Energiebegriff

[Pippen]

Energie ist die Fähigkeit Arbeit verrichten zu können, d.h. eine Wirkung zu entfalten. Meine Frage: Nehmen wir einen ruhenden Stein. Kann dieser Stein zu 100% aus Energie (potentielle Energie, kin. Eenergie der umherschwirrenden Teilchen,...) bestehend beschrieben werden oder bleibt eine "Substanz" übrig, die einfach nur Materie und keine!!! Energie ist. MaW: Kann man unsere ganze Welt auf die Formel bringen: Alles ist/hat Energie?

[seeker]

Man kann es nicht sagen.

Denn: Energie ist letzlich immer Bewegung von ETWAS (einer Substanz), ansonsten landen wir bei der Grinsekatze aus Alice im Wunderland, wo ein Grinsen erscheint bevor eine Katze da ist.
Das geht nicht... oder doch? (Es ist zumindest unlogisch. Aber vielleicht simmt hier auch etwas mit unserer Logik nicht?)

Andererseits lässt sich auf diese Weise immer weiterfragen: Ist die jeweils erkannte (sich bewegende aber selbst statische) Substanz nicht doch wieder aus etwas anderem (einer grundlegenderen Substanz) zusammengesetzt, die sich wiederum bewegt?
(In den Stringtheorien sind Strings die "Grundsubstanz" die schwingt, sich also bewegt. Woraus sind die wiederum gemacht?)

Ich glaube, wir unterscheiden hier etwas begrifflich (Bewegung und Substanz), das in Wahrheit ein und dasselbe ist. Unser Fehler...

Was man aber sagen kann: ALLES, was wir als existierend identifizieren können, bewegt sich.

EDIT:
Bevor die Sprache darauf kommt: Nein, es gibt meiner Ansicht nach keine "potentielle Energie". Alle Energie ist letztlich/in Wahrheit kinetische Energie, soweit man den Energiebegriff überhaupt halten kann und in einem größeren Kontext nicht aufgeben muss (siehe z.B. ART, global).
Wenn du "potentielle Energie" hast, z.B. durch Ladungstrennung, dann kann man das auch so interpretieren, dass diese Energie auch eine kinetische Energie ist, weil du Kraftüberträgerteilchen hast, die sich zwischen den Ladungen bewegen. Da ist also auch nichts Statisches in Sicht...


Beste Grüße
seeker

[positronium]

...oder bleibt eine "Substanz" übrig, die einfach nur Materie und keine!!! Energie ist.

Das dürfte man so glaube ich nicht sagen können. Wären Elementarteilchen elementar, hiesse das, dass sie keine Masse haben dürften, weil sie dann keine Energie tragen würden.
Meiner Vorstellung nach macht Energie einen Teil von Materie aus; ein anderer Teil ist aber die Struktur in der sich die Energie befindet. Dabei sehe ich diese Teile aber als untrennbare Einheit.
Eine gewisse Menge an Energie bedarf es, die Struktur aufrecht zu erhalten (Ruhemasse) und kinetische und potentielle Energie sind variabel.

MaW: Kann man unsere ganze Welt auf die Formel bringen: Alles ist/hat Energie?

Wenn Du Teilchen meinst schon. Ob das aber auch für Raum gilt...?

[belgariath]

Ich würde das eher pragmatisch beantworten: Die Energie eines Objekts ist m*c[up]2[/up], wobei c eine bestimmte Konstante ist (die manchmal Lichtgeschwindigkeit genannt wird) und m eine Größe ist, die von der Geschwindigkeit des Körpers und von m[down]0[/down] abhängig ist. m[down]0[/down] ist ein für jeden Körper typischer Wert (und wird gelegentlich als Ruhemasse bezeichnet). Demnach ist alles Materielle zu 100% Energie, es bleibt keine "energielose Substanz" zurück. Es gibt keine Materie, die keine Energie besitz, bzw. der keine Energie zugeschrieben wird.
In obigem m*c[up]2[/up] ist aber eventuell vorhandene potenzielle Energie (in einem Gravitations- oder elektromagnetischem Feld) nicht inbegriffen.

[seeker]

...also doch Grinsekatze: Grinsen ohne Katze?
Wenn Energie Bewegung von ETWAS ist, dann muss dieses ETWAS letztlich etwas sein, das keine Energie ist (=Ur-Substanz).
Das Problem ist so nicht wirklich lösbar. Wir scheitern an unseren Begrifflichkeiten.

Grüße
seeker

[positronium]

Wenn Energie Bewegung von ETWAS ist, dann muss dieses ETWAS letztlich etwas sein, das keine Energie ist (=Ur-Substanz).

Hmm, das sehe ich nicht unbedingt so.
Nehmen wir an, Energie sei tatsächlich nur Bewegung, und es gibt einen Punkt als fundamentales Objekt, und dieser trage Energie Ep (bei Ep=0 gibt es ihn nicht) und bewege sich daher aus irgendwelchen quantenmechanischen Gründen beispielsweise bei Ep=1 auf einer Kreisbahn bei Ep=2 auf einer 8 usw. Dann entspricht Ep der Ruhemasse - sie definiert die Existenz des Teilchens durch Ep!=0 und durch den Wert von Ep die Teilchenart. Jetzt kann man sich doch aber ohne weiteres vorstellen, es gäbe eine zweite Art Energie/Bewegung, und diese sei z.B. sinusförmig auf der ersten moduliert. Das würde nichts an der Teilchenart(=Ruhemasse und fundamentale Eigenschaft) ändern, aber die Gesamtenergie des Teilchens in zwei Komponenten unterteilen, nämlich einen konstanten und einen variablen Teil.

[tomS]

Im Rahmen der Quantenfeldtheorie ist der Energiebegriff (und natürlich auch der Teilchenbegriff) wesentlich abstrakter zu sehen

[gravi]

Ich würde mir das Leben nicht so schwer machen und belgariath zustimmen: E = mc[up]2[/up] - und fertig

Wie man's nimmt, das Grinsen war wirklich vor der Katze da, wenn man an den Urknall denkt. Da gab es weder Teilchen noch Masse.

Letzten Endes ist es vielleicht auch nur eine Definitionsfrage:

1 [J] = 1 [Nm] (Newtonmeter) = 1 [Ws] (Wattsekunde) = 1 [m[up]2[/up]kg s[up]-2[/up]]

Damit kann man doch alles, aber auch wirklich alles in Energie umrechnen, selbst Äpfel und Katzen (ob die nun grinsen oder nicht).

Es lässt sich auch so definieren: Am Anfang gab es Energie. Die "kühlte" ab, bildete einen intermediären Zustand - genannt Masse - und wird irgendwann in ferner Zukunft wieder zu (unendlich verdünnter) Energie.

Nun gut, so kann man sich das Leben einfach machen. Tom oder Ray werden den Energiebegriff allerdings viel besser und wissenschaftlich korrekt definieren können - ich habe nur ein wenig gespielt

Energetischen Gruß
gravi

[seeker]

Ich würde das eher pragmatisch beantworten: Die Energie eines Objekts ist m*c2, wobei c eine bestimmte Konstante ist (die manchmal Lichtgeschwindigkeit genannt wird) und m eine Größe ist, die von der Geschwindigkeit des Körpers und von m0 abhängig ist. m0 ist ein für jeden Körper typischer Wert (und wird gelegentlich als Ruhemasse bezeichnet). Demnach ist alles Materielle zu 100% Energie...

Ich würde mir das Leben nicht so schwer machen und belgariath zustimmen: E = mc2 - und fertig

Sorry, aber so einfach ist das nicht.
Was hindert mich denn daran die Formel umzudrehen: m = E/c[up]2[/up] und umgekehrt zu behaupten, dass alle Energie letztlich zu 100% Masse ist?
Ist nicht umgekehrt auch alle Energie gravitativ wirksam, also "masseartig"?

Wobei das hier:

...es bleibt keine "energielose Substanz" zurück.

... schon richtig ist.

Außerdem wird hier "Masse" mit "Substanz" identifiziert. So ohne weiteres kann man das auch nicht tun. Was ist mit Photonen?
Wir landen hier auch beim Welle- Teilchen-Dualismusproblem.

Nehmen wir an, Energie sei tatsächlich nur Bewegung, und es gibt einen Punkt als fundamentales Objekt, und dieser trage Energie Ep (bei Ep=0 gibt es ihn nicht) und bewege sich daher aus irgendwelchen quantenmechanischen Gründen beispielsweise bei Ep=1 auf einer Kreisbahn bei Ep=2 auf einer 8 usw. Dann entspricht Ep der Ruhemasse - sie definiert die Existenz des Teilchens durch Ep!=0 und durch den Wert von Ep die Teilchenart. Jetzt kann man sich doch aber ohne weiteres vorstellen, es gäbe eine zweite Art Energie/Bewegung, und diese sei z.B. sinusförmig auf der ersten moduliert. Das würde nichts an der Teilchenart(=Ruhemasse und fundamentale Eigenschaft) ändern, aber die Gesamtenergie des Teilchens in zwei Komponenten unterteilen, nämlich einen konstanten und einen variablen Teil.

Ja. In dem Fall ist der Punkt (der hier prinzipiell auch ruhend existieren muss!) die intern-energielose "Ursubstanz" und seine Bewegung die "Urbewegung". Dualismus. Schwierig... nicht?

Ich will nochmal einen Schritt zurück tun. Die Frage war ja, so:

Meine Frage: Nehmen wir einen ruhenden Stein. Kann dieser Stein zu 100% aus Energie (potentielle Energie, kin. Eenergie der umherschwirrenden Teilchen,...) bestehend beschrieben werden oder bleibt eine "Substanz" übrig, die einfach nur Materie und keine!!! Energie ist. MaW: Kann man unsere ganze Welt auf die Formel bringen: Alles ist/hat Energie?

Ich denke man kann sagen, dass dann keine Substanz mehr übrig bleibt. Man kann auch sagen "alles HAT Energie".
ABER: Die Schlussfolgerung daraus, dass daher "Energie" grundlegender als "Substanz" wäre ist falsch.
Man kann also nicht sagen "alles IST Energie".

Mir geht es um die implizite Frage:

Was ist grundlegender: Energie oder Substanz?

... und da haben wir gesehen, dass wir in einem logischen Dilemma landen (Grinsekatze).
(Das Problem ist im Übrigen mit einer anderen altgriechischen Frage eng verwandt, die da lautet: Was ist grundlegender: Form oder Stoff? ... denn alles, was man sieht besteht aus einem Stoff UND hat eine Form.)

Der beste, mir bekannte Ausweg, ist, dass man folgert, dass es eine grundlegende Ebene geben muss, wo der Unterschied verschwindet, wo Energie und Substanz ein und dasselbe sind.
Daraus ergibt sich dann als Lösung, dass sich die Frage selbst an diesem Punkt "in Nichts auflöst".

...und diese logische Folgerung, die aus einer ganz anderen Ecke kommt, passt doch ganz wunderbar zu den Erkenntnissen der QM mit ihren unscharfen "Quantenobjekten", die weder Welle noch Teilchen sind... und auch zu der ART, wenn man in E=mc[up]2[/up] das "=" ernst nimmt und sagt: "Das IST dasselbe!"

Beste Grüße
seeker

[tomS]

In der QFT ist "Substanz" sicher fundamentaler als Energie.

[seeker]

OK.
Ich wollte ja eh vom Begriff "Energie" zum allgemeineren Begriff "Bewegung" bzw. "Zustandsveränderung".

Also:

Was ist grundlegender: Zustandsveränderung oder Substanz (bzw. Zustand)?

Gilt dann deine Aussage auch noch?

Grüße
seeker

[tomS]

was bedeutet "Zustand"

[seeker]

Ja, ist mir dann auch unangenehm aufgefallen, nachdem ich es geschrieben hatte...
Du siehst, ich ringe auch um Worte beim Versuch die Sache möglichst fundamental auszudrücken.

"Zustand" wäre das (Statische), was noch übrig bliebe, wenn keine Zustandsveränderung mehr da wäre, also die unbewegte "Substanz".

Die Schlussfolgerung ist ja dann, dass auf grundlegendster Ebene nichts mehr übrig bleiben darf (in dem Sinn, dass ohne Zustandsveränderung auch keine Substanz mehr existiert - und umgekehrt).
Umgekehrt: WENN noch etwas übrigbleibt, handelt es sich bei einer Beschreibung eines beliebigen Systems nicht um eine wirklich fundamentale Betrachtung der Natur.
Aber bleiben wir doch beim Begriff "Substanz". In Ordnung?

Meine Schlussfolgerung war ja eh, dass die Frage:

"Was ist grundlegender: Zustandsveränderung oder Substanz?"
(oder wie man es auch immer genau formulieren will, das EINE ist das Dynamische und das ANDERE ist das Statische; vielleicht weißt du auch noch eine bessere Formulierung?)

...auf einer genügend grundlegenden Ebene sinnlos werden muss, weil beides ununterscheidbar wird (dahinter steckt auch ein Vereinheitlichungsgedanke).

Dabei wäre es jetzt interessant von anderer Seite zu erfahren, inwieweit diese Folgerung mit der modernen Physik konform geht (wie ich glaube) - oder wie man die Sache genau formulieren muss, DAMIT kein Widerspruch entsteht.

Beste Grüße
seeker

[gravi]

..."Was ist grundlegender: Zustandsveränderung oder Substanz?"
(oder wie man es auch immer genau formulieren will, das EINE ist das Dynamische und das ANDERE ist das Statische; vielleicht weißt du auch noch eine bessere Formulierung?)

Ich verstehe durchaus, wie Du das meinst. Doch in Bezug auf obiges Zitat möchte ich noch anmerken, dass man das Wort "STATISCH" hier durchaus streichen kann. Wo in der Natur, ob in Makro- oder Quantenwelt, gibt es etwas wirklich statisches? Das heißt ja nicht nur, dass etwas ohne Veränderung existieren muss, sondern auch ohne Bewegung. Das aber ist doch nirgendwo in der Natur realisiert. Alles ist in Bewegung und auch in Veränderung. Ich will das jetzt nicht im Detail beschreiben, man wird wohl wissen wie ich das meine...

Netten Gruß
gravi

[PeterM]

@ seeker

Ich habe mir die links zu dem Thema “Sprache” mal angeschaut (Thread Wider der Vollständigkeit......). In diesen Abhandlungen werden doch teilweise nur die Symptome beschrieben, warum Sprache nicht vollständig funktionieren kann. Die Ursache bleibt verborgen. Wenn man innerhalb der Sprache nicht den Punkt findet, warum letztlich alles kollabiert, dann sind die Wissenschaften zwangsläufig auch davon auch betroffen.

In diesem Thread hier schreibst du aber selbst, dass etwas mit unserer Logik nicht stimmt oder dass wir an Begrifflichkeiten scheitern. Ich würde sagen, dass die Begrifflichkeiten derzeit möglicherweise noch unzureichend sind, damit funktioniert auch die Logik nicht in dem Maße, wie wir es gerne hätten.

Schau doch mal im Internet unter dem Thema “Licht aus leerem Raum” nach. Hier sieht man doch eindeutig, dass Sprache falsch angewendet wird. Leer darf in dem Zusammenhang gar nicht benutzt werden. Inwieweit leer mit Dichte oder Druck ersetzt werden kann oder ob ein anderer Begriff eingeführt werden muss, dass können doch nur die Physiker sagen. Ich verstehe unter Druck und Dichte mit Sicherheit etwas ganz anderes als die Physiker. Allerdings sind Druck oder Dichte etwas , was keine absolute Grundlage benötigt. Unter der Annahme, dass Druck oder Dichte zwischen einem maximalen und minimalen "Zustand" hintergrundunabhängig fluktuiert, dann kann da doch auch etwas entstehen, was spätere erst phänomenale dann aber gefestigte Strukturen entwickelt. Im übertragenen Sinne könnt doch dort auch “Reibung” entstehen, die genau durch diese Fluktuationen ausgelöst werden.

Es existiert damit aber auch nichts absolutes oder identisches mehr. Allerdings kann man eine maximale und minimale “Druckdichte” als Näherung festlegen, um mathematische Elemente bilden zu können. Das Problem der Bewegung als solches existiert nicht mehr, weil Bewegung ja eigentlich auch nur eine Erscheinung des Beobachters ist und in dem Sinne nicht so existiert, wie wir das glauben.

Wenn man die Grundlage eines maximalen und minimalen “Druck-Zustandes” annimmt, dann entfallen automatisch Unendlichkeiten. Unendlichkeiten sind doch in der Physik meines Wissens das nächste Problem.

Ich bin mir nicht sicher, ob wir die gleiche Sprache sprechen, weil du mehr wissenschaftlich orientiert bist und ich mehr philosophisch. Was ich aber mache, ich verarbeite die wesentlichen Erkenntnisse der Physik. Die wesentlichen Erkenntnisse der Physik sind für mich, dass alles “innerhalb” eines gewissen Rahmens fluktuiert, sich also alles lediglich ausdehnt und zusammenzieht. Das ist genau das, was ich für mich als Basis akzeptieren kann.