Auflage streng limitiert! - siehe Gate A4

Patentanmeldung P 197 04 139.6

Die betreffende Patentanmeldung möchte der Bourbaki insbesondere jüngeren Internetbenutzern sehr ans Herz legen, welche die Mittelschule besuchen. Vielleicht können Sie im Rahmen eines Wettbewerbs "Jugend forscht" oder im Rahmen einer Klassenarbeit Ihrer Schulklasse mit der Unterstützung Ihres Physiklehrers so eine Apparatur zusammenbauen. Die dazu erforderlichen Elemente, wie Photozellen, Hochleistungsverstärker und dgl. sind dabei relativ leicht erhältlich, so daß eine wissenschaftlich interessante Schulklasse mit der Unterstützung eines entsprechend interessierten Physikprofessors durchaus in der Lage wäre, sich Verdienste um die moderne Physik zu erwerben.

Photonenprüfgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photonenprüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Über die Jahrhunderte hinweg war es eine unbeantwortete Frage geblieben, ob das Phänomen des Lichts nun eine Wellenstruktur oder eine Korpuskularstruktur besitzt. Christian Huygens (1629 - 1695) vertrat dabei die Auffassung, daß Licht eine Wellennatur besäße, während Isaac Newton (1663 - 1725) einer Kurpuskularstruktur den Vorzug gab. Im Jahre 1802 konnte dann allerdings Thomas Young (1773 - 1829) das Auftreten optischer Interferenzerscheinungen zeigen, womit ganz eindeutig die Wellennatur des Lichts bewiesen war.

Damit hätte man es eigentlich bewenden lassen können - wenn nicht eine Reihe von Theoretikern aufgetreten wären, welche im Rahmen unbewiesener Theorien die bereits belegte Wellennatur des Lichts erneut in Frage gestellt hätten. Dabei handelte es sich im wesentlich um vier theoretische Blödmänner, welche in dem folgenden Erwähnung finden sollen:

Blödmann Nr. 1 in Form von Max Planck

Das Abstrahlungsverhalten eines akustischen Lautsprechers wird bekanntlich durch eine asymmetrische Glockenkurve festgelegt, welche im allgemeinen als "Frequenzgang" bezeichnet wird. Dieser Frequenzgang wird dabei durch die Materialeigenschaften der Schwingungsmembran, der Schwingspule und des verwendeten Treibermagneten, d.h. die Gesamtheit der den Abstrahlungsvorgang beeinflussenden Einheiten, sowie durch die Eigenschaften des Mediums festgelegt, in welches diese Abstrahlung hinein erfolgt. So wie dies nämlich von einem heliumbeatmeten Taucher bekannt ist, ist der Frequenzgang eines schallabgebenden Organs - hier in diesem Fall der menschlichen Stimmbänder - sehr stark auch von dem Medium abhängig, in welchem das schallabgebende Organ seine Schwingungen durchführt. Eine rein mathematische Bestimmung des auftretenden Frequenzgangs eines Lautsprechers erscheint somit äußerst schwierig, weil nicht nur die schallabgebenden Eigenschaften des Lautsprechers, sondern auch die schwingungsaufnehmenden Eigenschaften des den Lautsprecher umgebenden Mediums in Form der vorhandenen Luft sehr genau berücksichtigt werden müssen.

Eine in etwa analoge Situation ergibt sich bei einer thermisch erwärmten schwarzen Metallplatte, welche entsprechend einer asymmetrischen Glockenkurve, d.h. der sogenannten "Strahlungskurve schwarzer Körper" elektromagnetische Strahlung von ihrer thermisch schwingenden Oberfläche in ein umgebendes Medium hinein abgibt. Auch hier dürfte eine mathematische Ableitung dieser Strahlungskurve praktisch unmöglich sein, weil weder das thermische Abstrahlungsverhalten einer schwarzen Metallplatte noch die thermische Erregbarkeit des diese Metallplatte umgebenden Mediums in Form des Äthers Eigenschaften darstellen, welche getrennt bestimmt oder berechnet werden können.

Trotz dieser an sich auswegslos erscheinenden Situation hatte im Jahre 1900 Max Planck, seinerzeit Professor für Theoretische Physik der Universität Berlin, sich an dieses ziemlich gewagte Unterfangen herangewagt, indem er folgendermaßen vorging:

a) Zum einen blieb das Medium, in welches die elektromagnetische Abstrahlung hinein erfolgen sollte, vollkommen unerwähnt, indem man so tat, als ob dasselbe gar nicht existierte bzw. als unbekannte Einflußgröße gar nicht berücksichtigt zu werden braucht, was sicherlich nicht zulässig erscheint, und

b) es wurden auf der Seite des abstrahlenden Körpers eine Vielzahl von "elementaren Resonatoren" postuliert, deren Anzahl und Schwingungseigenschaften im Rahmen einer Rückwärtsrechnung derart eingestellt wurden, daß am Ende die gewünschte Frequenzgangkurve schwarzer Strahler herauskam.

 

Bei dieser gefälschten Ableitung unter Zuhilfenahme "elementarer Resonatoren" ergaben sich gequantelte Energiegrößen entsprechend der folgenden Gleichung:

E = h n      (1)

wobei E die Energie in [erg], h das sogenannte Plancksche Wirkungsquantum mit seinem Zahlenwert von 6,885 . 10^-27 [erg s] und n die Frequenz in [s^-1] sind. Dabei erscheint es beachtenswert, daß diese Plancksche Wirkungsquantum h sich durch Division einer aus der Wienschen Strahlungskurve bekannten Konstanten C₁ mit ihrem Zahlenwert von 5,9954 . 10^-6 [erg cm²s^-1] durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c von 3 . 10¹⁰ [cm s^-1] ergibt, wobei man sich natürlich fragen muß, ob eine Konstante deshalb bedeutsamer oder konstanter wird, wenn man sie mit einer anderen Konstante multipliziert oder dividiert.

Die von Von Max Planck begangene Physikmogelei ist jedoch trotzdem relativ leicht erkennbar, weil später im Rahmen von Messungen durch O. Lummer und E. Pringsheim an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt nachgewiesen werden konnte, daß die ursprünglich von Planck verwendete Wiensche Strahlungskurve nicht korrekt ist und somit revidiert werden mußte, ohne daß Max Planck es denn allerdings für notwendig erachtet hatte, daß er an seiner zuvor gemachten Ableitung der Strahlungskurve schwarzer Körper entsprechende Korrekturen vornahm oder seine Physikmogelei öffentlich eingestand (siehe G. Bourbaki "Der Sündenfall der Physik", München 1980, Kapitel 15 "Planck und die schwarzen Hohlräume").

Dessen ungeachtet erhielt Max Planck für diese Leistung im Jahre 1919 den Nobelpreis.

Blödmann Nr. 2 in Form von Albert Einstein

Im Jahr 1905 veröffentlichte der am Schweizerischen Patentamt zu Bern tätige Albert Einstein in den Annalen der Physik Band 17, Seiten 132 bis 148 einen Artikel mit dem Titel "Über einen die Erzeugung und Verwendung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt", in welchem er die Auffassung vertrat, daß Licht aus einer endlichen Anzahl von in Raumpunkten lokalisierten Energiequanten bestehe, welches sich bewegen, ohne sich zu teilen und nur als Ganzes absorbiert oder erzeugt werden können. Dabei bezog sich Einstein auf die Energiequanten, so wie sie zuvor von Max Planck im Jahre 1900 postuliert worden waren.

Zur Begründung dieser Auffassung führte Albert Einstein seinerzeit aus, daß die Wellennatur von Licht an sich zwar gesichert wäre, daß aber gewisse Beobachtungen der Lichterzeugung und Lichtumwandlung - im besonderen werden hier die Strahlung schwarzer Körper, die Photoluminiszenz und die Kathodenstrahlungserzeugung genannt - besser verständlich seien, wenn man annähme, daß die Energie des Lichts diskontinuierlich, d.h. in Form von Photonen bzw. Energiequanten im Raum verteilt wäre (siehe in diesem Zusammenhang G. Bourbaki "Der Sündenfall der Physik", München 1990, Kapitel 14 "Die Doppelnatur des Lichts").

Eine derartige Argumentation geht natürlich vollkommen an der Realität vorbei, erinnert sie doch ein wenig die Argumentation eines Insaßen einer Nervenheilanstalt, welcher beim Kauf eines Pakets von Würfelzucker beschließt, daß die etwas merkwürdige Form der Zuckerstücke wohl am ehesten durch die Annahme erklärbar sei, daß bereits die Zuckerrüben aus Würfelzuckerstücken beständen.

Trotz jeglichen Fehlens eines direkten Beweises für die Gültigkeit seines Photonenkonzepts erhielt Albert Einstein dafür im Jahre 1921 den Nobelpreis.

Blödmann Nr. 3 in Form von Niels Bohr

Nachdem Rutherford bereits zuvor erkannt hatte, daß beim Atom Elektronen planetenartig um einen schweren Atomkern kreisen, schlug Niels Bohr im Jahre 1913 ein Atommodell vor, bei welchem entsprechend der Balmerschen Gleichung für die Spektrallinien des Wasserstoffatoms Elektronen sprunghaft, d.h. in einer indeterminierten Weise von einer Elektronenbahn auf die andere wechseln, wobei es zu einer spontanen Lichtaussendung bzw. Absorption der von Einstein postulierten Lichtquanten kommt. Das Einsteinsche Postulat der Lichtquanten bildete somit letztlich eine der Ausgangspunkte des Nielschen Postulats seines Atommodells.

Das Nielsche Atommodell zeigte natürlich eine ganze Reihe von elementaren Schwachpunkten und Fehlern:

1. So nehmen beispielsweise beim Bohrschen Atommodell die Bahnradien der erlaubten Elektronenbahnen des Wasserstoffatoms quadratisch zu. Ganz offensichtlich muß dies jedoch ein Fehler sein, weil die Kraftwirkungen sowohl im Graviationsfeld als auch in einem elektrischen Feld quadratisch mit dem gegenseitigen Abstand der Kraftzentren abnehmen, die Bohrschen Bahnen somit dem dritten Keplerschen Gesetz gehorchen müßten. Da in der Balmerschen Gleichung für die Spektrallinien des Wasserstoffatoms jeweils quadratische Subharmonische auftreten, müßten somit die Abstände der erlaubten Elektronenbahnen nicht mit der zweiten, sondern mit der dritten Potenz ansteigen. Dies scheint irgendwie zu belegen, daß Niels Bohr nicht einmal das dritte Keplersche Gesetz so ganz kannte.

2. Beim Bohrschen Atommodell ergeben sich zwangsläufig vollkommen flache pfannenkuchenartige Atomkonfigurationen, was ganz offensichtlich falsch sein muß, weil Atome bekanntlich eine kugelförmige Konfiguration aufweisen.

3. Da bei einer Sonnenfinsternis die Linien einer Spektrallinienserie bis über das 30. Glied hinaus verfolgt werden können, müßte dies bedeuten, daß bei höheren Anregungen das Volumen eines Wasserstoffatoms auf mehr als das Milliardenfache ansteigt, was jedoch zu keinem Zeitpunkt jemals beobachtet werden konnte.

4. Da innerhalb der Balmerschen Gleichung der Spektrallinien des Wasserstoffatoms Differenzfrequenzen auftreten, bedeutet dies, daß zur Ausbildung derselben gleichzeitig zwei Signale mit unterschiedlichen Frequenzen vorhanden sein müssen, was beim Bohrschen Atommodell jedoch ganz eindeutig nicht der Fall ist.

 

Trotzdem scheint Niels Bohr auf sein Atommodell ziemlich stolz gewesen zu sein, hatte er sich doch einmal wie folgt geäußert:

"Als ich auf die Balmersche Formel stieß, war mir die ganze Sache sofort klar".

 

Rutherford klang hingegen alles andere als begeistert:

"In Ihrer Hypothese scheint mir eine ernste Schwierigkeit zu liegen. Wie entscheidet ein Elektronen, mit welcher Frequenz es schwingen soll, wenn es von einem stationären Zustand in den anderen übergeht? Es scheint mir, daß Sie annehmen müßten, daß das Elektron im voraus wisse, wo es verbleiben wird."

 

Auch Erwin Schrödinger war anläßlich eines Gesprächs im Jahre 1926 davon gar nicht angetan (siehe W. Heisenberg "Das Teil und das Ganze", München 1985, Seite 92):

"Sie müssen verstehen, Bohr, daß die ganze Vorstellung der Quantensprünge notwendig zu Unsinn führt. Da wird behauptet, daß das Elektron im stationären Zustand eines Atoms zunächst in irgendeiner Bahn periodisch umläuft, ohne zu strahlen. Es gibt keine Erlärung dafür, warum es nicht strahlen soll. Nach der Maxwellschen Theorie müßte es doch strahlen! Dann soll das Elektron aus dieser Bahn in eine andere springen und dabei strahlen... Es ist nicht zu verstehen, wie es dabei noch scharfe Frequenzen der Spektrallinien geben soll!"

 

Am drastischsten hat sich wohl Albert Vollmer in seinem Buch "Atomsysteme und Spektrallinien", Köln 1955, S. 38 zu diesem Sachverhalt geäußert:

"In unserem Sonnensystem springt kein Planet oder Mond oder sonst ein Himmelskörper plötzlich senkrecht zu seiner Bewegung von seiner Bahn in die eines anderen. Nur in einem naiven Kindermärchen dürfte man vielleicht erzählen, der Planet Venus sei einmal aus seiner Bahn plötzlich abgesprungen und gerade bis dahin gesprungen, wo vor einem halben Jahr die Erde auf ihrer spurlosen Bahn gewesen sei und sei dann auch bald darauf wieder in ihre eigene Bahn zurückgesprungen."

 

Daß selbst die von Einstein postulierten Photonen bei der Umsetzung von atomarer Schwingungsenergie in Lichtquanten Schwierigkeiten bereiten, hatte selbst der Relativist Arnold Sommerfeld in München erkannt, sagte er doch in seinem 1919 erschienenen Buch "Atombau und Spektrallinien":

"Wie sich dabei der Umsatz der freigewordenen Atomenergie in Lichtenergie vollzieht, bleibt im Grunde dunkel".

 

Soweit erkenntlich, läßt sich somit das Problem mit der frequenzmäßigen Verpackung von Energie in "kleine Photonen-Würfelzuckerstücke" auch unter Einsatz der Gleichung E = h n nicht so ganz zufriedenstellend lösen.

Trotzdem, für diese Leistung erhielt Niels Bohr im Jahre 1922 den Nobelpreis.

Blödmann Nr. 4 in Form von Werner Heisenberg

Nachdem auch das Bohrsche Atommodell die Balmersche Gleichung des Lichtspektrums des Wasserstoffatoms nicht so recht erklären konnte, machte sich nunmehr der junge Heisenberg an die Arbeit, welcher zuvor zwar bei Professor Wien in Experimentalphysik mit einer Note 6 durchgefallen war, jedoch mit Hilfe einer Note 1 in theoretischer Physik bei Sommerfeld seine Prüfung bestehen konnte. Während er unbeirrt an dem Einsteinschen Photonenkonzept festhielt, wurde von ihm die sogenannte Matrizenmechanik geschaffen, gemäß welcher bestimmte Energiewerte unter Einsatz der Gleichung E = h n unmittelbar in Frequenzen umgerechnet werden, was anscheinend für die Erklärung der Spektrallinien des Wasserstoffatom ausreichend erschien. Dabei wurden die Bahnen der den Atomkern umkreisenden Elektronen in einer Wahrscheinlichkeitswolke zum Verschwinden gebracht, was für die Anschaulichkeit dieses Atommodells nicht sehr förderlich war.

Zu allem Überfluß wurde dann noch eine gewisse Indeterminiertheit bzw. Unschärfe im Mikrokosmos postuliert, was später von Werner Heisenberg wie folgt erklärt wurde:

"... mir während eines nächtlichen Spaziergangs in einem Kopenhagener Park im Jahre 1927 der naheliegende (!!!) Gedanke gekommen war, daß man vielleicht einfach postulieren dürfe, die Natur ließe nur solche experimentellen Situationen zu, die auch im mathematischen Sinn der Quantentheorie beschrieben werden können."

Heisenberg war dabei von der Gültigkeit des Einsteinschen Photonenkonzepts derart felsenfest überzeugt, daß er sich in Bezug auf den bekannten Doppelspaltversuch wie folgt geäußert hatte (siehe W. Heisenberg "Physik und Philosophie", Frankfurt 1973, S. 34 ff.):

"Es ist hier zweckmäßig, das folgende Gedankenexperiment zu diskutieren. Nehmen wir an, daß eine kleine monochromatische Lichtquelle Licht ausstrahlt auf einen schwarzen Schirm, der zwei kleine Löcher hat. Die Durchmesser der Löcher brauchen nicht viel größer zu sein als die Wellenlänge des Lichtes, aber ihr Abstand soll erheblich größer sein. In einigem Abstand hinter dem Schirm soll eine photographische Platte das ankommende Licht auffangen. Wenn man dieses Experiment in den Begriffen des Wellenbildes beschreibt, so sagt man, daß die Primärwelle durch beide Löcher dringt. Es wird also zwei sekundäre Kugelwellen geben, die von den Löchern ihren Ausgang nehmen und die miteinander interferieren. Die Interferenz wird ein Muster stärker und schwächerer Intensitäten, die sogenannten Interferenzstreifen, auf der photographischen Platte hervorbringen. Die Schwärzung der photographischen Platte ist im Quantenprozeß ein chemischer Vorgang, der durch einzelne Lichtquanten hervorgerufen wird. Daher muß man das Experiment auch in der Lichtquantenvorstellung beschreiben können. Wenn es nun erlaubt wäre, darüber zu sprechen, was dem einzelnen Lichtquant zwischen seiner Emission von der Lichtquelle und seiner Absorption in der photographischen Platte passiert, so könnte man in der folgenden Weise argumentieren. Das einzelne Lichtquant kann entweder durch das erste oder durch das zweite Loch gehen. Wenn es durch das erste Loch geht und dort gestreut wird, so ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß es später an einem bestimmten Punkt der photographischen Platte absorbiert wird, davon unabhängig, ob das zweite Loch geschlossen oder offen ist. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung auf der Platte muß die gleiche sein, als wenn nur das erste Loch offen wäre. Wenn man das Experiment viele Male wiederholt und alle die Fälle zusammenfaßt, in denen das Lichtquant durch das erste Loch gegangen ist, so sollte die Schwärzung der photographischen Platte dieser Wahrscheinlichkeitsverteilung entsprechen. Wenn man nur die Lichtquanten betrachtet, die durch das zweite Loch gegangen sind, so sollte die Schwärzungsverteilung jener entsprechen, die man aus der Annahme enthält, daß nur das zweite Loch offen war. Die Gesamtschwärzung sollte also genau die Summe der Schwärzungen in beiden Fällen sein; in anderen Worten, es sollte keine Interferenzstreifen geben. Aber wir wissen, daß dies falsch ist und das Experiment wird zweifellos die Interferenzstreifen zeigen. Daraus erkennt man, daß die Aussage, das Lichtquant müsse entweder durch das eine oder durch das andere Loch gegangen sein, problematisch ist und zu Widersprüchen führt. Man erkannt an diesem Beispiel deutlich, daß der Begriff der Wahrscheinlichkeitsfunktion nicht eine raum-zeitliche Beschreibung dessen erlaubt, was zwischen zwei Beobachtungen geschieht. Jeder Versuch, eine solche Beschreibung zu finden, würde zu Widersprüchen führen. Dies bedeutet, daß schon der Begriff "Geschehen" auf die Beobachtung beschränkt werden muß. Das ist allerdings ein sehr merkwürdiges Resultat, das zu zeigen scheint, daß die Beobachtungen eine entscheidende Rolle bei dem Vorgang spielt und daß die Wirklichkeit verschieden ist, je nachdem, ob wir sie beobachten oder nicht."

Für diese Verdienste für die moderne Quantenphysik erhielt Werner Heisenberg im Jahre 1932 den Nobelpreis.

___________________________________

Nach all dem Gezetere mit der Quantenphysik und der in diesem Zusammenhang postulierten "Photonen" hätte man es eigentlich erwarten müssen, daß die Physiker sich eine relativ einfache Meßapparatur ausdenken würden, um die Existenz oder Nichtexistenz von Photonen belegen oder wiederlegen zu können. Doch weit gefehlt - dies ist zu keinem Zeipunkt je passiert.

Trotzdem - kürzlich erschien aus der Feder eines Professors Geoff Jones der Sussex Universität ein im European Journal of Physics, Volume 15, Seite 170 veröffentlichter Artikel, in welchem die Frage der physikalischen Realität der Einsteinschen Photonen erneut aufgeworfen wurde. In der Folge führte dies im New Scientist vom 20. August 1994 Seite 16 zu einem Artikel mit der Überschrift "Do Photons really exist?", in welchem es gegen Ende hieß, daß bei Nichtexistenz derartiger Photonen alle Fachbücher zu diesem Thema umgeschrieben und die vorhandenen Physikvorlesungstexte diesbezüglich revidiert werden müßten.

Unter Berücksichtigung der aufgezeigten Thematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Photonenprüfgerät zu schaffen, mit welchem die Existenz oder Nichtexistenz von Photonen mit sehr einfachen Mittel überprüft werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche 2 bis 6.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen wird. Dieselbe zeigt dabei ein schematisches Blockschaltbild einer Versuchsanordnung, so wie sie im Rahmen der Erfindung verwendbar ist.

Entsprechend der Zeichnung weist das erfindungsgemäße Photonenprüfgerät eine mit einem Reflektor 1 versehene Lichtquelle 2 auf, deren Leuchtstärke mit Hilfe eines nicht dargestellten Drehwiderstandes beliebig einstellbar ist. Der von der Lichtquelle 2 und dem Reflektor 1 abgegebene Lichtstrahl 3 wird zwei weitgehend identisch ausgebildeten Meßanordnungen 4 und 5 zugeführt, welche jeweils aus einem zylindrischen schwarzen Rohrschirm 6, einer flächigen runden Photozelle 7, einem Hochleistungsverstärker 8 und einm elektronischen Zählwerk 9 aufgebaut sind. Die aktiven Bereiche der beiden Photozellen 7 entsprechen dabei genau den Abmessungen der vorderen Enden der zylindrischen Rohrschirme 6. Das vordere Ende des Rohrschirmes 6 der Meßanordnung 4 ist schließlich noch derart ausgebildet, daß an demselben eine Sammellinse 10 befestigbar ist. Mit Hilfe derselben wird ein gebündelter Lichtstrahl 11 erzeugt, welcher auf der entsprechenden Photozelle 7 einen Lichtfleck 12 erzeugt, dessen Größe weniger als 1 % der aktiven Fläche der Photozelle 7 beträgt.

Die Funktionsweise der beschriebenen Meßanordnung ist wie folgt: Falls entsprechend der Einsteinschen Annahme aus dem Jahre 1905 Licht derart konzipiert sein sollte, daß gewisse Energie- bzw. Lichtquanten sich nur als Ganzes durch den leeren Raum bewegen und dabei auch nur als Ganzes absorbiert werden können, dann dürfte es für die Wirkungsweise der beiden Photozellen 7 völlig belanglos sein, in welcher Form und Konzentration das Licht den aktiven Bereichen der Photozellen 7 zugeführt wird. Selbst bei aufgesteckter Sammellinse 10 müßten somit die elektronischen Zählwerke 9 der beiden Meßanordnungen 4 und 5 - abgesehen von geringfügigen statistischen Schwankungen - innerhalb vorgegebener Zeitintervalle in etwa identische Zählwerte erreichen.

Sollte die Einsteinsche Annahme jedoch ungültig sein und es in Übereinstimmung mit dem erwähnten Doppelspaltversuch keine Photonen geben, welche sich in ungeteilter Form durch den leeren Raum hindurchbewegen, um dann nur als ganzes absorbiert werden zu können, und sollte Licht somit ein reines Wellenphänomen sein, dann wäre zweifelsohne zu erwarten, daß bei entsprechender Fokussierung des Lichtstrahls 11 mit Hilfe der Sammellinse 10 eine stärkere Aktivierung der Photozelle 7 im Bereich der Lichtfleckes 12 erfolgt, was dann zu einer wesentlichen größeren Zählrate des elektronischen Zählwerkes 9 der Meßanordnung 4 im Vergleich zu dem anderen Zählwerk führen müßte.

Mit Hilfe einer derartigen Meßanordnung müßte somit innerhalb kürzester Zeit die Frage zu beantworten sein, ob Licht nun eine Doppelnatur mit Photonen oder nur eine reine Wellennatur besitzt, so wie dies bei anderen elektromagnetischen Wellen, beispielsweise Radiowellen auch der Fall zu sein scheint.

Die besten Meßresultate müßten dann zu erhalten sein, wenn die Intensität der Lichtquelle 2 derart nach unten geregelt wird, daß der Hochleistungsverstärker 8 der Meßanordnung 5 mit den nicht fokussierten Lichtstrahl gerade nicht mehr zum Ansprechen gelangt.

Patentansprüche

1. Photonenprüfgerät zur Festlegung der Existenz oder Nichtexistenz von Photonen, welche entsprechend der Auffassung von Albert Einstein sich ohne zu teilen durch den leeren Raum hindurchbewegen und nur als Ganzes zur Emission bzw. Absorption gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe eine Lichtquelle (2) aufweist, von welcher zwei in etwa identische Lichtbündel geformt werden, von denen das eine Lichtbündel fokussiert und das andere nicht fokussiert je einer Photozelle (7) zugeführt wird, und daß im Anschluß an diese beiden an sich identisch ausgebildeten Photozellen (7) Signalverstärker vorzugsweise in Form von Hochleistungsverstärkern (8) sowie daran anschließende elektronische Zählwerke (9) vorgesehen sind, mit welchen eine Zählung der in der Photozellen (7) erzeugten freien Elektronen erfolgt.

2. Photonenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) derart regelbar ist, daß das nicht fokussierte Lichtbündel auf der betreffenden Photozelle (7) keine oder nur noch eine minimale Auslösung freier Elektronen bewirkt.

3. Photonenprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor den beiden Photozellen (7) in Richtung der Lichtquelle (2) gerichtete Rohrschirme (6) angeordnet sind, welche das Einstreuen von Fremdlicht verhindern.

4. Photonenprüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrschirme (6) derart geformt sind, daß die von der Lichtquelle (2) abgegebenen Lichtbündel bei Nichtfokussierung die aktiven Bereiche der beiden Photozellen (7) möglichst gleichmäßig belichten.

5. Photonenprüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem freien Ende des einen Rohrschirmes (6) eine Sammellinse (10) aufsetzbar ist, mit welcher der eine Lichtstrahl (11) stark gebündelt auf der betreffenden Photozelle (7) zu dem Auffallen bringbar ist.

6. Photonenprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (10) derart ausgebildet ist, daß der auf der Photozelle (7) auftretende Lichtfleck (12) größenmäßig zwischen 0,001 und 0,01 der aktiven Fläche der jeweiligen Photozelle (7) umfaßt.

 

 

Zusammenfassung

 

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photonenprüfgerät zur Festlegung der Existenz oder Nichtexistenz von Photonen, welche entsprechend der Auffassung von Albert Einstein sich ohne zu teilen durch den leeren Raum hindurchbewegen und nur als Ganzes zur Emission bzw. Absorption gelangen.

Um ein für allemal die Frage entscheiden zu können, ob das Phänomen des Lichts eine Doppelnatur mit vorhandenen Photonen besitzt, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen daß, dasselbe eine Lichtquelle (2) aufweist, von welcher zwei in etwa identische Lichtbündel geformt werden, von denen das eine Lichtbündel fokussiert und das andere nicht fokussiert je einer Photozelle (7) zugeführt wird, und daß im Anschluß an diese beiden an sich identisch ausgebildeten Photozellen (7) Signalverstärker vorzugsweise in Form von Hochleistungsverstärker (8) sowie daran anschließende elektronische Zählwerke (9) vorgesehen sind, mit welchen eine Zählung der in der Photozellen (7) erzeugten freien Elektronen erfolgt.

Sollten Sie als jüngerer Internetbenutzer einen Physiker kennen, welcher von der Existenz der Photonen absolut überzeugt sein sollte, dann könnten Sie denselben auch durch die folgenden Fragen sehr in die Enge treiben:

Frage 1:

Da Radiowellen und Licht bekanntlich beide elektromagnetische Wellen darstellen, Radiowellen jedoch nicht aus Photonen bestehen, während dies bei Licht anscheinend der Fall sein soll, bei welcher Frequenz fängt es an, daß elektromagnetischen Wellen aus "Photonen" bestehen?

Frage 2:

Wenn eine elektromagnetische Welle mit Lichtgeschwindigkeit durch den leeren Raum schwirrt, dann hat dieselbe zwangsläufig unterschiedliche Schwingungsamplituden. Man könnte somit durchaus den Standpunkt einnehmen, daß eine elektromagnetische Welle mit der Amplitude 1 aus einem Photon besteht, eine elektromagnetische Welle mit der Amplitude 2 dann aus zwei Photonen etc. Was aber macht eine elektromagnetische Welle, welche beispielsweise eine Schwingungsamplitude von 1,36 aufweist? Besteht dieselbe dann auch aus 1,36 Photonen?

Frage 3:

Durch einen Lichtleiter mit einem Durchmesser von 1 mm wird Licht hindurchgeleitet. Die Frequenz und die Schwingungsamplituden des Lichts seien derart eingestellt, daß innerhalb des Lichtleiters je Kubik-µ, d.h. je Würfel mit einer Seitenkante mit 1/1000 mm ein Photon sowohl in der Lichtausbreitungsrichtung als auch quer dazu vorhanden sei. Dieser Lichtleiter habe ein freies Ende, aus welchem Licht kegelförmig mit einem Öffnungswinkel von beispielsweise 20° austete. Wie verteilen sich nun entlang dieses Lichtkegels die Photonen? Bleiben die hintereinander aus dem Lichtleiter austretenden Photonen bei ihrem 1 µ-Abstand oder füllen sie bei dem sich erweiternden Lichtkegel langsam die sich ergebenden Zwischenräume aus? Das Problem entspricht dabei weitgehend dem eines Duschkopfes, was zu der Frage führt, wie stellen sich die Löcher eines Duschkopfes mit zunehmenden Abstand von der Einspeisung ein?

Falls Ihr Schulprofessor fest an die Existenz von derartigen Photonen glauben sollte - was ich eigentlich nicht hoffe -, dann sollten Sie als wisbegieriger Internetbenutzer denselben mit derartigen Fragen so lange in die Enge treiben, bis derselbe zugibt, daß es im elektromagnetischen Spektrum keine Photonen geben kann. Ich würde mich dann auch freuen, wenn Sie mir in meinem Gästebuch Ihre persönliche Erfahrungen zu diesem Thema mitteilen könnten.

Ihr Georges Bourbaki

PS: Ceterum censeo speculum esse delendum.