zumindest einer der eher unverständlicheren
Dabei hab' ich mir solche Mühe gegeben :P .

Was Wellenphänomene betrifft - es gibt schon physikalisch anschauliche Beispiele, wie z.B. Wasser oder Schallwellen. Bei elektromagnetischer Strahlung muß man sich vom Trägermedium trennen, wie Du ganz richtig gesagt hast, und die Quantenmechanik geht noch weiter, denn da ist die Wellenfunktion, die den Zustand eines physikalischen Systems beschreibt, selbst überhaupt nicht messbar, sondern nur das Betragsquadrat (die W.f. ist komplex-wertig, physikalische Größen haben bekanntlich reell zu sein), welches man dann als Wahrscheinlichkeit dafür interpretieren kann, daß sich das Teilchen an einem bestimmten Ort aufhält (mit einigen weiteren Gedankengängen kommt man dann zur Heisenbergschen Unschärferelation).

Quantenmechanische Teilchen zeichnen sich nun dadurch aus, daß sie, wie du sagtest, Welle und Teilchen zugleich sind - je nach Experiment verhalten sie sich unterschiedlich. Wenn wir von Lichtsstreuung sprechen z. B. bei der Frage danach, wie die blaue Farbe des Himmels zustande kommt oder ein Sonnenuntergang rötlich erscheint, dann benutzen wir ein klassisches Bild des Lichts. Das einzelne Photon wird in der Quantenmechanik (QM) durch eine Wellenfunktion beschrieben und zeigt ein typisch quantenmechanisches Verhalten (zu deutsch, es entzieht sich dem gesunden Menschenverstand , man muß halt abstrakt herangehen). Betrachtest Du nun den oben genannten Fall der Lichstreuung in der Luft, dann hat man ja nicht nur ein einzelnes Photon, sondern sehr viele, man muß statistische Methoden anwenden. Es gibt dann Photonen, die ein Elektron in der Atomhülle anregen können, und solche, die das nicht tun (man kann nur Wahrscheinlichkeiten angeben). Wenn das Atom wieder abgeregt wird, d.h. wenn das Elektron auf eine niedere Schale zurückfällt (ich gehe mal davon aus, daß Dir das Bohrsche Atommodell bekannt ist, da du thematisch verwandten Stoff erwähnt hast), wird wieder ein neues Photon in eine andere Richtung emittiert. Im statistischen Mittel hat das zur Folge, daß das Ensemble von Photonen seine Richtung ändert. Das ganze kann dann durch die Streuung einer Welle beschrieben werden (Grenzfall der QM-Wellenfunktion für viele Teilchen).

ach ja, es gibt ein sehr einfaches beispiel wie man schon alleine rechnerisch auf eine überlichtgeschwindigkeit kommen kann. wenn man die geschwindigkeit von "auf und ab bewegungen" berechnet, kommt man auf eine formel, bei der garantiert immer überlichgeschwindigkeit herauskommt, ich glaube es war so was wie c²/v. das licht breitet sich nur mit lichtgeschwindigkeit aus.
Du hast Recht, bei Wellenphänomenen kann es passieren, daß die sog. Phasengeschwindigkeit ("Auf und Ab-Bewegung") eines Wellenpakets, welches sich mit einer Gruppengeschwindigkeit = c bewegt, die Lichtgeschwindigeit c übersteigt. Allerdings kommt das durch das mathematische Modell zustande und hat keine physikalischen Konsequenzen - die relevante Größe ist die Gruppengeschwindigkeit, die die physikalische Geschwindigkeit eines Teilchens (Wellenpaktes in der QM) bzw. einer klassischen Lichtwelle darstellt. Diese "Überlichtgeschwindigkeit" ist auch insoern unproblematisch, als man sie nicht dazu nutzen kann, physikalische Information zu übertragen - die relevante Obergrenze ist und bleibt also c.

wo wir schon dabei sind, sind gravitons wellen oder teilchen, oder doch wie alles andere beides?
Du liegst richtig, Gravitonen wären ebenso wie alles andere Teilchen und Welle zugleich (s.o.)


aber im laufe unseres unterrichts kamem wir letztens auch mal zu den gravitons und der feststellung, dass man über sie eigentlich noch nichts weiß.
Das hat folgenden Hintergrund - wir kennen in der Natur vier fundamentale Kräfte - die Gravitation, die elektromagnetische Wechselwirkung, sowie die starke ("Kernbindung") und die schwache (verursacht den Beta-Zerfall) Kernkraft. Für alle dieser Kräfte bis auf die Gravitation haben wir Quantenfeldtheorien (QFT), die die Wechselwirkungen auf der Ebene der Elementarteilchen beschreiben: die Quantenelektrodynamik (QED, elektromagn. WW), die Quantenchromodynamik (QCD, Wechselwirkung zwischen Quarks, deren Resteffekte die starke Bindung des Kerns verursachen) und das Standardmodell (SM... hmmm... ), die Theorie der elektro-schwachen Wechselwirkung, denn es zeigt sich, daß ab genügen hohen Energien die elektromagnetische Kraft und die schwache Kernkraft vereinigt sind. Die Wechselwirkungen werden vermittelt durch den Austausch von sog. Feldquanten, d.h. zwei wechselwirkende physikalische Teilchen schieben sich ständig gegenseitig ein Feldquant zu. So ist z.B. das Feldquant der QED das Photon, das der QCD das Gluon (von glue, Kleber).
Die QFTen dieser drei Kräfte sind gut zu handhaben, da die entsprechenden Felder in der Raumzeit "leben". Genau darin liegt das bisher nicht bewältigbare Problem, wenn man eine Quantentheorie der Gravitation aufstellen will - die ART besagt ja, daß Gravitation nichts anderes als die Krümmung der Raumzeit durch Massen oder Energie darstellt, d.h. das zu quantisierende Feld ist die Raumzeit selbst! Das Graviton wäre in diesem Zusammenhang das hypothetische Feldquant einer Quantengravitationstheorie. Überlegungen zu diesem Thema gibt es schon seit Jahrzehnten, daher gibt es auch schon den Namen Graviton, der durch diverse SF-Serien ( ) Einzug in den Volksmund gehalten hat.

wenn das nicht jeden vernünftigen menschen vom physikstudium abhält?
Tja, niemand hat je behauptet, ich sei vernünftig . Um es noch schlimmer zu machen - ich bin nicht nur (angehender) Experimentalphysiker mit Diplom, sondern Theoretiker - das hätte man nach den Ausführungen nie gedacht, oder ? Und wie man anhand des Standardmodells - SM - schließen kann, gehört eine gewisse Fähigkeit zum Leiden zum Physik-Studium dazu

Aber mal ernsthaft - es war und ist mitunter sehr anstrengend, man hat manchmal wirklich die Nase voll, aber das Physikstudium kann auch sehr interessant und motivierend sein (hängt u.a. auch von den Professoren ab). Ich habe meine Entscheidung bis heute nicht bereut .

P.S.: Schon wieder so lang, *seufz*... ich hab' mal wieder angefangen zu dozieren, meine Familienmitglieder und Freunde können da manchmal ein Liedchen von singen .



Last edited by Therion at 29.10.2002, 19:24