Sind Holodecks Physikalisch möglich

[Floore]

Der Artikel ist ganz hilfreich und vielleicht verständlicher, als das Gestotter, das ich hier gerade produziere...

Äquivalenzprinzip (Physik) - Wikipedia

Ich wäre mit der Graviton-Geschichte sehr vorsichtig. Die Existenz von Gravitonen ist rein hypothetisch, die Quantengravitation funktioniert nicht.
Es gibt Ansätze in der Stringtheorie und der Loop-Quantengravitation, das sind sehr abgedrehte Theorien und jenseits aller experimental überprüfbaren Möglichkeiten.

[Skymarshall]

Ich denke mal beim Gravitationsgesetz sind sie relativ weil sie sich auch beeinflussen.

Aber ein Gravitationsfeld kann ja genauso einer trägen Masse entgegenwirken. Z.B. der Fliehkraft.

Vor allem verstehe ich nicht was das mit Gravitonsemissionen zu tun haben soll. Normalerweise müßte jede Masse Gravitonen emitieren. Da auch jede Masse ein Gravitationsfeld hat.

[Floore]

@ Skymarshall

Du hast recht, der Unterschied zwischen träger Masse und schwerer Masse ist ziemlich vertrakt und so ganz hab ich ihn auch nicht begriffen.
Träge Masse ist über F=m*a definiert, d.h. Masse ist träge und setzt jeder Bewegungsänderung einen Widerstand entgegen. Schwere Masse ist über das Gravitationsgesetz definiert und immer relativ zu einer anderen Masse. Der Unterschied ist konzeptioneller Natur, die beiden Massen sind messbar gleich.

[Skymarshall]

Es ist übrigens die schwere Masse, die klassisch gesehen gravitativ wechselwirkt, nicht die träge Masse.

Das verstehe ich nicht. Ist nicht jede Masse irgendwie träge?

Sie neigt dazu geradeaus zu verlaufen. Es sei denn sie wird irgendwie durch andere Kräfte/Vektoren beeinflußt.

Oder meinst du das eher von wegen Ruhemasse und (konstant) beschleunigter Masse?

Ich dachte eigentlich das Gravitation von jeder Masse ausgeht. Photonen haben keine Ruhemasse, von denen vermutlich nicht.

[Floore]

Ein Graviton ist - berichtigt mich bitte , wenn ich da falsch liege - meines Wissens nach, nur ein virtuelles Teilchen.

Ich würde es als theoretisches Teilchen beschreiben, es ist ja nicht ausgeschlossen, dass es tatsächlich als Teilchen existiert. Aber das nur als kleine Haarspalterei von mir am Rande.
Das Graviton ist das Ergebnis die Gravitation zu quantisieren, wie man das mit allen anderen drei großen Elementarkräften auch geschafft hat. Nur hat man noch keine funktionierende Quantengravitation gefunden.

Nichts desto trotz bräuchte ein Graviton nicht das Licht selbst, also die Information umlenken, sondern eigentlich nur das Photon, also den Informationsträger, welcher nach Frequenz, also Energie und Geschwindigkeit eine träge Masse besitzt, ja sogar eine elektromagnetische Ladung und ist so durch Schwerkraft und Magnetfelder beeinflussbar.

Ich hab keine Ahnung, was du hiermit sagen willst.
Licht als elektromagnetische Welle und Photon sind ein und dasselbe. Das ist das Problem mit dem Welle-Teilchen-Dualismus. Man kann beides einwandfrei nachweisen: Licht ist eine Welle; Licht ist ein Teilchen, man kann das nicht trennen.
Ein Photon (als Teilchen gesehen) hat keine Ruhemasse sondern nur bewegte Masse und keine Ladung, welcher Art auch immer, Spin=1.
Licht breitet sich im Raum immer gradlinig aus, unter Gravitation krümmt sich aber der Raum, das ist ART, da tauchen Gravitonen gar nicht auf.
Ich hatte hier schon mal soetwas ähnliches gepostet.
Es ist übrigens die schwere Masse, die klassisch gesehen gravitativ wechselwirkt, nicht die träge Masse.

[FirstBorg]

Ich weiß ja nicht, woher Du diese Formel E=m/2*v^2 bezogen hast, aber mich würde weiterführende Lektüre in dieser Hinsicht sehr interessieren.

Stimmt schon. Kinetische Energie eines bewegten Körpers lautet T = 1/2 mv².
Standardmäßig ist das Symbol dafür T, ist aber von den Einheiten her einfach nur Energie in Joule.
Der Unterschied ist nun, das das hier eine Energie ist, die nur bei Bewegten Körpern auftritt.
Demzufolge ist die Energie eines Teilchens in Ruhe E = mc², wobei das heissen würde das man die gesamte Masse in Energie umwandelt, und eines Teilchens das sich bewegt, E = (3/2)mc², da sich dann die "Umwandlungsenergie" und die Kinetische Energie addieren würden.

... sogar eine elektromagnetische Ladung und ist so durch Schwerkraft und Magnetfelder beeinflussbar.

Nö.
Erstens, gibt es keine Elektromagnetischen Ladungen. Es gibt entweder eine Elektrische Ladung, oder ein Magnetisches Moment. Beides führt aber zu Elektromagnetischen Feldern wenn das Teilchen sich bewegt.
Denn: Elektrische Ladung erzeugt ein Magnetfeld wenn es sich bewegt, und ein Magnetischer Dipol (es gibt ja keine Magnetische Ladung in dem Sinne) erzeugt ein Elektrisches Feld.
Das hat im 19. Jahrhundert (hab grad die Abkürzung vergessen ) Faraday (glaub ich) entdeckt und daraufhin die berühmten Maxwellgleichungen erweitert. (oder umgekehrt )
Und dazu kommt nun, das ein Photon keine Elektrische Ladung, und kein Magnetisches Moment hat. Es hat ein EM Feld weil... naja, ist eben Licht, das ist eine EM Welle Könnte vom Spin kommen, weiss ich ehrlichgesagt grad nicht.
Das führt aber dazu das es nicht durch EM Felder, Elektrischen Feldern oder Magnetischen Felder abgelenkt werden kann.

Auch bei einem Tarnschirm würde es nicht erforderlich sein, das Licht um das zu tarnende Objekt herumzuleiten, denn schon die Umleitung der Photonen würde vollauf ausreichen, da die Informationen in Folge dessen vom getarnten Objekt nicht aufgehalten und reflektiert werden könnten.

Nuja, das würde aber nur dazu führen das ein Objekt vor einem Hellen Hintergrund ein schwarzes Loch hinterlässt. Man sieht zwar nicht was da ist, aber es ist ein Schwarzes Objekt weil es keinerliche Licht reflektiert. Aber um es unsichtbar zu machen, muss man das Licht das vor dem Objekt ist um das Objekt herum leiten, so das man sieht was dahinter ist. Das geht auch heutzutage in begrenztem Maßstab. In dem Fall gibt es mehrere kleine Kameras die das Licht hinter einem Objekt aufnehmen und auf mehreren kleinen Displays vor dem Objekt quasi abspielen.
Ist zwar weit davon entfernt ein Objekt unsichtbar werden zu lassen, aber für heutige militärische Tarntechnik wärs gar nicht mal so übel.

[J_T_Kirk2000]

Hehe, wenn c nur für die Geschwindigkeit steht, und somit E=mv^2 ist, warum gibt es dann noch E=m/2*v^2? Das ist nämlich die normale, mechanische Energie, die mit der Geschwindigkeit zu tun hat. E=mc^2 beinhaltet tatsächlich die Lichtgeschwindigkeit, da hier nicht die kinetische Energie im makroskopischen Sinne gemeint ist. Diese Formel beschreibt die Umwandlung von Masse in Energie, wie sie z.B. beim Verbrennen (Licht und Wärme), bei chemischen Reaktionen (Siehe Beitrag Firstborg), bei Kernreaktionen und -fusionen sowie bei Materie-Antimaterie vorkommt. Diese Energie wird mit Lichtgeschwindigkeit weitergetragen, da hier em-Wellen zum tragen kommen.

Ich weiß ja nicht, woher Du diese Formel E=m/2*v^2 bezogen hast, aber mich würde weiterführende Lektüre in dieser Hinsicht sehr interessieren.
In meinem Tafelswerk steht nur etwas von E=mc^2, aber wenn beie Formeln zutreffen könnten, würde dies zu einem Perpetuum Mobile führen, was sinngemäß ein Ding der Unmöglichkeit ist.

Wenn Du ins Tafelwerk siehst, dann müsstest Du auch dabei erkennen können, dass 1J=1kg*(m/s)^2 ist, was eindeutig auf e=mc^2 oder e=mv^2 schließen lässt.
Davon, einen Wert durch 2 zu teilen, steht dort nichts.

sehe ich das richtig:licht als masseloses partikel kann keine aufladung haben,daß elektron ist jedoch sehr wohl aufgeladen,und kann daher durch die krafteinwirkung des magneten umgeleitet werden.
Dem lichtpartikel fehlt einfach die ladung um auf das feld zu reagieren.
Die frage steht für mich persönlich jedoch nun im raum,warum in alles in der welt,schaft es ein graviton eine lichtwelle zu krümmen?

Ein Graviton ist - berichtigt mich bitte , wenn ich da falsch liege - meines Wissens nach, nur ein virtuelles Teilchen.
Nichts desto trotz bräuchte ein Graviton nicht das Licht selbst, also die Information umlenken, sondern eigentlich nur das Photon, also den Informationsträger, welcher nach Frequenz, also Energie und Geschwindigkeit eine träge Masse besitzt, ja sogar eine elektromagnetische Ladung und ist so durch Schwerkraft und Magnetfelder beeinflussbar.
Anderenfalls kann sich dieses scheinbare Abstraktum auch durch die Welle-Teilchen-Dualität erklären lassen.

Wie einfach doch ein Tarnschild, oder ein EM schild zu bauen wäre, wenn sich Licht durch Magnetfelder ablenken ließe...

Auch bei einem Tarnschirm würde es nicht erforderlich sein, das Licht um das zu tarnende Objekt herumzuleiten, denn schon die Umleitung der Photonen würde vollauf ausreichen, da die Informationen in Folge dessen vom getarnten Objekt nicht aufgehalten und reflektiert werden könnten.

[QoS'Ca]

... aber wäre es nicht möglich statt das einsperren von photonen, das beeinflussen von gas (luft) mit feldern (vllt sogar mit em-feldern) und zwar so das das gas erstens licht emitiert, und zweitens eine art struktur bildet die dann für materie wie ein festkörper wirkt???


edit:
hm.. die figuren wären dann selbstleuchtend... sieht dann sicher komisch aus in einem stock finsteren raum alles klar und deutlich zu erkennen

Gut zu zweitem Punkt hat Firstborg ja schon was gesagt, aber zu Punkt 1 fallen mir noch Edelgase ein. Die können unter Einwirkung elektrischer Felder anfangen zu leuchten. Das Leuchten an sich würde wahrscheinlich gar nicht mal so doof aussehen. Sieh dir mal bei Andromeda die Romy als Hologramm an. Die ist zwar farbig, aber im endeffekt auch selbstleuchtend. Wenn ich mir das gerade überlege, müssen Hologramme eh selbtleuchtend sein, solange wir sie nicht (wie auch immer) zu Festkörpern werden lassen. Denn ansonsten würeden sie ja nicht mit dem Umgebungslicht interagieren und man würde gar nichts sehen.

[Skymarshall]

Naja. wann das Posting, auf das ich Bezug nehme, hinreichend wenig Unsinn enthält, geht das. Aber die Welt ist nun mal voller Unsinn.

Wenn man aber nicht genau weiß, wie es der andere meint, ist es vielleicht ein wenig voreilig.

Aber das es viel Unsinn gibt, da stimme ich dir zu!

Aber die Simulation à la Matrix gaukelt uns doch nicht vor, dass wir uns in einem Holodeck befinden. Nur wenn uns diese Simulation Glauben machen würde, wir befänden uns gerade in einem Holodeck, könnte man von einer Simulation einer Simulation sprechen

Klar. Aber das meinte ich ja auch. Das wir bewußt wissen das es sich um eine künstliche Simulation eines Holodecks handelt.

Ja natürlich, das "Softwareproblem" kommt noch hinzu und reicht vermutlich bereits, um perfekte VR unmöglich zu machen. Aber wenn überhaupt, dann werden wir wohl eher dieses Problem lösen, als dass wir jemals in der Lage sein werden, Licht in Kraftfelder einzusperren, um auf diese Weise materielle Körper im realen Raum zu simulieren.

Das denke ich auch.


@La-Forge: Vielleicht könnte man eines Tages mit Flüssigmagneten plastische Körper darstellen. Wenn die immer schneller werden, computergesteuert und noch verschiedenen Pigmentiert sind.

Die Körper könnten auch beliebig die Gestalt wechseln.

Allerdings wäre das auch nichts zum anfassen. Aber besser als nur irgendetwas mit Gasen.

[FirstBorg]

Hmm, naja... man könnte vll mit Schall die "Gaswolken" zur Resonanz bringen... jenachdem was für ein Gas ist, könnte durch die entstehende Schwingung das Gas anfangen zu leuchten. Das könnte ich mir ja noch vorstellen, aber, das ein Gas für Körper wie ein Festkörper wirkt? No way.
Sachen die das Gas anfassen wollen, könnten höchstens durch irgendein hypotetisches Kraftfeld abgelenkt werden, aber nicht durch das Gas selber.

[La-Forge]

keine ahnung ob der vorschlag schon gekommen ist, und ich hab auch jetzt keine muse mir den ganzen text durch zu lesen (ich weiß ist nicht viel), aber wäre es nicht möglich statt das einsperren von photonen, das beeinflussen von gas (luft) mit feldern (vllt sogar mit em-feldern) und zwar so das das gas erstens licht emitiert, und zweitens eine art struktur bildet die dann für materie wie ein festkörper wirkt???

damit hätte man dann sozusagen 2 fliegen mit einer klappe geschlagen... erstens man braucht keine photonen beeinflussen, und zweitens man hätte was zum anfassen (wie in startrek). das einzigste was sicher problematisch ist, das gas so zu beeinflussen wie ich das hier dargestellt habe.. und das auch noch stark lokal begrenzt.

edit:
hm.. die figuren wären dann selbstleuchtend... sieht dann sicher komisch aus in einem stock finsteren raum alles klar und deutlich zu erkennen

[Floore]

Ich bin auch kein Theoretiker, aber ich versuch es trotzdem mal:
Das Graviton ist ein hypotetisches Austauschboson. Für die Elektro-Magnetische Kraft, die schwache und starke Kernkraft hat man eine mehr oder weniger funktionierende Quantenfeldtheorie aufgestellt die die Felder quantisiert und ihnen ebenfalls Teilchencharakter zuordnet. Für E.-M.-Felder ist das z.B. das Photon, für die starke Kernkraft das Gluon usw.
So etwas hätte man auch gern für die Gravitation, Physiker stehen auf Symmetrien. Aber das Graviton ist rein hypotetisch, weil es bis jetzt noch nicht gelungen ist eine Quantenfeldtheorie für die Gravitation aufzustellen. Dieses Austauschboson hätte aber vermutlich den Spin 2.

Es ist richtig, ist ein Photon einmal abgestrahlt kann weder durch elektrische, magnetische noch sonst welche Kräfte beeinflusst werden nur noch mechanisch durch Beugung an Gittern oder Absorbtion und Emissionsprozesse. Die einzige "Ausnahme" ist wieder die Gravitation, aber auch hier gilt eigentlich, das Licht breitet sich im Raum geradlinig aus nur ist es der Raum an sich der gekrümmt ist => ART, hier tauchen keine Gravitonen auf.

Das ist eine der großen Baustellen der modernen Physik, Quantenmechanik und ART zu verknüpfen.

Und das kalte Gas, in dem man Licht auf 0km/h gebremst hat, war kein normales Gas sondern meines Wissens ebenfalls ein außergewöhnlicher Zustand, nämlich ein Bose-Einstein-Kondensat, das man in der Tat manchmal auch als Bose-Einstein-Gas bezeichnet. Ich hab mal einen Vortrag darüber gehört, aber es kann sein, dass ich mich nicht mehr exakt daran erinnere. Die Teilchen in dem B.E. Kondensat haben eine gemeinsame Wellenfunktion oder lassen sich zumindest durch ein und dieselbe beschreiben, die Zustände der Teilchen bilden in dem Kondensat wieder ein sehr regelmäßiges Gitter in dem die Photonen stehende Wellen bilden können und damit quasi gefangen sind.
Sorry, ich weiss, sehr schwammig, aber ich hab grad keine Lust viel dazu zu lesen.
Und dem Problem Holodeck bringt uns das auch nicht näher.

[FirstBorg]

Wie einfach doch ein Tarnschild, oder ein EM schild zu bauen wäre, wenn sich Licht durch Magnetfelder ablenken ließe...

Warum sicht Licht in einem Medium langsamer bewegt weiss ich nicht. Das ist bestimmt was quantenmechanisches, und ich hasse alles was damit zu tun hat
(aus dem einfachen Grund weil mir letztes Jahr in theoretischer Quantenmechanik 0.5 Punkte in der klausur zum bestehen gefehlt haben und ich das dieses Jahr neu machen muss )

[QoS'Ca]

@ Firstborg: Hmmm, naja, ein Photon kann Energie beim Zusammenstoß z.B. mit einem Elektron abgeben. Wenn das Gas dicht genug ist, würde ein Photon genug Möglichkeiten haben, seine Energie abzugeben. Aber eins verstehe ich dabei nicht. Die Energie eines Photons ist ja in seiner Schwingung gespeichert (E*h*ny, je schneller es oszilliert, desto kürzer die Frequenz), Man kann also die Frequenz von blauem Licht (f=ny= 611,8...615,7THz; E= 405^-21...431^-21J) durch Materiewechselwirkungen reduzieren. Aber wie sieht das mit der Geschwindigkeit aus? Ich weiß, dass die Geschwindigkeit des Lichts in dichteren Medien geringer ist. Allerdings wird sie hinterher wieder schneller. Also stellt sich die Frage, wie das Licht dann auf 0 abgebremst werden kann? Das Nichtdurchdringen ist einfach zu erklären: Die Frequenz wurde ins IR oder geringer verschoben, man sieht es nicht mehr. Hmmmm, c=0m/s oder f<= 384THz? Was ist nun richtig?

@ C'Tair:
Photon:
Ruhemasse: 0
Masse (v ungleich 0): 7,37*10^-51*f (f= Frequenz)
Ladung: 0
Spin: 1
Wechselwirkung mit elektromagnetischem Feld: Keine
Wechselwirkung mit Materie: Ja

Elektron:
Ruhemasse: 9,109*10^-28g
Ladung: 1,602*10^-19C
Spin: 1/2/ -1/2
Wechselwirkung mit elektromagnetischem Feld: Ja (elektrisch: ja, magnetisch: ja
Wechselwirkung mit Materie: Ja

Die Natur der Gravitonen ist noch nicht so ganz geklärt. Aber: Das Licht, also die Photonen bewegen sich entlang der Raumzeit, ähnlich einer Stahlmurmel auf einem Gummituch. Ein massebehafteter Körper krümmt die Raumzeit, so, wie es ein Ball oder ein Baustein mit dem Gummituch tut, wenn man ihn darauf stellt. Lässt du, nachdem dieser Körper auf dem tuch steht, die Murmel losrollen, wird sie durch die Stauchung des Gummituches abgelenkt. So wird auch das Photon von Masse abgelenkt. Das Graviton ist ein hypothetisches Teilchen, welches die Information der Gravitation weitergibt, so wie es das Photon für das Licht tut. Allerdings lassen sich mit diesen hypothetischen Teilchen die Masse-Licht-Wechselwirkungen nur schwer erklären, zumal ich kein theoretischer Physiker bin. Ein Problem mit gleichen Quantenzuständen gibt es bei Gravitonen und Photonen nicht, da es Spin-1-Bosonen sind.

Nein, es gibt keine Beeinflussung des Lichts durch Magnetfelder. Also bleibt nicht nur das Holodeck Fiction, sondern auch das Laserschwert.

[FirstBorg]

sehe ich das richtig:licht als masseloses partikel kann keine aufladung haben,daß elektron ist jedoch sehr wohl aufgeladen,und kann daher durch die krafteinwirkung des magneten umgeleitet werden.
Dem lichtpartikel fehlt einfach die ladung um auf das feld zu reagieren.

Exakt!
Um etwas mittels Elektrischer oder Magnetischer Felder zu abzulenken, bedarf es dem abzulenkenden Objekt an Elektrischer Ladung, oder an Spin. Beides ist im Photon nicht gefunden.

Die frage steht für mich persönlich jedoch nun im raum,warum in alles in der welt,schaft es ein graviton eine lichtwelle zu krümmen?

oder ist das der raumzeit-zustand in dem sich das graviton befindet,während das lichtpartikel sich in einen anderen raumzeit-zustand befindet,und da beide ummöglich den selben raum einnehmen können,hat das lichtpartikel keine andere wahl als dem graviton auszuweichen ?

Ich kenne mich in dieser Speziellen Materie nicht so gut aus.
Aber ich nehme an, das das Licht nicht gekrümmt wird, sondern der Raum wird durch masse gekrümmt. Das Licht verbreitet sich immer gerade im davor liegenden Raum. Wenn nun der Raum gekrümmt ist, ist auch das Licht darin gekrümmt.
In etwa, wie das Wasser "gekrümmt" ist, das durch einen krummen Schlauch fließt.

hmmm....dann läßt sich laserlicht nicht durch ein magnetfeld beeinflussen?

Korrekt!