Thema: Licht ins Dunkel bringen

Hallöchen

Es gibt da eine Frage die mich schon seit einiger Zeit beschäftigt. Und zwar geht es um Licht und darum, ob dieses Masse besitzt oder nicht.*
„Besitzt keine“, kommt einem natürlich sofort in den Sinn, nur gibt es dann ein paar Dinge die mich doch stutzig machen. Beispielsweise wie es dann sein kann, dass Licht sich von Schwarzen Löchern beeinflussen lässt.

Nun habe ich bereits selbst ein wenig umgesehen und festgestellt, dass Gravitation sich scheinbar keineswegs auf Masse „bezieht“ - vielmehr auf Energie und Momentum, die sich ja zwangsläufig daraus ergeben. Damit wäre die Frage eigentlich bereits geklärt, nur habe ich ebenfalls an anderer Stelle wiederum gehört, dass Licht Strahlungsdruck aufbauen kann. Druck ist ja schlussendlich nicht weiteres als Kraft, und diese wiederum setzt laut Newton ja zwangsläufig Masse voraus, sodass ich hier erneut in einer Sackgasse lande

Ich könnte es mir einzig so erklären, dass nicht das Licht selbst, sondern die von diesen abgegebene Energie (Hitze) den Druck erzeugt. Vielleicht stelle ich mich aber auch einfach zu dämlich an.
Dementsprechend würde ich es doch sehr begrüßen, wenn mir jemand das Ganze mal erklären könnte.

*Ich hoffe den richtigen Bereich erwischt zu haben, denn im Grunde handelt es sich hier lediglich um eine „Alltagsfrage“, die nichts mit Studium und dergleichen zu tun hat =X
Selbstverständlich steht es dem Staff frei, nach Lust und Laune zu verschieben xD

Photonen haben nur keine RUHEMASSE (sind ja auch ständig in Bewegung), aber entsprechend der Einsteinschen Formel E=m*c^2 und der Tatsache, dass Photonen Energie enthalten, können sie durchaus in Wechselwirkung mit Materie treten, und Schwarze Löcher beinhalten sehr viel Materie ...

Wie sieht's denn mit der Frage aus, ob Licht aus Teilchen besteht oder eine Welle ist? Licht besitzt Eigenschaften, die auf beides schließen lassen können.

Aidan

Wie sieht's denn mit der Frage aus, ob Licht aus Teilchen besteht oder eine Welle ist? Licht besitzt Eigenschaften, die auf beides schließen lassen können.

Hallo lieber Aidan

so jetzt kommen wir aber zur eigentlichen Frage.

Ein Photon ist weder eine Welle noch ein Teilchen. Es zeigt lediglich teilchen- und wellenartige Aspekte. Darüber hinaus zeigt es auch ein Verhalten, welches weder bei Teilchen noch bei Wellen auftritt. Ein Beispiel dafür ist die Quantenverschränkung. Der Welle-Teilchen-Dualismus ist veraltet und tritt nur noch in der Didaktik (z.B. in der Schule) und als Hilfskonstrukt in Anwendungsfächern (Experimentalphysik, Chemie...) auf, hat aber für die Theorie keine Bedeutung mehr.
Tatsächlich ist ein Photon die elementare Anregung eines elektromagnetischen Feldes. Auch nicht korrekt ist es zu sagen, dass Licht aus Photonen bestünde. Das was wir als Licht wahrnehmen, ist ein Vielphotonen-System in einem Glauberzustand. Das System muss sich in einem Glauberzustand befinden, um das klassische Verhalten abzubilden, weil der Teilchenzahloperator und der Phasenoperator nicht kommutieren. Das heißt vereinfacht gesprochen. Ein klassisches Lichtfeld hat eine unbestimmte Anzahl an Photonen.
Jaja Licht ist eine komplizierte Angelegenheit. So kompliziert, dass man wahrscheinlich in der Schulzeit nicht mal im Ansatz vermittelt bekommt was ein Glauberzustand ist, obwohl es gerade im Unterricht um Licht geht. Das weiß man aber auch erst seit den 60er Jahren.
Es ist mir bewusst, dass diese Erklärung in dieser Kürze hier nicht vollständig verstanden wird, aber auf Nachfrage kann ich den einen oder anderen Begriff noch genauer erläutern.

.Null

s gibt da eine Frage die mich schon seit einiger Zeit beschäftigt. Und zwar geht es um Licht und darum, ob dieses Masse besitzt oder nicht.*
„Besitzt keine“, kommt einem natürlich sofort in den Sinn, nur gibt es dann ein paar Dinge die mich doch stutzig machen. Beispielsweise wie es dann sein kann, dass Licht sich von Schwarzen Löchern beeinflussen lässt.

Nun habe ich bereits selbst ein wenig umgesehen und festgestellt, dass Gravitation sich scheinbar keineswegs auf Masse „bezieht“ - vielmehr auf Energie und Momentum, die sich ja zwangsläufig daraus ergeben. Damit wäre die Frage eigentlich bereits geklärt, nur habe ich ebenfalls an anderer Stelle wiederum gehört, dass Licht Strahlungsdruck aufbauen kann. Druck ist ja schlussendlich nicht weiteres als Kraft, und diese wiederum setzt laut Newton ja zwangsläufig Masse voraus, sodass ich hier erneut in einer Sackgasse lande

In den Einsteinschen Feldgleichungen wird der Tensor der Raumzeitmetrik mit einer Energiedichte, nicht aber mit einer Massendichte in Beziehung zueinandergesetzt, d.h. Energiedichten koppeln an die Raumzeit. Somit spielt es keine Rolle, ob ein Objekt eine Masse oder keine Masse hat, um an der Gravitation teilzunehmen.

Um Druck zu erzeugen, muss keine Masse vorliegen. Es muss lediglich zu einem Impulsübertrag kommen. Newton ist nicht universell gültig. Zum Beispiel wird der newtonsche Kraftbegriff in der Nähe von schwarzen Löchern obsolet. Statt eines Kraftfeldes spricht man dann von einem Tensorfeld. Zum Beispiel gibt es dann auch den Impulstensor.