Interpretaion der Quantenphysik

[sesslor]

Mich als bereits fertig studierten Physiker hat die Interpretation der Quantenmechanik (und auch Quantenfeldtheorie) schon während des Studiums interessiert, darauf wird aber an der Uni(zumindest meiner) nicht unbedingt ein Schwerpunkt gesetzt bzw. es wird gar nicht wirklich behandelt.

Mir geht es im wesentlichen um folgenden Punkt: In der Quantenphysik wird ja jedes System anhand eines Vektors in irgendeinem beliebig komplizierten Hilbertraum beschrieben. Dieser Vektor verändert sich mit der Zeit durch die Wirkung eines linearen Zeitentwicklungsoperators, welcher im wesentlichen vom Hamiltonoperator des Systems abhängt. Nun ist dieser Vektor aber zu jeder Zeit nur probabilistischer Natur, d.h. er macht keine Aussagen über tatsächliche Vorgänge, sondern nur über Wahrscheinlichkeiten, mit denen diese eintreten können. Das ist alles formal schön und gut, in den meisten Fällen mathematisch auch wohldefiniert.

Als Mensch nehme ich nun aber nur eine Realität wahr, das bedeutet die Wahrscheinlichkeiten müssen irgendwie realisiert werden und somit tatsächlich Ereignisse stattfinden. Die Preisfrage ist nun, wann genau geschieht dieser Übergang vom möglichen zum realen?

Standardmäßig wird gelehrt, es passiert "bei der Messung". Offensichtlich ist das aber sehr unscharf, da der Prozess einer Messung selbst nicht wirklich definiert ist. Ist alle Wahrnehmung eine Messung? Was ist mit unbelebter Materie, würde das Universum ohne Lebewesen nur in Form des Zustandsvektors vor sich hin vegetieren? Schwer vorstellbar.

Falls irgendwer verstanden hat, worauf ich hinaus will, oder sich selbst schon Gedanken gemacht hat, würde ich mich freuen diese zu hören.

 

[hammer']

Also ich als Maschinenbauer, quasi kleiner Bruder der Physik, kenn mich nur mit der Messung aus.

In der Messung wird mit einer Fehlerrechnung gearbeitet, was heißt ich mache mehrere Messungen und wende dann Formeln an um einen genauen Wert zu bekommen.

Dir geht es wohl jetzt um unsere Wahrnehmung unserer Umwelt, wo dieses Prinzip nicht oder wenn dann schwer angewandt werden kann.
Der Mensch ist als Messinstrument absolut ungeeignet, es fängt schon mit unserer Farbwahrnehmung an, im Grunde hat ja kein Gegenstand eine "Farbe" es ist nur die Reflexion oder Transmssion von Wellenlängen des Lichtes.
Das Reale kannst Du also gar nicht definieren, wenn du als Physiker Messwerte angibst, sagst du ja auch "+- 0,003" z.B. also der Bereich des Möglichen, was uns wieder zur Fehlerrechnung bringt.

 

[Teegetraenk]

Ist doch relativ simpel. Die Messung selbst ist nicht real für den Menschen, sondern erst, wenn er die optischen Daten (Graph, Zahl, Vorgang) im Gehirn verarbeitet hat. Die Wahrnehmung des Menschen und damit auch die Interpretation von Messdaten hat übrigens kaum was mit der Realität zu tun :P

 

[brulu]

Meiner Ansicht nach solltest du die Realität und unsere Wahrnehmung von ihr trennen. Das Problem, das du ansprichst hat die philosophische Erkenntnistheorie auf die eine oder andere Weise schon ein ganzes weilchen beschäftigt, auch schon ohne die quantenmechanischen Probleme (unter anderem Kants Unterscheidung von "ding an sich" und "erscheinung" geht darauf zurück). Du kannst nicht sagen "wie" das Universum ist, weil du keinen unabhängigen und absoluten Beobachterstandpunkt einnehmen kannst. Man ist immer auf Konzepte, Ideen und Vorstellungen angewiesen, die sich aus der individuellen Wahrnehmung ergeben. Anders könnte man ja gar nicht von Wahrnehmung sprechen. Dazu muss man ja etwas Wahrnehmen, das man selbst nicht ist.

Insofern erscheinen mir auch alle Versuche die Probleme der Quantenmechanik in ein geschlossenes Konzept einzufügen eher verfehlt. Nur weil wir Menschen unsere Realität als kausal geschlossen Konstruieren muss das zumindest nicht heißen, dass sie das auch ist. Das wäre eher Wunschdenken geschuldet....

Insofern können wir uns zwar einen Begriff von den Dingen machen und darin auch erkennen, dass dieser nicht identisch mit diesen Dingen ist. Aber aufgelöst kann dieser Widerspruch nicht werden.

 

[sesslor]

Natuerlich muss man Realitaet und Wahrnehmung trennen, als Menschen koennen wir aber ueber die Realitaet jenseits unserer Wahrnehmung sowieso nichts aussagen. Unsere Realitaet ist sozusagen die Wahrnehmung. Um diese philosophischen Betrachtungen ging es mir aber ueberhaupt nicht.

Ich wollte eher auf diese konkrete Paradoxie in der Quantenphysik hinaus. Diese liefert ja eine mathematisch saubere Beschreibung eines Systems als Zustand, fuehrt aber mit der "Messung" etwas ein, was einfach undefiniert ist. Wenn ein Photon beim Doppelspaltversuch auf die Photoplatte trifft, wo ist dann die Messung? Wenn jemand hinschaut? Ganz sicher nicht.

Es muss einfach irgendwann der Uebergang erfolgen vom der Interferenzwahrscheinlichkeit und der konkreten Anregung irgendeines Atoms in dem Photomaterial. Wann genau ist das?

Mir scheint diese Fragen treten dadurrch auf, dass die Quantenphysik zwar deterministisch ist, zusaetzlich aber ein stochastisches Element enthaelt, welches nicht exakt definiert ist.

 

[Arvor]

Um das noch einmal klarzustellen: Die Unschärfe in der Quantenmechanik hat nichts mit einem Messfehler zu tun.
Es handelt sich hierbei tatsächlich um die undefiniertheit einer physikalischen Größe.
Herleiten lässt sich dies aus den Eigenschaften der Wellenfunktionen (die erwähnten Vektoren im Hilbertraum).

 

[sesslor]

Das war nicht an mich gerichtet, oder? Hat eh wenig mit dem Thema zu tun, ich nehme mal an du bist auch so eine arme Seele wie ich, die schon ewig mitliest, nun aber unsanft aus dem OT vertrieben wurde, oder?

 

[voelkerballtier]

Das ist moeglicherweise ganz lesenswer zum Thema:

http://www.theory.caltech.edu/people/preskill/ph229/notes/chap3.pdf

 

[Arvor]

Das war nicht an mich gerichtet, oder? Hat eh wenig mit dem Thema zu tun, ich nehme mal an du bist auch so eine arme Seele wie ich, die schon ewig mitliest, nun aber unsanft aus dem OT vertrieben wurde, oder?

alles richtig ^^ (les da auch hauptsächlich den pic thread...) Musste sehr lachen als ich deinen Kommentar im feedback gelesen habe und hab gleich mal hier her geschaut.

Der Kommentar war an fbk|hammer und alle gerichtet, denen der Unterschied nicht bewusst ist und hat insoweit mit dem Thema zu tun, das man ohne dies zu wissen, das Thema leicht verfehlt.
Hatte allerdings zu spät gemerkt das du das in deinem vorherigen post auch schon klargestellt hattest.

edit: nach kurzer Diskussion mit nem anderen Physiker der das gelesen hatt (und ins OT darf, höhö) glaube ich das ich das Thema missverstanden habe: du beziehst dich ganz allgemein auf Wellenfunktion (wobei durchaus nur eine physikalische Grösse betrachteet wird, Ort zB), nicht speziell auf die Unschärferelation richtig?

 

[sesslor]

Genau, um die Unschärferelation gehts mir überhaupt nicht, eher darum wann genau nun eine Messung stattfindet und der Zustand auf einen Eigenzustand des Messoperators kollabiert.

 

[Arvor]

Diese Frage ist zumindest eng mit der Unschärferel. verknüpft, denn darüber kann ich zumindest eine Möglichkeit auschliessen:
Wenn ich nur eine Messgröße betrachte könnte ich zunächst mal behaupten das diese jederzeit exakt bestimmt ist. Nur weil sich das System stochastisch und nicht rein deterministisch verhält ist das noch nicht verboten. Man Stelle sich zB einen (wirklich zufälligen) Würfel vor der geworfen wird. Ich weiß nicht welche Zahl er zeigt bis ich nachschaue, trotzdem steht das Ergebniss jederzeit fest.
Dieser Ansatz wird meiner Ansicht nach erst von der Unschärfelrelation widerlegt.
Die Frage bleibt natürlich die gleiche, ab wann wird ein Wert scharf definiert?

 

[helgsgarbi]

ich gerne würd meinung mitteilen, aber ist schwierigkeiten mit text haben

 

[xornado]

.... Man Stelle sich zB einen (wirklich zufälligen) Würfel vor der geworfen wird. Ich weiß nicht welche Zahl er zeigt bis ich nachschaue, trotzdem steht das Ergebniss jederzeit fest.
(Dieser Ansatz wird meiner Ansicht nach erst von der Unschärfelrelation widerlegt.)

Ich habe nun leider weder von der Physik noch von der Erkenntnistheorie Ahnung, aber das was Du dort schreibst, ist das Lehrmeinung oder war das Lehrmeinung oder ist / war das bewiesen / angenommen?

Gruß,
X

 

[m0rgan]

Ich habe nun leider weder von der Physik noch von der Erkenntnistheorie Ahnung, aber das was Du dort schreibst, ist das Lehrmeinung oder war das Lehrmeinung oder ist / war das bewiesen / angenommen?

Gruß,
X

um zu verstehen was er meint, musst du die unschärferelation verstehen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Unschärferelation

 

[NacktNasenWombi]

Nun ist dieser Vektor aber zu jeder Zeit nur probabilistischer Natur, d.h. er macht keine Aussagen über tatsächliche Vorgänge, sondern nur über Wahrscheinlichkeiten, mit denen diese eintreten können. Das ist alles formal schön und gut, in den meisten Fällen mathematisch auch wohldefiniert.

Als Mensch nehme ich nun aber nur eine Realität wahr, das bedeutet die Wahrscheinlichkeiten müssen irgendwie realisiert werden und somit tatsächlich Ereignisse stattfinden. Die Preisfrage ist nun, wann genau geschieht dieser Übergang vom möglichen zum realen?

Standardmäßig wird gelehrt, es passiert "bei der Messung". Offensichtlich ist das aber sehr unscharf, da der Prozess einer Messung selbst nicht wirklich definiert ist. Ist alle Wahrnehmung eine Messung? Was ist mit unbelebter Materie, würde das Universum ohne Lebewesen nur in Form des Zustandsvektors vor sich hin vegetieren? Schwer vorstellbar.

Falls irgendwer verstanden hat, worauf ich hinaus will, oder sich selbst schon Gedanken gemacht hat, würde ich mich freuen diese zu hören.

Ich studiere z.Zt Physik und geb mal einfach ein paar Gedanken Preis. Wahrscheinlich ist das ganze mehr philiophie aber okay

Was bezeichnest du als Wirklichkeit? Du scheinst so ein wenig die Vorstellung zu haben, dass das was man Wahrnimmt die realität ist.
Das was man aber wahrnimmt ist doch immer nur ein Eigenwert des Operators. Also nur ein Bruchstück der Wirklichkeit.

Die Frage die sich weiter stellt ist: Gibt es EINE realität? Ich meine es ist doch schon komisch. Angenommen ich würde in der Zeit zurück reisen können. Dann könnte ich eine beliebige Messung machen und nen Wert x1 bekommen.
Ich reise zurück und mache das selbe nochmal bekomme den Wert x2 usw.

Heisst, wenn die Wirklichkeit das ist, was ich messen kann, dann gibt es verschiedene Wirklichkeiten.

Ist es aber nicht die wirklichkeit, sondern sind die Wellenfunktionen das entscheidene stehe ich persönlich vor einem anderen Problem:

Angenommen ich messe einen Zustand - Dann verändere ich die Wellenfunktion (z.b. bei einer Ortsmessung wird die Wellenfunktion im Ortsraum app. ne Deltafkt. im Impulsraum aber ziemlich was schwabelliges).

Das dürfte doch einen entscheidenen Einfluss auf meine Wellenfkt haben. Sprich ich verändere durch mein messen den Verlauf der Realität (= der Wellenfkt).

Das lustige an der Sache ist, dass ich jetzt mit deinem Gedankengang konform gehe. Durch meine Anwesehenheit, verändern sich die Felder und das sollte doch die Realität ändern.

Große Frage: Ist eine Wechselwirkung (z.b. Photonaustausch) eine Messung? Die könnte ja auch unabhängig von mir passieren..

 

[Muthombo]

ich vermute mal, der schlüssel zur frage des TE nach dem auslöser für die zustandsreduktion liegt wirklich in der formalen definition des messprozesses:
http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenmechanische_Messung#Das_Messproblem

ich steige da aber selbst noch nicht ganz durch, da ich dieses semester gerade erst QM höre.

Große Frage: Ist eine Wechselwirkung (z.b. Photonaustausch) eine Messung? Die könnte ja auch unabhängig von mir passieren..

ich habe das bisher so verstanden, dass eine wechselwirkung genau dann eine messung einer bestimmten observablen ist, wenn für den effekt der wechselwirkung der wert der observablen relevant ist. in dem fall muss sich das system also praktisch "entscheiden", d.h. die superposition mehrerer möglicher zustände muss auf einen zustand reduziert werden.

als beispiel kann man den stern-gerlach-versuch anführen. hier müssen die silberatome "sich entscheiden", ob sie beim durchtreten des inhomogenen B-feldes spin up oder spin down haben.

was ich allerdings auch noch nicht ganz verstehe: was zeichnet einen stern-gerlach-versuch prinzipiell als messung aus? im erdmagnetfeld z.b. sind ja bestimmt auch (leichte) inhomogenitäten enthalten. bewirken diese auch schon eine zustandsreduktion oder nicht? falls nein: warum nicht? sind die inhomogenitäten zu schwach? wo ist die grenze?

 

[NacktNasenWombi]

die sache ist die: Angenommen nen elektron wechseltwirkt mit nem photon. (Compton Streuung z.b.) und das rauslaufende photon wird nicht irgendwo gemessen.
Ist dass dann was anderes als wenn ich das Photon detektiere?

Ich meine, der prozess läuft immer ab, aber wenn ich es messe soll aufeinmal was anderes rauskommen?

 

[mfb]

was ich allerdings auch noch nicht ganz verstehe: was zeichnet einen stern-gerlach-versuch prinzipiell als messung aus? im erdmagnetfeld z.b. sind ja bestimmt auch (leichte) inhomogenitäten enthalten. bewirken diese auch schon eine zustandsreduktion oder nicht? falls nein: warum nicht? sind die inhomogenitäten zu schwach? wo ist die grenze?

Die Inhomogenitäten bzw. ihr Einfluss auf die Atome ist klein gegenüber h/(2pi), daher spielen sie keine Rolle. Tatsächlich braucht man sehr starke Feldgradienten (Größenordnung 1T/cm), um den Versuch tatsächlich durchführen zu können. Wenn man bedenkt, dass das Erdmagnetfeld schon beim homogenen Teil nur 50µT hat, dann bräuchte man sehr kleinskalige Störungen davon.

Deshalb kann man auch Dinge wie den Doppelspaltversuch überhaupt durchführen - natürlich beeinflussen die Elektronen oder Photonen ihre Umgebung und werden damit auch selbst von dieser Umgebung beeinflusst. Aber der Einfluss ist eben so gering, dass er keine nennenswerte Phasenverschiebung bewirkt und damit die gewohnte Interferenz weiterhin möglich ist.

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>> Als Mensch nehme ich nun aber nur eine Realität wahr, das bedeutet die Wahrscheinlichkeiten müssen irgendwie realisiert werden und somit tatsächlich Ereignisse stattfinden. Die Preisfrage ist nun, wann genau geschieht dieser Übergang vom möglichen zum realen?

Gar nicht. Die QM sagt, dass beides realisiert wird. Das Universum ist dann eben in einer Superposition aus dem einen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet - und gleichzeitig dem anderen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet.

Der ganze Messquatsch (sorry) wird nur betrachtet, um unsere ach so lieb gewonnene Alltagserfahrung von klassischen Objekten ohne Superpositionen zu retten, die eigentlich nur einen winzigen Bruchteil dessen zeigt, was quantenmechanisch vorhanden ist.

 

[sesslor]

Gar nicht. Die QM sagt, dass beides realisiert wird. Das Universum ist dann eben in einer Superposition aus dem einen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet - und gleichzeitig dem anderen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet.

Der ganze Messquatsch (sorry) wird nur betrachtet, um unsere ach so lieb gewonnene Alltagserfahrung von klassischen Objekten ohne Superpositionen zu retten, die eigentlich nur einen winzigen Bruchteil dessen zeigt, was quantenmechanisch vorhanden ist.

Diese Vorstellung hatte ich zunaechst einmal auch, sie scheint die logisch konsequente zu sein.

Allerdings stellt sich immer noch die Frage, wenn sich das Universum in irgendwelchen Mischzustaenden befindet, warum nehmen wir diese nicht wahr? Unser Gehirn muesste sich ja auch in einem Mischzustand befinden, dennoch sehen wir immer nur EIN Ereignis. Als ob sich das Bewusstsein nur auf einen der moeglichen Zustaende konzentrieren koennte. Mir scheint das fast auf eine viele Welten Theorie hinauszulaufen, wo alle Moeglichkeiten realisiert sind.

 

[mfb]

Bewusstsein ist dann einfach ein Zustand des Gehirns als Teil der Gesamtwellenfunktion des Universums. Es existiert dann parallel ein Bewusstsein, das im Experiment Ergebnis A gemessen hat und eines, das Ergebnis B gemessen hat.

 

[The W]

>> Als Mensch nehme ich nun aber nur eine Realität wahr, das bedeutet die Wahrscheinlichkeiten müssen irgendwie realisiert werden und somit tatsächlich Ereignisse stattfinden. Die Preisfrage ist nun, wann genau geschieht dieser Übergang vom möglichen zum realen?

Gar nicht. Die QM sagt, dass beides realisiert wird. Das Universum ist dann eben in einer Superposition aus dem einen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet - und gleichzeitig dem anderen "Messergebnis" und einem Menschen, der dieses betrachtet.

Der ganze Messquatsch (sorry) wird nur betrachtet, um unsere ach so lieb gewonnene Alltagserfahrung von klassischen Objekten ohne Superpositionen zu retten, die eigentlich nur einen winzigen Bruchteil dessen zeigt, was quantenmechanisch vorhanden ist.

Genau falsch herum.
Die QM ist ein Versuch das Universum in Formeln zu packen. Das gelingt uns aber nur mittels Superposition.
Die Tatsache, dass wir nicht in der Lage sind genaue Ergebnisse zu liefern bedeutet allerdings nicht, dass das Universum da draussen verrückt spielt und erst in unserem Gehirn auf zauberhafte Weise sich einen bestimmten Zustand herauspickt und materialisiert.

Insofern, quantenmechanisch vorhanden ist vieles, allerdings eben in unserer Modellwelt. Es ist absolut vermessen zu behaupten, dass wir auch nur annähernd verstehen was da eigentlich vor sich geht.
Was jetzt hier passiert ist aus Unzulänglichkeiten unserer Modellwelt (aka was genau passiert weiss man nicht) lustige Dinge in die Wirklichkeit hineinzuinterpretieren (moar Wirklichkeiten, wir brauchen moar!).

 

[Deus]

Ich möchte mich an der Stelle mfb anschließen. Dazu fällt mir etwas ein, das ich mal bei Lesch hörte: dass unser Problem mit der rein stochastischen Aussageweise der Quantentheorie einfach darauf beruht, dass unser gesamtes Denken in deterministischen Bahnen läuft. Das ist evolutionär bedingt und hat sich in der klassischen Welt in der wir leben auch bewährt. Keine Wirkung ohne Ursache! Wenn du mich jetzt aber fragst warum das eine Teilchen durch den linken Spalt und das andere durch den rechten Spalt fliegt, fällt mir keine andere Antwort ein als "weil es möglich ist". Keine gute Antwort, ich weiß, doch ich fürchte, wir sind nicht in der Lage eine bessere zu finden. Wir versuchen immer einen kausalen Zusammenhang in einer stochastischen Wirkung zu finden... und das schlägt eben fehl

 

[sinusx]

Ist alle Wahrnehmung eine Messung?

Ja, und deshalb begreife ich unsere Welt als "Illusion", da die Wahrnehmung erst im Hirn stattfindet.

Was die Interpretation der Phänomene dieser Welt angeht, ist mir sogar die Physik zu straight forward in ihren Erklärungen. Ich befinde mich daher in einem tiefen philosophischen Konflikt mit der Physik und mache nach meinem Diplom wahrscheinlich etwas anderes..

"Es gibt keine Wahrheit, es gibt nur Perspektiven."

 

[mfb]

>> Die QM ist ein Versuch das Universum in Formeln zu packen. Das gelingt uns aber nur mittels Superposition.
Und was zeigt das? Das zeigt, dass unser Universum nicht ohne Wellenfunktionen und sich daraus ergebende Konsequenzen beschreibbar ist. Ein Teilchen geht im Doppelspaltversuch eben NICHT durch einen der beiden Spalte. Es macht genau das, was du als "verrückt spielt" bezeichnest: Es geht durch beide zugleich.

Unser Gehirn ist Teil dieser verrückt spielenden Welt. Es braucht sich also nichts herauszupicken, es ist einfach selbst Teil davon.

 

[The W]

Und was zeigt das? Das zeigt, dass unser Universum nicht ohne Wellenfunktionen und sich daraus ergebende Konsequenzen beschreibbar ist.

...
Nein, das zeigt, dass unser Universum durch Wellenfunktionen beschreibbar ist, ein Umkehrschluss ist allerdings nicht möglich.
Es könnte durchaus andere Funktionen geben welche das Universum genauer als die bisher bekannten Wellenfunktionen beschreiben. Wir wissen z.B. nicht einmal wie das genau mit der Schwerkraft funktioniert.

Ein Teilchen geht im Doppelspaltversuch eben NICHT durch einen der beiden Spalte. Es macht genau das, was du als "verrückt spielt" bezeichnest: Es geht durch beide zugleich.

Nein, das Teilchen geht durch einen der beiden Spalte, allerdings kann man nicht sagen welchen.

 

[dein_föhn]

...
Wir wissen z.B. nicht einmal wie das genau mit der Schwerkraft funktioniert.

Nun ja, die allgemeine Relativität erklärt ziemlich gut, wie das mit der Schwerkraft funktioniert, is aber leider nicht mit der QM vereinbar.

...
Nein, das Teilchen geht durch einen der beiden Spalte, allerdings kann man nicht sagen welchen.

Und genau das ist schlicht falsch. Wenn Teilchen tatsächlich nur durch einen Spalt laufen könnten, würden sie nicht mit sich selbst Interferieren, genau das tun sie aber. Worauf du anspielst ist die Theorie der verborgenen Variablen, die das Problem der Wahrscheinlichkeitswelle eben auf Variablen mit festen Werten zurückführt, die wir einfach prinzipiell nicht messen können. Klingt ja meiner Meinung nach sehr verlockend, hat aber ein Problem: diese Variante wurde Experimentel(!) widerlegt! Wer dazu mehr wissen will: einfach mal bei Wikipedia "verborgene variablen" oder "EPR-Effekt" eintippen.

Ein großes Problem beim Verständniss der Quantenmechanik kommt schon einfach daher, dass man den Welle-Teilchen-Dualismus beim Wort nimmt und sagt, das ein Ding sowohl Welle als auch Teilchen ist. Dem ist aber nicht so: ein Ding hat sowohl Eigenschaften einer Welle als auch Eigenschaften eines Teilchens, es IST aber keines von beiden. Mein Quantenmechanik Prof. hat das mal mit nem Wackelpudding verglichen: ist weder fest noch flüssig, hat aber trotzdem Eigenschaften eines Festkörpers und Eigenschaften einer Flüssigkeit (je nach Experiment: stellt man ihn geformt auf den Teller: Festkörper, schmeißt man ihn gegen die Wand: Flüssigkeit ^^)

So, nun zum Messproblem: Ich persönlich halte ja jede Variante der Viele-Welten-Theorie für philosophischen Schwurbs! Egal ob alle Möglichkeiten in verschiedenen Universen realisiert sind oder ob wir als Teil einer großen Wellenfunktion, in der alle Möglichkeiten realisiert sind, nur eine Möglichkeit "wahrnehmen". Man darf dabei einfach nicht vergessen, dass alle unsere physikalischen Theorien eben nur Modelle sind um die Wirklichkeit in Formeln zu pressen, was zwar zugegebenermaßen unfassbar gut funktioniert ^^ aber mit der 'Realität' hat das erstmal wenig zu tun.
Wenn wir irgendwann mal eine Theorie haben, die Wirklich alles zu beschreiben in der Lage ist ohne logische Widersprüche zu erzeugen, können wir uns gerne nochmal drüber unterhalten, ob diese Theorie tatsächlich die Wirklichkeit widerspiegelt!

Auf die QM trifft das jedenfalls nicht zu: zum Einen beschreibt sie unsere Wirklichkeit zwar sehr genau, aber eben nicht vollständig. Sie beinhaltet nicht die Gravitation und ist nicht vereinbar mit der Theorie, die das sehr gut tut.
Zum zweiten ist sie in sich nicht wirklich schlüssig: das Messproblem macht alles Kaputt! Ohne Messung macht Physik an sich keinen Sinn und die QM letztendlich auch nicht! Für was sollte man schließlich Physik betreiben, wenn man dabei nichts Messen kann? Und mit Messung kommt man genau auf das Problem, welches der TE beschreibt. Es mangelt an einer vernünftigen Definition der Messung.

Die bisher (meiner Meinung nach) beste Definition der Messung las ich in diesem Buch: Hier wird die Messung als Wechselwirkung mit einem makroskopischen bzw klassischem Objekt beschrieben. Was aber widerum zu dem Problem führt, dass die QM nicht aus sich selbst heraus funktionieren kann, sondern die klassische Physik braucht um überhaupt formuliert werden zu können! Um das nochmal zu verdeutlichen Zitier ich einfach mal einen Absatz aus dem Buch:

"Die QM nimmt also eine sehr eigenartige Stellung unter den physikalischen Theorien ein: Sie enthält die klassische Mechanik als Grenzfall und bedarf gleichzeitig dieses Grenzfalles zu ihrer eigenen Begründung."

Fazit: Philosophische 'Weltanschauungen' aus einer Theorie ableiten zu wollen, die nichtmal die komplette Wirklichkeit beschreibt ist recht Müßig und in gewisserweise Sinnfrei. Wobei es natürlich die Phantasie schult und somit doch recht nützlich sein kann ^^ Aber einen Erkenntnisgewinn braucht man sich nicht zu erhoffen.


Wow... mein längst Text in einem Forum ever
muss natürlich dazusagen, dass ich auch nur physiker im 4. Semester mit einem Hang zu populärwissenschaftlicher Literatur (die sich dann eben im gegensatz zur Vorlesung auch solchen philosophischen Betrachtungen widmet) zum Thema bin und somit sicherlich nicht unanfechtbar bin

 

[The W]

Und genau das ist schlicht falsch. Wenn Teilchen tatsächlich nur durch einen Spalt laufen könnten, würden sie nicht mit sich selbst Interferieren, genau das tun sie aber.

?
Wo soll bitte der Widerspruch sein, das was als Interferenz bezeichnet wird ist im Endefekt nicht mehr als eine kombinierte Wahrscheinlichkeitsfunktion mit einer Dichtefunktion, damit das ganze mit der Energie auch entsprechend passt.

Es spricht also nichts dagegen, dass ein Teilchen durch einen der beiden Spalte fliegt, wobei man eben nicht weiß durch welchen, und dann warum auch immer die oben beschriebenen Funktionen wiedergibt. Wie gesagt, würde mich interessieren wo der Widerspruch sein soll?

Bitte nicht falsch verstehen, ich will hier nicht behaupten, dass die QM als solche falsch ist, das was sie beschreibt ist soweit uns bekannt richtig. Allerdings was ich sagen will, die QM ist nicht der Weisheit letzter Schluß. Sie ist eine Theorie, nicht mehr nicht weniger. Es wird mit Sicherheit in Zukunft bessere, genauere Theorien geben die die Effekte eben auch anders beschreiben. War in der Physik in der Vergangenheit so, und wird wahrscheinlich auch noch für eine lange Zeit so bleiben.

 

[dein_föhn]

?
Wo soll bitte der Widerspruch sein, das was als Interferenz bezeichnet wird ist im Endefekt nicht mehr als eine kombinierte Wahrscheinlichkeitsfunktion mit einer Dichtefunktion, damit das ganze mit der Energie auch entsprechend passt.

Nein, Interferenz ist wenn sich verschiedene Wellen überlagern, wobei das typische Interferenzmuster entsteht. Das können auch Wasserwellen sein. Fakt ist aber, dass es am Einzelspalt (fast) keine Interferenz gibt, sondern nur am Doppelspalt. Die Welle an sich muss also durch beide Spalte gehen um ein ordentliches Interferenzmuster zu erhalten.

Es spricht also nichts dagegen, dass ein Teilchen durch einen der beiden Spalte fliegt, wobei man eben nicht weiß durch welchen, und dann warum auch immer die oben beschriebenen Funktionen wiedergibt. Wie gesagt, würde mich interessieren wo der Widerspruch sein soll?

Mindestens die 'Wahrscheinlichkeitswelle' muss durch beide Spalte gehen, sonst gibts kein Interferenzmuster am Schirm. Aber das Muster ergibt sich auch wenn man die 'Teilchen' jeweils einzeln losschickt. Wenn also das Teilchen tatsächlich nur durch einen Spalt fliegt und man nur nich weiß durch welchen, müsste man das Teilchen und seine Wahrscheinlichkeitswelle als getrennte Konzepte betrachten (da die Welle ja nunmal durch beide Spalte gegangen sein MUSS, sonst würde es nicht so funktionieren). Klar, kann man machen, macht man sogar kommt damit aber in andere Huddeleien und hat halt andere Effekte die dem 'gesunden Menschenverstand' nicht gefallen.

Bitte nicht falsch verstehen, ich will hier nicht behaupten, dass die QM als solche falsch ist, das was sie beschreibt ist soweit uns bekannt richtig. Allerdings was ich sagen will, die QM ist nicht der Weisheit letzter Schluß. Sie ist eine Theorie, nicht mehr nicht weniger. Es wird mit Sicherheit in Zukunft bessere, genauere Theorien geben die die Effekte eben auch anders beschreiben. War in der Physik in der Vergangenheit so, und wird wahrscheinlich auch noch für eine lange Zeit so bleiben.

Jup, nichts anderes hab ich vorhin geschrieben. Wobei an höherer Genauigkeit (noch) kein Bedarf besteht, da bisher keine Abweichungen der Wirklichkeit von der Theorie gemessen werden konnten, zumindest nicht in der QM bzw QED (bei der ART behilft man sich halt mit dunkler Materie und dunkler Energie^^).

 

[The W]

Nein, Interferenz ist wenn sich verschiedene Wellen überlagern, wobei das typische Interferenzmuster entsteht. Das können auch Wasserwellen sein. Fakt ist aber, dass es am Einzelspalt (fast) keine Interferenz gibt, sondern nur am Doppelspalt. Die Welle an sich muss also durch beide Spalte gehen um ein ordentliches Interferenzmuster zu erhalten.

Mir ist durchaus bewusst, was man unter Interferenz versteht, trotzdem ist meine Aussage richtig.

Man nehme das bekannte Bild aus einem Doppelspaltversuch

Die Wahrscheinlichkeitsfunktion wäre hier die Orte der Maxima/Minima, die Dichtefunktion die Einhüllende, das Resultat beider Funktionen das bekannte Muster.
Das ganze ist selbstverständlich identisch zur Interferenz. Allerdings, viele Wege führen nach Rom, die bekannten Funktion der QM ist einer davon, die Zukunft wird mit Sicherheit alternativen dazu anbieten. Der scheinbare Zufall (->Erst Welle, dann Teilchen) ist kein Widerspruch, da es zur Zeit sowieso nicht möglich ist alle Daten zu bestimmen ohne das Experiment zu beinflussen.

 

[EnimaN]

wenn das teilchen durch einen spalt laufen würde, müssten die folgenden experimente dsa gleiche bild liefern:

A) beide spalten offen, bestrahlung über einen zeitraum T

B) linker spalt offen, bestrahlung über zeitraum T und danach rechter spalt offen, auch über T bestrahlt

Beide versuche liefern aber unterschiedliche ergebnisse: in B) sieht man einfach zwei helle flecken und in A) sieht man ein interferenzmuster, welches eben darauf hindeutet, dass BEIDE spalten auf das teilchen einen einfluss haben und das teilchen beide spalten "spürt".

 

[d3kay]

Gehören zur Interferenz nicht immer mind. 2 Quanten? Oder hab' ich das mit dem "Spüren" falsch verstanden? oO

Btw. hi EnimaN :wave:

 

[Deus]

Es ist ja keine Interferenz oder WW oder SelbstWW (in Einschränkung auf die klassische QM). Es ist eine Realisierung des Möglichen. Es ist eine Realisierung der Wahrscheinlichkeiten aller möglichen Wege. Irre ich mich oder ist das nicht genau der Ansatzpunkt der Pfadintegralmethode zur Minimierung der Wirkung? Einfach mal alle irgendgearteten möglichen Wege verwenden und dann diejenigen Wählen die die Wirkung minimieren da der Rest sich auf Grund der Phasenunterschiede gegenseitig vernichtet.

 

[Myta]

nein, der wirkungsminimierende weg ist der klassische.
beim pfadintegral integriert man über alle wege gewichtet mit einem phasenfaktor proportional zur wirkung. im klassischen grenzfall (also große wirkung) verschwindet aber dann der beitrag nicht klassischen wege.

 

[dein_föhn]

Die Wahrscheinlichkeitsfunktion wäre hier die Orte der Maxima/Minima, die Dichtefunktion die Einhüllende, das Resultat beider Funktionen das bekannte Muster.

So meintest du das... Nun, diese Nomenklatur war mir bisher nicht geläufig

Ändert trotzdem nichts an der Sache: deine Dichtefunktion ist nichts anderes als das Beugungsmuster am Einzelspalt, deine Wahrscheinlichkeitsfunktion ist die Interferenz am Doppelspalt. Beide Effekte überlagert ergeben die grüne Kurve. Es bleibt dabei: kein Doppelspalt, kein solches Muster. Das kuriose ist ja: wenn man am Spalt eine Messvorrichtung anbringt, die registriert durch welchen Spalt nun das Teilchen fliegt (beispielsweise über das Magnetfeld, welches ein Elektron erzeugen würde), dann verschwindet das Interferenzmuster ebenfalls, da man das Teilchen gewissermaßen 'gezwungen' hat nur durch einen Spalt zu fliegen.

Der scheinbare Zufall (->Erst Welle, dann Teilchen) ist kein Widerspruch, da es zur Zeit sowieso nicht möglich ist alle Daten zu bestimmen ohne das Experiment zu beinflussen.

Es ist nicht zur Zeit nicht möglich, es ist ganz und gar prinzipiell nicht möglich. Die Unschärferelation ist keine messtechnische Sache, sondern ein grundsätzliches Prinzip der Natur (des Universums, whatever). Eine zukünftige Theorie wird das auch beinhalten müssen, so wie auch die ART Newtons Gravitationsgesetz beinhaltet.

@d3kay: nein, ein einzelnes Quant ist ja trotzdem eine Welle und verhält sich eben auch so wenn es auf den Doppelspalt trifft: auf der andern Seite entstehen an jedem Spalt neue Elementarwellen (die halt immernoch zu nur einem Quant gehören) und diese Interferieren miteinander.

 

[sweetie]

Da muss ich dein_föhn Recht geben:

Es wurde bereits mit den geltenden Gesetzen der Mathematik bewiesen, dass man nicht wissen kann, durch welchen Spalt das Teilchen beim Doppelspaltversuch gelangt, solange man die Quantentheorie einhält.

Stellst du einen Detektor an einen Spalt des Doppelspaltversuches, wirst du keine Interferenz feststellen -> das Teilchen verhält sich klassisch.

Hast du keinen Detektor an den Einzelspalten, sieht man eine Interferenz. Das Teilchen merkt also, ob es beobachtet wird oder nicht, was auf den ersten Blick total absur wirkt. Aber genau das ist eine der grundlegenden Aussagen, auf denen die gesamte Quantentheorie beruht.

Apropos: Ganz nett erklärt für Laien:

http://www.youtube.com/watch?v=3ohj...AB04BAD7&playnext_from=PL&playnext=1&index=25

 

[mfb]

...
Es könnte durchaus andere Funktionen geben welche das Universum genauer als die bisher bekannten Wellenfunktionen beschreiben. Wir wissen z.B. nicht einmal wie das genau mit der Schwerkraft funktioniert.

Diese werden aber immer die bekannte QM als Grenzfall erhalten, wie auch immer sie aussehen mögen. Sie werden nicht klassisch sein.

Eine Dichte alleine reicht eben nicht aus - das ist ein wichtiger Punkt: Die Dichte entspricht oft einer klassischen (statistischen) Beschreibung, erst die Phasenbeziehungen machen daraus dann Quantenmechanik.


@dein_föhn: Das Messproblem zeigt einfach, dass Messungen im üblichen Sinn nicht existieren. Klassische Objekte widersprechen der Quantenmechanik und sind (im Sinne der QM) unphysikalisch, also kann es auch keine Wechselwirkungen mit solchen geben.
Was man als Messung ansehen kann, ist weiterhin die Wechselwirkung von Objekten mit anderen Objekten (z.B. Menschen), diese werden dadurch aber zwangsläufig auch Teil von diversen Verschränkungen und verhalten sich wie jedes andere Objekt, das aus vielen Teilchen besteht.


>> Das Teilchen merkt also, ob es beobachtet wird oder nicht, was auf den ersten Blick total absur wirkt.
Die Beobachtung erzeugt eben eine Phasenverschiebung (unbekannter Größe), sodass die Interferenz (die eine feste Phasenbeziehung erfordert) verschwindet.

 

[dein_föhn]

@dein_föhn: Das Messproblem zeigt einfach, dass Messungen im üblichen Sinn nicht existieren. Klassische Objekte widersprechen der Quantenmechanik und sind (im Sinne der QM) unphysikalisch, also kann es auch keine Wechselwirkungen mit solchen geben.
Was man als Messung ansehen kann, ist weiterhin die Wechselwirkung von Objekten mit anderen Objekten (z.B. Menschen), diese werden dadurch aber zwangsläufig auch Teil von diversen Verschränkungen und verhalten sich wie jedes andere Objekt, das aus vielen Teilchen besteht.

Naja, klassische Objekte widersprechen der QM ja nich wirklich, da diese ja als Grenzfall enthalten sind. Und dass es die Messung als solche in der QM nich gibt stimmt so auch nich, Operatoren sind nämlich nichts anderes als die (mathematische) Entsprechung einer (physikalischen) Messung in der QM. Und diese Messung muss man halt irgendwie definieren. In der Literatur, die ich gelesen habe, wurde das eben als Wechselwirkung mit einem 'klassichen' Objekt definiert.

 

[mfb]

Kennst du eine Wechselwirkung, die den Impulsoperator (beispielsweise) auf den gesamten Quantenzustand anwendet? Das kann es nicht geben, da die Wechselwirkung Teil des gesamten Quantenzustands sein muss.

Eine klassische Bewegung ergibt sich als Grenzfall der QM für große Energien und Zeiten. Aber das klassische Verhalten, dass ein Objekt an einem einzigen Ort ist und vollständig beschrieben werden kann, ergibt sich nicht. Man kann sich problemlos Prozesse vorstellen, an denen rein quantenmechanische Systeme (z.B. Kollisionen im LHC und die dabei erzeugten Teilchen) über den Aufenthaltsort von makroskopischen Objekten (z.B. Wissenschaftlern) entscheiden. Die Kollisionen versetzen das Universum z.B. in eine Überlagerung aus dem Ereignis "Higgs entstanden" und "kein Higgs entstanden", die Wechselwirkungen der Reaktionsprodukte mit dem Detektor und schließlich den Menschen und dem ganzen Rest übertragen genau diese Überlagerung auf die Menschen und den ganzen Rest.

Natürlich findet am LHC nicht nur genau eine Kollision statt (mittlerweile ~10.000 pro Sekunde) und keine Kollision ist zu 100% rekonstruierbar, aber diese Vereinfachung ändert nichts am Prinzip.

 

[NacktNasenWombi]

Ich dachte der klassische limes der QM wäre h =>1 o.o

 

[voelkerballtier]

Ich dachte der klassische limes der QM wäre h =>1 o.o

h => 0