Quanten Thermodynamik (QTD)

Hauptsätze
(1989)
Quanten Thermodynamik (QTD)
deutsche Version / english version
In dieser Arbeit werden der Zustand und die Zustandsänderungen eines
einzelnen freien nicht starren Teilchens (Elektron) betrachtet, so daß die
"klassische statistische Thermodynamik" - angewendet für die externe
Wechselwirkungen von Vielteilchensystemen - somit keine Anwendung finden
kann. Ein einzelnes freies ruhendes Elektron besitzt aber eine interne Dynamik,
die zur Ruhemasse führt (separate Arbeit). Daher handelt es sich hier um eine
interne Wechselwirkung. Somit kann diese Thematik auch "Interne
Thermodynamik eines Elektrons" oder General Thermodynamik (GT), falls die
ART zugrunde gelegt wird, genannt werden.
Der Erste und Zweite Hauptsatz bleiben aber ohne Einschränkung von
grundlegender Bedeutung.
- Die QTD sagt MasseQuanten mit Ruhemasse nicht Null voraus (37),
die von einzelnen Elektronen ständig emittiert und absorbiert werden können.
- Die MQ sind die Grundlage der Quantengravitation zwischen zwei und mehreren Elektronen,
welche in der Asymmetrie der Wechselwirkung W
( W) (II. Hauptsatz und Impulserhaltung)
begründet ist.
(Die Fluktuation der MQ ist nur statistisch analysierbar!)
INHALT
Folgerungen aus den Hauptsätzen
die diskreten Quantenzahlen des Spins der Masse m
nicht die Heisenbergsche Unschärferelation
die Schrödinger-Gleichung
De Broglie's "Verborgene Thermodynamik"
Seite 1
Hauptsätze
1. Einleitung
1) Eine wesentliche Grundlage dieses Artikels ist die Ausgrenzung komplexer Systeme mit nicht
zu vernachlässigender externer Wechselwirkung der Systembestandteile (z. B Punktteilchen und
Elektronengas).:
2) Die Schlußfolgerungen dieser Arbeit beziehen sich ausschließlich auf die Beschränkung
interner Wechselwirkungen eines einzelnen Elektrons Diese Betrachtungsweise ist neu in der
Physik. Sie schließt die Existenz des Elektrons als starres Punktteilchen explizit aus.
3) Die klassischen Thermodynamik setzt die Punktteilchenhypothese voraus - aus
makroskopischer Sicht eine quasi vollkommene, aus mikroskopischer Sicht aber eine
unvollständige Arbeitshypothese, welche durch die experimentelle Existenz des Spins eines
einzelnen Elektrons nahegelegt wird.
4) Die interne Wechselwirkung in Verbindung mit dem Ersten und Zweiten Hauptsatz wird
allerdings erst dann zu einer vollständigen Theorie derkondensierten Energie, wenn die richtige
Wahl der dieser WW zugrunde liegenden Kräfte vorliegt. Diese Kräfte werden aber durch
Einstein`s ART und Maxwells Elektrodynamik (bzw.: retardierende Potentiale) vorgegeben.
5) Die in der Literatur bis heute (1998) bekannten Elementarteilchen findet man in dem
Übersichtsartikel von L.B.Okun (Physics Uspekhi 41 (6) 553-557 (1998)) zusammengefaßt. Die
sie erklärenden Theorien QED und QCD basieren auf gruppentheoretischen Berechnungen. Die
Vereinheitlichung der starken und schwachen Wechselwirkung ist ein wesentlicher Beitrag dieser
Theorien. (Sie sagen ferner den Zerfall des Protons voraus.) Diese Theorien sagen aber nichts
über die Existenz und Struktur eines einzelnen freien Elektrons aus, z. B. über Ruhemasse,
Ladung, Magnetisches Moment, Feinstrukturkonstante,....
6) Mike Wales "Quantum Ideas" (Quantum Theory; Alternative Perspectives; ISBN
0-9538552-0-1) - ausgehend von dem Hamiltonschen Wirkungsprinzip - postuliert action
"
of to
the electron w=(alpha*h)": w=m*c^2*te=1/2*my0*c*e^2. Die hier eingeführte Zeit (te=action
time), welche in Verbindung mit der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstante eine weitere,
interessante Frage nach ihrer theoretischen Existenz darstellt, ist inhaltlich mit der in diesem
Artikel eingeführten Periodenzeit T (action time=Wirkungszeit) identisch. Die Periodenzeit T
entspringt den speziellen Lösungen von (15).
2. Grundlagen
Grundprinzip: "Nur die Naturgesetze sind prinzipiell - gelten unabhängig von Ort und
Zeit."
I. Hauptsatz
1.)
2.)
Seite 2
Hauptsätze
II. Hauptsatz
3.)
Aus dem I. Hauptsatz folgt unmittelbar:
4.)
5)
0
=
∆Q
+
∆Ekin
+
∆Epot
W = W(v,r) steht für (Verschiebungs-)Arbeit, ∆Q für Wärmeenergie, ∆Epot für potentielle
Energie, ∆Ekin für kinetische Energie und ∆U für innere Energie. Es sind die entsprechenden
Integrale! (∆U = 0 muß für einen Kreisprozeß (periodischen Prozeß) erfüllt sein, 1. Hauptsatz)
Der 2. Hauptsatz in der Form, ∆Q nicht Null (für periodische Prozesse), enthält die
mathematische Formulierung,daß Zustandsänderungen, letztendlich ohne "Energietribut"∆Q<0
(an die Umgebung ), nicht möglich sind.∆Q>0 bezeichnet den entsprechenden (möglichen)
regenerativen Prozeß.
2.1 Festlegungen
∆Q < 0
: Energietribut ("chaotische
Energie")
: Energiebonus
∆Q >
0
∆W >
0
: dem System zugeführte Energie
∆W <
0
: .. entzogene Energie (Carnot:
"Nutzarbeit")
(Die Energieänderungen werden bzgl. des Vorzeichens ihrer Energiebeträge vom internen Bezugsystem
ausgehend definiert, negativ für Abgabe nach außen .)
Seite 3
Hauptsätze
2.2 Definitionsgleichung der Kraft:
In der obigen Formulierung des ersten Hauptsatzes (4) treten die Größen Impuls und Kraft auf.
Der Zusammenhang zwischen Impulsvektor(P) und Kraftvektor (F) ist durch die allgemeine
Newtonsche Definitionsgleichung (6) gegeben, welche auch durch die spezielle
Relativitätstheorie als notwendige Festlegung gefordert wird.
(Ruhemasse m(t) bleibt dort unberücksichtigt!)
Es sei im folgenden x der Ortsvektor und, um die Schreibweise zu vereinfachen, wird auf die
Darstellung der Vektorpfeile (zum Teil) verzichtet. In der ART ergibt sich eine entsprechende
Tensorgleichung.
6.)
F
≡
=
Mit Hilfe der bereits vorliegenden Ergebnisse kann nun der erste Hauptsatz (5) wie folgt
geschrieben werden. Dabei sei T die Zeit, die für einen periodisch ablaufendenProzeß angesetzt
wird und daher Periodenzeit oder Wirkungszeit heißt.
(T=internal action time of the process)
Grundgleichung
7.)
0
=
∆Q +
dt
3. Anwendungen
3.1 Allgemeine Energiezustände
Minimale Einschränkung
8.)
∆Q
0
Maximaler Freiheitsgrad
9.)
x
=
10.)
m =
: Einheitsvektor
vext (bei Null ) << c
Seite 4
Hauptsätze
3.1.1 Zeitliche Ableitungen von Ortsvektor und Masse
11.)
12.)
13.)
14.)
Eine längere (allerdingseinfache) Rechnung führt zu folgendem Ergebnis:
15.)
3.1.2 Ansatz mittels Wellenfunktion
16.)
17.)
18.)
vext = 0<< c
19.)
3.1.3 Ableitungen der Wellenfunktionen
20.)
21.)
22.)
23.)
24.)
25.)
26.)
27.)
Seite 5
Hauptsätze
Eingesetzt in die obige Differentialgleichung (15) ergibt:
28.)
Wir setzen:
29.)
β1 =
+n1 ω
30.)
β2 =
+n2 ω
31.)
β3 =
+n3 ω
32.)
c
=
r0ω
33.)
n
: = n1 - 2*(n2 + n3)
mit
folgt:
34.)
Aus
35.)
folgt nach Ausführung der Integration
36.)
Seite 6
Hauptsätze
oder
37.)
i) Ruhemasse nie Null für ∆Q ungleich 0 folgt direkt aus (37)
(Keine Photonen!)
für n=integer folgt aber aus (37) ∆Q = 0!
(Widerspruch zum II. Hauptsatz für nichtadiabatische Zustandsänderungen)
Hypothese 1:
Die Quantenzahl n=integer (37) ist nur eine guteNäherung und nicht Integer?
Hypothese 2:
ii) Die Quantenzahl n=n1 -2*(n2+n3 )=integer in (37) ist erfüllt!
iii) Die (ab 16) zugrunde gelegte Art derWellenfunktionen sind unvollständig unter der
Annahme ∆Q nicht Null
MasseQuanten (sind keine Photonen) und bewegen sich mit v< c, können von Elektronen
absorbiert und emittiert werden!
(private Meinung!)
"Die Thermodynamik in Verbindung mit statistischen Methoden der Mechanik oder
Quantenmechanik beschreibt Zustände makroskopischer Systeme und deren
Änderungen infolge der Wechselwirkung mit der Umgebung und der
Wechselwirkung der Systembestandteile untereinander.
Systembestandteile sind z. B. Atome oder Moleküle etc., die alsPunktteilchen definiert
werden, so daß ein makrokopisches System in der Regel aus einer ungeheuer"
großen Zahl an individuellen Teilen besteht, welche der Statistik eine ebenso
ungeheuer große Genauigkeit verleiht. Auf diese Weise erklärt die klassische
Thermodynamik das Zustandekommen des Gasdrucks, wenn es sich um ein System
handelt, das aus Atomen oder Molekülen besteht, welches einen gasförmigen
Aggregatzustand einnimmt.
Die Thermodynamik ermöglicht auch ein tieferes Verständnis für den
Temperaturbegriff oder sie erlaubt mit Hilfe der Statistik, thermodynamische
Potentiale (z.B. Energie, Entropie) herzuleiten, aus denen sich die Zustandsgrößen
(Temperatur) oder Materialeigenschaften (Wärmekapazität) unmittelbar ergeben."
Diese Aussagen zur Thermodynamik findet man in beliebigen Lehrbüchern zur klassischen
Thermodynamik.
In der GT haben wir es mit retardierenden thermodynamischen Potentialen für Ruhemasse und
Ladung zu tun.
Seite 7
Hauptsätze
7) Danken möchte ich Albert Einstein, der die hier aufgezeigte Problematik in seinen knappen
"Büchlein" grundlegend erläutert hat. Ferner danke ich Mike Wales für seine klaren,
scharfsinnigen Hinweise, Dave Orton für seine Bestätigungen und Ergänzungen undIvan
Gorelik für seine umfangreichen Informationen und eigenen Rechnungen. (privat und reine
Freude an der Sache)
Manfred,
you have now showed us a bridge where we can walk with knowledge to a
solid shore which has come into our sight one by one and we can now
describe this shore we see through a lifting morning fog and also see the
bridge is complete and we hope those that follow have faith in their destiny
toward greater things and faith in themselves that will show them the beauty
of simplicity and the joy we feel in our hearts.
from my friend Dave Orton (USA 1999)
Ein Glücksfall.
"Verborgene Thermodynamik"
(de Broglie)
Main Menue
Seite 8