Warum hat die meiste Physik irgendwie mit Licht zu tun? [geschlossen]

Licht existiert in der Natur, daher mussten sich Physiker irgendwann dafür interessieren. Aber Licht ist in gewisser Weise etwas Besonderes. Alles, was wir sehen, sehen wir mit Licht. Unsere Augen reagieren empfindlich auf elektromagnetische Felder, aus denen dieses Licht besteht. Darüber hinaus ist die Hauptkraft, die die Sterne zusammenhält, der Elektromagnetismus, der die Wechselwirkung von Materie und Licht ist, die von der Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben wird. Ohne Elektromagnetismus wäre die Schwerkraft die einzige Kraft mit großer Reichweite, der nichts entgegensteht (außer vielleicht dem Pauli-Ausschlussprinzip, aber das ist eine andere Materie), und Materie würde in einer sehr dichten Region in sich zusammenbrechen und schwarze Löcher bilden.

Darüber hinaus entdeckte Einstein, dass die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet,$c$, ist eine unveränderliche Größe im Universum. Daraus kann man die ganze spezielle Relativitätstheorie aufbauen, von der alle modernen Theorien abhängen.

Als ob dies nicht genug wäre, stützt sich die Allgemeine Relativitätstheorie, die Gravitationstheorie, auch darauf, wie sich die Raumzeit krümmt. Raumzeit ist die Verschmelzung von Raum und Zeit zu einer Einheit, die die Beziehung von Raum und Zeit kodiert und wie sie sich von Rahmen zu Rahmen verändert (hier werden Zeitdilatations- und Längenkontraktionsgleichungen abgeleitet). Die Raumzeit hat sich als die richtige Beschreibung der Natur herausgestellt, und sie wurde entdeckt, weil Licht als masseloses Teilchen sich immer fortbewegen muss$c$.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Licht etwas Besonderes ist, weil es das erste entdeckte masselose Teilchen war. Wie oben beschrieben, führte dies in den letzten 110 Jahren zu einer Kaskade von Neuentdeckungen. Wir beziehen uns auf die "Lichtgeschwindigkeit", als wäre Licht etwas Besonderes, aber es ist nicht so. Wahrscheinlich wäre es besser, von der „Geschwindigkeit aller masselosen Teilchen“ zu sprechen, aber aus historischen Gründen tun wir das nicht. Der eigentliche Grund, warum Physiker meiner Meinung nach Licht lieben, liegt also darin, dass der Elektromagnetismus viele Jahre vor der Entdeckung der schwachen und starken Wechselwirkungen das Hauptspiel in der Stadt war, zusammen mit der Thermodynamik, die auch Licht beinhaltete .

Licht ist ein seltenes Phänomen, da es keine Masse hat. Die meisten Teilchen haben eine Masse und können daher nicht so wirken wie Licht, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen soll. Bei dieser Geschwindigkeit bewegt sich das Licht aufgrund der Relativitätstheorie unabhängig von Ihrer Perspektive mit der gleichen Geschwindigkeit; Egal wie schnell Sie sich bewegen können, Sie können das Licht niemals einholen, und selbst wenn Sie sich mehr darum bemühen, scheint sich das Licht immer mit der gleichen Geschwindigkeit von Ihnen weg zu bewegen.

Anstelle des Wortes Licht wäre es besser, das Wort Elektromagnetismus zu verwenden. Newton und Young waren fasziniert von der Zerlegung von weißem Licht in seine Farben und von Fransen hinter Kanten. Seit Maxwell war es offensichtlich, dass Licht nur ein kleiner Teil des elektromagnetischen Spektrums ist. Später wurden die schwache und die starke Kernkraft entdeckt. Aber in unserem Leben waren nur die beiden Kräfte Elektromagnetismus und Gravitation, die wir jeden Tag spüren. Zur Gravitation ist nur zu sagen, dass wir ihr unterworfen sind und dass wir über die Krümmung des Raumes in Abhängigkeit von Massen spekulieren.

Über Elektromagnetismus wissen wir viel und wir nutzen ihn jeden Tag. Wir wissen, dass EM-Strahlung das Ergebnis beschleunigter Teilchen ist. Seit Lorentz wissen wir, wie man die drei Phänomene bewegte Ladung, Magnetfeld und mechanische Kraft miteinander verbindet. Die resultierenden Geräte sind der elektrische Generator, der Elektroantrieb und die Magnetspule. Laser und LED sind ebenfalls EM-Phänomene. Für das Verständnis chemischer Verbindungen ist es auch hilfreich, den Elektromagnetismus zu kennen.

Es gibt viel Physik, wo man kein EM-Knowhow braucht. aber jedes Mal, wenn Sie tiefer in einige Phänomene eintauchen, enden Sie damit. Versuch es.