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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 03 10. 2020 22:25 #77157

Quantenfluktuation sagt man doch ist ein kurzzeitig entstehendes Teilchen-Antiteilchen-Paar, das sich sofort wieder annihiliert, oder?
Für die kurze Zeit der Existenz ist die Energieerhaltung bewahrt dank Heisenbergscher Unschärferelation zwischen Zeit und Energie, oder?
Die entstehenden Teilchen haben eine Masse und bewegen sich innerhalb ihrer Existenz, oder?

Dann sollten die Teilchen auf ihrem Weg die Raumzeit krümmen und damit winzige Gravitationswellen aussenden. Aber die Gravitationswellen tragen ja auch einen kleinen Teil an Energie davon. Ist die Energie also nicht erhalten?

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 03 10. 2020 23:46 #77160

AberHatschi,

raffinierte Frage! Da muss man erst mal drauf kommen.

Teilchen und Antiteilchen sollten für einen winzigen Augenblick voneinander getrennt sein, bevor sie wieder Annihilieren.

Das Wirkungsquantum h sagt, wie winzig der Augenblick sein darf, nämlich sehr klein. Die Energie der Teilchenmassen legt die Zeitdauer dieses Augenblicks fest.

Gravitationswellen entstehen, wenn Massen sich umkreisen, also beschleunigt werden.

Wer sagt denn, dass dieses Teilchenpaar sich umkreist? Sie trennen sich nur und annihilieren sofort wieder.

Es besteht gar keine Chance für die Abstrahlung von Gravitationswellen.

Ich weiß, dass das eine qualitative Antwort ist und keine quantitative.

Man kann diese Bewertung meiner Einschätzung sicher auch mathematisch nachvollziehen.

Niemand hindert dich, das mal zu versuchen. Du brauchst dafür nur die Unschärferelation und die Massen von Elektron und Positron.

Thomas

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 04 10. 2020 00:13 #77163

Ja, in der Tat eine raffinierte Frage. Allerdings mit einigen Prämissen.

Ob die Quantenfluktuationen Teilchen erzeugen, die überhaupt Energie tragen, ist gerade nicht messbar. Dafür sorgt die Unschärferelation. Daher können auch keine GW entstehen (ob sie überhaupt entstehen würden, kann ich auch nicht sicher sagen, es wäre auch sehr hypothetisch).

Wie dennoch die Casimirkraft entsteht, ist noch ungeklärt (bzw auch anders erklärbar)

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 04 10. 2020 01:49 #77171

Also umkreisen müssen sich die Massen nicht zwingend. So wie ich Gravitationswellen verstanden habe sind das nur Schwankungen in der Raumzeit. Jede bewegte Masse sollte das tun. So wie auch ein geradeaus fahrendes Schiff Wellen schlägt.

Wenn Quantenfluktuationen GW aussenden müssten, könnte dieses Problem ja aufgrund der Energieerhaltung auch ein Indiz für die Nicht-Existenz von Quantenfluktuationen sein.

Wenn Quantenfluktuationen keine Masse/Energie hätten, weiß ich nicht warum man mit der Unschärferelation die Energieerhaltung zunächst begründen müsste.

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 04 10. 2020 03:20 #77172

AberHatschi schrieb: Wenn Quantenfluktuationen keine Masse/Energie hätten, weiß ich nicht warum man mit der Unschärferelation die Energieerhaltung zunächst verfechten müsste.

Es gibt nichts zu verfechten sondern höchstens zu begründen.

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 04 10. 2020 15:03 #77207

Ändert nichts am Argument.
Ohne Masse und sonstige Eigenschaften kann ich einfach beliebig viele Dinge erschaffen es gibt keine Probleme. Das braucht man also auch nicht begründen.
Entweder bei der Quantenfluktuation passiert etwas mit Energie oder nicht. Ich denke, das ist identisch mit der Frage nach der Existenz oder Nicht-Existenz.

Unabhängig von der Existenz haben wir Quantenfluktuationen jedoch theoretisch beschrieben. Steht die Beschreibung in Einklang mit der Relativitätstheorie oder nicht?

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 04 10. 2020 15:14 #77210

AberHatschi schrieb: Unabhängig von der Existenz haben wir Quantenfluktuationen jedoch theoretisch beschrieben. Steht die Beschreibung in Einklang mit der Relativitätstheorie oder nicht?

ART oder SRT hat nichts mit Quantenfluktuationen zu tun.
ra-raisch schrieb: Ob die Quantenfluktuationen Teilchen erzeugen, die überhaupt Energie tragen, ist gerade nicht messbar. Dafür sorgt die Unschärferelation.

Das ist wie bei der Kohärenzzeit: Wenn zwei Photonen under zwei Teilwellen innerhalb der Kohärenzzeit zusammenslpielen, können sie interfereieren, man kann sie dann nicht mehr separieren. Und wenn Energie innerhalb der entsprechenden Zeitspanne entsteht und wieder vergeht, war sie nie (messbar) vorhanden.

Mein hauptsächlicher Gedanke gründet aber auf den virtuellen Bosonen als Überträger der em.Kraft. Das elektromagnetische Feld (zB Coulombfeld) übt keine Abstoßung aus und überträgt somit keinen Impuls und auch keine Energie. Die fraglichen virtuellen Photonen haben also keine Frequenz. f→0.

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 05 10. 2020 20:46 #77312

ra-raisch schrieb: Das ist wie bei der Kohärenzzeit: Wenn zwei Photonen under zwei Teilwellen innerhalb der Kohärenzzeit zusammenslpielen, können sie interfereieren, man kann sie dann nicht mehr separieren. Und wenn Energie innerhalb der entsprechenden Zeitspanne entsteht und wieder vergeht, war sie nie (messbar) vorhanden.


Ja, da sind wir dann aber doch wieder bei der realen Existenz einer Sache. Für mich heißt Existenz von A bedeutet, dass Existenz von A im Vergleich zur Nicht-Existenz von A irgendeinen Unterschied in der physikalischen Welt macht.

Ich verstehe, dass wir nicht wissen ob Quantenfluktuationen real sind oder nur ein mathematisches Konstrukt.

Natürlich ist meine Frage an die Realität von Quantenfluktuationen gebunden. Das heißt, man muss schon ein bisschen "was wäre wenn" machen.

Ein ähnliches Beispiel ist die Hawking-Strahlung, die gibt es auch nur, wenn Quantenfluktuationen real sind. Das hat der Hawking ja schön hergeleitet und zwar unabhängig von der Frage ob Quantenfluktuationen denn wirklich existieren.

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Quantenfluktuation und Energieerhaltung 05 10. 2020 23:27 #77323

Schon richtig, dazu kann ich aber leider nichts sagen. Casimir Effekt, Vakuumenergie etc sind nicht vollständig geklärt, vor allem nicht so ganz widerspruchsfrei. Aber mit Widersprüchen leben wir ja sowieso man denke nur an die Welle-Teilchen-Dualität des Photons.

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