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Astrophysikalisches Institut Neunhof

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			Die drei Arten der Entropie Der Begriff Entropie ist von fundamentaler Bedeutung in Thermodynamik und Statistik. Tatsächlich werden unter diesem Namen drei Konzepte mit erheblichen Unterschieden zusammengefasst. Verwendung des gleichen Namens für unterschiedliche Arten von Entropie hat zu beträchtlicher Verwirrung in der Literatur geführt. In diesem Artikel werden die grundsätzlichen konzeptionellen Eigenschaften der drei Ansätze untersucht, und ihre Unterschiede herausgestellt. Landauer's Vorschlag, die verschiedenen Arten von Entropie zu einer "totalen" Entropie zusammen zu fassen, wird kommentiert. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 511 KB ) Szilard's Theorem und Landauer's Prinzip Gibt es eine Korrelation von Informationsentropie und thermodynamischer Entropie? Szilard's Theorem, veröffentlicht in 1929, und Landauer's Prinzip, veröffentlicht in 1961, postulieren beide einen Zusammenhang zwischen Information und thermodynamischer Entropie. In diesem Artikel werden beide Theoreme detailliert beschrieben. Szilard's Theorem wird widerlegt. Und es wird gezeigt, dass Landauer's Prinzip, obwohl es experimentell weder widerlegt noch bestätigt ist, mehr Schaden als Nutzen bringt. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 635 KB ) Zeitdilatation beschleunigter Uhren Die Definitionen von Eigenzeit und Eigenlänge in der Allgemeinen Relativitätstheorie werden beschrieben. Für das Beispiel von Uhren und Maßstäben, die in einem rotierenden Bezugssystem ruhen, also gegenüber Inertialsystemen beschleunigt sind, werden die Zeitdilatation und die Längenkontraktion explizit berechnet. Experimentelle Tests dieser Zeitdilatation werden diskutiert, insbesondere die Untersuchung der Zerfallszeit beschleunigter Myonen. Zur Illustration des Äquivalenzprinzips wird gezeigt, dass die allgemein-relativistische Bewegungsgleichung von Objekten, die in einem rotierenden Bezugssystem in Ruhe sind, sich auf Newtons Bewegungsgleichung der gleichen Objekte reduziert, die in einem Inertialsystem ruhen und einem Gravitationsfeld ausgesetzt sind. Der Artikel schließt mit einigen Anmerkungen zum Unterschied zwischen realen und idealen Uhren, und der „Uhren-Hypothese”. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 312 KB ) Elektrische Ladungen in Gravitationsfeldern, und Einsteins Äquivalenz-Prinzip Gemäß Larmors Formel strahlen beschleunigte Ladungen elektromagnetische Wellen ab. Folglich sollten Ladungen strahlen, wenn sie in Gravitationsfeldern frei fallen, und sie sollten nicht strahlen, wenn sie in Gravitationsfeldern in Ruhe gehalten werden. Gemäß Einsteins Äquivalenz-Prinzip sollten dagegen Ladungen im freien Fall nicht strahlen, wohl aber wenn sie in Gravitationsfeldern in Ruhe gehalten werden. In diesem Artikel wird auf indirektes experimentelles Beweismaterial hingewiesen, nach dem das Äquivalenz-Prinzip korrekt ist, während die traditionelle Interpretation von Larmors Formel korrigiert werden muss. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 304 KB ) Energie und Impuls des Metrischen Feldes Die Erhaltung von Energie und Impuls in der Allgemeinen Relativitätstheorie. In der Allgemeine Relativitätstheorie tritt das metrische Feld der vierdimensionalen Raum-Zeit an die Stelle des Gravitationspotentials der Newton'schen Theorie, und die Christoffel-Symbole (die im Wesentlichen aus den Ableitungen des metrischen Feldes nach den vier Raum-Zeit-Koordinaten bestehen) treten an die Stelle der Gravitationskraft. Dementsprechend kann das Metrische Feld der ART, genauso wie Newtons Gravitationsfeld, Energie und Impuls speichern und mit anderen Feldern austauschen. In diesem Artikel werden insbesondere die Energie-Spannungs-Matrix (die kein Tensor ist!) des Metrischen Feldes, und die „dynamischen” Energie-Spannungs-Tensoren der anderen, in der Raum-Zeit enthaltenen Felder untersucht. Zum Abschluss wird die zuweilen behauptete Unverträglichkeit der ART mit dem Konzept der Erhaltung von Energie und Impuls diskutiert. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 370 KB ) Strahlung und Strahlungs-Rückwirkung Das elektromagnetische Feld beschleunigter Punktladungen nach der Maxwell'schen Elektrodynamik, und die Strahlungsrückwirkung nach der Theorie von Abraham und Lorentz Die vier Propagatoren des klassischen elektromagnetischen Feldes werden hergeleitet. Auf dieser Basis werden die Lienard-Wiechert'schen Potentiale berechnet, und aus diesen wiederum die retardierten und avancierten Felder abgeleitet, die von Punktladungen emittiert werden. Die Eigenschaften dieser Felder werden untersucht, und die Strahlungsformel von Larmor berechnet. Dann wird die Strahlungsrückwirkung mithilfe von Überlegungen zur Energieerhaltung betrachtet. Die gleiche Größe wird anschließend nochmals hergeleitet mithilfe des von Abraham und Lorentz vorgeschlagenen klassischen Modells eines ausgedehnten Elektrons. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 447 KB ) Anmerkungen zur Wheeler-Feynman Absorber-Theorie Die Herleitung der Absorber-Theorie wird detailliert vorgestellt. Die Absorbertheorie basiert auf der klassischen elektrodynamischen Fernwirkungstheorie, weicht aber an einem entscheidenden Punkt von ihr ab. Es wird gezeigt, dass (a) die Absorbertheorie keines ihrer wesentlichen Ergebnisse ohne diese Abweichung von der Fernwirkungstheorie erzielen kann, und dass (b) diese Abweichung den Anwendungsbereich der Theorie auf stationäre Strahlungsvorgänge einschränkt. Außerdem wird auf einen Fehler hingewiesen, der Wheeler und Feynman bei der Interpretation ihrer Gleichung (19) unterlief. Diese Schwächen können vermutlich durch eine quantentheoretische Formulierung der Absorbertheorie behoben werden. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 521 KB ) Evaneszente Elektromagnetische Felder Wenn elektromagnetische Wellen an der Grenzfläche zu einem optisch dünneren Medium vollständig ins dichtere Medium reflektiert werden (totale innere Reflektion), dann treten im optisch dünneren Medium exponentiell abfallende evaneszente Felder auf. In dieser Mitteilung wird gezeigt, dass die Beschreibung der evaneszenten Felder vollständig im Rahmen der Maxwell'schen Theorie möglich ist, und keine „neue Physik” erfordert. Außerdem werden das Snellius'sche Brechungsgesetz, die Fresnel-Koeffizienten, sowie die Phasenwinkel aller Felder für beliebige unter- und überkritische Einfallswinkel der Strahlung abgeleitet. Mithilfe der Stokes-Relationen werden explizite Formeln für die frustrierte totale innere Reflektion (FTIR) berechnet. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 857 KB ) Anmerkungen zur Speziellen Relativitätstheorie Die grundlegenden Physikalischen Prinzipien der Speziellen Relativitätstheorie werden diskutiert, und die Grenzen ihres Gültigkeitsbereichs aufgezeigt. Einsteins Ableitung der Lorentztransformationen aus den grundlegenden Prinzipien wird detailliert beschrieben. Schlussfolgerungen (Zeitdilatation, Längenkontraktion, Tunnelparadox, Zwillingsparadox) werden ausführlich dargestellt. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 461 KB ) Raum und Vakuum Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie verwenden diese Grundbegriffe der Physik in inkompatibler Weise Schon die Physik Newtons enthielt eine subtile Inkonsistenz in den Definitionen der Begriffe Raum und Vakuum. Dies wird in den Abschnitten 1 und 2 geschildert. Im 20. Jahrhundert wurden die Unzulänglichkeiten der Newton’schen Physik durch die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie überwunden. Jede der beiden Theorien beschreibt – für sich allein genommen – die Natur mit phantastischer Genauigkeit. Aber ART und QT verwenden inkompatible Definitionen von Raum und Vakuum. Die Abschnitte 3 bis 6 befassen sich mit den gigantischen Inkonsistenzen, die aus den inkompatiblen Definitionen erwachsen sind. Diese Entwicklung lässt Zweifel aufkommen, ob eine konsistente Physik überhaupt möglich ist. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 349 KB ) Das Weltmodell des Ptolemaios Mit dem Almagest verfügen wir über ein detailliertes Bild der Astronomie in der Griechischen Antike Zunächst werden die Sonnen - und Planetenmodelle der Griechischen Antike schrittweise entwickelt, und die jeweils erreichte Genauigkeit berechnet. Erster Schritt: Aristarchs einfaches Kreismodell, Tabelle 1 auf Seite 22. Zweiter Schritt: Hipparchs Modell mit zentrumsverschobenen Kreisbahnen, Tabelle 2 auf Seite 29. Dritter Schritt: Ptolemaios’ Modell mit Equanten, Tabelle 3 auf Seite 35.    Im Abschnitt 3 wird das Weltmodell des Ptolemaios rekonstruiert. Wir zeigen, dass es sich um ein vollständiges, dynamisches Modell handelt, nicht nur um ein kinematisches. Es stellt sich heraus, dass er es – basierend auf seinem Verständnis von Raum und Vakuum – genau so gestalten musste, wie er es tat. Tabelle 6 auf Seite 49 beschreibt den Aufbau des Ptolemäischen Kosmos.    Vorab geben wir im Abschnitt 1 einen kurzen Abriss der Überlieferungsgeschichte des Almagest. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 564 KB )
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