Natur des Lichts


Das Licht soll nach derzeit gängiger Hypothese ein zwei Naturen Modell sein, bestehend aus einem Teilchenmodell und einem Wellenmodell.

Was ist das Verhalten eines Teilchens?
Nun ganz einfach, so wie sich ein Ball verhält den man wirft, oder auch wie eine einzelne Billardkugel auf einem Billardtisch. Kugeln bewegen sich geradlinig fort, an einer Wand werden sie nach den Stoßgesetzen reflektiert.
So verhalten sich auch Teilchen, dieses Verhalten entspricht einem Teilchenmodell.

Was ist eine Welle?
Nun eine Welle ist ein Verhalten sehr vieler Teilchen. Wenn man sich einen Billardtisch voll mit Kugeln vorstellt und an einer Stelle eine Kugel kräftig anstoßt, so entspricht die Bewegungsweitergabe im Prinzip einer Welle. Nachdem die Kugeln nacheinander kaum zentral auf die nächste Kugel treffen werden, wird sich die Bewegung trichterförmig ausbreiten. Nachdem sich die Bewegung auf immer mehr Kugeln aufteilen wird, wird die Bewegung zunehmend schwächer werden. Da es hier auch Reibung gibt wird die Energie allerdings bald verbraucht sein.
Natürlich ist das eine vereinfachte zweidimensionale Welle, aber das Prinzip entspricht dem Verhalten das wir als Welle bezeichnen.
Bei einer richtigen Welle sind sehr viel mehr Teilchen vorhanden (Atome, Moleküle) und der Vorgang ist dreidimensional.

Eine Welle ist immer Bewegung bzw. Bewegungsweitergabe von Teilchen, auch wenn die Bewegung einzelner Teilchen nicht allzu groß ist. Eine Welle ist ist daher immer Bewegungsenergie also kinetische Energie bzw. Übetragung dieser Energie wie bei einem Stoß auch. Die Behauptung, so wie sie in vielen Physikbüchern steht, dass eine Welle "reine Energie" sei ist daher reichlich sinnfrei, eine Welle ist kinetische Energie von Materieteilchen.

Ganz offensichtlich sind einzelne Teilchen und eine Welle zwei grundverschiedene Dinge.
Bei einem Teilchen ist es eben das Verhalten eines einzelnen Teilchens.
Bei einer Welle handelt es sich um das Verhalten sehr vieler Teilchen, die Bewegung wird dabei von Teilchen zu Teilchen weiter gegeben. Die einzelnen Teilchen bewegen sich dabei nur wenig weiter.

Diese zwei grundverschiedenen Vorgänge bzw. Modelle auf ein und dasselbe Medium anwenden zu wollen macht daher keinen Sinn.

In seinem Buch "Einsteins Universum" (1980) vergleicht Nigel Calder das Licht mit marschierenden Soldaten. Das entspricht Teilchen die für sich eine Frequenz aufweisen, das ist schon ungleich eher denkbar.
Nigel Calder schreibt dass dieses Modell Welle und Teilchen miteinander "versöhnen" würde. Das macht allerdings keinen Sinn. Denn Teilchen die sich ihrerseits periodisch verändern sind ein drittes neues Modell auch wenn diese Teilchen nun im "Gleichschritt marschieren" sollten. Dass er damit ein drittes neues Modell verwendet scheint Nigel Calder selbst nicht wirklich zu realisieren.

Nun, jedenfalls sind Teilchen die ihrerseits einer periodischen Zustandsänderung unterliegen ungleich wahrscheinlicher als eine Welle oder eben nur Teilchen. Ein Zwei Naturen Modell ist ohnehin sinnfrei.
Nicht von vornherein undenkbar wäre dass die einzelnen Teilchen aus denen eine Welle besteht registriert werden, aber das ist mit einer strahlenförmigen Ausbreitung des Lichts über beliebige Strecken nicht vereinbar. 

Dass etwa Elektronen einem "Spin" unterliegen zeigt ja auch bestens dass eine solche periodische Veränderung durchaus möglich ist.
Die Beugung die man etwa dem Licht zuschreibt ist grundsätzlich anderer Natur als die Beugung einer Welle. Licht breitet sich strahlenförmig aus, erst an einem Spalt entsteht eine Ablenkung. Ein Welle breitet sich immer trichterförmig bis kugelförmig aus.

Wenn eine Analogie zu einer Welle besteht dann wird es als Bestätigung für ein Wellenmodell angesehen. Und wenn etwas vom Verhalten einer Welle abweicht dann ist es eine elektromagnetische Welle, oder eine Teilchennatur, oder man findet sonst eine Erklärung.

Teilchen die für sich einer periodischen Zustandsänderung unterliegen, also für sich eine Frequenz aufweisen, sind zumindest ein sehr wahrscheinliches Modell.
Ein zwei Naturen Modell, also faktisch ein Modell das aus zwei verschiedenen Modellen besteht ist dagegen ganz einfach sinnfrei.



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6. 5. 2018        l. Ä.  2. 7. 2025      

Robert Markweger     rmw@markweger.at

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