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Vakuumenergie-Gedankenexperiment

 
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peterh



Anmeldedatum: 26.05.2011
Beiträge: 28

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 10:56 am    Titel: Vakuumenergie-Gedankenexperiment Antworten mit Zitat

Gedankenexperiment:

Man nehme 2 hochfein polierte ebene Metallplatten und bringe sie zusammen.
Die Platten werden dann durch den Casimireffekt zusammengepresst, weil die Vakuumfluktuationen dazwischen teilweise ausgelöscht werden.

Man kann also Energie entnehmen.

Nun schmeisst man die Platten weg, nimmt ein neues Plattenpaar und wiederholt das Ganze endlos und man kann endlos Vakuumenergie gewinnen Wink ?????

Man wird alsbald merken, dass solche Platten nicht auf den Bäumen wachsen. Sie müssen in einem äusserst aufwendigen Prozess hergestellt werden. Die Physiker, die die Casimirkraft gemessen haben, berichten, dass sie ein halbes Jahr gebraucht haben, um Staub und andere Störeinflüsse wegzubekommen.

Deshalb meine ich: Es gibt keine "Vakuumenergie", die man nutzen könnte.
Nehmen wir an, man glättet und poliert eine Platte hochfein. Darauf haftet ein einziges Nanopartikel. Diese Partikel wird auf Grund der Casimirkraft anhaften, das weiss man mittlerweile sehr genau, denn dies ist eines der grössten Probleme beim Bau von Nanomaschinen. Um dieses Partikel zu entfernen, muss man also Energie aufwenden....
"Polieren" bedeutet aber, dass man Partikel von der Oberfläche entfernt, bis sie ideal glatt ist. Dabei muss man logischerweise genausoviel Energie aufwenden, wie man später entnehmen kann.

Die Energie, die in dem Casimirexperiment einmalig gewonnen werden kann, wurde in die Platten eingebracht, als die Platten hergestellt, gereinigt und justiert wurden. Sie steckt in der hohen Entropie der ideal glatten und reinen Plattenoberfläche.

Bei 10 Nanometer Abstand ist die Casimirkraft etwa so stark wie der Luftdruck. Sie ist zum Kehrwehrt der 4ten Potenz des Abstandes proportional. Bei 1 Nanometer -also bei atomaren Abmessungen- ist sie 10000 mal stärker, also ca. 10 Tonnen/cm^2.
Hier kann man das schön berechnen: http://www.wolframalpha.com/input/?i=Casimir+force
Es ist also klar, dass die Platten kaltverschweissen und dass die Oberflächen zerstört werden, wenn man die Platten vollständig zusammenbringt.
Deshalb darf man vermuten, dass die Energie der hochfein polierten Oberflächen etwa so gross ist, wie die von geschmolzenem Metall, zumindest grössenordnungsmässig.

Der Ausdruck "Vakuumenergie" ist deshalb irreführend. Wir sind z.B. ständig von komprimierter Luft umgeben, trotzdem spricht niemand von "Luftdruckenergie", obwohl komprimierte Luft ebenfalls Energie ist.

Dementsprechend sollte man vom "Vakuumdruck" sprechen, und nicht von "Vakuumenergie".

Peter
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 2:49 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Dementsprechend sollte man vom "Vakuumdruck" sprechen, und nicht von "Vakuumenergie".


Interessante Schlussfolgerung. Kennst Du die Kosmologie von Walter Russell? Da geht es in eine ähnliche Richtung: Er nennt das schlicht Potentialdruck.

Laut seiner Theorie:
Dieser Potentialdruck ist verantwortlich für die scheinbare Krümmung des Raumes, gemäss Einsteins Theorie. D.h. der Raum ist nicht wirklich gekrümmt, sondern schaut nur aus, als ob er gekrümmt wäre, wegen des Potentialdruck-Unterschiedes. Genau wie ein Lichtstrahl gebogen wird, wenn er ein Dichteunterschied in einem Medium erfährt (z.B. in eine Linse), wird das Licht auch z.B. vom höheren Potentialfeld der Sonne (nicht das elektrische!) abgelenkt.
Wieso genau erklärt er auch, was auch die Zeitunterschiede bei verschiedenen Potentialdrücken erklärt (Je höher der Druck, desto niedriger die Frequenz -> desto langsamer vergeht subjektiv die Zeit).
Prinzipiell deckt sich das ganze also gut mit der Relativitätstheorie, nur eben mit einer ganz anderen Erklärung.
Russells Theorie geht aber noch viel viel weiter...
Ich persönlich finde Sie sehr interessant. Vielleicht Du ja auch?
Fand einfach sein Potentialdruck und dein Vakuumdruck sind doch sehr ähnlich im Konzept.
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peterh



Anmeldedatum: 26.05.2011
Beiträge: 28

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 3:10 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

ja, ich finde das sehr interessant. Ich glaube auch dass es letztlich so ähnlich ist.

Es gibt noch andere Gravitations Theorien in dieser Richtung, die auf Teilchensrömen beruhen. Eine davon hatte Maxwell mal widerlegt, mit dem Argument, die Himmelskörper müssten sich dann zu sehr erhitzen.
Vielleicht hat er sich da geirrt, denn er kannte noch nicht den Zusammenhang e=mc^2, wusste also noch nicht, dass Energie "Gewicht" hat. Jedenfalls deshalb wurde diese Theorie wieder verworfen.

Ich hänge allerdings keiner Theorie an, und glaube auch nicht, dass eine Theorie, wenn sie richtig ist, alle anderen Theorien automatisch falsifiziert.

Beispiel: Die Relativitätstheorie ist eine geometrische Theorie. Ihre nichtlineare Geometrie kommt dadurch zustande, dass man ausschliesskich die Lichtgeschwindigkeit als Masstab benutrzt, und alles andere davon ableitet. Deshalb, weil es eine Geometrie ist kann man sie nicht wirklich falsifizieren. Solange sie richtige Voraussagen macht, wird sie immer die NAse vorn haben.
Geometrien beschreiben mathematische Zusammenhänge, sind aber nicht so gut, wenn es darum geht Ursache-Wirkungs Beziehungen zu erklären. Hier könnte eine andere Theorie vielleicht mehr leisten.
Damit ist nicht der Äther widerlegt, aber man braucht ihn nicht mehr. Das ist sehr praktisch, weil man bisher noch keinen gefunden hat. Das bedeutet aber nicht, dass es keinen gibt Wink
Nimmt man andere Masstäbe und Masseinheiten, dann entstehen andere Geometrien, und Theorien die genauso richtig sein können.

Der Raum hat keine Struktur oder Geometrie, sondern wir geben ihm Struktur und Geometrie indem wir die Masseinheiten und Messwerkzeuge auswählen.
D.h. mehrere Theorien können gleichzeitig richtig sein, genauso wie man mit kartesischen und polarkoordinaten arbeiten kann, ohne dass das eine das andere falsifiziert.

Das ist meine Auffassung.

Grüsse,

Peter
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 4:07 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich hänge allerdings keiner Theorie an, und glaube auch nicht, dass eine Theorie, wenn sie richtig ist, alle anderen Theorien automatisch falsifiziert.


Kosmologie-Theorien sind ja nichts anderes als verschiedene Modellvorstellungen der Welt.
Das eine Theorie nicht gleich alle anderen komplett falsifiziert ist ja klar, denn diese modellieren ja auch nur die beobachteten Ereignisse in ein Gesamtkonzept. Es kann aber gut sein, dass eine Theorie viel weiter in Ihren Vorhersagen geht als andere. Wenn diese dann auch zutreffen, dann ist dieses Modell mit hoher Wahrscheinlichkeit auch treffender und sollte wohl vermehrt Aufmerksamkeit bekommen. Leider ist das zurzeit nicht der Fall.
Auch sollten neue Beobachtungen, welche nicht im Modell modelliert werden können ein Indiz dafür sein, dass dieses Modell nicht gut ist, und man vielleicht lieber ein anderes benutzen sollte. Leider ist auch das zurzeit nicht der Fall. Zurzeit wird einfach munter das Modell mehr und mehr erweitert mit Spezialfall XY, sodass die Vorhersage-Brauchbarkeit immer mehr gegen 0 tendiert.

Als Beispiel sei hier z.B. die Expansion der Erde erwähnt. Es gibt durchaus ernstzunehmende Hinweise, dass die Erde immer grösser wird. In der aktuellen Physik wird das grösstenteils ignoriert mit der Begründung, dass das physikalisch ja nicht erklärbar wäre.
Russells Modell hingegen, schreibt explizit vor und erklärt auch wieso Planeten immer grösser werden, je weiter Sie sich von der Sonne entfernen. Er erklärt auch, wieso ein Planet immer schneller anfängt um sich selbst zu rotieren je weiter weg er von der Sonne ist.
Interessanterweise zeigen die Messungen der Erddrehung bis jetzt, dass diese im Mittel tatsächlich immer schneller dreht. Da dies völlig der aktuellen Physik entgegen geht, versucht man diese Beobachtungen entweder zu ignorieren oder anderweitig zu erklären (Erdbeben).
Nur so als Beispiel wie eine Theorie einfache und schlüssige Erklärungen hat, für Effekte die in einem anderen Modell schlicht nicht vorkommen (dürfen).

Klar sollte man nicht einer Theorie "anhängen" in dem Prinzip eines religiösen Fanatismus (was leider viele machen), aber man hat doch immer eine aktuelle Modellvorstellung, welche einem zurzeit die Welt am besten zu erklären scheint. Man ist also IMHO eigentlich sehr wohl zurzeit jeweils "Anhänger" einer bestimmten Theorie, wenn diese auch nur eine gleitende eigene persönliche Modellvorstellung ist.
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peterh



Anmeldedatum: 26.05.2011
Beiträge: 28

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 6:01 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, Walter Russel hab ich bisher noch nicht gekannt, obwohl ich dachte, ich kenne alles Wink Hab jetzt mal ein bissschen gegoogelt und werd mich mit Sicherheit noch mit seinen Theorien beschäftigen. Vielen Dank für den Hinweis!

Eigentlich gehts mir hier aber weniger um umfassende Theorien, sondern um den Casimireffkt und um Messbares und Beobachtbares. Sonst verzettelt man sich zu leicht Wink

Ein paar Sachen noch zum Casimireffekt:
Allgemein wird zwar angenommen, die Kraft hätte ihren Ursprung im Vakuum, es gibtr jedoch auch alternative Theorien.

Knickpunkt bei dem Casimireffekt ist ja, dass er auch am absoluten Temperaturnullpunkt existieren soll. Dies wurde jedoch (meines Wissens) noch nie wirklich bewiesen. Es gibt Theorien wonach man die Kraft auch quantentheoretisch auf inneratomare Kräfte oder elektrostatische Kräfte zurückführen kann. Auch die Hinweise, dass die Kraft temperaturabhängig ist, und in Nanomaschinen in Flüssigkeiten auch abstossend wirkt, finde ich im Web usw. immer öfter. Ich weiss nicht, ob das mit der Theorie Casimirs noch vereinbar ist.

Nachdem mir aufgefallen ist, dass in einer solchen hochpolierten Metalloberfläche ja viel verborgene Energie stecken muss, die man leicht vergessen kann, ist mir nun auch klargeworden, dass dies ja für alle hochpräzisen Messinstrumente, Optiken usw. gelten muss. D.h. vielleicht muss man das allgemein in der Quantenphysik mal genauer überdenken. Vielleicht sind die virtuellen Teilchen wirklich virtuell, d.h. sie sind nicht da wo sie zu sein scheinen, es sind vielleicht virtuelle Abbilder der Energien in den verwendeten Messgeräten, die wir selbst erzeugt haben.

Das ist jetzt nur eine ganz schnelle ad hoc Idee, bitte keine genauere Erklärung erwarten, die kann ich nicht liefern Wink

Und noch eine intelligente Frage zum Schluss: Man stellt 2 hochpräzise, hochpolierte Casimirplatten her. Man bringt sie aber nicht zusammen, d.h. man entnimmt die Energie nicht. Stattdessen tut man sie in den Schredder. Wo bleibt dann die Energie Wink ?
Oder nein, Schredder ist herzlos. Man poliert immer weiter, bis die Platten nicht mehr da sind, und man muss dabei ständig die Casimirkraft überwinden. Wo bleibt die Energie?


Peter


Zuletzt bearbeitet von peterh am Mi Jun 08, 2011 6:47 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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Artur_X



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Beiträge: 191
Wohnort: Mannheim

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 6:29 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Tja, Du hast mich überzeugt, diesen Russel muss man sich mal zu Gemüte führen. Nur, was für ein Buch kann man empfehlen ? Bei Amazon finde ich

- Das Genie steckt in jedem

- Vielfalt im Einklang. "Der Mann, der Zugang zu den Geheimnissen des Universums hatte"

hm, klingt jetzt nicht so nach elementarer Physik.

- Machine Trades Printreading

Vielleicht das ? Also Du kennst uns ja : wir wollen echten hot stuff ohne Drumherum und Umschweife.


Gruß Artur
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 6:50 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Das ist jetzt nur eine ganz schnelle ad hoc Idee, bitte keine genauere Erklärung erwarten, die kann ich nicht liefern


Lol, da bist Du in guter Gesellschaft mit anderen Modellen, wie z.B. der Quanten-Elektrodynamik. Ich liebe einfach Feynman's Erklärung, in etwa so: Wir haben keine Ahnung und keine Erklärung wieso das so ist, wir rechnen das einfach so und es stimmt sehr gut mit den Experimenten überein...

Zitat:
Und noch eine intelligente Frage zum Schluss: Man stellt 2 hochpräzise, hochpolierte Casimirplatten her. Man bringt sie aber nicht zusammen, d.h. man entnimmt die Energie nicht. Stattdessen tut man sie in den Schredder. Wo bleibt dann die Energie ?

Vom Prinzip her ist das IMHO dieselbe Frage wie wenn Du zwei Magnete hast und Du diese über die Curie-Temperatur erhitzt, wo ist dann die potentielle Energie hingegangen, die Du erhalten hättest, wenn Du die beiden einander anziehen hättest lassen.
Hmm wobei hier die Energie als EM-Strahlung abgegeben werden würde...also kein so guter Vergleich...

Bzgl Russell:
Die wirklich guten Bücher sind leider nur auf Englisch erhältlich.
Wenn das keine Rolle spielt: "The Universal One", "The Secret of Light", "A New Concept of the Universe", oder auch "Atomic Suicide?".
"The Secret of Light" ist glaube ich ein guter Einstieg. Das gibt's glaub ich auch auf Deutsch. Mehr in die Tiefe geht "A New Concept of the Universe" und wirklich tief "The Universal One". Aktuell zum Fukushima-Thema passt auch "Atomic Suicide?", das gibt's glaub ich auch auf Deutsch.
Aber wie gesagt, jeder baut sich sein eigenes Modell. Mein aktuelles Modell besteht hauptsächlich aus Zutaten von: WalterRussell, der Plasma Kosmologie und Keely, mit einem Hauch Quantenphysik...(das ganze gut abgeschmeckt) Laughing
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peterh



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Beiträge: 28

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 7:01 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Im Falle der Magnete ist das einfach: Die Energie wird in Wärme oder/und EM Wellen umgewandelt.

Im Falle der Casimir Platten ist es nicht so einfach: Wärme entsteht zwar auch, aber der Anteil der Energie, der aufgwandt wurde, um die Casimirkraft zu überwinden, müsste im Vakuum verschwinden.
Nehmen wir nun an, man trägt die Atome lagenweise ab, dann muss man jedesmal die Casimirkraft von über 10 Tonnen/cm^2 überwinden.
Das ergibt eine ungeheuere Energiemenge!

Konkret: Wenn man das mit einem Würfel von 1cm^3 tut:
ca. 100000 Newton * 1cm = 1000 Joule = 1000 Wattsekunden.
Na, ja, ganz so viel auch wieder nicht...

Wär mal interessant, das für einen konkreten Stoff mit der Schmelz- bzw. Verdampfungswärme zu vergleichen..

@sowasaberauch: Ich hab das editiert, während Du die Antwort schriebst, sorry!


Zuletzt bearbeitet von peterh am Mi Jun 08, 2011 7:14 pm, insgesamt 2-mal bearbeitet
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 7:07 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Das ergibt eine ungeheuere Energiemenge!


Hast Du das Mal ausgerechnet. Denn Energie ist ja Kraft*Weg. Und der Weg ist sehr sehr klein. Wäre Mal interessant auszurechnen wieviel Energie das tatsächlich wäre...
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 7:16 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ich glaube der Witz bzgl der Energie beim Casimir-Effekt ist, dass die Energie (das Energie-Ungleichgewicht) erst entsteht, wenn die Platten wirklich so Nahe beisammen sind, dass der Effekt zum tragen kommt.
D.h. wenn Du die Platten nie zusammenbringts, hat's die entsprechende potentielle Energie nie gegeben...
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peterh



Anmeldedatum: 26.05.2011
Beiträge: 28

BeitragVerfasst am: Mi Jun 08, 2011 8:17 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Das hab ich in meinem ersten Posting beschrieben.
Wenn man die Platten herstellt, damm muss man unweigerlich ebenfalls die Casimirkraft überwinden.

D.h. man poliert die Platten und spätenstes wenn man den Polierstaub abwischt, muss man die Casimirkraft überwinden. Das ist unvermeidlich. Damit entsteht das Potential.
Wenn man die Platten zusammenbringt, dann kann man dieselbe Energie aus der Casimirkraft zurückgewinnen. Damit wird das Potential abgebaut.

Ich weis jetzt auch, was passiert, wenn man die Platten zerstört: Man bekommt die Energie zurück, evtl. als Wärmeenergie, aber nicht zwangsweise. Man kann nämlich eine Platte in 2 Teile schneiden und diese zusammenbringen. Dann verschweissen die Plattenteile (wenn man ideale Präzision annimmt) und die Politur ist damit zerstört.
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