Langstreckenkommunikation

[irony]

Man schickt einen langen Güterzug in einen Tunnel und drückt bei der Stoppuhr auf Start, wenn die Mitte des Zuges im Tunnel verschwindet. Im Tunnel koppelt man alle Wagen bis auf den allerersten ab und drückt bei der Stoppuhr auf Stopp, wenn die Mitte des Zuges (das ist jetzt nur der erste Wagen) aus dem Tunnel rauskommt. Da sich durch das Abkoppeln fast aller Wagen die Mitte des Zuges ziemlich weit nach vorne verlegt ist der Güterzug bei dieser Art der Messung schneller, als er eigentlich sein dürfte. Und so kommt Nimtz auf 4,7fache Lichtgeschwindigkeit. Zur überlichtschnellen Informationsübertragung ist diese Methode aber nicht geeignet.

Das Beispiel mit dem Zug ist sehr schön gewählt, aber ich dachte eher an Hohlleiter und Mikrowellen und den quantenmechanischen Tunneleffekt. Das Signal ist dann elektromagnetisch, und ich weiß nicht, wie man das mit einer Fouriertransformation rechnet, um die Signalspitze abzuschneiden und das Ausgangssignal versuchsweise zu rekonstruieren, oder wie man überhaupt das Potential im Hamiltonoperator ansetzt, um die Schrödingergleichung zu lösen.

[Pyromancer]

Das Beispiel mit dem Zug ist sehr schön gewählt, aber ich dachte eher an Hohlleiter und Mikrowellen und den quantenmechanischen Tunneleffekt. Das Signal ist dann elektromagnetisch, und ich weiß nicht, wie man das mit einer Fouriertransformation rechnet, um die Signalspitze abzuschneiden und das Ausgangssignal versuchsweise zu rekonstruieren, oder wie man überhaupt das Potential im Hamiltonoperator ansetzt, um die Schrödingergleichung zu lösen.

Das wird ja wohl alles in seinem Paper stehen - oder zumindest in seinen Quellen, oder in den Quellen seiner Quellen. Musst du halt mal mit dem Lesen anfangen.

[irony]

Das wird ja wohl alles in seinem Paper stehen - oder zumindest in seinen Quellen, oder in den Quellen seiner Quellen. Musst du halt mal mit dem Lesen anfangen.

Diese Paper sind meistens auf Englisch und schwer zu verstehen. Nebenrechnungen werden ausgelassen, der Versuchsaufbau auch nur schematisch dargestellt, usw. Was ich gerne hätte ist erst mal ein Bild, wie der Labortisch aussieht, und dann nochmal alles ganz langsam erklärt, wie man das Problem ansetzt, so dass man auch versteht, was da eigentlich "tunnelt" und wieso das dann 4.7-fache Lichtgeschwindigkeit ergibt, und was man beachten muss, damit man das Ergebnis, d.h. auch die Zahlenwerte, reproduzieren kann. Vielleicht ist ja auch alles nur ein elaborierter Schwindel oder ein Missverständnis. Jedenfalls ist es nicht einfach der Unterschied zwischen Gruppengeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit einer Welle, so weit ich das auf mir halbwegs verständlichen Seiten im Internet nachlesen konnte.

[Pyromancer]

Diese Paper sind meistens auf Englisch und schwer zu verstehen. Nebenrechnungen werden ausgelassen, der Versuchsaufbau auch nur schematisch dargestellt, usw.

Willkommen in der wunderbaren Welt der Wissenschaft!
Eine nette Email an Nimtz oder einen seiner Doktoranden könnte aber Wunder wirken.

[irony]

Willkommen in der wunderbaren Welt der Wissenschaft! Eine nette Email an Nimtz oder einen seiner Doktoranden könnte aber Wunder wirken.

Auch hier gilt wie schon im Thread über Raumkolonisation, auf diese offenbar besonders smart wirken sollenden Einzeiler habe ich allmählich keine Lust mehr zu antworten. Die Diskussion findet hier im Forum statt, und nicht mit Herrn Nimtz per Email.

[Agent Scullie]

Diese Paper sind meistens auf Englisch und schwer zu verstehen. Nebenrechnungen werden ausgelassen, der Versuchsaufbau auch nur schematisch dargestellt, usw. Was ich gerne hätte ist erst mal ein Bild, wie der Labortisch aussieht, und dann nochmal alles ganz langsam erklärt, wie man das Problem ansetzt, so dass man auch versteht, was da eigentlich "tunnelt" und wieso das dann 4.7-fache Lichtgeschwindigkeit ergibt, und was man beachten muss, damit man das Ergebnis, d.h. auch die Zahlenwerte, reproduzieren kann. Vielleicht ist ja auch alles nur ein elaborierter Schwindel oder ein Missverständnis. Jedenfalls ist es nicht einfach der Unterschied zwischen Gruppengeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit einer Welle, so weit ich das auf mir halbwegs verständlichen Seiten im Internet nachlesen konnte.

ich frage mich, warum du nicht ganz einfach den von dir selbst geposteten Link liest:

Superluminales Tunneln

Dort insbesondere:

Was sind Potentialbarrieren?
Was ist Tunnelgeschwindigkeit?
Was ist das Nimtz-Experiment?
Welche der fünf Geschwindigkeitsdefinitionen verwendet Nimtz?
Was passiert denn da jetzt wirklich?
Aber ist das nicht Überlichtgeschwindigkeit?

Dann sollte dir auch auffallen, dass es in der Tat nicht der Unterschied zwischen Gruppen- und Phasengeschwindigkeit ist, auf den es ankommt, sondern den zwischen Gruppengeschwindigkeit und Frontgeschwindigkeit. Die 4.7-fache Lichtgeschwindigkeit misst man dadurch, dass man die Positionen des Maximums des Wellenpakets vor und nach dem Tunneln miteinander vergleicht. Weil aber beim getunnelten Wellenpaket das Maximum näher an der Frontwelle ist, ist die so gemessene Geschwindigkeit höher als die tatsächliche Signalausbreitungsgeschwindigkeit (die Frontgeschwindigkeit). Ganz so wie es in deinem eigenen Link erklärt wird

Das Signal ist dann elektromagnetisch, und ich weiß nicht, wie man das mit einer Fouriertransformation rechnet

genauso wie jedes andere Signal:

Was ist ein Wellenpaket?

nur dass anstelle von phi(x,t) die elektrische Feldstärke E(x,t) tritt.

um die Signalspitze abzuschneiden und das Ausgangssignal versuchsweise zu rekonstruieren

mir ist nicht ganz klar, warum du eine Signalspitze abschneiden willst

oder wie man überhaupt das Potential im Hamiltonoperator ansetzt, um die Schrödingergleichung zu lösen.

hier gibt es tatsächlich einen Unterschied: eine EM-Welle wird nicht durch die Schrödingergleichung beschrieben, sondern durch die Maxwell-Gleichungen. Die Rolle der Potentialbarriere übernimmt der Hohlleiter, dessen Querschnitt so klein ist, dass nicht mehr hindurchpasst, und deswegen exponentiell gedämpft wird, analog zur Wellenfunktion eines Schrödingerteilchens in einer Potentialbarriere:

Was sind Potentialbarrieren?

[Hutschi]

Natürlich weiten sich auch Laserstrahlen auf, und der Mars ist ein Extrembeispiel. Die Frage, womit man auf welche Entfernung um wieviel Raumwinkeleinheiten enger bündeln kann, ist dann letztlich nur durch konkrete Zahlen zu beantworten. Der Hauptunterschied zwischen Laser und Radio liegt ja auch eigentlich in den Wellenlängen, die zur Verfügung stehen.

Es gäbe auch (zumindest theoretisch) die Möglichkeit für sich selbst mit sich selbst fokussierende Strahlen. Die würden sich nicht aufweiten, zumindest nicht beobachtbar. Ein Problem wäre aber, dass man nicht genau sagen kann, wohin sie zielen. Außerdem sind sie prinzipiell gekrümmt.

Eine relativ sichere Methode zur Informationsübermittlung über lange Strecken ist sehr einfach:

Man braucht einen König in einer absoluten Monarchie, bei dem der neue König durch die Erbschaft festgelegt ist.
Wird der König nun getötet, so wird der bisherige Kronprinz augenblicklich und instantan zum neuen König, wie Terry Pratchett mal in einem Forum bemerkte. Das Problem: Der Verschleiß an Königen ist gewaltig. Man hat deshalb Versuche gemacht, den König nur ein bisschen zu töten, ihn zwischen Leben und Tod zu bringen und mit Informationen zu modulieren, die man dann am Prinzen abtasten kann.

Man kann es aber auf einfachere Weise mit Strümpfen erreichen. Das Prinzip ist ähnlich. Ich hörte es von einem Freund, der wiederum von einem Freund.

Man hat zwei gleiche Strümpfe, einer bleibt hier in Dresden, der andere kommt mit mit dem Raumschiff, sagen wir, zum Sirius. Bisher sind sie noch völlig gleich. Ziehe ich jetzt den einen der Strümpfe an, sagen wir, an den linken Fuß, so wird der andere augenblicklich zum rechten und verlässt seinen unbestimmten Status.

Das klingt alles sehr verwegen, aber so ähnlich funktioniert heute die Physik.

[irony]

mir ist nicht ganz klar, warum du eine Signalspitze abschneiden willst

Analog zum Güterzug-Beispiel meine ich mit Signalspitze den Teil des Signals,
der dem ersten abgekoppelten Waggon entsprechen soll. D.h. von Mozarts Symphonie kommt ja glaube ich etwas aus dem Leiter raus, aber es ist nicht das vollständige Signal, das übermittelt wurde.

[...] nur dass anstelle von phi(x,t) die elektrische Feldstärke E(x,t) tritt.

hier gibt es tatsächlich einen Unterschied: eine EM-Welle wird nicht durch die Schrödingergleichung beschrieben, sondern durch die Maxwell-Gleichungen. Die Rolle der Potentialbarriere übernimmt der Hohlleiter, dessen Querschnitt so klein ist, dass nicht mehr hindurchpasst, und deswegen exponentiell gedämpft wird, analog zur Wellenfunktion eines Schrödingerteilchens in einer Potentialbarriere:
Was sind Potentialbarrieren?

Die Wellenfunktion, die man in die Schrödingergleichung einsetzt, und die elektromagnetische Welle, d.h. die zeitlich und räumlich veränderlichen E- und B-Felder, die man in den Maxwellgleichungen hat, sind ja nicht dasselbe. Wie ist da der Zusammenhang? (Den von mir geposteten Link verstehe ich eben leider nur teilweise.)

[Pyromancer]

Auch hier gilt wie schon im Thread über Raumkolonisation, auf diese offenbar besonders smart wirken sollenden Einzeiler habe ich allmählich keine Lust mehr zu antworten. Die Diskussion findet hier im Forum statt, und nicht mit Herrn Nimtz per Email.

Das war ja nur ein helfend gemeinter Hinweis von mir, wie du an die gewünschten Informationen kommen könntest. Ich selbst bin kein Experimentalphysiker, habe aber die Erfahrung gemacht, dass sich die "Herren Wissenschaftler" durchaus die Mühe machen, auch Normalsterbliche mit Informationen und Literaturtipps zu versorgen. Und natürlich wäre es nett, wenn du diese Erkenntnisse dann hier ins Forum stellen könntest, damit wir alle etwas davon haben. Tiefer als das doch sehr vereinfachende Zugbeispiel bin ich nämlich in der Materie auch nicht drin.
Und mit Fakten diskutiert es sich halt leichter als mit wilden Spekulationen - so sehe ich das zumindest.

[Agent Scullie]

Analog zum Güterzug-Beispiel meine ich mit Signalspitze den Teil des Signals,

ach so. Dem entspricht einfach die Verkürzung des Wellenpakets beim Tunneln. Die abgekoppelten hinteren Waggons sind der Teil, der reflektiert wird, der vordere Waggon das was durchkommt.

D.h. von Mozarts Symphonie kommt ja glaube ich etwas aus dem Leiter raus, aber es ist nicht das vollständige Signal, das übermittelt wurde.

wobei die Sinfonie nicht ein einziges Wellenpaket ist, sondern eine Folge von ganz vielen Wellenpaketen, von denen jedes einzelne beim Tunnel verkürzt wird:

Und Mozart?

Die Wellenfunktion, die man in die Schrödingergleichung einsetzt, und die elektromagnetische Welle, d.h. die zeitlich und räumlich veränderlichen E- und B-Felder, die man in den Maxwellgleichungen hat, sind ja nicht dasselbe. Wie ist da der Zusammenhang?

Wellenfunktionen, die der Schrödinger-Gleichung gehorchen, beschreiben nichtrelativistische Teilchen. EM-Wellen bzw. Photonen sind aber relativistisch, da stets mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs. Das Schema ist folgendes:

nichtrelativistische Teilchen ohne Spin -> Schrödinger-Gleichung
nichtrelativistische Teilchen mit Spin 1/2 -> Pauli-Gleichung
relativistische Teilchen ohne Spin -> Klein-Gordon-Gleichung
relativistische Teilchen mit Spin 1/2 -> Dirac-Gleichung
relativistische Teilchen mit Spin 1 ohne Masse -> Maxwell-Gleichungen
relativistische Teilchen mit Spin 1 mit Masse -> Maxwell-Gleichungen mit Masse-Term

E- und B-Felder lassen sich auf ein Skalar- und Vektorpotential zurückführen, wobei für EM-Wellen nur das Vektorpotential relevant ist. In der quantisierten Theorie übernimmt dieses die Rolle einer (vektoriellen) Wellenfunktion für Photonen. Die Vektoreigenschaft hängt wiederum mit dem Spin zusammen:

Spin 0 -> skalare Wellenfunktion
Spin 1/2 -> spinorielle Wellenfunktion
Spin 1 -> vektorielle Wellenfunktion


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 7 Minuten und 23 Sekunden:

Es gäbe auch (zumindest theoretisch) die Möglichkeit für sich selbst mit sich selbst fokussierende Strahlen. Die würden sich nicht aufweiten, zumindest nicht beobachtbar. Ein Problem wäre aber, dass man nicht genau sagen kann, wohin sie zielen. Außerdem sind sie prinzipiell gekrümmt.

das Problem ist eher, wie man Strahlen dazu bringt, sich selbst zu fokussieren. Strahlen sind da nämlich sehr widerspenstig.

Eine relativ sichere Methode zur Informationsübermittlung über lange Strecken ist sehr einfach:

Man braucht einen König in einer absoluten Monarchie, bei dem der neue König durch die Erbschaft festgelegt ist.
Wird der König nun getötet, so wird der bisherige Kronprinz augenblicklich und instantan zum neuen König, [...]
Man hat zwei gleiche Strümpfe, einer bleibt hier in Dresden, der andere kommt mit mit dem Raumschiff, sagen wir, zum Sirius. Bisher sind sie noch völlig gleich. Ziehe ich jetzt den einen der Strümpfe an, sagen wir, an den linken Fuß, so wird der andere augenblicklich zum rechten und verlässt seinen unbestimmten Status.

Das klingt alles sehr verwegen, aber so ähnlich funktioniert heute die Physik.

klingt sehr nach dem EPR-Effekt. Der aber wie schon diskutiert nicht zur FTL-Kommunikation verwendbar ist. Deine Darstellung macht auch klar warum: ein Untertan des Königs, der noch nicht die Nachricht erhalten hat, dass der König tot ist, weiß nichts davon, dass der bisherige Kronprinz nun König ist. Das System kann daher nicht benutzt werden, um den Untertan zu informieren.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 2 Minuten und 39 Sekunden:

Willkommen in der wunderbaren Welt der Wissenschaft!
Eine nette Email an Nimtz oder einen seiner Doktoranden könnte aber Wunder wirken.

das Problem ist, dass Nimtz nur seine eigene Deutung seiner Messergebnisse mitteilen wird (er selbst glaubt ja fest daran, eine überlichtschnelle Signalausbreitung gemessen zu haben), und alles, was von der Community an Argumenten gegen seine Deutung vorgebracht wurde, tunlichst verschweigen wird.

[Pyromancer]

Man hat zwei gleiche Strümpfe, einer bleibt hier in Dresden, der andere kommt mit mit dem Raumschiff, sagen wir, zum Sirius. Bisher sind sie noch völlig gleich. Ziehe ich jetzt den einen der Strümpfe an, sagen wir, an den linken Fuß, so wird der andere augenblicklich zum rechten und verlässt seinen unbestimmten Status.

Das klingt alles sehr verwegen, aber so ähnlich funktioniert heute die Physik.

Nicht ganz, das funktioniert nämlich so.
Du ziehst dir einen Strumpf an, schaust aber nicht nach, an welchen Fuß. Den anderen Strumpf hat jemand auf dem Sirius an und der weiß auch nicht, an welchem Fuß. Sobald einer von euch beiden nachschaut weiß er sofort, an welchem Fuß der andere seinen Strumpf hat - Informationen übertragen kann man so aber nicht, du kannst dir nämlich nicht heraussuchen, an welchen Fuß du den Strumpf hast.

[EA-Loyalist]

Zu der Tachyonen-Idee, habe ich noch eine interessante Website gefunden: Tachyonen - Schnelle Teilchen ohne Existenznachweis

Mit der Idee der Kommunikation habe ich mich anscheinend getäuscht.

[Agent Scullie]

Zu der Tachyonen-Idee, habe ich noch eine interessante Website gefunden: Tachyonen - Schnelle Teilchen ohne Existenznachweis

Die Relativitätstheorie besagt jedoch, dass dieses Teilchen, wenn es irgendwo reflektiert wurde und zu uns zurückkehrt, eine negative Eigenzeit "erlebt" hat. Aus der Perspektive des Tachyons findet also die zweite Begegnung vor der ersten statt.

das ist ja mal Quatsch: für das Tachyon vergeht eine imaginäre Eigenzeit, keine negative. Eine Vertauschung der zeitlichen Reihenfolge tritt auf, wenn man einen zweiten, mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegten Beobachter hinzuzieht. Das wird auf der Seite ja auch angesprochen:

Problematischer ist die Tatsache, dass Beobachter mit unterschiedlichen relativen Geschwindigkeiten verschiedene Abläufe beobachten. Wenn wir ein Tachyon erzeugen, kann dieser Vorgang für einen relativ zu uns bewegten Beobachter so aussehen, als käme das Teilchen aus der Vergangenheit und wir würden es vernichten

... ist aber eher anders herum: für den bewegten Beobachter kommt das Teilchen aus der Zukunft. Zur Relativität der Gleichzeitigkeit sei noch einmal verwiesen auf:

Relativität der Gleichzeitigkeit ? Wikipedia

Um FTL-Kommunikation ohne kausale Schleifen zu gewährleisten, muss es ein bevorzugtes Bezugssystem geben, das eine absolute Gleichzeitigkeit definiert.

[Kuratius]

Um FTL-Kommunikation ohne kausale Schleifen zu gewährleisten, muss es ein bevorzugtes Bezugssystem geben, das eine absolute Gleichzeitigkeit definiert.

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Nicht ganz, das funktioniert nämlich so.
Du ziehst dir einen Strumpf an, schaust aber nicht nach, an welchen Fuß. Den anderen Strumpf hat jemand auf dem Sirius an und der weiß auch nicht, an welchem Fuß. Sobald einer von euch beiden nachschaut weiß er sofort, an welchem Fuß der andere zum selben Zeitpunkt seinen Strumpf hat - Informationen übertragen kann man so aber nicht, du kannst dir nämlich nicht heraussuchen, an welchen Fuß du den Strumpf hast.

Das rote ist reineditiert müsste aber so stimmen wenn ich mich nicht irre. Bzw. das ein Bezug auf Qantenverschränkung oder etwas ähnliches sein soll.

[kosmoaffe]

wäre denn eine technologie die Gravitation für FTL Kommunikation benutzt möglich?Wenn ich richtig informiert bin,breitet sich Gravitation (scheinbar) mit ÜLG aus..oder?
Könnte man nicht (hypotetisch) Gravitationswellen ähnlich wie Radiowellen versenden für die überlichtschnelle Kommunikation?
Vorrausgesetzt man könnte künstlich Gravtitaionswellen erzeugen.???

Korrigiert mich,wenn ich einen Denkfehler gemacht habe.