Stoffliche Wandung

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Spätestens bei der quantentheoretischen Ableitung der spektralen Energiedichte wird deutlich, dass keinerlei „spezialisierende Annahmen über die mit der Strahlung in Wechselwirkung stehenden Gebilde“ verbunden sind, welche Einstein dann im folgenden „Moleküle“ nennt [Einstein 1916, 320].

Diese „Gebilde“ oder „Resonatoren“ müssen insbesondere keine Begrenzungswand für die Strahlung bilden. Sie können ebenso gut homogen ein Volumen einnehmen, etwa als „Gas mit gleichen Molekülen“ [ebd.] oder ein homogenes Gitter bilden, innerhalb dem sich dann auch die Photonen homogen verteilt „aufhalten“ würden. Für diese Varianten spricht auch, dass die spektrale Energiedichte auf ein neutrales Volumen bezogen wird, ohne zwischen einem Hohlraum und dem Volumen, welches die aktiven Resonatoren enthält, zu differenzieren. Anderenfalls müsste sich alles auf die „photoaktive“ Grenzschicht des Hohlraums beziehen.

Erst mit der homogenen räumlichen Anordnung der Resonatoren entstehen für die photonischen Elementarmengen jene dynamisch ausgeglichenen lokalen Bilanzen, die insbesondere für chemische, thermische und mechanische Gleichgewichte als typisch anzusehen sind. Dies alles spricht dafür, die Licht- und Stoffmengen einem einzigen Zustandes zuzuordnen. Genau genommen kann das Inventar der Hohlraumwandung aber gar nicht unveränderlich sein: Selbst wenn der Drehimpuls der Oszillatoren in der Hohlraumwandung generell erhalten bleibt, so ändert sich deren Masse (Massendefekt) und damit auch deren Beziehung zur Umgebung, was sich in einer entsprechenden Änderung im Inventar der betreffenden Austauschbosonen (Gravitonen) niederschlagen müsste. Dies ist spekulativ, weshalb wir uns hier damit bescheiden, auf das Problem als solches hingewiesen zu haben.

Wäre von Beginn an deutlich herausgearbeitet worden, dass keine der in die Ableitung des Strahlungsgesetzes eingeflossenen Voraussetzungen an „Hohlräume“ gebunden ist, dann hätte man die Gültigkeit des planckschen Strahlungsgesetz auch auf materieerfüllte Räume ausdehnen und spätestens jetzt darin die Aufforderung erkennen müssen, den Zusammenhang zwischen Entropie und Licht herauszuarbeiten.

Der wesentliche Unterschied zwischen homogener Materie und einem Hohlraum besteht natürlich darin, dass die äußere Begrenzungsfläche von Materie mit der gesamten Umgebung im Strahlungsgleichgewicht steht, während die Hohlraumbegrenzung nur mit sich selbst wechselwirkt. Um Strahlungsgesetze für spezifische Resonatoren, mithin die Entropiedichte für allgemeine thermodynamische Systeme ableiten zu können, müssten sich diejenigen Bereiche des Systems, die nur mit sich selbst im Gleichgewicht stehen, photonentechnisch genauso effizient „anzapfen“ lassen, wie es für den Hohlraum praktikabel und selbstverständlich ist. Umgekehrt ist festzuhalten, dass es durch die Hohlraumtechnik erstmals möglich geworden war, die Entropie eines Systems unabhängig von Störeinflüssen zu messen.