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Frage zu Photonen

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Lofty
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Frage zu Photonen

Beitrag von Lofty » 10. Mär 2021, 19:50

Hallo liebe Leute,
ich habe mich hier ganz neu angemeldet. Ich bin astronomisch sehr interessiert und beim Stöbern mußte ich feststellen, daß hier doch eine eigene Liga "gespielt" wird, was das Fachwissen angeht. Alle Achtung,Hut ab.
Angemeldet habe ich mich, weil ich hoffe von euch etwas zum Thema Licht beantwortet zu bekommen.
Angenommen ich befinde mich im intergalaktischen Raum und schalte eine Taschenlampe kurz an und gleich wieder aus. Würden die losgeschickten Photonen bis zum Sanktnimmerleinstag in paralleler Einigkeit den Raum durchqueren?
Könnte ich dann theoretisch in einer Entfernung von, sagen wir mal eine oder von mir aus auch acht Mrd Lj, diese Teilchen optisch registrieren? Vorausgesetzt wir wären in der Lage (Wartezeit inbegriffen) exakt zu bestimmen wo diese Teilchen ankommen, haben hier ein entsprechend empfindliches Teleskop stehen und lassen Gase, Staub und alles was da auf dem Weg stören könnte einfach mal außer acht.
Wie ist das?
Ich bin ja sowas von gespannt und freue mich über jede Mühe die mir bei der Beantwortung der Frage zuteil wird.

Viele Grüße
Lofty

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Herr5Senf » 10. Mär 2021, 19:58

Radio Eriwan, "im Prinzip ja ..."

willkommen im Forum, die Fragen dürfen auch komplizierter sein - Grüß Dip

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von ralfkannenberg » 10. Mär 2021, 21:22

Hallo Lofty,

dadurch, dass Du die Randbedingungen klar spezifizierst würde ich sogar ein klares "ja" sagen, auch wenn Dein Beispiel natürlich ein bisschen praxisfremd ist, was das hinreichend genaue "Fernrohr" - besser wäre wohl "Photonen-Sammler" - sowie das materiefreie Weltall anbelangt.

Sei vielleicht noch ergänzend gesagt, dass "Gase, Staub und alles was da auf dem Weg stören könnte", vor allem letzteres zur Folg hat, dass das Weltall materiefrei sein müsste. Wobei ich nun nicht weiss, wie stark die vorhandene Materie im Weltall diese "ideale Berechnung" stört - man kennt ja sehr weit entfernte Gravitationslinsen und trotz Unkenntnis der exakten Masseverteilung "in der relevanten Umgebung des Weges, welchen das Licht durchschreitet" erhält man meines Wissens Ergebnisse innerhalb der Messungenauigkeit.


Und betreffend Deiner klaren Spezifizierung der von Dir verwendeten Randbedingungen muss auch mal etwas gesagt werden: ;th


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 11. Mär 2021, 00:16

Das kommt darauf an, ob das Universum als Ganzes flach ist. Aber falls du sie parallel los schickst (geht eigentlich nicht, wegen Unschärfe der emmitierenden Teilchen) werden sie auch ewig parallel weiter fliegen, falls sie auf kein Hinderniss treffen. Das einzige was die dann auseinander- oder zusammen-treiben könnte oder ähnlich wäre Expansion oder Kontraktion des Raumes selbst oder diverse Formen von Linseneffekten wie Gravitationsquellen oder ähnliches was Zeitdillatation verursacht. Aber ob sie wirklich 'parallel geflogen' waren lässt sich eigentlich erst nach der Messung am Zielort feststellen.

Es gibt noch kompliziertere und tiefgründigere Antworten, aber die gehören nicht zur wissenschaftlich soliden Standardphysik und sind eher Spekulation. Für dich wird zum Beispiel unendlich viel Zeit vergehen, bevor dich ein Photon, welches am kosmologischen Ereignishorizont los geschickt wurde, (unendlich rotverschoben) erreicht - das Photon interessiert sich jedoch nicht für deine phänomenologische Zeit, es kann beliebig lange warten seine nächste Welllenlänge zurück zu legen. Aber sowas sind eher zunächst nur Gedankenspiele.
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 11. Mär 2021, 07:55

Lofty hat geschrieben:
10. Mär 2021, 19:50
Hallo liebe Leute,
ich habe mich hier ganz neu angemeldet. Ich bin astronomisch sehr interessiert und beim Stöbern mußte ich feststellen, daß hier doch eine eigene Liga "gespielt" wird, was das Fachwissen angeht. Alle Achtung,Hut ab.
Angemeldet habe ich mich, weil ich hoffe von euch etwas zum Thema Licht beantwortet zu bekommen.
Sei willkommen! :)
Lofty hat geschrieben:
10. Mär 2021, 19:50
Angenommen ich befinde mich im intergalaktischen Raum und schalte eine Taschenlampe kurz an und gleich wieder aus. Würden die losgeschickten Photonen bis zum Sanktnimmerleinstag in paralleler Einigkeit den Raum durchqueren?
Könnte ich dann theoretisch in einer Entfernung von, sagen wir mal eine oder von mir aus auch acht Mrd Lj, diese Teilchen optisch registrieren?
Also es ist m.W.n. so, dass man zusätzlich zu dem schon gesagten wirklich exakt parallele Lichtsrahlen gar nicht erzeugen kann, auch nicht mit einem Laser. Solche Strahlen weiten sich früher oder später immer auf.
Und wenn man mit so einem Laser auch noch irgendetwas treffen wollte, wird es noch schwieriger, wegen der Winkelgenauigkeit, die da einzustellen wäre, wackeln dürfte da auch nichts. Diese Zielgenauigkeit ist also auch begrenzt, geometrisch bedingt nimmt das mit der Entfernung ja immer mehr zu: Mit einem Gewehr trifft man auf 50m auch besser wie auf 10 km.

Es gibt ja auch Konzepte z.B. eine kleine Sonde nach Alpha Centauri zu schicken und die bis dorthin mit einem Laser von uns aus anzustrahlen um die über den Lichtdruck stetig zu beschleunigen. Und selbst hier, bei wenigen Lichtjahren, also einem kosmischen Katzensprung, haben wir es schon mit so massiven Schwierigkeiten beim Zielen zu tun, dass man heute noch nicht weiß, wie und ob man das technisch lösen kann.

Daher:
Lofty hat geschrieben:
10. Mär 2021, 19:50
könnte ich dann theoretisch in einer Entfernung von, sagen wir mal eine oder von mir aus auch acht Mrd Lj, diese Teilchen optisch registrieren?
Es ist außerordentlich extrem unwahrscheinlich, dass so ein Laserstrahl ausgerechnet uns treffen würde, praktisch ausgeschlossen.
Und er müsste extrem stark sein, also grob geschätzt etwa im Energiebereich was Sonnen oder besser Quasare so abgeben.
Und es dürfte nichts dazwischen sein, das den Laserstrahl vorher schluckt oder streut und auch nichts direkt daneben, das das Signal verwischt bzw. überdeckt.
Damit ist also nicht zu rechnen, dass so etwas registriert würde.
Grüße
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von belgariath » 12. Mär 2021, 10:47

Ich schließe mich Skel und seeker an. Es dürfte praktisch unmöglich sein, absolut parallele Lichtstrahlen zu erzeugen, egal ob man die Photonen mit einer Taschenlampe, einem Laser oder einem Quasar erzeugt. Das heißt in der Realität wird jedes Strahlenbündel eine Aufweitung erfahren. Das heißt die gedachte Fläche, die von den Photonen durchquert wird, wird immer größer, je größer die Entfernung r vom Emitter ist. Somit wird die Flussdichte der Photonen gemäß 1/r2 kleiner. Für genügend großes r wird die Flussdichte dann nicht mehr messbar.
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 12. Mär 2021, 13:07

Das hier kann ich noch ergänzen:

Strahlqualität
https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlqualit%C3%A4t

Demenstprechend:
Ein Laser ist noch das qualitativ beste Licht, das man hier erzeugen kann und damit geht es in der praktischen Realität auch nicht. Der Strahl weitet sich immer auf, ganz parallele Lichtstrahlen kann man nicht erzeugen.

Und dann gab es doch noch eine Streuung durch den Raum selber, irgendwelche Quanteneffekte, die nach Milliarden Lichtjahren relevant werden? Irgendetwas habe ich da noch im Hinterkopf... falls das jemand findet oder weiß...
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 12. Mär 2021, 20:25

belgariath hat geschrieben:
12. Mär 2021, 10:47
Das heißt in der Realität wird jedes Strahlenbündel eine Aufweitung erfahren.
Hinzu kommt die Expansion des Universums. Selbst anfänglich parallele Photonen Bahnen (aus welchen Gründen auch immer) vergrößern entsprechend ihren Abstand.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 12. Mär 2021, 20:54

Timm hat geschrieben:
12. Mär 2021, 20:25
belgariath hat geschrieben:
12. Mär 2021, 10:47
Das heißt in der Realität wird jedes Strahlenbündel eine Aufweitung erfahren.
Hinzu kommt die Expansion des Universums. Selbst anfänglich parallele Photonen Bahnen (aus welchen Gründen auch immer) vergrößern entsprechend ihren Abstand.
Man kann im Falle einer Kontraktion des Universums die verbleibende Zeit bis zum BigCrunch mit Hilfe der Photonen ausdrücken.
Wenn man es schaffen würde, zwei Photonen derselben Wellenlänge exakt parallel fliegen zu lassen, würden sich ihre Bahnen exakt am Ende des Universums überschneiden. Man könnte auf die Idee kommen, die verbleibenden Wellenlängen bis zur Überschneidung zu messen, um ein Analog der verbleibenden Restzeit zu bekommen, aber die Wellenlängen der Photonen nehmen ja auch ab bzw die Frequenz zu, wodurch sich das wieder ausgleicht. Ein Photon dürfte nach der Auffassung der gängigen Standardphysik deshalb trotzdem unendlich viele 'Schwingungen' bis dahin ausführen.
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 12. Mär 2021, 22:18

Skeltek hat geschrieben:
12. Mär 2021, 20:54
Man kann im Falle einer Kontraktion des Universums die verbleibende Zeit bis zum BigCrunch mit Hilfe der Photonen ausdrücken.
... aber die Wellenlängen der Photonen nehmen ja auch zu,
Nein, bei einer Kontraktion des Universums nehmen die Wellenlängen ab.

Den Rest des Beitrags verstehe ich nicht.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 12. Mär 2021, 23:29

Timm hat geschrieben:
12. Mär 2021, 22:18
Skeltek hat geschrieben:
12. Mär 2021, 20:54
Man kann im Falle einer Kontraktion des Universums die verbleibende Zeit bis zum BigCrunch mit Hilfe der Photonen ausdrücken.
... aber die Wellenlängen der Photonen nehmen ja auch zu,
Nein, bei einer Kontraktion des Universums nehmen die Wellenlängen ab.

Den Rest des Beitrags verstehe ich nicht.
Ich meinte da die Frequenz, ich habs korrigiert 'zu' statt 'ab'.
Was soll am Rest schwer zu verstehen sein? Du schickst zwei Lichtstrahlen parallel los und die Kontraktion des Raumes sorgt dafür, daß sie sich am Ende im selben Punkt treffen?
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 13. Mär 2021, 10:06

Was hat denn die Zahl der "Schwingungen" mit der "verbleibenden Restzeit" zu tun?

Wenn man in der Kosmologie von Zeit spricht, ist diejenige gemeint, die für einen mitbewegten Beobachter vergeht.

Weshalb sollten sich die erwähnten Photonen in einem Punkt treffen? Die Annahme ist, dass das Universum bei einem Big Crunch eine hohe Dichte erreicht, vergleichbar zu der beim Urknall. Die Aussage, dass Universums endlich oder unendlich groß ist, gilt auch für den Big Crunch. Die theoretische Singularität ist schon lange ad acta gelegt.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 13. Mär 2021, 13:47

Das musst du erst genauer erklären. Wieso sollte das Universum nicht z.B. unendlich groß bleiben, wenn es unendlich dicht wird?
Inwieweit wurde das Modell derart erweitert, daß die Formeln keine Dichtesingularität ergeben? Daß Formeln und Wissen nicht ausreichen um Anfangszustand des Universums zu ermitteln oder den Endzustand zu extrapolieren ist im Wesentlichen anerkannt. Was spricht gegen die rechnerische Singularität?
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 13. Mär 2021, 16:50

Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Was spricht gegen die rechnerische Singularität?
Das wurde schon in diesem Forum diskutiert (aber frag mich nicht wo). Weshalb das physikalisch unsinnig ist, kannst du auch im Internet nachlesen.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 13. Mär 2021, 17:42

Ich möchte zur Ausgangsfrage noch etwas ergänzen:
Lofty hat geschrieben:
10. Mär 2021, 19:50
Angenommen ich befinde mich im intergalaktischen Raum und schalte eine Taschenlampe kurz an und gleich wieder aus. Würden die losgeschickten Photonen bis zum Sanktnimmerleinstag in paralleler Einigkeit den Raum durchqueren?
Könnte ich dann theoretisch in einer Entfernung von, sagen wir mal eine oder von mir aus auch acht Mrd Lj, diese Teilchen optisch registrieren?
Ich denke die vollständige Antwort lautet:
Nicht ganz parallel, aber sonst im Prinzip sind ja, die (viele) Photonen sind bis zum St. Nimmerleinstag unterwegs, können Milliarden LJ überwinden (weil das Universum so extrem leer ist), aber wegen dem schon Gesagten würde es ein entfernter Beobachter nicht merken, einzelne Photonen von der Taschenlampe würden vielleicht schon im Mrd Lj entfernten Detektor ankommen, aber sie wären sozusagen vom allgemeinen Rauschen des Universums nicht unterscheidbar (weil das Universum nicht vollkommen leer ist). D.h. das Signal durch die Taschenlampe (an/aus) ginge irgendwann (recht schnell) verloren.
Grüße
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 14. Mär 2021, 07:33

Timm hat geschrieben:
13. Mär 2021, 16:50
Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Was spricht gegen die rechnerische Singularität?
Das wurde schon in diesem Forum diskutiert (aber frag mich nicht wo). Weshalb das physikalisch unsinnig ist, kannst du auch im Internet nachlesen.
Das sind Punktsingularitäten auch. Die Vorstellung der entarteten Dichte ist für das Niveau des Threadopeners angemessen. Keiner hat hier davon geredet, daß sich das gesamte Universum zu einem Punkt zusammenzieht und danach keine Ausdehnung mehr hätte.
Im ersten Schuljahr Physik fängt man ja auch nicht mit elektrischen Schwingkreisen an.
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 14. Mär 2021, 10:33

Skeltek hat geschrieben:
14. Mär 2021, 07:33
Keiner hat hier davon geredet, daß sich das gesamte Universum zu einem Punkt zusammenzieht und danach keine Ausdehnung mehr hätte.
Keiner?
Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Wieso sollte das Universum nicht z.B. unendlich groß bleiben, wenn es unendlich dicht wird?
Inwieweit wurde das Modell derart erweitert, daß die Formeln keine Dichtesingularität ergeben? Daß Formeln und Wissen nicht ausreichen um Anfangszustand des Universums zu ermitteln oder den Endzustand zu extrapolieren ist im Wesentlichen anerkannt. Was spricht gegen die rechnerische Singularität?
Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Du schickst zwei Lichtstrahlen parallel los und die Kontraktion des Raumes sorgt dafür, daß sie sich am Ende im selben Punkt treffen?
Welchen Punkt meinst du denn nun hier? Ich hatte angenommen, du meinst die von dir erwähnte "rechnerische Singularität".
Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Man kann im Falle einer Kontraktion des Universums die verbleibende Zeit bis zum BigCrunch mit Hilfe der Photonen ausdrücken.
Wenn man es schaffen würde, zwei Photonen derselben Wellenlänge exakt parallel fliegen zu lassen, würden sich ihre Bahnen exakt am Ende des Universums überschneiden. Man könnte auf die Idee kommen, die verbleibenden Wellenlängen bis zur Überschneidung zu messen, um ein Analog der verbleibenden Restzeit zu bekommen, aber die Wellenlängen der Photonen nehmen ja auch ab bzw die Frequenz zu, wodurch sich das wieder ausgleicht. Ein Photon dürfte nach der Auffassung der gängigen Standardphysik deshalb trotzdem unendlich viele 'Schwingungen' bis dahin ausführen.
Mir ist nach wie vor nicht klar, was du hier eigentlich sagen willst. Vielleicht, dass beim BigCrunch die Blauverschiebung einen sehr hohen Wert (aber nicht unendlich hoch) erreicht. Was aber eigentlich trivial ist und für alle Photonen gilt, nicht nur für solche mit bestimmten Bahnen.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 14. Mär 2021, 11:09

In einem ansonsten leeren, kontrahierenden Universum nähern sich lokal parallele Lichtstrahlen immer mehr an. Wenn das Universum genügend kontrahiert, nähern sie sich u.U. so weit an, dass ihr Abstand voneinander irrelevant bzw. unmessbar werden kann.
Außerdem erfahren Lichtstrahlen in einem kontrahierenden Universum eine Blauverschiebung.

Darüber hinausgehende Aussagen erfordern kosmologische Zusatzannahmen (Topologie, Quantengravitation, Zustand z.B. in einem "Big Crunch", etc.), die unsere derzeitiges Wissen übersteigen.
Grüße
seeker


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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 14. Mär 2021, 11:43

Weiterhin:

Wenn ich Skelteks Behauptung als Vermutung ansehe (und das wäre stilistisch schöner gewesen und ist wohl auch das, was Timm störte) und dann als Frage darstelle, ist die Idee glaube ich das hier (wenn nicht, bitte berichtigen):

Wenn ein Lichtstrahl (Photon) in einem kontrahierenden Universum unterwegs ist, wie viele Schwingungen durchläuft dieser dann bis zum Endpunkt (Big Crunch) dieses Universums? Sind es endlich oder unendlich viele?

Ich würde hier folgendes anmerken:

1. Man kann hier von einer Symmetrie ausgehen und sich einfach vorstellen, in unserem eigenen Universum liefe die Zeit nun rückwärts und daraus dann überlgen, was mit unserem Lichtstrahl geschieht.

2. Wenn wir uns dem Urknall auf diesem Weg sehr nahe angenähert haben, versagt unsere Physik, wir können hier also ab dann keine sicheren Aussagen mehr machen.

3. Wir können aber wissen, dass dieser Bereich für uns nicht direkt messbar ist. D.h. die obige Frage ist empirisch nicht entscheidbar.

4. Wir können wegen 2. auch wissen, dass die einfache Antwort: "Es sind unendlich viele!" falsch ist. Deshalb, weil im betrachteten Zustand gar nicht mehr davon ausgegangen werden kann, dass da noch irgendwelche gewöhnlichen Photonen seien, die irgendwie gewöhnlich herumschwingen (-> Extrapolationsfehler).
Extrapolation = Methode, um mathematisch richtig zu falschen Ergebnissen zu kommen.
Manfred Rommel

:) :)
Grüße
seeker


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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Timm » 14. Mär 2021, 14:03

seeker, warum so kompliziert? In endlicher Lichtlaufzeit und bei endlicher Blauverschiebung kann die Zahl der Schwingungen nur endlich sein. :)

Aber abgesehen davon, kann ich in der Fragestellung keinerlei Relevanz entdecken. :?
Wahrscheinlich reibt sich @Lofty die Augen, was das alles soll.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von ralfkannenberg » 14. Mär 2021, 15:12

seeker hat geschrieben:
14. Mär 2021, 11:43
(-> Extrapolationsfehler).
Extrapolation = Methode, um mathematisch richtig zu falschen Ergebnissen zu kommen.
Manfred Rommel
Hallo zusammen,

ehe das einer in den falschen Hals kriegt:

eine Extrapolation ist klar definiert und wenn die Funktion, die (da nicht bekannt) extrapoliert wird, von der Extrapolation abweicht, dann wird im Allgemeinen auch ein abweichendes Ergebnis ("falsches Ergebnis") herauskommen.

Somit ist der Satz, dass eine Extrapolation eine Methode sei, um mathematisch richtig zu falschen Ergebnissen zu kommen, zwar sehr "witzig", aber ebenso wie der nicht minder "witzige" Satz, nur solchen Statistiken zu glauben, die man selber gefälscht habe, unzutreffend. Denn wenn man das richtige Ergebnis kennt, braucht man nicht zu extrapolieren, d.h. eine Extrapolation dient dem Zweck, unter zu definierenden Annahmen, die hoffentlich möglichst realistisch sind, ein Ergebnis mit möglichst geringer Abweichung zu erhalten.

Zudem gibt es sehr unterschiedliche Methoden, wie man extrapolieren kann, und diese haben natürlich ihre Stärken und ihre Schwächen.


Freundliche Grüsse, Ralf


P.S. Ich schreibe das "witzig" in doppelte Anführungszeichen, weil ich persönlich diese Art Witz nicht witzig finde.

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Herr5Senf » 14. Mär 2021, 15:31

:beer: ... also ist das Ergebnis einer Extrapolation allgemeingültig immer "Jein"
https://www.nzz.ch/wissenschaft/hubble- ... ld.1496352

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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von belgariath » 14. Mär 2021, 18:21

Skeltek hat geschrieben:
14. Mär 2021, 07:33
Timm hat geschrieben:
13. Mär 2021, 16:50
Skeltek hat geschrieben:
13. Mär 2021, 13:47
Was spricht gegen die rechnerische Singularität?
Das wurde schon in diesem Forum diskutiert (aber frag mich nicht wo). Weshalb das physikalisch unsinnig ist, kannst du auch im Internet nachlesen.
Das sind Punktsingularitäten auch. Die Vorstellung der entarteten Dichte ist für das Niveau des Threadopeners angemessen. [...]
Was ist denn entartete Dichte?
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Eine Welle ist, was so wackelt (Andrei Pimenov)
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von seeker » 14. Mär 2021, 18:37

Timm hat geschrieben:
14. Mär 2021, 14:03
seeker, warum so kompliziert? In endlicher Lichtlaufzeit und bei endlicher Blauverschiebung kann die Zahl der Schwingungen nur endlich sein.
Es war m.E. herauszuarbeiten, dass es wenig Sinn macht eine unendliche Blauverschiebung als gegeben anzunehmen, deshalb... und kompliziert fand ich's jetzt nicht, ich bemühte mich kurz und knapp das Wesentliche zu sagen und auf den Punkt zu kommen.
Denn wenn man die mathematische Urknallsingularität als wirklich gegebene Realität annehmen würde, dann müsste man weiterdiskutieren, dann käme man tatsächlich auf eine unendliche Blauverschiebung mit unendlicher Zahl an Schwingungen...

@ralfkannenberg:
Damit es klar wird, worum es geht:

Extrapolationen können mathematisch richtig ausgeführt sein (auch unter korrekter Berücksichtigung aller verfügbaren Informationen!), aber als Modellierung der Realität dennoch völlig daneben gehen.

Beispiel: Der Truthahnirrtum
https://www.faz.net/aktuell/feuilleton/ ... 13270.html
Unter dem Truthahn Irrtum versteht man nach Nassim Taleb die irrige Annahme des Truthahns, nachdem ihn der Der Farmer 364 Tage gefüttert hat, er wäre sein Freund. Das war am Tag vor Thanksgiving.
https://www.bernhardschloss.de/blog/truthahn-irrtum/

Der Irrtum besteht darin am Tag 364 auf den Tag 365 zu extrapolieren, in der Annahme, es bliebe alles so wie bisher und es gäbe wieder Futter.
(Wobei die Sicherheit der Richtigkeit der Extrapolation von Anfang an von Tag zu Tag größer wurde, mathematisch exakt fassbar: am Tag 364 war die Vorhersage von Tag 365 die mathematisch sicherste Vorhersage in der gesamten Modellierung!)

Extrapolationen gehen dann daneben, wenn man annimmt, dass die Randbedinungen immer dieselben bleiben würden, das aber nicht der Fall ist oder wenn wesentliche Informationen fehlen, es also Ungewissheit gibt.
Das beutet selbstverständlich nicht, dass Extrapolationen immer daneben gehen und es nicht viele gute und sinnvolle gäbe (wer würde so etwas auch glauben?).

Und deshalb IST das Zitat auch witzig. (Wenn man es versteht und auch wenn wie immer nicht jeder lacht. :))

Bei Extrapolationen in Singularitäten hinein haben wir eben dasselbe Problem, wenn man annimmt, es bliebe bis in die mathematische Singularität hinein auch in der abzubildenden Realität "alles beim alten": Dann führt die Extrapolation zu falschen Ergebnissen.

Ich denke allgemein kann man sagen:
Man kann bei Modellierungen niemals beliebig weit extrapolieren und dann noch erwarten ein richtiges Ergebnis zu erhalten! Es gibt immer irgendwo eine Grenze, ab der es nicht mehr funktioniert.
Grüße
seeker


Wissenschaft ... ist die Methode, kühne Hypothesen aufstellen und sie der schärfsten Kritik auszusetzen, um herauszufinden, wo wir uns geirrt haben.
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Re: Frage zu Photonen

Beitrag von Skeltek » 14. Mär 2021, 20:35

Timm hat geschrieben:
14. Mär 2021, 14:03
seeker, warum so kompliziert? In endlicher Lichtlaufzeit und bei endlicher Blauverschiebung kann die Zahl der Schwingungen nur endlich sein. :)

Aber abgesehen davon, kann ich in der Fragestellung keinerlei Relevanz entdecken. :?
Wahrscheinlich reibt sich @Lofty die Augen, was das alles soll.
Mir ging es darum, daß der Abstand zwei parallel fliegender Photonen durch die Expansion bzw Kontraktion des Universums beeinflusst würde. Bei ewiger Expansion treibt es die Photonen immer weiter auseinander, wodurch der Flug gar nicht parallel bleiben kann, die Photonen fliegen nur nach comoving coordinates parallel, in proper distance gemessen sind die Bahnen immer gekrümmt.
Im Falle eines Big Crunch ist die Anzahl der Schwingungen eines Photons endlich, trotz Blauverschiebung. Spätestens wenn eine Dichte ähnlich dem Big Bang erreicht wird, wird das Photon absorbiert, und spätestens wenn die Photonen einen Abstand nahe der Planck-Länge erreichen ist eine Unterscheidung der Koordinate ohnehin sinnlos (da kann man sich jetzt gerne streiten ob unser Begriff der Plancklänge aus unserer Erfahrungswelt dort dann so noch Sinn macht).
So, wie die 4 Kelvin Temperatur dem rotverschobenen damaligen Schwarzkörper-Spektrum des Big Bang entspricht, lässt sich auch der Erwartungswert der Frequenzverschiebung bis zur Absorbtion im Big Bang berechnen oder dem hypotetischen(!) Treffen im selben Planckvolumen(falls vorher nicht absorbiert). Die Anzahl der bis dahin durchlaufenen Schwingungen ist endlich.
Deshalb war meine Antwort, daß sie im Falle eines Big-Rip eine Chance haben ewig weiter zu fliegen (wenn sich innerhalb des kosmologischen EH kein anderes Objekt mehr in ihrer Flugbahn befindet, und, daß sie im Falle eines Big Crunch irgendwann zwangsläufig absorbiert werden und bis dahin nur noch eine endliche Anzahl an Schwingungen erleben werden.
seeker hat geschrieben:
14. Mär 2021, 18:37
Der Irrtum besteht darin am Tag 364 auf den Tag 365 zu extrapolieren, in der Annahme, es bliebe alles so wie bisher und es gäbe wieder Futter.
(Wobei die Sicherheit der Richtigkeit der Extrapolation von Anfang an von Tag zu Tag größer wurde, mathematisch exakt fassbar: am Tag 364 war die Vorhersage von Tag 365 die mathematisch sicherste Vorhersage in der gesamten Modellierung!)
...
Bei Extrapolationen in Singularitäten hinein haben wir eben dasselbe Problem, wenn man annimmt, es bliebe bis in die mathematische Singularität hinein auch in der abzubildenden Realität "alles beim alten": Dann führt die Extrapolation zu falschen Ergebnissen.

Ich denke allgemein kann man sagen:
Man kann bei Modellierungen niemals beliebig weit extrapolieren und dann noch erwarten ein richtiges Ergebnis zu erhalten! Es gibt immer irgendwo eine Grenze, ab der es nicht mehr funktioniert.
Das bin ich dabei. Die Extrapolation an Singularitäten heran ist deshalb nicht sinnig, wenn man die dortigen Rahmenbedingungen nicht kennt.

Für Fälle wie dem Truthahn muss man sich eben immer über die Vorabfiltration der statistisch auswertbaren Daten durch das Selfsampling bewusst bleiben.
Das anthropologische Prinzip ist ja im Wesentlichen das gleiche. Man muss (kann aber nicht) bewerten, wie hoch die Wahrscheinlichkeit der einem zur verfügung stehenden Informationen ist bzw wie wahrscheinlich es ist, in eine derart rahmenbedingte contingency (wie ist das deutsche Wort dafür?) zu geraten.
Ein anderes Beispiel:
Ein Erdling nimmt an einem IQ-Test der frisch eingetroffenen Aliens teil, der aus sehr schweren Aufgaben besteht, die selbst nur die intelligentesten Erdlinge nur mit Schwierigkeiten lösen könnten. Er analysiert und löst alle ihm gestellten Aufgaben. Die drei wesentlichen Optionen:
1. Er ist nicht schlau genug für die Aufgaben und gibt viele falsche 'Ergebnisse an.
2. Er ist sehr intelligent und löst fast alle Aufgaben fehlerfrei.
3. Er löst alle gestellten Problemstellungen, kennt bei jeder Aufgabe alle Antworten richtig und gibt absichtlich viele falsche Ergebnisse an.

Wieso 3 das sinnvollste ist, braucht man denke ich nicht erklären. Es ist eine der wichtigsten Basics sich erstmal klar zu werden, welchem Zweck das Stellen dieses Testes für die Aliens dient. '3' orientiert sich nach dem Effekt, den die jeweils möglichen Ergebnisse haben werden und sucht sich den aus, der für ihn die optimalen Ergebnisse und Konsequenzen haben wird.

Man darf nicht einfach Informationen nehmen, die man hat und diese dann 'nach Innen' auswerten. Man muss auch immer schauen, in welchem Kontext diese 'nach Außen' stehen. Im Falle der Extrapolation bei Singularitäten bedeutet das, daß sich die Leute nicht einmal darüber klar sind, daß diese nur in einem ganz bestimmten Kontext gültig sind.

ps: Okay im Nachhinein verstehe ich, daß die Parallelität des Beispieles zur Extrapolation nicht wirklich offensichtlich ist. In meinen Augen ist da kein Unterschied. Das Lösen bzw Extrapolieren ist halt nur unter ganz bestimmten äußeren Kontexten sinnig.
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