Licht und Gravitation für nicht-Physiker

[Chobocco]

huhu,

ich habe vor kurzem in meinem Physikpraktikum gelernt, dass Licht sowohl Welle, als auch Teilchen ist.

Was ich daran nicht verstehe und was ich gerne wissen würde: Wie kann man sich das vorstellen? Eine Welle z.b. ist ja die Bewegung von Teilchen, aber wie verdammt nochmal kann Licht beides sein? das ist doch unmöglich :P

Und dann würde ich auch gerne noch wissen wie Gravitation funktioniert. Soweit ich weiß ist Gravitation eine Welle. wie kommt es dann dazu, dass Masse andere Masse anzieht nur durch Wellen?

wäre geil wenn jemand das Laienhaft erklären könnte. Da ich Physik nach der 9. Klasse abgewählt habe, wäre es ganz gut, wenn die Erklärung etwa dem Niveau entspricht

 

[EnimaN]

Der Witz ist ja gerade, dass man sich das nicht vorstellen kann. Licht ist weder Teilchen noch Welle, aber diese beiden (vertrauten) Konzepte können einige Phenomene anschaulich machen.

Das gleiche gilt für die Gravitation, die man wohl am erfolgreichsten geometrisch beschreiben kann (Stichwort Allgemeine Relativitätstheorie). Oft reicht auch, sie sich als eine langreichweitige Kraft direkt zwischen Massenpunkten zu betrachten.

 

[cheeseNonion]

Ein schönes Bild, das man in entsprechender Literatur immer wieder findet, ist der Zylinder. Von der Seite sieht er aus wie ein Rechteck, von oben wie ein Kreis.
Welle und Teilchen sind von Menschen erdachte Konzepte, warum sollte sich die Wirklichkeit daran halten? (Das klingt jetzt irgendwie esoterischer, als ich eigentlich wollte)

Ob Gravitation wirklich durch Quantenphänomene bzw. Wellen beschrieben werden kann, ist nicht wirklich klar und Gegenstand aktueller Forschung.

http://de.wikipedia.org/wiki/GEO600
http://de.wikipedia.org/wiki/LIGO

Zurzeit versteht wohl niemand wirklich die Gravitation. Wenn es jemand schaffen würde, den heiligen Gral der Physik zu knacken (die Vereinigung von Quantentheorie und allgemeiner Relativitätstheorie, die im wesentlichen die Gravitation beschreibt), wäre ihm der Nobelpreis sicher.

 

[Chobocco]

geil, das beispiel mit dem zylinder ist wirklich gut. Physik ist irgendwie traumhaft.

 

[Namariel]

was das licht genau ist das weiß wohl niemand.Was das Beispiel mit dem Zylinder aber gut verdeutlicht, ist dass Licht immer entweder Wellen Oder teilcheneigenschaften zeigt.Jedoch nicht beides zugleich.Das ganze hängt sehr davon ab wie man es Beobachtet,bzw. die Art des Experimentes.Bei der gravition (und auch bei licht ^^) geht man heute von dem Begriff des Feldes aus. die Masse eines Körpers z.b der Sonne erzeugt ein Gravitationsfeld um ihn herum (du kennst vll das Magnetfeld eines stabmagneten aus dem Unterricht).
Genauergesagt geht man davon aus das Die Masse die 4dimensionale Raumzeit krümmt. HÄH? wie soll man sich das jeztt vorstellen?
Sehr nett geht das z.b Mit einer decke oder einem tischtuch. Du kannst es z.b über einen umgedrehten stuhl legen oder jemand bitten das tuch für dich an den ecken festzuhalten so dass es gespannt ist.Legt du nun einen schweren körper z.b einen fußball auf die mitte des tischtuchs drückt dessen masse das tischtuch nach unten es ensteht eine delle(in der analogie ist die tischdecke die raumzeit hier halt 2dimensional).Wenn man nun einen zweiten kleinen körper z.b einen tischtennisball auf die decke legt. wird er auf den fußball auf den tiefsten punkt in der mitte zurollen er wird also in der analogie angezogen.

 

[mfb]

Es gibt Experimente, in denen man das Ergebnis sowohl mit Teilchen- als auch mit Welleneigenschaften beschreiben kann. Wann welche Beschreibung sinnvoll ist, kann man etwa so abschätzen:

Kurze Wellenlängen oder geringe Intensität (z.B. Photoeffekt) -> einzelne Teilchen hoher Energie -> Beschreibung als Teilchen

Lange Wellenlängen oder hohe Intensität (z.B. Radiosender) -> sehr viele Teilchen niedriger Energie, sodass man die einzelnen Teilchen kaum noch einzeln wahrnehmen kann -> Beschreibung über elektrische und magnetische Felder

Beim Doppelspalt-Experiment hat man Wellenlängen, die vergleichbar sind mit den Weglängenunterschieden durch die beiden Spalte, daher kann man hier die Welleneigenschaften gut sehen. Das gleiche gilt für die üblichen Schulexperimente mit Mikrowellen.

Zusammen betrachtet besteht Licht aus einzelnen Photonen, die sich jeweils wie eine Welle ausbreiten.


Beide Eigenschaften gleichzeitig kann man erhalten, wenn man mit Lasern sehr hoher Intensität Atome bestrahlt, sodass Elektronen von diesen abgelöst werden können:
- Als Teilchenbeschreibung übertragen viele Photonen gleichzeitig ihre Energie an ein Elektron, das daraufhin dem Atom entkommen kann.
- Als Wellenbeschreibung kommen die Elektronen in ein so starkes elektrisches Feld der Photonen, dass sie vom Atom weggezogen werden können und hohe Energien bekommen können.


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Zur Gravitation: Die Massen, die sich einfach anziehen (wieso, weiß keiner) sind schon ein gutes Modell und entsprechen Newtons Gravitationstheorie. Die Beschreibungen über Raumkrümmungen sind deutlich komplizierter, auch das Gummituch erzeugt mehr falsche Anschauungen als richtige - aber immerhin ist da irgendwas gekrümmt .

 

[Namariel]

@mfb Deswegen sagte ich ja auch zeigen (messen) und nicht beschreiben:P