physiker so dermassen davon überzeugt sein können, dass ein Photon ein Punktteilchen sein soll und auch noch tatsächlich jeden zur Verfügung stehenden Weg ausprobiert und dann auch noch im Rahmen eine komplexen Wahrscheinlichkeitsfunktion. Dann soll man auch dazu stehen, dass es sich um ein rein! abstraktes Modell handelt und gar nicht erst versuchen, dieses irgendwie anschaulich zu erklären. Denn das erzeugt nur Verwirrung, Unglauben und ist kontraproduktiv. Entweder oder: Abstraktion mit komplexwertiger Mathematik, oder klassischer Feld-Wellen-Ansatz mit viel Anschaulichkeit.

Wenn ich ehrlich sein soll, finde ich deinen klassischer Feld-Wellen-Ansatz sehr viel verwirrender als die Interpretation der beobachteten Quantenpänomene mithilfe der Wahrscheinlichkeitsamplituden. Von Produktivität gar nicht zu reden...

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Kurze Frage zu AzS 36 09 Dez 2018 17:51 #45732

stm schrieb: Wenn ich ehrlich sein soll, finde ich deinen klassischer Feld-Wellen-Ansatz sehr viel verwirrender als die Interpretation der beobachteten Quantenpänomene mithilfe der Wahrscheinlichkeitsamplituden. Von Produktivität gar nicht zu reden...

Wenn ich ehrlich sein soll, kann ich Dein Argument nicht nachvollziehen. Wozu mehr Abstraktion, wenn es auch mit weniger geht? Es kann natürich sein, dass wir ein einem riesigen Quantencomputer leben, der mit abstrakten Hilbert-Zustandsräumen rechnet, um die Realität zu simulieren. Aber auf so eine Vorstellung hab ich keine Lust.

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Kurze Frage zu AzS 36 20 Jan 2019 07:27 #47372

Erstmal zur Kritik an Video AzS 36:
Das Feynmansche Pfadintegral ist finde ich sehr gut populärwissenschaftlich erläutert.

Nur, es hat nichts mit Quantenfeldtheorie zu tun (obwohl es im Prinzip dort genauso verwendet werden kann). Es ist ganz allgemein Quantenmechanik. Die Originalarbeit betrifft nichtrelativistische Quantenmechanik und zeigt die Äquivalenz zur Schrödingergleichung.
Feynman, R. P. (1948). "Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics". Reviews of Modern Physics. 20 (2): 367–387

Michael D. schrieb: Für mich persönlich ist ein Photon in erster Linie eine Energieportion, ohne jede Aussage über räumliche Ausdehnung, Teilchencharakter, geometrische Form usw. Mehr nicht. Alles andere ist Interpretation! Ich verstehe nicht, wie die Profi-Physiker so dermassen davon überzeugt sein können, dass ein Photon ein Punktteilchen sein soll und auch noch tatsächlich jeden zur Verfügung stehenden Weg ausprobiert und dann auch noch im Rahmen eine komplexen Wahrscheinlichkeitsfunktion.

Nun, Profi-Physiker sind davon keineswegs überzeugt. Das Ziel des Vortrags ist die populärwissenschaftliche Darstellung des Pfadintegrals. Das betrifft die QM allgemein, also nichtrelativistische Punktteilchen genauso wie Photonen.

Wenn man Feldtheorie mit Pfadintegral macht, macht man das eigentlich mit "Pfaden" des EM-Feldes \(A_\mu(x)\), also den entsprechenden Trajektorien in der Zeit \(A_\mu(x,t)\), Photonen spielen da eigentlich keine Rolle. Die spielen gerade mal noch eine Rolle als Symbole in Feynman-Diagrammen.

Ansonsten wissen zumindest einige Profis dass es problematisch ist, überhaupt dem Photon eine genaue Position zuzuschreiben. (Die Standard-Lehrbuchreferenz dazu ist wohl Achieser-Berestezki, die meisten Lehrbücher ignorieren das jedoch einfach, werden also nicht mal alle Profis wissen.) Dass Gaßner die realen Effekte anhand der Beugung an einer CD demonstrieren will, zwingt ihn natürlich dazu, da von Photonen zu reden als wären es Punktteilchen. Die genannten Probleme mit der Lokalisierung von Photonen dürften bei diesem Experiment keine Rolle spielen.

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Kurze Frage zu AzS 36 26 Jan 2019 08:49 #47720

Hallo Schmelzer,
wir benötigen deshalb den Pfadintegralformalismus für das Verständnis der relativistischen Quantenfeldtheorie, weil ich als Zweite Quantisierung nicht die üblichen Auf- und Absteigeoperatoren einführen möchte, sondern ein Feld aus unendlich vielen Punkten zusammensetzen möchte und anschließend dieses Feld (genauer seine Konfiguration) analog dem Pfadintegralformalismus propagieren werde. Das erscheint mir wesentlich anschaulicher im Vergleich zur sehr abstrakten Operatorargumentation (des harmonischen Oszillators), wie sie standardmäßig im Studium vermittelt wird. Deshalb habe ich das Pfadintegral im Kapitel "Quantenfeldtheorie" behandelt. Zusätzlich schaffen wir uns ein Sprungbrett in die Stringtheorien, weil die Argumentation völlig analog stattfinden kann, je nach dem was wir für die Lagrangedichte einsetzen:
L(t): Klassische und Quantenmechanik
L(x,t): Quantenfeldtheorie
L(x,t, Grassmannvariablen): Stringtheorien (und andere)
x steht für die makroskopischen Raumdimensionen, t für die Zeit

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