Die Glühbirne brennt gegen die Gesetze der Physik

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Die Funktionsprinzipien von Glühbirnen erscheinen uns so klar und offensichtlich, dass fast niemand über die Mechanik ihrer Arbeit nachdenkt. Dennoch verbirgt dieses Phänomen ein riesiges Rätsel, das noch nicht vollständig gelöst ist.

Zunächst ein Vorwort zur Entstehung dieses Artikels.

Vor ungefähr fünf Jahren habe ich mich bei irgendeinem Studentenforum angemeldet und dort einen Artikel darüber veröffentlicht, welche Fehler unsere akademische Wissenschaft bei der Interpretation vieler grundlegender Bestimmungen macht, wie diese Fehler von der alternativen Wissenschaft korrigiert werden und wie die akademische Wissenschaft gegen die Alternative kämpft, indem sie ein Etikett aufklebt dazu „Pseudowissenschaft“und beschuldigt ihn aller Todsünden. Mein Artikel hing ungefähr 10 Minuten in der Öffentlichkeit, danach wurde er in den Sumpf geworfen. Ich wurde sofort in eine unbefristete Sperre geschickt und es wurde mir verboten, mit ihnen zu erscheinen. Ein paar Tage später beschloss ich, mich bei anderen Studentenseiten anzumelden, um es erneut mit der Veröffentlichung dieses Artikels zu versuchen. Es stellte sich jedoch heraus, dass ich auf all diesen Seiten bereits auf der schwarzen Liste stand und meine Registrierung wurde abgelehnt. Soweit ich weiß, findet ein Informationsaustausch über unerwünschte Personen zwischen Studierendenforen statt und auf einer Seite auf die schwarze Liste gesetzt zu werden, bedeutet eine automatische Flucht vor allen anderen.

Dann entschied ich mich für die Zeitschrift Kvant, die sich auf populärwissenschaftliche Artikel für Schüler und Studenten spezialisiert hat. Da sich diese Zeitschrift in der Praxis aber noch stärker an das Schulpublikum orientiert, musste der Artikel stark vereinfacht werden. Von da an habe ich alles über Pseudowissenschaft rausgeschmissen und nur eine Beschreibung eines physikalischen Phänomens hinterlassen und es neu interpretiert. Das heißt, der Artikel hat sich von einem technisch-journalistischen zu einem rein technischen gewandelt. Aber ich wartete nicht auf eine Antwort der Redaktion auf meine Anfrage. Und früher kam immer die Antwort von Zeitschriftenredaktionen zu mir, auch wenn die Redaktion meinen Artikel ablehnte. Daraus schloss ich, dass ich in der Redaktion auch auf der schwarzen Liste stehe. Mein Artikel erblickte also nie das Licht der Welt.

Fünf Jahre sind vergangen. Ich beschloss, mich erneut an die Kvant-Redaktion zu wenden. Aber fünf Jahre später gab es keine Antwort auf meine Anfrage. Das bedeutet, dass ich immer noch auf ihrer schwarzen Liste stehe. Daher habe ich beschlossen, nicht mehr mit Windmühlen zu kämpfen und einen Artikel hier auf der Website zu veröffentlichen. Schade natürlich, dass die überwältigende Mehrheit der Schulkinder das nicht sieht. Aber hier kann ich nichts machen. Also, hier ist der Artikel selbst….

Warum ist das Licht an?

Wahrscheinlich gibt es auf unserem Planeten keine solche Siedlung, in der es keine Glühbirnen geben wird. Groß und klein, Leuchtstoff und Halogen, für Taschenlampen und leistungsstarke Militärscheinwerfer – sie haben sich in unserem Leben so fest etabliert, dass sie uns so vertraut sind wie die Luft zum Atmen. Die Funktionsprinzipien von Glühbirnen erscheinen uns so klar und offensichtlich, dass fast niemand über die Mechanik ihrer Arbeit nachdenkt. Dennoch verbirgt dieses Phänomen ein riesiges Rätsel, das noch nicht vollständig gelöst ist. Versuchen wir es selbst zu lösen.

Nehmen wir ein Becken mit zwei Rohren, durch das eine Wasser in das Becken strömt, durch das andere es herausströmt. Nehmen wir an, jede Sekunde gelangen 10 Kilogramm Wasser in das Becken, und im Becken selbst werden 2 dieser zehn Kilogramm auf magische Weise in elektromagnetische Strahlung umgewandelt und herausgeschleudert. Frage: Wie viel Wasser verlässt den Pool durch ein anderes Rohr? Wahrscheinlich wird sogar ein Erstklässler antworten, dass er 8 Kilogramm Wasser pro Sekunde braucht.

Ändern wir das Beispiel ein wenig. Lass es elektrische Leitungen statt Rohre geben und eine Glühbirne anstelle eines Pools. Betrachten Sie die Situation noch einmal. Ein Draht in einer Glühbirne enthält beispielsweise 1 Million Elektronen pro Sekunde. Wenn wir davon ausgehen, dass ein Teil dieser Million in Lichtstrahlung umgewandelt und von der Lampe in den umgebenden Raum emittiert wird, dann verlassen weniger Elektronen die Lampe durch den anderen Draht. Was werden die Messungen zeigen? Sie zeigen, dass sich der elektrische Strom im Stromkreis nicht ändert. Strom ist ein Elektronenfluss. Und wenn der elektrische Strom in beiden Drähten gleich ist, bedeutet dies, dass die Anzahl der Elektronen, die die Lampe verlassen, gleich der Anzahl der Elektronen ist, die in die Lampe eintreten. Und Lichtstrahlung ist eine Art von Materie, die nicht aus einer vollkommenen Leere kommen kann, sondern nur aus einer anderen Art kommen kann. Und wenn in diesem Fall aus Elektronen keine Lichtstrahlung entstehen kann, woher kommt dann die Materie in Form von Lichtstrahlung?

Dieses Phänomen des Glühens einer Glühbirne gerät auch in Konflikt mit einem sehr wichtigen Gesetz der Elementarteilchenphysik – dem Erhaltungssatz der sogenannten Leptonenladung. Nach diesem Gesetz kann ein Elektron mit der Emission eines Gammaquants nur in der Vernichtungsreaktion mit seinem Antiteilchen, einem Positron, verschwinden. Aber in einer Glühbirne kann es keine Positronen als Träger von Antimaterie geben. Und dann bekommen wir eine buchstäblich katastrophale Situation: Alle Elektronen, die durch einen Draht in die Glühbirne gelangen, verlassen die Glühbirne durch einen anderen Draht ohne Vernichtungsreaktionen, aber gleichzeitig erscheint in der Glühbirne selbst neue Materie in Form von Lichtstrahlung.

Und hier ist ein weiterer interessanter Effekt, der mit Drähten und Lampen verbunden ist. Vor vielen Jahren führte der berühmte Physiker Nikola Tesla ein mysteriöses Experiment zur Übertragung von Energie durch einen Draht durch, das in unserer Zeit vom russischen Physiker Avramenko wiederholt wurde. Die Essenz des Experiments war wie folgt. Wir nehmen den gebräuchlichsten Transformator und verbinden ihn mit der Primärwicklung an einen Stromgenerator oder ein Netz. Ein Ende des Sekundärwicklungsdrahtes baumelt einfach in der Luft, das andere Ende ziehen wir in den nächsten Raum und verbinden es dort mit einer Brücke aus vier Dioden mit einer Glühbirne in der Mitte. Wir legen Spannung an den Transformator an und das Licht ging an. Aber immerhin reicht nur ein Draht, und zwei Drähte werden benötigt, damit der Stromkreis funktioniert. Gleichzeitig erwärmt sich nach Angaben von Wissenschaftlern, die dieses Phänomen untersuchen, der Draht zur Glühbirne überhaupt nicht. Es wird nicht so heiß, dass anstelle von Kupfer oder Aluminium jedes Metall mit sehr hohem Widerstand verwendet werden kann und bleibt trotzdem kalt. Darüber hinaus ist es möglich, die Dicke des Drahtes auf die Dicke eines menschlichen Haares zu reduzieren, und dennoch funktioniert die Installation ohne Probleme und ohne Wärmeentwicklung im Draht. Dieses Phänomen der Energieübertragung durch einen Draht ohne Verluste konnte bisher noch niemand erklären. Und jetzt werde ich versuchen, meine Erklärung für dieses Phänomen zu geben.

Es gibt ein solches Konzept in der Physik - physikalisches Vakuum. Es darf nicht mit einem technischen Vakuum verwechselt werden. Technisches Vakuum ist gleichbedeutend mit Leere. Wenn wir alle Luftmoleküle aus dem Gefäß entfernen, entsteht ein technisches Vakuum. Das physikalische Vakuum ist völlig anders, es ist eine Art Analogon der alles durchdringenden Materie oder Umgebung. Alle auf diesem Gebiet tätigen Wissenschaftler zweifeln nicht an der Existenz eines physikalischen Vakuums, denn seine Realität wird durch viele bekannte Tatsachen und Phänomene bestätigt. Sie streiten über das Vorhandensein von Energie darin. Jemand spricht von einer extrem geringen Energiemenge, andere neigen dazu, über eine extrem große Energiemenge nachzudenken. Eine genaue Definition des physikalischen Vakuums ist nicht möglich. Aber Sie können durch seine Eigenschaften eine ungefähre Definition geben. Zum Beispiel dies: Das physikalische Vakuum ist ein besonderes alles durchdringendes Medium, das den Raum des Universums bildet, Materie und Zeit erzeugt, an vielen Prozessen beteiligt ist, enorme Energie hat, aber für uns mangels des Notwendigen nicht sichtbar ist Sinnesorgane und erscheint uns daher als Leere. Besonders hervorzuheben ist: Das physikalische Vakuum ist keine Leere, es scheint nur Leere zu sein. Und wenn Sie diese Position einnehmen, lassen sich viele Rätsel leicht lösen. Zum Beispiel das Rätsel der Trägheit.

Was Trägheit ist, ist noch nicht klar. Darüber hinaus widerspricht das Trägheitsphänomen sogar dem dritten Hauptsatz der Mechanik: Aktion ist gleich Reaktion. Aus diesem Grund versuchen Trägheitskräfte manchmal sogar, als illusorisch und fiktiv erklärt zu werden. Aber wenn wir in einem stark gebremsten Bus unter den Einfluss von Trägheitskräften geraten und eine Beule an der Stirn bekommen, wie illusorisch und fiktiv wird diese Beule sein? In Wirklichkeit entsteht Trägheit als Reaktion des physischen Vakuums auf unsere Bewegung.

Wenn wir im Auto sitzen und Gas geben, beginnen wir uns ungleichmäßig (beschleunigt) zu bewegen und durch diese Bewegung des Gravitationsfeldes unseres Körpers verformen wir die Struktur des uns umgebenden physikalischen Vakuums und geben ihm etwas Energie. Und das Vakuum reagiert darauf, indem es Trägheitskräfte erzeugt, die uns zurückziehen, um uns in Ruhe zu lassen und dadurch die von ihm eingebrachte Verformung zu beseitigen. Um die Trägheitskräfte zu überwinden, wird viel Energie benötigt, was sich in einem hohen Kraftstoffverbrauch zum Beschleunigen niederschlägt. Eine weitere gleichförmige Bewegung beeinflusst das physikalische Vakuum in keiner Weise und erzeugt daher keine Trägheitskräfte, daher ist der Kraftstoffverbrauch für eine gleichförmige Bewegung geringer. Und wenn wir anfangen zu verlangsamen, bewegen wir uns wieder ungleichmäßig (langsamer) und verformen das physikalische Vakuum erneut mit seiner ungleichmäßigen Bewegung, und es reagiert wieder darauf, indem es Trägheitskräfte erzeugt, die uns nach vorne ziehen, um uns in einen Zustand gleichmäßiger geradliniger Bewegung zu bringen wenn keine Vakuumverformung vorliegt. Aber jetzt übertragen wir keine Energie mehr an das Vakuum, sondern es gibt sie an uns ab, und diese Energie wird in Form von Wärme in den Bremsbelägen des Autos abgegeben.

Eine solche beschleunigte-gleichmäßig-verzögerte Bewegung des Autos ist nichts anderes als ein einzelner Zyklus einer oszillierenden Bewegung mit niedriger Frequenz und großer Amplitude. Beim Beschleunigen wird Energie in das Vakuum eingebracht, beim Abbremsen gibt das Vakuum Energie ab. Und das Faszinierendste ist, dass das Vakuum mehr Energie abgeben kann, als es zuvor von uns erhalten hat, denn er selbst besitzt einen enormen Energievorrat. In diesem Fall tritt keine Verletzung des Energieerhaltungssatzes auf: Wie viel Energie wird uns das Vakuum geben, genau so viel Energie erhalten wir daraus. Aber aufgrund der Tatsache, dass uns das physische Vakuum als Leere erscheint, wird es uns so vorkommen, als ob Energie aus dem Nichts entsteht. Und solche Tatsachen einer offensichtlichen Verletzung des Energieerhaltungssatzes, wenn Energie buchstäblich aus der Leere erscheint, sind in der Physik seit langem bekannt (zum Beispiel wird bei jeder Resonanz eine so große Energie freigesetzt, dass ein schwingendes Objekt sogar kollabieren kann)..

Umfangsbewegung ist auch eine Art ungleichmäßige Bewegung, auch bei konstanter Geschwindigkeit, weil in diesem Fall ändert sich die Lage des Geschwindigkeitsvektors im Raum. Folglich verformt eine solche Bewegung das umgebende physikalische Vakuum, das darauf reagiert, indem es Widerstandskräfte in Form von Zentrifugalkräften erzeugt: Sie sind immer so ausgerichtet, dass die Bewegungsbahn der Bewegung gerade und geradlinig wird, wenn kein Vakuum vorhanden ist Verformung. Und um Zentrifugalkräfte zu überwinden (oder das durch Rotation verursachte Vakuum aufrechtzuerhalten), muss man Energie aufwenden, die in das Vakuum selbst geht.

Nun können wir auf das Phänomen des Glühens der Glühbirne zurückkommen. Für seinen Betrieb muss ein elektrischer Generator im Stromkreis vorhanden sein (auch wenn eine Batterie vorhanden ist, wurde diese noch einmal vom Generator geladen). Die Rotation des Rotors des elektrischen Generators verformt die Struktur des benachbarten physikalischen Vakuums, im Rotor entstehen Fliehkräfte, und die Energie zur Überwindung dieser Kräfte verlässt die Primärturbine oder eine andere Rotationsquelle in das physikalische Vakuum. Die Bewegung von Elektronen in einem elektrischen Stromkreis erfolgt unter der Wirkung von Zentrifugalkräften, die durch ein Vakuum in einem rotierenden Rotor erzeugt werden. Wenn Elektronen in den Glühfaden einer Glühbirne eintreten, bombardieren sie die Ionen des Kristallgitters intensiv und beginnen stark zu vibrieren. Bei solchen Schwingungen wird die Struktur des physikalischen Vakuums wieder verformt und das Vakuum reagiert darauf mit der Emission von Lichtquanten. Da das Vakuum selbst eine Art von Materie ist, wird der zuvor erwähnte Widerspruch zur Erscheinung von Materie aus dem Nichts aufgehoben: Eine Form von Materie (Lichtstrahlung) entsteht aus einer anderen ihrer Art (physikalisches Vakuum). Die Elektronen selbst verschwinden in einem solchen Prozess nicht und verwandeln sich nicht in etwas anderes. Daher, wie viele Elektronen durch einen Draht in die Glühbirne eintreten, kommt genau dieselbe Menge durch den anderen heraus. Die Energie der Quanten wird natürlich auch dem physikalischen Vakuum entnommen und nicht den in den Faden eintretenden Elektronen. Die Energie des elektrischen Stroms im Stromkreis selbst ändert sich nicht und bleibt konstant.

Für die Lumineszenz der Lampe werden also nicht Elektronen selbst benötigt, sondern scharfe Schwingungen der Ionen des Kristallgitters des Metalls. Die Elektronen sind nur ein Werkzeug, das die Ionen zum Schwingen bringt. Aber das Werkzeug kann ersetzt werden. Und im Experiment mit einem Draht passiert genau das. In Nikola Teslas berühmtem Experiment zur Energieübertragung durch einen Draht war ein solches Instrument das interne elektrische Wechselfeld des Drahtes, das seine Stärke ständig änderte und dadurch die Ionen zum Schwingen brachte. Daher ist der Ausdruck „Energieübertragung durch einen Draht“in diesem Fall nicht erfolgreich, sogar irrtümlich. Durch den Draht wurde keine Energie übertragen, die Energie wurde in der Glühbirne selbst aus dem umgebenden physikalischen Vakuum freigesetzt. Aus diesem Grund erwärmte sich der Draht selbst nicht: Es ist unmöglich, ein Objekt zu erhitzen, wenn ihm keine Energie zugeführt wird.

Infolgedessen zeichnet sich eine ziemlich verlockende Aussicht auf einen starken Rückgang der Kosten für den Bau von Stromleitungen ab. Erstens können Sie mit einem statt mit zwei Drähten auskommen, was die Investitionskosten sofort senkt. Zweitens können Sie anstelle von relativ teurem Kupfer jedes der billigsten Metalle verwenden, sogar rostiges Eisen. Drittens können Sie den Draht selbst auf die Dicke eines menschlichen Haares reduzieren und die Festigkeit des Drahtes unverändert lassen oder sogar erhöhen, indem Sie ihn in eine Hülle aus strapazierfähigem und billigem Kunststoff einschließen (dies schützt übrigens auch den Draht.) durch atmosphärische Niederschläge). Viertens ist es aufgrund der Reduzierung des Gesamtgewichts des Drahtes möglich, den Abstand zwischen den Stützen zu vergrößern und dadurch die Anzahl der Stützen für die gesamte Leitung zu reduzieren. Ist es realistisch, dies zu tun? Natürlich ist es echt. Es gäbe einen politischen Willen der Führung unseres Landes, und die Wissenschaftler werden Sie nicht im Stich lassen.