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Woher weiß ein Photon, wie es sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt?

Pobytov / Getty Images

Woher „weiß“ ein Photon, wie es sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt?

Elaine Patrick Cyffylliog, Denbighshire, Vereinigtes Königreich

Ich weiß es nicht, frag Erwin Schrödinger. Er war ein Verwandter von mir mütterlicherseits. Er sagte es seiner Mutter, aber auch sie konnte es nicht verstehen. Seitdem tappen wir im Dunkeln.

Yang Guijen Balik Pulau, Penang, Malaysia

Die Gesetze des Universums verlangen, dass alle Energie- und Materieteilchen, die seinen Raum einnehmen, seinen Regeln entsprechen – um ein lebensfähiges Zuhause und einen Spielplatz für alle zu erhalten. Eine dieser Regeln lautet: Wenn Sie ein masseloses Teilchen elektromagnetischen Ursprungs sind und im Vakuum spielen möchten, müssen Sie sich konstant mit Lichtgeschwindigkeit von 299.792.458 Metern pro Sekunde bewegen.

Wenn Sie ein Teilchen mit Masse sind, gibt es jedoch andere Regeln, die Sie befolgen können.

@kbachmann, via Twitter

Ist nicht jede von Photonen durchlaufene Geschwindigkeit per Definition die Lichtgeschwindigkeit?

Ian Glendinning Wien, Österreich

Alle masselosen Teilchen bewegen sich immer mit einer Geschwindigkeit, die durch den Buchstaben dargestellt wird vs, während sich massive Teilchen mit jeder Geschwindigkeit zwischen null und fortbewegen können vs. Da Photonen masselos sind, reisen sie nach vs, die Lichtgeschwindigkeit genannt wird, weil das Photon das früheste bekannte Beispiel für ein masseloses Teilchen war.

Die kurze Antwort auf die Frage lautet daher, dass sich ein Photon mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, weil es masselos ist.

Ken appleby Ledbury, Herefordshire, Vereinigtes Königreich

Was wir Photonen nennen, sind eigentlich Wechselwirkungen elektromagnetischer Felder. Zwischen den Wechselwirkungen existieren keine Photonen. Man kann ein Photon beim Transit nicht beobachten, sondern nur eine Anregung des elektromagnetischen Feldes erkennen, wenn sie auftritt.

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Photonen existieren nicht als Teilchen. Es gibt keine Teilchen, nur Wechselwirkungen von Quantenfeldern. Maxwells Gleichungen verkörpern und erklären in eleganter Mathematik die empirischen Ergebnisse von Faradays Experimenten zu elektrostatischen und magnetischen Feldern – Felder sind ein neues Konzept von Faradays Erfindung. Die Gleichungen zeigen die Existenz elektromagnetischer Wellen, die sich immer mit konstanter Geschwindigkeit ausbreiten vs, unabhängig von der Bewegung des Senders, Empfängers oder Beobachters. Es ist dieses scheinbare Paradoxon, das Einsteins Artikel über die spezielle Relativitätstheorie gelöst hat, indem er auf die Begriffe Gleichzeitigkeit, absoluten Raum und Zeit verzichtet.

Im Grunde lautet die Antwort auf Ihre Frage also ganz einfach, dass sie Realität ist. Das beobachten wir. Die Gründe werden durch die Gleichungen der Elektrodynamik beleuchtet, aber es ist letztlich eine empirische Beobachtung. Zumindest bisher.

James Bailey Southampton, Hampshire, Vereinigtes Königreich

Diese Frage steht auf dem Kopf. Ein Photon ist ein Bündel elektromagnetischer Strahlung. Ein sehr kleiner Teil des Spektrums dieser Strahlung (Wellenlängen in der Größenordnung von 400 bis 750 Nanometern) ist vom Auge wahrnehmbar und wir nennen es Licht. Es ist, als würde man fragen, warum Licht 1/299 792 458 Sekunden braucht, um 1 Meter zurückzulegen, obwohl wir es in der Tat bequemer finden, es so zu definieren, anstatt die alte Definition eines Meters als ein Zehnmillionstel der Entfernung zu verwenden vom Äquator bis zum Nordpol.

Die wirklich interessante Frage für mich ist, warum sich elektromagnetische Strahlung mit 300.000 Kilometern pro Sekunde fortbewegt, und das bringt uns zurück zu der zuvor gestellten Frage der Zeit. Reist Licht in der Zeit? Wenn ja, was macht er genau durch? Oder macht die Zeit selbst die Bewegung und zieht ständig wie der Wind an uns vorbei, während alles andere zum Stillstand kommt?

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Existiert Zeit wirklich wie alles andere oder ist es für uns nur eine bequeme Erfindung, darüber zu sprechen, wie sich die Dinge bewegen?

Um diese Frage zu beantworten – oder eine neue zu stellen – senden Sie eine E-Mail an [email protected]

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