Licht und Schatten "verrühren"

[MichaP]

Eine Problemstellung, durchaus ernst gemeint. Ich schreibe sie hier rein weil sie nichts mit Bergbau zu tun hat. Dennoch glaube ich das hier im Forum der Eine oder Andere ist der die Frage lustig findet.

Heute Morgen beim Frühstück: Meine Tochter schaut in ihre Kakaotasse und stellt fest das sich der Kakao nicht verrühren lässt. Also egal wie sie rührt ein Teil des Kakaos ist dunkler als der andere. Dann stellt sie fest das es der Teilschatten auf dem Kakao ist, der für den Farbunterschied verantwortlich ist und nicht der Kakao selber.

Daraus ergab sich eine neue Frage: Kann man - theoretisch - Licht und Schatten "verrrühren"?

Ich bin sehr gespannt...

[Strebpanzer]

kommt drauf an was du unter "verrühren" verstehst und welcher "Löffel" dazu benutzt wird. Hört sich erst mal blöd an, aber nehmen wir mal folgendes Gedanken-Experiment:

Hinter einer Blende mit einem länglichen Schlitz sitzt eine Lichtquelle, die auf eine weiße Wand stahlt. Die Lichtquelle strahlt außerdem um die Blende herum, so dass auf der weißen Wand ein Schatten zu sehen ist, mit einem hellen Balken in der Mitte.

Wenn man nun die Blende dreht und die Drehfrequenz erhöht dann wird für das Auge Licht und Schatten verschwimmen, so dass man - je nach Drehfrequenz - in der Mitte einen mehr oder weniger hellen "grauen Fleck" sieht.

Ganz praktisch verwendet man das "Verrühren" von Licht und Schatten (Lampe an, Lampe aus) bei einer PWM-Steuerung von LEDs (z.B. Taschenlampen). Das macht man so schnell dass das menschliche Auge nicht mehr "Licht da, Licht weg" registriert, sondern das ganze halt als helle Lampe oder dunkle Lampe wahrnimmt.

Alternativ kann man versuchen den Schatten mit über-Lichtgeschwindigkeit zu bewegen. Dafür muss man zwar ein paar vernachlässigbar kleine physikalische und praktische Hindernisse überwinden, aber irgendwas wird dann wohl auch verschwimmen. Ich rate aber dringend davon ab sowas in der heimischen Küche auszuprobieren, das könnt einen riesen Sauerei geben!

2. Alternative: nimm Photoshop, da gibt's auch "Verrühr-Effekte"

GA
cb

[Falafel]

Da könnten wir ja mal ein Großexperiment im "Hohe Stolln" machen. Der durchaus reichlich vorhandene Schlamm hat ähnliche Konsistens und Effekte

[micha2]

...Daraus ergab sich eine neue Frage: Kann man - theoretisch - Licht und Schatten "verrrühren"?...

Ein Schatten ist ja (in den weitaus meisten Fällen) schon "verrührtes" Licht - oder etwas exakter formuliert:
Der "nichtideale" Schatten ist die Summe aller reflektierten Umgebungslichtstrahlen hinter dem abschirmendem Medium.
Mit unterschiedlichen Reflektoren/Absorbern kann man (fast) beliebige Schattenmuster erzeugen,
oder man verschiebt eben das abschirmende Medium im Raum, so daß sich die Reflektionssumme ändert.

Ein idealer Schatten wäre die vollkommene Abwesenheit von (Streu)Licht!
Eine grobe Näherung dazu:


Nachtrag/Ergänzung:
Eine "mechanische Verrührung" (im Sinne von Milch im Kaffee) kann dabei natürlich nicht stattfinden! Dazu sind die Materiewellenlängen zu unterschiedlich ->

Das Modell der Materiewellen besagt, dass jedem Teilchen eine Welle einer bestimmten Wellenlänge zugeordnet werden kann. Es wird genutzt, um quantenmechanische Effekte von Materie wie Streuverhalten und Interferenz zu beschreiben, die durch das Teilchenmodell der klassischen Mechanik nicht erklärt werden können; vergleiche Welle-Teilchen-Dualismus.

http://de.wikipedia.org/wiki/Materiewelle

Auch nimmt das Auge natürlich (meist) nur die reflektierten Lichtstrahlen/Quanten wahr!
Durch wellenlängenabhängige Reflektionseigenschaften (der beleuchteten Objekte) entsteht so auch der Farbeindruck.

[Waldschrat]

Daraus ergab sich eine neue Frage: Kann man - theoretisch - Licht und Schatten "verrrühren"?

Nein, das kann man natürlich nicht. Es ist zu einer bestimmten Zeit t an einem Punkt p entweder Licht oder Schatten. Yin oder Yang. Auch wenn durch technische Tricks vor unserem trägen Auge der Eindruck des Verrührtseins entsteht.

[micha2]

Nein, das kann man natürlich nicht. Es ist zu einer bestimmten Zeit t an einem Punkt p entweder Licht oder Schatten. Yin oder Yang.

Hi Schrat,
darüber müssten wir aber nochmals ausführlicher diskutieren!

Die Heisenbergsche Unschärferelation oder Unbestimmtheitsrelation ist die Aussage der Quantenphysik, dass zwei komplementäre Eigenschaften eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmbar sind

http://de.wikipedia.org/wiki/Heisenberg ... ferelation

[Waldschrat]

Krumi, das wäre mir eine Freude!

zwei komplementäre Eigenschaften eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmbar

Nur so viel: Die Unschärferelation ist hier nicht anwendbar, da Licht und Schatten nicht Eigenschaften eines Teilchens sind und auch nicht beliebig genau bestimmt werden müssen.

Der MPU sitzt jetzt da und lacht sich eins, weil wir ihm alle auf den Leim gehen
und vom Kakao seiner Tochter auf den Heisenberg kommen.

[MichaP]

Ich lache gar nicht. Ich freue mich.
Ich hatte tatsächlich in die von Krumi eingeschlagene Richtung Heisenberg, Schrödinger, Einstein und Co. gedacht.
Allerdings bin ich auf dem Gebiet, wie wohl viele Menschen, nicht sonderlich fit. Ich weiß aber das es hier im Forum durchaus Leute gibt die solche Dinge Freude machen und freue mich darauf hoffentlich mehr davon lesen zu dürfen und erwarte mit Spannung die Diskussion. GGf. entsteht eine Theorie die ich wieder aufgreifen kann und dann mit meinem Kind eine (abstrahierte) Betrachtung dieser zu machen.
Sicher: Lotti erst sechs Jahre alt und wird den Papi für verrückt erklären, dennoch hat sie an solchen Diskussionen einen riesen Spaß (ich weiß allerdings nicht ob sie mit mir oder über mich lacht).

[Geophon]

Nur so viel: Die Unschärferelation ist hier nicht anwendbar, da Licht und Schatten nicht Eigenschaften eines Teilchens sind und auch nicht beliebig genau bestimmt werden müssen.

Auf makroskopischer Ebene mag das ja stimmen, aber quantenmechanisch dürfte das eine
ziemlich interessante Frage sein. Licht besteht aus Photonen, für die die Unschärferelation
gilt. Entweder der Aufenthaltsort des Photons oder seine Energie (bzw. Impuls) sind
bekannt.
Als Gedankenexperiment: Wenn man eine Lichtquelle nimmt und durch eine Blende
scheinen lässt, erzeugt man damit einen mehr oder weniger wohl definierten "Lichtstrahl",
also einen Bereich, durch den die Photonen der Lichtquelle sich bewegen. Rings herum
hat man Schatten, also Abwesenheit von Photonen.
Wenn man nun die Frequenz der emittierten Photonen misst, vergrößert man dadurch die
Ortsunschärfe, denn die Energie wird von der Frequenz bestimmt.
Damit müsste man Bereiche erzeugen, in denen sich vorher keine Photonen
aufgehalten haben (Schatten) und in denen sich jetzt mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
Photonen aufhalten. Das wäre ja schon eine Art Vermischung von beidem.

Aber dieses Beispiel zeigt vor allem, dass makroskopische Definitionen im Bereich der
Quantenmechanik oft keine sinnvolle Bedeutung mehr haben.

[micha2]

Hi Schrat,
so einfach kommst du aus der Nummer aber nicht raus!

Nein, das kann man natürlich nicht. Es ist zu einer bestimmten Zeit t an einem Punkt p entweder Licht oder Schatten. Yin oder Yang.

Also entweder ist ein Lichtquant da oder eben nicht!
Dann greift aber sofort die Unschärferelation und wir müssen über Aufenthaltswahrscheinlichkeiten reden...

...Nur so viel: Die Unschärferelation ist hier nicht anwendbar, da Licht und Schatten nicht Eigenschaften eines Teilchens sind und auch nicht beliebig genau bestimmt werden müssen...

Also das Licht als Welle betrachtet! Dann sind durch Überlagerungen/Interferenzen aber beliebige Amplituden (Helligkeiten) möglich.
(Wobei man natürlich auch hier nicht gleichzeitig Amplitude und Frequenz/Farbe - an einem Punkt - beliebig genau bestimmen kann.)

Im übrigen ist eine "Verrührung" (z.B.: Milch im Kaffee) eine mechanische, rel. langsam ablaufende Lageänderung unterschiedlich reflektierender, makroskopischer Teilchen!!!
Hat man erstmal einen "quasihomogenen" Zustand erreicht, wird sich dann nicht mehr allzuviel tun -> halt nur noch eine Deformation/Lageänderung der reflektierenden Getränkeoberfläche.

Das ganze Problem ist also völlig virtuell:
Unser Auge nimmt die reflektierten Lichtstrahlen/Quanten eines Gegenstandes wahr und das Gehirn verarbeitet es zu einem Bild/Muster!

Im übrigen liebe ich solche Diskussionen! Das macht einem immer wieder deutlich, wie wenig man eigentlich von der Welt versteht...

[Strebpanzer]

Im übrigen liebe ich solche Diskussionen! Das macht einem immer wieder deutlich, wie wenig man eigentlich von der Welt versteht...

dann lies mal das da: http://www.nature.com/news/simulations- ... am-1.14328

wenn die Kollegen recht haben dann ist es völlig irrelevant wieviel man von der Welt versteht, es gibt gar keine!

Und nein, das ist kein OT - am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches wird ja auch Licht mit Schatten verrührt! Aber auch hier gilt die Warnung: NICHT in der heimischen Küche probieren, das gibt Ärger mit dem Umweltbundesamt, MINDESTENS!

GA
cb

[micha2]

...Und nein, das ist kein OT - am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches wird ja auch Licht mit Schatten verrührt!...

Nein, so einfach kann man das nicht formulieren.
Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) ist eine exakt definierte Grenze:
Unterhalb dieser Grenze ist die Fluchtgeschwindigkeit (beliebiger Teilchen) größer als die Vakuumlichtgeschwindigkeit! Kein Teilchen (Photon/Quant) verlässt also diesen Raum! (Das ist kein Schatten - das ist Nichtanwesenheit von Licht/Energie/Materie)

Überhalb/an dieser Grenze passiert natürlich ganz Ungeheuerliches:
Die "eingesaugten" Materieteilchen geben, durch zunehmende Beschleunigung, riesige Mengen Energie ab. Der weitaus größte Energiebetrag liegt aber wesentlich überhalb des sichtbaren Frequenzspektrums -> Röntgen/Gammabereich

Soweit zumindest (die extremst vereinfachte) Zusammenfassung der aktuellen Therorie.
Ob dieses "Abstraktum" aber auch nur Spuren von Wahrheit aufweist, werden wir wohl nie erfahren...

Damit erübrigt sich auch die Diskussion um Wahrheit und Wirklichkeit:
Wir können nur Beobachtungen in vereinfachte Gesetze/Formeln verpacken!
Wir können aber niemals das Universum in seiner Gesamtheit vollständig verstehen/begreifen...
...sagt zumindest der "Gödel":

Der Gödelsche Unvollständigkeitssatz ist einer der wichtigsten Sätze der modernen Logik. Er beschäftigt sich mit der Ableitbarkeit von Aussagen in formalen Systemen. Der Satz zeigt die Grenzen der formalen Systeme ab einer bestimmten Leistungsfähigkeit auf. Er weist nach, dass es in hinreichend starken Systemen, wie der Arithmetik, Aussagen geben muss, die man weder formal beweisen noch widerlegen kann.

http://de.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6del ... gkeitssatz

mit lachendem Glück auf
Krumi

[Wicküler]

Wie schön dass wir nicht nur im Matsch spielen können... Und sehe an den kommenden IMW Abenden in Freiberg ganz neue philosophische Exkursion entstehen... Vom Mundloch zum schwarzen Loch in der Götterdämmerung im Halbschatten.

[MatthiasM]

Hatte gerade kurz die Simpsons-Folge mit dem schwarzen Loch im Keller vor Augen.
Und Schrödingers Katze (standesgemäß erkennbar als Black Hole Cat, nachdem sie aus der Kiste rausdarf) - die würde der ganzen Geschichte abhelfen, indem sie den Kakao umwirft und aufschlabbert. Nix mehr mit verrühren.

[Strebpanzer]

Hatte gerade kurz die Simpsons-Folge mit dem schwarzen Loch im Keller vor Augen.
Und Schrödingers Katze (standesgemäß erkennbar als Black Hole Cat, nachdem sie aus der Kiste rausdarf) - die würde der ganzen Geschichte abhelfen, indem sie den Kakao umwirft und aufschlabbert. Nix mehr mit verrühren.

schön formuliert! ich mag pragmatische Lösungen