 Verfasst am: 06. Apr 2007 19:57 Titel: |
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| Gut ... dann brechen wir die Diskussion an dieser Stelle ab. Ganz zufrieden bin ich damit zwar nicht, aber vielleicht hat es erst wirklich dann für mich einen Sinn über diese Problematik zu reden, wenn ich mich tiefergehend mit der Quantenmechanik auseinandergesetzt habe. Meine Haltung vom Beginn der Diskussion kann ich zwar nicht wirklich aufgeben mit dem, was wir hier angerissen haben, aber sicherlich kann ich nicht erwarten, dass ihr mir hier die ganze Mathematik und die dazugehörigen Modellvorstellungen lückenlos und nachvollziehbar darlegt. Wie sehr meine Gedanken von der tatsächlichen physikalischen Realität abweichen, werde ich dann hoffentlich mit einer intensiven persönlichen Beschäftigung mit diesem Thema herausfinden. Vielleicht fange ich erstmal an mich mit der klassischen Wellenmechanik ordentlich auseinanderzusetzen, deren Modellvorstellungen und mathematischen Grundlagen ja scheinbar unablässig für die Quantenmechanik sind. Melde mich hierzu bestimmt mal in einem der aktuellen Threads unter "Mechanik". 
Sicherlich gehört eine Menge Mathematik dazu, aber dabei darf es eben an der Modellvorstellung (ich habe es vorher "Interpretation der Formalismen" genannt) nicht fehlen. Ob ich diese Modellvorstellung dann in der Quantenmechanik irgendwo "versteckt" finde, werde ich dann hoffentlich später sehen. 
Wie gesagt: Über die Vorhersagekraft "beschwere" ich mich nicht. Aber es ist eben immer ein Unterschied zwischen dem, was gemessen und mathematisch vorhergesagt werden kann und dem was die Modellvorstellung noch zusätzlich erklären kann. (siehe: Weg bis zur heutigen (offensichtlich richtigen, anschaulichen) Definition der Temperatur) Aber ich ziehe dann jetzt hier einen Schlussstrich und sage: Vielen Dank für die Diskussion, Markus, sqrt(2) und T-Tauri, sie hat mir in einigen Punkten sehr hilfreiche Ansätze geliefert, mit denen ich es bestimmt gut schaffe, einige meiner Fragen zu beantworten. In diesem Sinne: Danke und bis später! Gruß Christian |
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| Verfasst am: 06. Apr 2007 16:05 Titel: |
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Moment, ich glaube, da hat entweder mein Formulieren oder dein Nachvollziehen nicht so ganz geklappt: Die Frage "Was ist die Unschärferelation, und wie kann man sie aus den Welleneigenschaften eines Teilchens herleiten und erklären?" ist für mich eindeutig eine Frage nach 1). Wenn du einmal die Unschärferelation verstanden hast, dann wirst du feststellen, dass die Frage
eine Frage nach 2) bleiben muss.
Ich kann vielleicht mal versuchen, dir ein bisschen einen Eindruck von dem Weg geben, über den du beim Lernen zum Verständnis dieser Modellvorstellung gelangen könntest: In Experimenten stellt man fest, dass zum Beispiel Photonen in manchen Experimenten Teilcheneigenschaften zeigen (Photoeffekt, ...) und in manchen Experimenten Welleneigenschaften (Interferenz am Doppelspalt, ...). In der quantenmechanischen Beschreibung werden Wellenfunktionen so erklärt und verwendet, dass damit sowohl der Wellencharakter als auch der Teilchencharakter des Photons in einer Modellvorstellung vereint und beschrieben werden können.
Der Cohen-Tannoudji ist ein Buch für Physikstudenten und Physiker, den würde ich zuerst in Unibibliotheken suchen.
Einen genaueren Eindruck von diesen Grundlagen, als ich ihn dir hier vorab grob andeuten kann, gewinnst du sicher, wenn du in Quantenmechanik-Bücher wie den Cohen-Tannoudji reinschaust. Richtig verstehen, welche Grundlagen du dafür brauchst, wirst du sicher am einfachsten, wenn du diese Grundlagen nach und nach wirklich gelernt hast. ------------------------------------------ Ich spüre gerade, und ich glaube, du spürst das auch, dass ich hier gerade immer mehr versuche, einen riesigen Spagath hinzubekommen. Du fragst Dinge, die um ein gutes Stück "Physik-Lernleistung" (vielleicht Äquivalenz zu einigen Jahre Physikstudium) von dem entfernt sind, was du selbst jetzt wirklich nachvollziehen und mit dem Handwerkszeug, was du bisher kannst, verstehen und beschreiben kannst. Und gleichzeitig möchtest du die Antworten wirklich nachvollziehen und verstehen. Ich versuche, meine Antworten so zu halten, dass du sie nachvollziehen kannst, oder dass du mit dem, was ich als deinen derzeitigen Wissenstand vermute, abschätzen kannst, dass es Sinn macht, meine Antworten als sinnvolle Tipps aufzufassen. Dazu (und weil so ein Thread ja nicht endlos ausufern kann) muss ich aber einen riesigen Teil von dem weglassen, was man in diesen "Jahren Physikstudium" lernt. Wenn ich an etwas denke, von dem ich den Eindruck habe, dass du es weder nachvollziehen kannst, noch dass ich es dir hier im Umfang dieses Threads mit sinnvollem Aufwand erklären könnte, noch dass es Sinn machen könnte, dass du es vorläufig als gegeben hinnehmen könntest, dann lasse ich es hier weg und kann es bestenfalls ganz vorsichtig andeuten. Das ist vielleicht besser nachvollziehbar, aber es erweckt vielleicht den falschen Eindruck, als könne man die Physik gut verstehen, ohne sie wirklich gelernt zu haben. Zum echten Verständnis der Physik gehört ein gehöriger Batzen an Mathematik, den man beherrschen muss, um konkret und handfest zu rechnen. Ich finde es gut, dass insbesondere sqrt(2) das betont und zum Ausdruck gebracht hat. Um den gegenwärtigen Wissensstand der Physik angemessen auszudrücken, gehört auch ein gehöriger Batzen an Fachwörtern und zugehörigen physikalischen Konzepten, wie sie T-Tauri verwendet, um seine Aussagen viel klarer und viel weniger "anschaulich vereinfacht" zu formulieren, als ich das hier oft tue. Vielleicht hilft es ja, diesen doch mittlerweile schon etwas ausgeuferten Thread abzurunden, wenn wir nochmal betonen, dass die Modellvorstellungen der aktuellen Theorien schon verdammt gut sein müssen, wenn sie es ermöglichen, dass Vorhersagen zum Beispiel der QED und der Relativitätstheorie bis zu einer solch atemberaubenden Präzision mit Experimenten übereinstimmen, wie das heutzutage der Fall ist. |
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| Verfasst am: 06. Apr 2007 10:59 Titel: |
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| Es wäre natürlich umso besser, wenn ich diese Fragen auch unter 1) einordnen kann. Sicherlich werde ich mich mit der Quantenmechanik noch intensiv auseinandersetzen. Mein Wissen beruht nur auf dem, was wir im Rahmen des Fotoeffekts im Schulunterricht behandelt haben, sowie ein paar wenige (größtenteils populärwissenschaftl.) Büchern aus der Quantenmechanik. Sicherlich kannst du mir keine Physikvorlesung und alles was dazu gehört ersetzen. Das erwarte ich auch nicht. Aber weil ich in so ziemlich allen Büchern den Eindruck gewonnen habe, dass man zum Beispiel den Welle-Teilchen-Dualismus (und damit verbunden ja auch die Frage "Was ist Licht?") noch nicht in eine eindeutige Modellvorstellung packen konnte, könntest du mir zumindest diese scheinbar doch existierende Vorstellung etwas näher bringen? Nach dem erwähnten Buch werde ich mal in unserer Bibliothek schauen.
Was würdest du als Grundlagen ansehen? (Außer dem, was du schon erwähnt hast, also Wellen, Wellenpakete, Interferrenzen, etc.?) Um nochmal auf die offenen Fragen zurückzukommen. Wenn du die Unschärferelation unter 2.) einordnen würdest, inwiefern würdest du sie dann als "offene Frage" bezeichnen. Wenn sie eigentlich schon mit Mathematik und Modellvorstellung erklärt ist, warum zählst du sie dann trotzdem zu den offenen Fragen? Ich glaube ich habe noch nicht so recht verstanden, was du mit 2.) dann eigentlich meinst.  Gruß Christian |
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| Verfasst am: 06. Apr 2007 01:17 Titel: |
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| Die Fragen, die du jetzt stellst (zur Unschärferelation, zum Welle-Teilchen-Dualismus und zum Licht), sind für mich ganz eindeutig Fragen nach 1). Ich finde es zwar prima, dass du dich konkret für Details der QM interessierst, aber ich muss dir leider empfehlen, beim echten Lernen der QM lieber Schritt für Schritt vorzugehen als mittenrein zu springen. Ich kann dir hier im plaudernden Erzählstil sicher nicht die ganze Quantenmechanik beibringen, denn ich kann dir nicht die Physikvorlesungen, Quantenmechanikbücher, das Nachbereiten und das Rechnen von Übungsaufgaben abnehmen, die unbedingt dazugehören, um die QM wirklich so zu lernen, dass du sie dann kannst und verstehst, wie sie funktioniert und was ihre Modellvorstellungen sind. Was ich dir hier erzähle, kann nicht mehr sein als ein bloßer Vorgeschmack auf das, was du hinterher wirklich selbst lernst und verstehst. Hier vielleicht nur so viel, um dir einen ersten Eindruck zu geben: Die Unschärferelation hat etwas mit den Welleneigenschaften eines Teilchens zu tun. Um sie aus den Welleneigenschaften herzuleiten und erklären zu können, brauchst du mathematisches Verständnis und Können zu Wellen und Überlagerung von Wellen zu Wellenpaketen, und physikalisches Verständnis und Können im Umgang mit Materiewellen und dem Bezug zwischen einer Welle, einer Wellenfunktion und beispielweise dem Impuls des dem entsprechenden Teilchens. Ich glaube, im ersten Band des Cohen-Tannoudji (Claude Cohen-Tannoudji, Quantenmechanik http://de.wikipedia.org/wiki/Claude_Cohen-Tannoudji#Literatur ) findest du eine schöne Version dieser Herleitung, die du dann nachvollziehen kannst, wenn du die nötigen Grundlagen dafür gelernt hast. |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 22:56 Titel: |
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| Mit deinem konkreten Beispiel spielst du nochmal auf die Unschärferelation an. Grundätzlich habe ich eine Ahnung davon, was hinter diesem Begriff steht. Als ich mich intensiver mit der physikalischen Größe "Wirkung" auseinandergesetzt habe, bin ich auch auf die Aussage gestoßen, dass alle physikalischen Größen, die zusammen eine Wirkung ergeben (also Ort und Impuls; Zeit und Energie; etc.) dieser Unschärfe unterliegen. Sie sind dann nicht gleichzeitig, beliebig genau bestimmbar. Es scheint eine grundlegende Eigenschaft von Quantenobjekten zu sein, dieser Unschärferelation zu unterliegen. Ich kenne leider keine konkreten Beispiele, aber zumindest habe ich im Hinterkopf, dass dies schon vielseitig experimentell bestätigt wurde. Die Unschärferelation scheint also eine richtige Beschreibung der Natur zu sein. Wo ich jetzt wieder eine bisher unbeantwortete/offene Frage ansetzen würde, wäre folgendes: Wie kommt diese Eigenschaft zustande? Meinst du, dass diese offene Frage unter 2 einzuordnen ist? Die Unschärferelation an sich würde ich nicht unbedingt als offene Frage bezeichnen. Sie ist eine bestätigte Eigenschaft der Quantenobjekte. Um hier wieder den Vergleich zur Temperatur zu ziehen: Die Unschärferelation in der QM entspricht der frühen Definition der Temperatur in der Thermodynamik. Wie die Temperatur zu Beginn als "Eigenschaft der Körper" definiert wurde, die Frage "Wie kommt diese Eigenschaft zustande?" aber offen blieb, so verhält es sich in meinen Augen mit der Unschärferelation in der Quantenmechanik auch. Es scheint eine Eigenschaft von Quantenobjekten zu sein, dass man z.B. ihren Ort und ihren Impuls nicht gleichzeitig bestimmen kann, aber warum dies so ist, bleibt vorerst eine offene Frage. Mein "Platzhalter" ist also nicht die Unschärferelation, sondern die Frage "Wie kommt diese Eigenschaft zustande?" bzw. "Wie ist die Unschärferelation zu erklären?". Bei den Materiewellen, die du angesprochen hast, verhält es sich ähnlich: Es scheint eine Eigenschaft von Quantenobjekten zu sein, sowohl Welle- als auch Teilchencharakter zu haben. Die offene Frage (der "Platzhalter") ist: "Wie vereine ich diese Modelle zu einem?" bzw. "Wie lässt sich dieser Dualismus erklären?". Insofern hast du recht: Die Entdeckung der Welleneigenschaften bei Materie ist ein tiefer greifendes Verständnis. Allerdings wirft das sofort neue Fragen auf, die es jetzt wieder zu beantworten gilt. Letzteres ist auch der Grund dafür, dass ich am Anfang sagte "Wir wissen nicht genau, was das Licht ist!".
Da hast du wohl recht. So konsequent muss man dann wohl sein! Gruß Christian [Edit:] Rechtschreibung berichtigt ... und umformuliert ... |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 20:05 Titel: |
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| Hm, können wir uns vielleicht darauf einigen, dass wir eine Einigung zu 2.) vorübergehend offen lassen müssen? Denn ich habe da den Eindruck, dass ich da vor allem an konkrete Beispiele aus der QM denke, die du vielleicht selbst noch gar nicht im Detail kennengelernt hast. Ich versuche mal mit einem konkreten Beispiel anzudeuten, was für Dinge ich da meine: Die Frage "Was ist der klassische Zustand eines Elektrons in einem Atom" (= Wo ist das Elektron zum Zeitpunkt t, und welchen Impuls hat es zu diesem Zeitpunkt?) stellt sich als sehr unpraktische Frage heraus, auf die man keine stimmige Antwort findet, aber die Frage "Was ist der quantenmechanische Zustand eines Elektrons in einem Atom" (= "In welchem Atomorbital befindet es sich?", "Welche Verteilung im Orts- und im Impulsraum hat dieser Elektronenzustand?") stellt sich als sehr praktische Frage heraus, auf die man sehr brauchbare Antworten findet.
Das würde ich auch mit unterschreiben können Ich würde sogar noch weiter gehen und sagen: Keine Theorie weiß perfekt über die Natur Bescheid, denn jede Theorie ist nur ein Modell der Wirklichkeit. |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 19:24 Titel: |
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Das freut mich sehr. Ich fing schon an, völlig daran zu zweifeln, wie ich Physik sehe.
1.) Ich hoffe, dass ich hier den Großteil meiner Fragen hintun kann! 2.) Können wir uns darauf einigen, dass man solche Fragen vorrübergehend offen lassen muss, damit die übrige Modellvorstellung noch funktionieren kann? Solche Fragen würde ich nämlich als eine Art "Platzhalter" sehen, die entweder darauf warten durch eine bessere Modellvorstellung oder Beschreibung ersetzt oder zumindest um einige "erklärende Wort" ergänzt zu werden. 3.) Davon wollen wir mal ausgehen. Bisher hat sich die Naturwissenschaft ja immer weiterentwickelt ... dann wird sie das wohl hier auch schaffen.
Hinreichend ist vllt. wirklich das falsche Wort. Um mal wieder den Bogen dahin zu spannen, welche Worte diese Diskussion eigentlich ausgelöst haben, lass es mich so formulieren: Die Quantenmechanik weiß noch nicht genau über die Natur Bescheid. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 18:47 Titel: |
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| Wow! Alle Achtung Jetzt kann ich deine Gedanken extrem gut nachvollziehen
Damit bin ich vollkommen einverstanden Ich finde sogar, diese Sichtweise trifft den Punkt noch etwas genauer als das, was ich oben formuliert habe Ich würde vermuten, dass mit dem, was du jetzt als offene Fragen bezeichnest, dreierlei geschehen kann: 1) Manche dieser Fragen könnten sich für dich beantworten, wenn du das "Handwerkszeug Quantenmechanik" im Studium im Detail kennen und anwenden lernst. 2) Manche dieser Fragen könnten sich für dich als Dinge herausstellen, die man offen lassen muss, damit man mit der Quantenmechanik die Experimente richtig beschreiben kann. Ich denke da zum Beispiel an die Unschärferelation (dass man zum Beispiel Impuls und Ort eines Teilchens nicht gleichzeitig exakt kennen kann). Dass ein Materieteilchen gleichzeitig auch Welleneigenschaften hat, halte ich zum Beispiel für ein tiefer greifendes Verständnis dessen, was ein Materieteilchen wirklich ist, als das Verständnis der klassischen Mechanik. 3) Und bei manchen dieser Fragen könnte sich in Zukunft herausstellen, dass sie nur in der gegenwärtigen Modellvorstellung der QM offene Fragen waren. Denn wenn eine neue Theorie gefunden wird, die (natürlich unter der Bedingung, dass auch sie die Experimente korrekt beschreiben kann) ein tieferes Verständnis ermöglicht, könnten sich diese "offenen Fragen" in geklärte Fragen verwandeln. Ich würde mich freuen, wenn meine Vermutung zu 1 und 2 sich als richtig erweist, und ich glaube, wenn der Fall 3) eintritt, freuen wir uns alle
Mit dem, was du da meinst, bin ich einverstanden Erlaubst du mir trotzdem, dass ich das Wort "hinreichend" in diesem Zusammenhang überhaupt nicht besonders sympathisch finde? |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 16:02 Titel: |
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Gut. Da hast du wohl recht. Die QM ist in der Lage das Ergebnis und die Messgrößen, die dem Experiment am Doppelspalt entnommen werden können gut und ausgereift zu beschreiben. Was ich meine, versuche ich mal an folgendem Beispiel klarzumachen: Als man die physikalische Größe Temperatur einführte, wurde diese als eine Grundlegende Eigenschaft von Körpern beschrieben. Man konnte sie messen und in Experimenten, die mit ihr zu tun hatten, diese Eigenschaft mit Gesetzen der Thermodynamik auch immer besser voraussagen. Die "Theorie" war in diesem Sinne ausgereift und richtig. Die Kriterien, die du in II) nennst, waren im Einklang und die physikalische Theorie damit gültig. Die Frage, die jedoch offen blieb, war folgende: Wie kommt die Temperatur zustande? Was genau ist das: Temperatur? Woher kommt diese Eigenschaft? Diese Fragen konnten durch objektive Messungen zu der Zeit nicht geklärt werden. Irgendwann wurde dann die Modellvorstellung erweitert und das Zustandekommen von Temperatur wurde erklärt, durch die Bewegung der Teilchen eines Körpers. Die Temperatur ist also die kinetische Energie der Teilchen eines Körpers. Wenn etwas seine Temperatur weitergibt ... also ein Wärmeaustausch zwischen zwei Körpern stattfindet ... dann bedeutet das, dass die Teilchen der Körper über Stöße ihre kinetischen Energien miteinander austauschen. Daraus ließen sich weitere Gesetze ableiten. Insofern wurde die Theorie erweitert und damit verbessert, sodass sie die Natur genauer und tiefgründiger verstehen ließ. Heute kann das, was damals objektiv nicht nachweisbar war, durch Experimente und Anwendungen wie der Laserkühlung experimentell nachgewiesen werden. Die Thermodynamik ist also ausgereifter als damals. Wenn du mit II) also meinst, dass ein Theorie dann funktioniert und ausgereift ist, wenn sie mathematisch und theoretische Vorhersagen erlaubt, das aber nicht ausschließt, dass sie noch Fragen offen lässt (wie in meinem Beispiel: "Wie kommt die Temperatur zustande?" und in der QM: "Was passiert am Doppelspalt?"), dann gehe ich mit. Dann beziehe ich mich nur auf III). Aber wenn sich eine bessere Beschreibung oder eine bessere Theorie finden lässt, die mit ihrer Modellbeschreibung weniger Fragen offen lässt, dann ist die alte Theorie in den Punkten für mich nicht ausgereift, in denen sie die offenen Fragen nicht beantworten kann. Insofern kann man II) und III) nicht absolut getrennt voneinander sehen. Wie gesagt: Das was die QM beschreibt, lehne ich in keiner Weise ab. Sie erlaubt in diesen Bereichen vorhersagen und diese sind experimentell beweisbar und damit ziemlich unstrittig. Mich stört das, was sie nicht beschreiben kann. Die Dinge, die momentan nicht eindeutig erklärt sind, aber die in den Bereich fallen, den die QM zu beschreiben versucht. Sie lässt an einigen Stellen Fragen offen und diese Stellen für mich Lücken in der Theorie dar. Das können (und sind sicherlich vorallem auch) die Bereiche, die man momentan nicht objektiv überprüfen kann. Das ist es, was ich meine, wenn ich behaupte: Die QM würde die Natur nicht hinreichend beschreiben.
Eine Theorie muss aber auch versuchen das zu beschreiben, was eben nicht offensichtlich und objektiv messbar ist. Das heißt noch lange nicht, dass diese Beschreibung richtig ist, das ist wahr, aber ohne eine solche Vorlage, können auch keine Experimente gemacht werden, die eine Beschreibung bestätigen oder widerlegen. Wer wäre auf die Idee gekommen einen Stoff mit einem Laser zu kühlen und damit zugleich einen Nachweis der Theorie "Temperatur sei die kinetische Energie der Teilchen eines Stoffes" experimentell zu beweisen, wenn die Theorie diese Beschreibung nicht geliefert hätte? Die QM ist also in dem, was sie beschreibt ausgereift. Aber bei manchen Zusammenhängen, die sich nicht direkt aus den Experimenten ergeben, die aber eben trotzdem Fragen aufwerfen, ist sie in diesem Sinne "nicht verstanden" und "nicht ausgereift". Gehst du bei diesem Beispiel und mit dieser Formulierung mit? Ich glaube besser darlegen, wo ich die Lücken sehe, gelingt mir nicht mehr. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 12:23 Titel: |
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In dieser Formulierung möchte ich dir entschieden widersprechen: Die Modellvorstellung der QM reicht vollkommen aus (und ist damit auch "völlig ausgereift"), um das zu beschreiben, was man in Experimenten wie dem Doppelspaltversuch präparieren und messen kann. Damit erfüllt die QM voll die Bedingung einer funktionierenden Theorie nach II), die experimentellen Situationen erfolgreich zu beschreiben, auf die sie sich bezieht. Es ist immer möglich, dass eine neue Theorie zu einem noch tieferen und noch besseren Verständnis führt. Das ist aber allein III) und nicht II).
Ob eine Theorie funktioniert, kann ich aber immer nur objektiv an dem messen, was ich auch überprüfen kann. Über das, was nicht objektiv überprüfbar ist, brauchen verschiedene Theorien in ihren Modellvorstellungen nicht dieselbe Aussage machen, solange sie das Überprüfbare richtig beschreiben. Natürlich forschen Experimentatoren und Theoretiker auch an bestehenden Theorien weiter, indem sie immer wieder neue oder genauere Experimente machen und die Theorien darauf anzuwenden versuchen. Damit erweitern sie die Grenzen des Überprüfbaren, und erweitern dabei entweder den überprüften Anwendungsbereich der Theorie oder stoßen auf Neues. //edit: etwas umformuliert und ergänzt |
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| Verfasst am: 05. Apr 2007 10:50 Titel: |
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| Hallo Markus! Vielen Dank für deinen Beitrag, ich denke, dass wir die Diskussion damit um einiges aufräumen können. @T-Tauri: Die Worte in deinem letzten Beitrag waren etwas ungünstig gewählt, weswegen ich im ersten Moment auch etwas scharf reagiert habe. Sorry! Also gut. Fangen wir mal an mit dem Aufräumen.
Sollten meine Worte wirklich als dumme Kritik an der Physik und der QM verstanden worden sein, dann möchte hier folgendes nochmal deutlich machen: Wie ich schon in einem meiner vorherigen Beiträge geschrieben habe, möchte ich die Quantenmechanik und die Physiker nicht kritisieren und behaupten, dass die Quantenmechanik momentan kein Werkzeug wäre, um gute Vorhersagen zu treffen und die Quantenwelt zu beschreiben. Aber ich glaube eben, dass die Quantenmechanik an sich, noch nicht in der Lage ist die Welt des allerkleinsten perfekt zu beschreiben/zu erklären. Eigentlich hatte ich an dieser Stelle schon wieder einen Absatz darüber stehen, der sich mit den Interpretationen der QM beschäftigt. Aber da das in meinen letzten Beiträgen scheinbar nicht sehr fruchtbar war, versuche ich es mal anders anzugehen. Welchen Stellenwert haben bei euch die Interpretationen der QM, wie wichtig sind sie eurer Meinung nach für die Quantenphysik und welche Funktion hat so eine physikalische Interpretation eurer Meinung nach überhaupt?
Es ist richtig, dass ich mich da besonders auf die Ebene, die du unter III) beschrieben hast, beziehe. Ich betone hier nochmal, dass ich der QM keineswegs strittig machen will, dass ihre bisherige Beschreibung nicht ausreichend für die Beschreibung der Natur ist. Aber ich glaube eben, dass sie die Natur noch nicht tiefgründig genug zu beschreiben vermag, weil sie viele Fragen offen lässt. Zu diesen Fragen zählt für mich z.B. eine eindeutige Aussage darüber, was mit einem Quantenobjekt passiert, wenn es einen Doppelspalt passiert. Sqrt(2) schreibt, dass ihn das nicht interessiert, weil man es nicht untersuchen kann. Ich glaube aber, dass eben genau das die Aufgabe der Physik ist. Nämlich anzustreben, auch die Dinge erklärbar und nachweisbar zu machen, die es momentan nicht sind. Und ich bin eben nicht damit einverstanden, dass man behauptet, man wisse sehr genau Bescheid, nur weil man meint, dass man etwas eh nicht überprüfen kann. Es sollte eben der Anspruch sein, dann diese Lücken auch zu füllen. Das meine ich zum beispiel, wenn ich sage, dass die Quantenmechanik die Natur nicht ausreichend/tiefgründig genug beschreibt. Insofern beziehe ich mich auch auf II), da ich die Modellvorstellung der QM eben an einigen Stellen noch nicht wirklich ausgereift sehe. Ist das so nachvollziehbar und klingt mit der Hilfe, die Markus gegeben hat und mit dem was ich bereits geschrieben habe, weniger wie eine stupide Kritik?
Mich würde trotzdem interessieren, warum du dabei Bauchschmerzen bekommst. Als was siehst du Mathematik? Gruß Christian |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 20:35 Titel: |
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| @sqrt(2), T-Tauri, -Christian- : Bitte bemüht euch, die Diskussion in einer Art zu führen, die es nicht unnötig erschwert, die Worte der anderen nachzuvollziehen ------------------------------------------------------------------ @sqrt(2): Christian liest deine Hauptaussage als "Eine physikalische Theorie ist nichts als Mathematik". In so einer Form möchte ich dieser Aussage nicht zustimmen. Denn eine physikalische Theorie besteht ja: A) sowohl aus einem mathematischen Rechenformalismus als auch B) aus einer Modellvorstellung, die das, was in der Natur passiert, so greifbar macht, dass wir den Ausgang von Experimenten berechnen können. Diese Modellvorstellung sagt also auch, was die Variablen, mit denen man da rechnet, mit den Größen zu tun haben, die man im Experiment präpariert oder misst. Ich glaube, du kannst dieser Diskussion viel an Schärfe nehmen, wenn du mir zustimmen kannst, dass eine physikalische Theorie sowohl dieses A als auch dieses B beinhaltet. ------------------------------------------------ @T-Tauri: Ich schätze deine Kompetenz sehr, die du hier einbringst, und ich möchte mich dir vor allem anschließen, zu betonen, dass in physikalischen Theorien wie der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik sehr viel Verständnis in der Modellvorstellung enthalten ist. (Und, Christian, die Empfehlung, dass du dieses Modellverständnis am schönsten in den Originalartikeln findest, kann auch ich dir wärmstens geben, du wirst feststellen, das ist viel weniger Fachchinesisch als du glaubst Viele später geschriebenen Lehrbücher konzentrieren sich dagegen oft mehr auf den mathematischen Rechenformalismus und stellen die zugehörige Modellvorstellung nicht mehr so ausführlich dar.) Ich kann nachvollziehen, dass du deutliche Worte wählst, weil Christians Formulierung, die Physiker verstünden die Quantenmechanik nicht wirklich, wie scharfe, unqualifizierte Kritik an der Quantenmechanik wirkt. Aber ich bitte dich, es ihm nicht übel zu nehmen, wenn er Fachbegriffe in deinen Beiträgen nicht nachvollziehen kann, und ich bitte dich, in deinem Ton nicht unfreundlich zu werden. ----------------------------------------- @Christian: So wie du deine These formulierst, wird sie hier als starke, unqualifizierte Provokation verstanden, und ich glaube, zu einem großen Teil missverstanden. Ich möchte die möglichen Ebenen des Verstehens mal der Klarheit halber so auseinanderhalten: ====================================== I) Alltagsanschauung Was wir aus dem Alltag kennen und mit eigenen Sinnen erleben können, glauben wir oft schon ohne Wissenschaft einigermaßen zu verstehen. Das hat seine Grenzen, denn es gibt Sachen, die uns verblüffend erscheinen, und was wir mit unserer Anschauung abschätzen können, ist nur begrenzt quantitativ. II) erfolgreiche wissenschaftliche Beschreibung durch eine Theorie Wenn die Alltagsanschauung uns nicht weiterhilft, oder wenn wir genaue quantitative Aussagen machen wollen, sind wir auf die Wissenschaft angewiesen: Wenn wir eine Theorie finden, die es mit ihrer Modellvorstellung und ihrer Mathematik möglich macht, den Ausgang von Experimenten richtig zu beschreiben und vorherzusagen, dann haben wir ein tieferes, objektiv überprüftes Verständnis erreicht. Es ist sehr gebräuchlich, den Unterschied zwischen I) und II) dadurch auszudrücken, dass man sagt, man hat etwas "wirklich verstanden", und man könne etwas "erklären", wenn man II) geschafft hat. III) Finden einer neuen Theorie, die einfacher ist als eine bisherige Theorie * Im geozentrischen Weltbild konnte man die Bahn der Planeten (so genau, wie man sie damals messen konnte) zwar erklären, aber nur mit Hilfe der Modellvorstellung von sehr komplizierten Bewegungen der "Himmelssphären". * Im heliozentrischen Weltbild vereinfachte sich die Beschreibung der Planetenbahnen demgegenüber dramatisch auf die Modellvorstellung, dass die Planeten die Sonne umkreisen. * Und mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz (und der Newtonschen Mechanik und den Keplerschen Gesetzen) konnte man das ganze auf die Modellvorstellung reduzieren, dass sich Massen mit der Gravitationskraft anziehen. Die Neugier, eine Sache "noch tiefer oder einfacher verstehen zu wollen", hat sich also schon oft als sehr produktiv für das Finden neuer Theorien erwiesen. Auch dann, wenn die "alte Theorie" die bisherigen Experimente gut erklären (=beschreiben und voraussagen) konnte. IV) Das gefühlsmäßige Anfreunden, bis man das Gefühl hat, etwas auch anschaulich so richtig gut verstanden zu haben. Das ist eine sehr subjektive Art des Verstehens, die sich sowohl auf Wissenschaftliches als auch auf Philosophisches beziehen kann. =============================== Gehe ich recht in der Vermutung, Christian, dass du, wenn du sagst, wir verstünden die Quantenmechanik nicht wirklich, dich allein auf III) beziehst und nicht auf I), nicht auf II) und nicht auf IV) ? Ich denke, wenn du das bestätigen kannst, kannst du damit auch viel Schärfe aus dieser Diskussion herausnehmen. |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 17:38 Titel: |
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Die Physik ist die Wissenschaft von der quantitaven Beschreibung von Naturphänomenen, zum einen mittels mathematischer Theoriebildung, zum anderen mittels reproduzierbarer Experimente zur Theoriefalsifikation und zur induktiven Erschließung der Phänomene.
Deine Wortwahl war recht eindeutig.
Bei dieser Aussage bekomme ich starke Bauchschmerzen, aber das führt wahrscheinlich vom Thema weg.
Du postulierst indirekt die Existenz einer solchen Übersetzung. Warum muss es die geben?
Eigentlich möchte ich jetzt nicht die Auseinandersetzung zwischen Empirismus und Rationalismus hier ausbreiten. Ich bin bereit, mich auf deine Realitätsdefinition einzulassen, wenn du denn eine gäbest.
Da haben wir es schon: "vom Anfang bis zum Ende". Was ist dieser "Anfang", was ist das "Ende"? Zeitlich?
Nein. Es interessiert mich auch nicht, ich kann es nämlich nicht überprüfen. Sobald ich das versuche, geht das Experiment anders aus. Der Formalismus der QM bildet das auch so ab. (Man könnte sagen, er erklärt, wieso dem so ist...)
Was das mit Matrix zu tun habe, sehe ich nicht. Ich hab mir den dritten Film aber auch nicht mehr angetan.
Bitte, was soll das nun wieder heißen?
Wie zeigst du nun, dass die Quantenmechanik nicht genau das tut? Die handfesten Beweise (Messergebnisse) stehen gegen dich. |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 15:59 Titel: |
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| Danke! Ich finde es doch sehr schade, dass die Diskussion gerade in einen Bereich abgleitet, der mich gerade sehr stark an diese Diskussion erinnert: http://www.physikerboard.de/topic,8385,-wo-gilt-das-traegheitsgesetz-nicht%3F.html @T-Tauri: Mir ist gerade ziemlich schleierhaft, wie du von der Quantenmechanik auf die Relativitätstheorie kommst, aber wenn du demnächst mal wirklich was zu sagen hast, was nicht immer nur entweder das Einwerfen irgendwelcher Fachbegriffe, wichtig klingender Theorien, pures wiederholen irgendwelcher Worte oder seit deinem letzten Beitrag auch langsam persönlich werdende Beleidigungen beinhaltet, dann wäre das auch mal nicht schlecht. Auf jemanden der hier den Böse-Sprüche-Kaspar spielt, kann ich verzichten. Vielen Dank ... @sqrt(2):
Ich will ich der Physik keinen neuen Sinn geben. Ich verstehe Physik nunmal nicht als eine Wissenschaft des bloßen mathematischen Beschreibens. Was ist denn in deinen Augen die Physik?
Du solltest lieber nicht versuchen, zu erraten, was ich mag und was ich nicht mag. Das maße ich mir bei dir auch nicht an, weil wir uns dazu viel zu wenig kennen. Ich schätze die Mathematik sehr und mag es mit ihr umzugehen. Aber trotzdem ist sie nur ein Hilfsmittel zur Beschreibung. Man kann vielleicht sagen, dass sie eine Sprache ist. Die Sprache der Logik zum Beispiel. Aber sie ist weder meine, noch deine Muttersprache und bedarf nunmal einer Übersetzung. Diese Übersetzung sehe ich in der Physik als die Interpretation an.
Jetzt wirst du so unkonkret, wie du es mit vorwirfst, dass ich es bin. Welche Erkenntnistheoretiker würden sich warum bei welcher meiner Aussagen im Grabe herumdrehen? Erklären bedeutet für mich, das empirisch nachprüfbare Beschreiben eines Vorgangs vom Anfang bis zum Ende. Mathematik vermag dies nicht. Wenn doch, dann hätte ich gern eine exakte Beschreibung von dem Moment, in dem ein Quantenobjekt den Doppelspalt passiert. Was geschieht dann? Kannst du mir das einwandfrei schildern? Wenn du mit meinen Aussagen nicht einverstanden bist, dann ist das OK. Aber dann werde du bitte mal konkret, sonst kommen wir - wie gesagt - nicht weiter!
Wir könnten jetzt in eine Diskussion a la Matrix abgleiten und sagen, dass es die Wirklichkeit nicht gibt bzw. wir keine annähernde Definition davon abgeben können. Aber mal ganz im Ernst: Bringt uns das hier weiter? Bei mir sind Natur und Modell absolut nicht äquivalent. Modell ist stets durch Randbedingungen begrenzt ... die Natur stellt diese Randbedingungen auf. Aber die Modelle haben nunmal zum Ziel die Natur so exakt wie möglich (und nicht so exakt wie nötig) zu beschreiben. Und ich denke, dass wir dann etwas als verstanden bezeichnen können, wenn wir ein Modell gefunden haben, was die Natur möglichst exakt repräsentiert. So ... jetzt bin ich gespannt. Offensichtlich kannst du mir ja einige meiner Fragen oben beantworten. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 14:25 Titel: |
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Haha, sorry, aber dieser Meinung ist jeder, der von nix ne Ahnung hat Wie viele Gedanken und philosophische Ansätze und hier und da in den Theorien steckt weißt du garnicht. Du warst nie hinter den Kulissen. Lies mal die Originalarbeit zur allgemeinen Relativitätstheorie. Oder Einsteins Buch für Laien zu beiden Theorien. |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 12:43 Titel: |
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Genau. Du bist derjenige, der der Physik einen neuen Sinn geben möchte. Dazu solltest du erst einmal sagen, was genau du eigentlich willst. In der Position bin ich nicht, ich habe klar gemacht, was ich von der Physik will.
Deine Argumentation scheitert an Grundlegendem. Ich werde nicht auf weiterführende Erläuterungen in deinen Beiträgen eingehen, so lange du nicht einmal klar machst, was die Begriffe bedeuten, die du verwendest.
Ist ja gut, du magst die Mathematik nicht. Das tut aber als Argument nichts zur Sache...
Bitte gib endlich eine exakte Definition von "erklären" und nicht absatzlange Ausführungen, die irgendwelche Zusammenhänge aus der Anschauung suggerieren, bei denen diverse Erkenntnistheoretiker sich im Grabe umdrehen würden, und in die man am Ende hineininterpretieren kann, was man will. Ein wunderschönes Beispiel:
Was ist Realität/Wirklichkeit? (Wenn ich dich richtig interpretiere, was durchaus auch nicht der Fall sein kann, weil du alles offen lässt, ist das übrigens eine ziemlich anmaßende Aussage. Bei dir scheinen Modell und Natur absolut äquivalent zu sein.) |
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| Verfasst am: 04. Apr 2007 11:22 Titel: |
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| Ich glaube, dass du langsam anfängst es dir etwas einfach zu machen in dieser Diskussion. Du forderst von mir ein Kriterium, welches "physikalisches Verstehen" genau definiert. Meine Versuche hierzu scheinst du aber vollständig zu irgnorieren oder ziehst dir als Zitate gerade die Stellen heraus, die mit meiner eigentlichen Beschreibung zum "physikalischen Verstehen" nur am Rande was zu tun haben. Wenn wir hier reden, dann lies meine Beiträge bitte auch und gehen darauf ein, sonst ist nämlich keinem von uns geholfen. Also nochmal: Wenn man sich an die Untersuchung eines physikalischen Phänomens heranwagt, dann gibt es zwei Kriterien, die in meinen Augen erfüllt sein müssen, damit das Phänomen als vollständig beschrieben und verstanden gewertet werden kann. 1. Eine Beschreibung des Phänomens muss existieren. In der Sprache der Physik bedeutet das: Die Ergebnisse der Experimente, in denen das untersuchte Phänomen betrachtet wird, müssen mathematisch vorhersagbar sein. Auf die QM angewendet: Es wurden Experimente durchgeführt und es wurde erfolgreich untersucht, welche Veränderungen der Parameter, welche Ergebnisse hervorrufen. Durch Experimente (z.B.: Doppelspaltexperimente mit einzelnen Photonen) und mathematische Herleitungen oder Annahmen durch einige Physiker - allen voran Schrödinger - konnte dann ein mathematischer Weg gefunden werden die Ausgänge der Experimente mittels Wahrscheinlichkeiten auszudrücken. Die Vorhersage der Intensitätsverteilung beim Doppelspaltexperiment war möglich und die Richtigkeit dieser berechneten Verteilung konnte experimentell bestätigt werden. Soweit, so gut. Nun hatte man eine Beschreibung des physikalischen Phänomens. Man schickt einzelne Photonen durch einen Doppelspalt und stellt fest, dass nach einiger Zeit auf einem dahinter aufgestellten Bildschirm ein Interferrenzmuster erscheint. Wir können glücklich sein, denn wir haben ein Werkzeug geschaffen, mit dem sich die Quantenwelt beschreiben und Vorgänge in ihr relativ gut vorhersagen lassen. Mit diesem mathematischen Hilfsmittel lassen sich sogar technische Entwicklungen Tätigen ... Man könnte nun sagen, die Arbeit des Physikers ist getan. Er hat die Natur mathematisch beschrieben und er kann vorhersagen treffen, die experimentell bestätigt werden können. Sehr schön. Jetzt kommt es darauf an, wie du die Physik siehst: Ist sie eine "stupide", äußerst abstrakte und hochtheoretische Wissenschaft, die sich mit mathematischen Beschreibungen zufrieden gibt oder ist ihre Aufgabe dann getan, wenn sie zu diesem ohne Frage recht stabilen (da durch Experimente bestätigten) mathematischen Gerüst noch ein Innenleben verpasst hat? Als Innenleben ist hier die Interpretation der mathematischen Formalismen anzusehen. Und ich denke, dass diese eben zum "physikalischen Verstehen" notwendig ist. Warum ist das Phänomen bis hierhin noch nicht verstanden? Weil das Endergebnis und dessen Vorhersage eben nicht erklärt, was bei dem Vorgang, der zu diesem Ergebnis führte, passiert ist. Siehst du das anders? Wenn ja, warum? Womit ich zu meinem zweiten Kriterium komme: 2. Eindeutige Interpretation der mathematischen Formalismen: Die mathematischen Vorhersagen müssen naturwissenschaftlich erklärbar sein. Die abstrakten Objekte der Mathematik müssen Objekten oder Prozessen in der Realität zugewiesen werden können. Wie ich schon sagte: Jede physikalisch definierte Größe ist ein Repräsentant der Wirklichkeit. Hier wieder mein Beispiel der Kraftwirkung. Die mathematisch definierte Kraftwirkung mit F = ma = p/t entspricht einem wahrnehmbaren Rempler in der Realität. Daraus lassen sich jetzt mathematische Zusammenhänge herleiten. Ein Beispiel: Mathematischer Zusammenhang: F ist proportional zu a, wenn m = konst. Die Interpretation lautet ... je mehr ich einen Körper beschleunigen möchte, desto mehr Kraft muss ich aufbringen. Ein Mensch, der einen Ball wirft, wird seine Muskeln stärker anspannen müssen, wenn er einen Ball weit werfen will (hohe Geschwindigkeit nötig -> hohe Beschleunigung nötig -> hoher Krafteinsatz nötig). Je weiter er den Ball werfen möchte, desto mehr Beschleunigung muss er aufbringen und desto mehr Kraft wird er aufbringen müssen. Letzteres wird er dann während des Wurfes und danach durch eine größere Erschöpfung spüren. Der mathematische Formalismus sagt hier etwas voraus, die Vorhersage lässt sich Interpretieren und beantwortet für die Wirklichkeit die Frage: Warum bin ich beim Ballwerfen erschöpfer, wenn mein Ball schneller und weiter fliegen soll? -> Weil ich mehr Kraft aufbringen muss (und über die Arbeit lässt sich dann interpretieren: W = delta_E = Fs ... mehr Kraftaufwand, bedeutet bei konstantem Weg auch, dass mehr Energie notwendig ist -> man ist erschöpfter!). Damit ist das Phänomen verstanden, denn beide Kriterien sind erfüllt: 1. Das Phänomen ist mathematisch beschrieben: Der Ausgang lässt sich vorhersagen -> z.B. der Kraftaufwand und über die Arbeit die notwendige Energie, wenn ich einen Ball über einen bestimmten konstanten (Wurf)weg mit einer Beschleunigung a auf eine Geschwindigkeit v beschleunigen möchte. 2. Die mathematische Beschreibung und ihre Abhängigkeiten sind eindeutig interpretiert: Höhere Beschleunigung bedeutet mehr Kraftaufwand, also bei einem konstanten Wurfweg eine höhere Energie. -> Interpretation: Ich bin umso erschöpfter nach dem Wurf, je weiter ich meinen Ball werfen möchte, da ich auch mehr Energie aufbringen muss. Offensichtlich gebe ich meine Energie während des Vorgangs also ab. Auf die QM angewendet: Wir haben die mathematische Beschreibung des Endergebnisses. Wir können also vorhersagen, wie der Versuch ausgehen wird. Was wir aus den mathematischen Gleichungen nicht ableiten können ist die Antwort auf die Frage: Warum entsteht dieses Endergebnis? Welchem Objekt der Wirklichkeit entspricht die Wellenfunktion? Was passiert, wenn ein Photon durch einen Doppelspalt geschickt wird? Hier setzen jetzt die verschiedenen Interpretationen an: Kopenhagener Interpretation (Photon ist eine Welle und interferriert am Spalt, wie jede andere Welle auch); die Viele-Welten-Deutung (das Photon geht jeden Weg, aber jeden Weg in einer anderen Welt, sodass am Ende für den Beobachter der Eindruck entsteht, das Photon wäre nur den einen Weg gegangen); Existenz von verborgenen Variablen (Der Weg des Photon ist von Anfang an vorherbestimmt nur wir sind nicht in der Lage die Parameter zu entdecken, die diese Weg bestimmen); usw. Fazit: Es fehlt eine eindeutige Interpretation, was "hinter den Kulissen" abläuft, was eigentlich am Doppelspalt passiert und was den Ausgang des Experimentes auch qualitativ vorhersagen würde. Um zu wissen was passiert, müsste man aber wahrscheinlich auch wissen, was ein Quantenobjekt ist und das weiß man eben auch noch nicht genau. (um nochmal auf den Anfang der Diskussion hinzuweisen) Das Phänomen ist also nicht verstanden! Gruß Christian |
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| Verfasst am: 03. Apr 2007 20:18 Titel: |
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So, jetzt mal Butter bei die Fische: Gib uns ein notwendiges und hinreichendes Kriterium dafür, ein Phänomen verstanden zu haben. Sich auf den gesunden Menschenverstand zu berufen und mit den undefinierten Begriffen "erklären" und "Zusammenhang" zu hantieren zählt nicht. |
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| Verfasst am: 03. Apr 2007 16:36 Titel: |
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Wenn du "Funktionieren" hier auf die rein mathematische Vorhersagekraft der mathematischen Formalismen beziehst, dann stimme ich dir zu. Da sind die QM, RT und klassische Mechanik weitestgehend gleichwertig. Was wie gesagt die Interpretationen der Mathematik in den Theorien angeht, und was genau die mathematischen Formalismen für die Realität bedeuten ("was sie repräsentieren"), da hinkt zumindest die QM noch hinterher. "Wirklich verstehen" und "erklären" kann sich eigentlich im physikalischen Kontext, denke ich, nie auf nur bloße Mathematik beziehen. Insofern sollten diese Begriffe eigentlich recht eindeutig sein und hängen nicht vom persönlichen Empfinden oder Sprachgewohnheiten ab. Wo man vllt. noch differenzieren könnte, wäre folgende mgl. Trennung: "Mathematisches Verstehen" und "praktisches Verstehen". (Wenn man das so ausdrücken mag) Diese beiden Teile ergeben im Ganzen, das verstehen einer Theorie. Wir können sicherlich mittels mathematischer Herleitungen und Beweisen verstehen, warum die mathematische Beschreibung der QM so zutrifft und warum wir sie so anwenden können. Praktisch jedoch, können wir es (noch) nicht nachvollziehen und verstehen. Uns fehlt also noch ein Stück, um die QM wirklich zu verstehen. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 21:38 Titel: |
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| Ich glaube, da sind wir im Wesentlichen an einem Punkt angelangt, wo wir uns mehr über die Wortwahl uneinig sind als über die Sache selbst. Wir sind uns einig, dass die Quantenmechanik genauso gut funktioniert wie die klassische Mechanik oder die Relativitätstheorie, und wir sind uns einig, dass wir uns leichter damit tun, die klassische Mechanik zu verstehen, weil sie näher an unserer Alltagserfahrung ist. Ob man Formulierungen wie "wirklich verstehen" oder "erklären" auf das wissenschaftliche Funktionieren der Theorie oder auf ein Verständnis bezieht, das tiefer greift als das wissenschaftlich Überprüfbare, ist sicher abhängig von Sprachgewohnheiten, Zusammenhang des Gesagten, und persönlichem Empfinden. |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 18:54 Titel: |
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Ich glaube, dass du hier einen ganz entscheidenden Punkt einfach so dahersagst ohne den bedeutenden Unterschied wahrzunehmen. Man ist mit der Kraft vertrauter, weil man sie wahrnehmen, erkennen, mathematisch beschreiben und die physikalische Beschreibung direkt auf die Wirklichkeit anwenden kann. Die physikalisch berechenbare Größe Kraft entspricht somit - und das vollkommen ohne mathematische Anpassung oder irgendein anderes Hilfsmittel - der wahrnehmbaren Wirklichkeit. Die Physik hat die Kraft eindeutig beschrieben - sowohl quantitativ, als auch qualitativ. Sowohl in Zahlen, als auch eindeutig in Worten. Sie hat die physikalische Größe Kraft somit verstanden.
Ich weiß nicht, was du für ein Kriterium erwartest, dass man als wissenschaftliche "Anzeige" dafür verwenden kann, dass etwas verstanden wurde. Aber ich kann dir das Kriterium nennen, dass mir mein gesunder Menschenverstand bereitstellt: Verstehen bedeutet für mich nicht reines definieren und quantisieren. Verstehen bedeutet Zusammenhänge zu finden und erklären zu können. Eine mathematische Formel/Gleichung an sich kann nie(!) erklären. Wir beide könnten uns hinsetzen und gemeinsam ein Experiment zu einem physikalischen Thema durchführen. Wir könnten Messwerte aufnehme, versuchen Proportionalitäten zu finden und daraus eine Gleichung, ja, vielleicht sogar ein mathematisches Konzept aufbauen, dass quantitativ einwandfreie Vorhersagen erlaubt. Dann schaffen wir es noch die Gleichung mathematisch zu beweisen und können sehr sicher sagen: "Sie stimmt! Sie beschreibt die Natur ausgezeichnet!" Wir könnten diese Gleichung dann in die Welt hinausschreien und jedem erklären, wie man damit rechnet und was am Ende rauskommt; was am Ende mit den Ergebnissen beschrieben wird. Sicherlich würden sehr viele Menschen dann mit dieser Formel rechnen lernen. Aber das wird noch lange nicht heißen, dass die Formel verstanden wurde. Vielleicht werden die Menschen wissen, wie sie hergeleitet wurde; sie werden deswegen aber nicht zwangsläufig verstanden haben, was diese abstrakte mathematische Formel in der Realität darstellt. Soweit sind die Quantenphysiker gekommen. Die Wellenfunktion beschreibt den Ausgang von Experimenten gut. Vielleicht sogar sehr gut. Aber die Wellenfunktion ist kein Objekt der Wirklichkeit. Sie ist keine physikalische Größe, die sich irgendwo im Raum ausbreitet. Sie ist ein mathematisches Hilfsmittel, das vorhersagen erlaubt und in irgendeinem "mathematischen, theorethischen Raum" schwingt. Und nicht in der Wirklichkeit! Jede physikalische Größe beschreibt doch ein Objekt oder einen Vorgang der Wirklichkeit. Oder nicht? So wie z.B. der Kraftstoß den Rempler. Die Wellenfunktion ist kein Objekt oder Vorgang der Wirklichkeit. Sie erklärt nichts! Sie beschreibt lediglich auf quantitativem Weg die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Quantenobjekt an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt anzutreffen sein wird. Es gibt aber deswegen keine wirkliche Welle, die man irgendwo wahrnehmen könnte (auch nicht indirekt). Die Intensitätsverteilung auf dem Bildschirm entsteht nicht durch die sich ausbreitende Wellen(funktion), sondern durch irgendeinen, bisher nicht erklärbaren Prozess, den das Quantenobjekt durchläuft. Die Wellenfunktion beschreibt nur, was am Ende herauskommen wird. Sie erklärt nicht, wie es zu diesem Ergebnis kam!
Nein. Denn wen du selbst sagtest, ist das menschliche Auge nicht in der Lage dies aufzulösen. Was wir Wissen ist, dass sich das Licht in Portionen im Raum ausbreitet. Wir nennen diese Portionen Quanten. Was diese Quanten wieder sind, können wir nicht sagen.
Wenn ich weiß, wie groß, wie schwer der Ball ist und aus welchem Material er besteht, dann kann ich mit den Gesetzen der Mechanik - also physikalischen Größen wie Kraft, Impuls, Masse, Geschwindigkeit, etc. (die alle einer Eigenschaft/Prozess/Objekt der Realität entsprechen) - das Verhalten des Balles genau beschreiben und erklären. Die Quantenmechanik kann zwar viel beschreiben, aber nur wenig erklären. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 17:55 Titel: |
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Die Wellenfunktion ist die eindeutige "Definition". Der einzige Unterschied zu Ich frage dich immer noch nach einem wissenschaftlich brauchbaren Kriterium, um "Verständnis" zu entscheiden. "Wir haben ein Phänomen verstanden, wenn wir es mathematisch beschreiben können." ist eine sehr brauchbare Definition. Wenn du die Grundfesten des Selbstverständnisses der Physik angreifen möchstest, solltest du mit einer Alternative aufwarten können.
Du weißt selbst, wie ein Lichtpuls aussieht, warum muss ich dir das sagen?
Wie erkläre ich durch das Berühren des Balles alle Effekte, die an und mit ihm auftreten? |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 16:25 Titel: |
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Hallo sqrt(2),
Prinzipiell hast du natürlich recht: Die Wahrnehmung der Intensitätsverteilung auf dem Bildschirm entspricht genauso einer Wahrnehmung wie der Rempler. Auch einverstanden bin ich damit, dass das Interferrenzmuster, welches wir auf dem Bildschirm sehen können, sich einwandfrei mit einer Welle assozieren lässt. Bis hierhin sind beide Wahrnehmungen in Bezug auf ihr physikalisches Äquivalent (Rempler -> Kraftwirkung; Intesitätsverteiung -> Welle) absolut gleichwertig. Den Unterschied sehe ich aber hier: Kraft können wir immer in einer und der selben Form spüren. Beim Armdrücken, beim Heben eines Gegenstandes, beim Verrücken der Couch, usw. Die Wahrnehmung ist immer die gleiche und das physikalische Modell Kraft lässt sich einwandfrei und vorallem eindeutig (!) auf die Wirklichkeit übertragen. Beim Licht sieht das schon anders aus. Die Intensitätsverteilung kannst du prima mit dem Wellenmodell erklären. Bei Reflektion und Brechung oder dem Fotoeffekt wirst du dann aufgrund deiner Wahrnehmung auf ein Lichtteilchen schließen. Das beißt sich. Schon bekommt man Probleme das Licht physikalisch eindeutig (!) zu definieren. Um trotzdem sein Verhalten voraussagen zu können, greift man zurück auf mathematische Hilfsmittel: die Wellenfunktion.
Wenn du dir da sicher bist, dann wirst du mir sicher auch sagen können, wie so ein Lichtpuls dann aussehen wird? Wie erkläre ich mit ihm alle Effekte, die beim Licht auftreten? Gruß Christian |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 15:30 Titel: |
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Ich nicht. Ich halte etwa den Begriff "Kraft" für ein recht abstraktes Konzept. Ich sehe keinen qualtitativen Unterschied zwischen der Wahrnehmung eines Remplers mit der Assoziation mit einer Kraftwirkung und der Wahrnehmung einer Intensitätsverteilung auf einem Schirm und der Assoziation mit einer Wellenfunktion. Wo machst du diesen Unterschied? Egal wo du ihn ziehst: Du wirst doch zugeben, dass dabei einiges an persönlichem Ermessen dabei ist, mindestens aber Anthropozentrismus: Wenn unsere Augen ein etwas besseres zeitliches Auflösungsvermögen hätten, könnten wir bei schwachen Lichtquellen tatsächlich einzelne Photonen (als Lichtpulse) sehen. Es würde mich überraschen, wenn du mit einem wissenschaftlich tauglichen Kriterium aufwarten würdest. |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 11:13 Titel: |
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| Ich habe mich oben etwas schlecht ausgedrückt. Was mir die Wellenfunktion mathematisch sagen will, habe ich mir soweit schon angelesen. Sie stellt eine Wahrscheinlichkeitsverteilung da. Und auch die Beschreibung eines Quantenobjektes im Sinne, wie du es geschrieben hast, kenne ich auch. Diese technischen Aspekte meine ich allerdings nicht. Ich versuche es mal so: In der klassischen Physik lässt sich jeder physikalischen Größe (Kraft, Impuls, Arbeit, Geschwindigkeit, etc.) eine erfahrbares Äquivalent in unserem Alltag zuordnen. Die physikalische Größe repräsentiert also die erfahrbaren Wahrnehmungen und kann sie auch quantitativ beschreiben. Es dürfte relativ unstrittig sein, was diese physikalischen Größe also sind. Ich behaupte deswegen, dass wir die Wirklichkeit hier kennen. Gehst du da mit? In der Quantenmechanik geht das nicht mehr, weil wir die Quantenwelt nicht direkt wahrnehmen können. Wir haben noch nie ein Quantenobjekt oder etwas annähernd ähnliches "gesehen"/wahrgenommen. Dennoch vermögen wir die Eigenschaften dieser Objekte über die Quantenmechanik einigermaßen zu quantifizieren. Wir haben also eine sehr gute Ahnung davon, wie sie sich verhalten. Was wir nicht gesichert wissen, ist, ob man sie nicht vielleicht noch genauer beschreiben kann (vielleicht kommen wir ja noch über die Wahrscheinlichkeiten hinaus). Was wir auch nicht wissen, ist, was diese Quantenobjekte wirklich sind. Um den Unterschied nochmal zu verdeutlichen: Bei einem Ball wissen wir, wie er aussieht, wie er sich anfühlt (aus welchen Material er also z.b. besteht) UND wir können beschreiben, wie er sich verhält, wenn wir ihn auf den Boden werfen oder gegen eine Wand. Bei einem Quantenobjekt wissen wir nur, dass wir sein Verhalten durch eine Wellenfunktion, ein mathematisches Werkzeug, dass keine wirkliche Entsprechung in der Realität findet, beschreiben können. Vielleicht ist das alles, was wir als Menschen je über diese Objekte sagen können werden. Vielleicht sind wir hier an unsere Grenze gestoßen. Das mag durchaus sein. Aber dann müssen wir uns damit arrangieren und können nicht einfach sagen, das wir die Realität beschrieben haben und ganz genau Bescheid wüssten. Sorry, dass ich den letzten Satz ständig wiederhole, aber das war eben der Ausgangspunkt der Diskussion. Mehr habe ich nicht angezweifelt. Ich bin eigentlich weder ein QM-Gegner, noch will ich ihr strittig machen, dass sie uns nicht gewisse Vorhersagen erlaubt und die Natur auch in gewissen Grenzen (mathematisch) beschreibt. So wie aber momentan mit diesem Wissen umgegangen wird, nämlich so, als hätte man alles bereits verstanden und die QM wäre bereits "ausgezeichnet", fühle ich mich an die Situation um 1900 erinnert. Da glaubte man ja wohl schoneinmal, dass die Physik fertig wäre und die Natur ausgezeichnet beschreiben würde. Die QM mag gut sein. Aber auch wenn sie inzwischen schon ein Jahrhundert existiert, glaube ich, dass sie noch ziemlich am Anfang ist. Zumindest was ihr Verständnis angeht. Mathematisch hat sie zweifelsohne schon einige sehr gute Werkzeuge geschaffen. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 02. Apr 2007 01:10 Titel: |
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Meinst du damit auch technische Dinge wie: * "Das Quadrat der Amplitude der Wellenfunktion eines Teilchens an einem bestimmten Ort gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der das Teilchen in einem Experiment an diesem Ort gemessen werden wird.", * "Wenn man das Experiment schon gemacht hat, dann kann man natürlich das Ergebnis eines gleich darauf durchgeführten zweiten, gleichen Experimentes am selben Teilchen mit Wahrscheinlichkeit 1 vorhersagen, also verändert sich die Wellenfunktion durch diese erste Messung natürlich von einer Wahrscheinlichkeitsverteilung zu einer sicheren Vorhersage." * "Als Quantenobjekt bezeichnet man alle Teilchen oder Körper, die so klein sind, dass sich die nichtklassischen Quanteneigenschaften in Experimenten zeigen. (Zum Beispiel durch Interferenz von Materiewellen, ... )". ? Das sind schlicht technische Aspekte des Handwerkszeugs "Quantenmechanik", die du lernen wirst, wenn du lernst, mit der Quantenmechanik zu arbeiten. Wie nahe das dann für dich schon an "wirklichem Verstehen" dran sein wird, kann ich schwer für dich voraussagen. |
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| Verfasst am: 01. Apr 2007 16:22 Titel: |
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| Nein, mit "verstehen/erkennen" meine ich, wirklich zu erfassen, was mir zum Beispiel die Wellenfunktion "sagen will". Wirklich zu verstehen, wie der Kollaps der Wellenfunktion zustande kommt und wirklich zu verstehen, was denn ein Quantenobjekt nun eigentlich ist. Es geht nicht um das "gefühlsmäßige Verstehen". Es geht darum die Realität zu erkennen, soweit es möglich ist. Vielleicht ist dieses Denken wirklich zu klassisch, wie es ja schon hier angesprochen wurde. Aber ich denke, dass es nur zu klassisch wirkt, weil unser gesamtes Denken in der klassischen Physik entstanden ist. Unser Erfahrungsalltag hat nichts mit der Quantenwelt zu tun, weil wir diese eben nicht wahrnehmen können. Und nur weil wir uns das, was in der Quantenwelt passiert (momentan) nicht hinreichend vorstellen oder erkennen können, heißt es ja nicht, dass es für diesen Bereich keine Wirklichkeit gibt und die mathematischen Beschreibungen ausreichen. Die Mathematik ist eben nur ein Hilfsmittel, um den Ausgang von Experimenten vorhersagen zu können. Das was "hinter den Kulissen" geschieht, können wir uns momentan nicht erklären, was aber eben auch bedeutet, dass wir nur sehr wenig darüber wissen, was wirklich in der Quantenwelt geschieht. Zugespitzt kommt der mathematische Formalismus ohne Interpretation und Bestätigung dieser Interpretation nur einer zuverlässigeren Form des Ratens gleich. Deswegen glaube ich, dass wir eben noch ziemlich am Anfang stehen, mit dem wirklichen Verstehen der Quantenmechanik/Quantenwelt. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 01. Apr 2007 12:16 Titel: |
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Meinst du mit "verstehen/erkennen" da vielleicht letztendlich, dass man eine so anschauliche Vorstellung für die Vorgänge in der Natur bekommt, dass man für sich selbst auch gefühlsmäßig den Eindruck hat, zu verstehen, was da passiert, und sich mit dieser Vorstellung angefreundet hat? Das wäre dann ja mehr Philosophie als Physik. Für das Funktionieren der Theorie (Beschreiben der Experimente) ist das, was "hinter den Kulissen" passiert, sicher egal. Solange man nicht mit Experimenten entscheiden kann, was "wirklich" "hinter den Kulissen" passiert, kann man darüber natürlich als Naturwissenschaftler auch keine eindeutige Aussage treffen. Alles andere wäre Spekulieren oder Philosophieren. |
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| Verfasst am: 01. Apr 2007 11:09 Titel: |
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Wichtig ist hier denke ich der erste Teil des Satzes: "Eindeutigkeit in der Interpretation der Aussagen". Die Aussage einer Theorie ist genauso ihre mathematischer Syntax und ihre Gleichungen. Für diese muss eben auch eine eindeutige Interpretation existieren. Wie und was man mit ihr rechnen kann, ist eher mit dem zweiten Teil des Sates abgedeckt, würde ich sagen.
Diese Formulierung ist eben nicht nur unbescheiden, sondern einfach falsch, denke ich. Deine Umformulierung trifft dagegen vollkommen zu.
Ich denke nicht, dass das egal ist. Die Theorie würde die Natur dann vielleicht mathematisch gut beschreiben, aber sie würde ohne eine zugehörige Interpretation dessen, was "hinter den Kulissen" abläuft, in keiner Weise dazu beitragen, die Natur zu verstehen/erkennen.
Hm. Wenn ich soetwas auflösen will, dann kann ich also nur das gesamte System betrachten?
OK. Danke! Dann habe ich den Satz aus wikipedia.de falsch übertragen.
Sicherlich ist es etwas extrem formuliert. Es gibt ja auch Interpretationen der Quantenmechanik. Aber eben sehr viele ... und keiner weiß so richtig, wie genau man die Quantenmechanik da zu verstehen hat. Aber eben deswegen ist das mathematische Gerüst (was durch die Experimente bestätigt wurde) eben nur ein Standbein. Das zweite - das wirkliche verstehen der mathematischen Aussagen - fehlt eben noch. Gruß Christian |
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| Verfasst am: 31. März 2007 22:31 Titel: |
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So wie du das hier formulierst, kenne ich diese Anforderung nicht. Was ich im Wikipedia-Artikel, den du dazu zitierst, lese http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Theorie
scheint mir da schon mehr Sinn zu machen. Jede Theorie soll natürlich eindeutig sagen, wie man mit ihr rechnen kann und was man mit ihr rechnen kann. Dagegen, dass es gerne auch mehrere Theorien oder mehrere Wege geben kann, um zu einer richtigen Vorhersage des Ergebnisses eines Experiments zu kommen, wird in diesen Anforderungen nichts gesagt.
So eine Formulierung mag natürlich etwas unbescheiden klingen. Ist es vielleicht weniger missverständlich, wenn das zum Beispiel so sagt: "Man kann mit dieser Theorie prima den Ausgang der Experimente beschreiben, die man 'über die Quantenwelt' durchführen kann." ?
Die konkrete Aufgabe einer Theorie ist es ja, das zu beschreiben und vorherzusagen, was da nachprüfbar passiert, also den Ausgang der Experimente. Wie eine Theorie erklärt, was "hinter den Kulissen" abläuft, damit es zu diesem Ergebnissen der Experimente kommt, ist egal, solange sie es erfolgreich schafft, ihre konkrete Aufgabe zu erledigen.
Halte dich da nicht zu sehr an den Formulierungen fest, "wer" diese Energie bereit stellt. Beispiel: Ein Stein fällt von einem 10 m hohen Turm. Oben hat er mehr potentielle Energie als unten, die Differenz der potentiellen Energie wird beim Fallen in kinetische Energie des Steines umgewandelt. Mit der Formulierung "Oben hat der Stein mehr potentielle Energie als unten" ist ganz genau dasselbe gemeint wie "Wenn sich der Stein oben befindet, dann hat das System "Stein plus Erde" eine höhere potentielle Energie als wenn der Stein unten ist.
Das bezieht sich auf Atomkerne und auf Molekülbindungen. Wenn du das unüblicherweise auch auf Planeten und Satelliten anwenden wolltest, dann müsstest du so konsequent sein, die potentielle Energie mit in die Massenbilanz dazuzuzählen, um das zu erhalten, was da mit "gemeinsamer Masse" gemeint ist.
"rein mathematisch" ist natürlich ein bisschen extrem formuliert. Aber das Rechnen mit der Theorie einerseits und das Experiment andererseits sind der Boden unter den Füßen, den wir haben. Auf diese beiden Standbeine müssen wir uns besonders dann verlassen, wenn die bisherige persönliche anschauliche Vorstellung nicht weiterhilft oder in die Irre führt. |
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| Verfasst am: 31. März 2007 12:07 Titel: |
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| @Airblader: Verzeihung! @dermarkus
Sicherlich kann ich mich bei meinen Überlegungen nur auf die wenigen Aussagen stützen, die ich in Büchern, im Internet und andersweitig aufgenommen haben. Weder bin ich einem Experiment aus der Quantenmechanik bisher nahegekommen, noch habe ich das mathematische Hintergrundwissen dazu. (mal abgesehen von der (Schul-)Theorie und Praxis zum äußeren lichtelektrischen Effekt) Ich weiß nicht wie naiv meinen Überlegungen deswegen für Physikstudenten (und jene, die das Studium schon hinter sich haben) klingt. Letztendlich komme ich aber in dieses Forum, um zu lernen und freue mich auch, dass ich hier viele sehr kompetente Menschen finde. Trotzdem ist es denke ich auch verständlich, dass ich meine Vorstellungen, die ich bisher aufgebaut habe (auch wenn sie für euch naiv sein mögen) nicht einfach über den Haufen werfen werde. Alles was ich bisher zu der Quantenmechanik gelesen habe, war bisher doch an vielen Stellen recht vage formuliert. Vielleicht habe ich die falschen Bücher gelesen oder es bloß nicht richtig verstanden, was mir der Autor vermitteln wollte, da magst du vielleicht recht haben. Dennoch stehe ich aber vor dem Fakt, dass es zahlreiche Interpretationen der Quantenmechanischen mathematischen Basis gibt. Ich habe irgendwann mal gelernt und fand es auch recht überzeugend, dass eine physikalische Theorie dann die Natur hinreichend beschreibt, wenn ihre theoretischen und mathematischen Vorhersagen experimentell bestätigt werden können (was bei der Quantenmechanik der Fall ist und das habe ich auch nie abgestritten) und wenn eine eindeutige Interpretation dieser Theorie existiert. Letzteres ist in der Quantenmechanik nicht der Fall. Sollte ich mich hier täuschen, dann würde ich mich sehr freuen, wenn ihr diesen großen Irrtum widerlegen könnt. Wegen der Definition eine physikalischen Theorie habe ich gerade auch nochmal in Wikipedia geguckt. Da steht es auch in etwa so, wie ich es mal gelernt habe: http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Theorie Ich wollte keine große Diskussion darüber entfachen, wie richtig die Quantenmechanik ist. Mathematisch scheint sie sehr exakt zu sein und das habe ich nie bestritten. Es wäre ja größenwahnsinnig von mir, das zu tun, wo mein mathematischen Wissen über diese Theorie gegen 0 strebt. Mein Problem ist einfach nur, dass man sich doch etwas die Augen verkleistert, wenn man nun sagt, dass man sehr genau Bescheid wisse, über das, was in der Quantenwelt passiert. Oder? (Ja ... man kann es mathematisch beschreiben ... aber man kann es scheinbar nicht eindeutig erklären) Wenn ich auch hier mit Unwissenheit geschlagen bin und vielleicht einfach nicht verstanden habe sollte, dass sqrt(2) mir schon die ganze Zeit versucht zu erklären, dass es eben nicht so ist, wie ich denke, dann entschuldigt bitte. Aber dann könnt ihr mir vllt. einen Wink geben, in welche Richtung ich denn gehen muss, um es zu verstehen ...
Das entspringt nicht etwa dem zitierten Thread, sondern der Defintion von Energie, die ich in der Schule gelernt habe und meiner Vorstellung zu dieser Definition. Meine Überlegungen zu dieser Bindungsenergie habe ich zum einen aus der Aussage aus http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_%28Physik%29 (unter "Äquivalenz von Masse und Energie, Massenvielfache") Außerdem habe ich dahingehend ein Verständnisproblem damit, dass der Körper mit der potentiellen Energie, der im Gravitationsfeld beschleunigt wird - also an dem Arbeit verrichtet wird - die Energie zum Verrichten der Arbeit bereit stellt. Das verstehe ich nicht ganz. Das wäre als würde jemand an mir ziehen und die Energie, die dieser jemand dafür bräuchte, würde er mir entziehen. Das verstehe ich leider nicht so wirklich ... -------------------------------------------------------------------- Die Gesamtmasse hatte ich wirklich nur als die Summer der beiden Einzelmassen betrachtet. Und wegen dieser Aussage ... "In der klassischen Mechanik gilt: Werden n Körper von gleicher Masse zusammengefügt, entsteht ein Körper n-facher Masse. Die Summe aller Massen ist eine Erhaltungsgröße. In der Relativitätstheorie gilt dies aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie nicht mehr. Ziehen sich zwei Körper an, so ist ihre gemeinsame Masse kleiner als die Summe ihrer Einzelmassen." ... bin ich davon ausgegangen, dass die Einzelkörper an Masse verlieren, die in Bindungsenergie umgewandelt wird. Im kleinen (Atome) wie im großen (Planeten). Ist die Aussage da oben dann also falsch? -------------------------------------------------------------------- Danke für die Beschreibung des Teilchenzusammenstoßes! Die hat sehr geholfen! @sqrt(2)
Vielleicht hast du recht und ich halte zu sehr an der klassischen Vorstellung fest. Aber es ist eben doch schon sehr ungewöhnlich, dass diese Wahrscheinlichkeitswelle in einem sogenannten Konfigurationsraum (hieß der so?) schwingt, der ja auch wieder nur ein mathematisches Hilfmittel ist und keine wirkliche Interpretation, oder sehe ich das falsch?
Das ist wohl richtig, dass es allzu menschlich ist, nach einer anschaulischen Interpretation zu suchen. Aber wie ich ja oben schon geschrieben habe, ist mein Verständnis von Physik nunmal, dass diese Naturwissenschaft sich auf die Fahne geschrieben hat, die Welt zu beschreiben und zu verstehen. Vielleicht ist dazu die von dir beschriebene Objektivität, die sich mit einer mathematischen Beschreibung begnügt, erstmal erfolgsversprechend, weil man möglicherweise "unbequemen Fragen" aus dem Weg geht. Aber ich weiß nicht ob dieser Weg zufriedenstellend und richtig ist. Ich meine, ich weiß nicht, ob es vielleicht der einzige Weg ist und wir Menschen einfach zu begrenzt sind, um es anders zu verstehen. Dann sollte ich mich sicherlich langsam von dieser Vorstellung trennen. Aber es fällt mir eben schwer das zu tun, weil ich eben auch glaube, dass die Physik letztendlich anfängt oberflächlich zu werden, wenn sie sich mit rein mathematischen Beschreibungen zufrieden gibt. Meint ihr nicht, dass man da irgendwann doch den Boden unter den Füßen verliert? Das heißt wie gesagt für mich nicht, dass man nicht auf eine gewisse Weise abstrakt denken muss. Und sicherlich kann man nicht bestreiten, dass das Maß an abstraktem Denken immer mehr zugenommen hat, aber das heißt nicht, dass man rein mathematisch denken muss. Abstrakt ist doch eigentlich nur im Sinne von "entgegen dem Gewohnten" zu denken ... nicht zwangsläufig "entgegen der Anschaulichkeit". Vielleicht täusche ich mich auch und die Physik fängt an eine menschliche Barriere damit zu überwinden, aber so wie ich Physik verstehe, bin ich der Überzeugung, dass es nicht zur Überwindung einer Grenze beiträgt. Eher zur Schaffung einer neuen. Gruß Christian [Edit] Rechtschreibfehler korrigiert und noch was umformuliert ... |
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| Verfasst am: 30. März 2007 16:45 Titel: |
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Es ist charakteristisch für die Kopenhagener Deutung, unbedingt an den klassischen Begriffen "Welle" und "Teilchen" festhalten zu wollen, woraus auch dein ganzes Unbehagen mit der Quantenmechanik resultieren dürfte, da du das auch gerne möchtest. Gerade daraus sieht man aber, dass diese Begriffe keinen wirklichen Sinn mehr haben. Alternativ gibt es etwa die statistische Interpretation der Quantenmechanik, die die Wellenfunktion mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens identifiziert. Wenn die Anschauung versagt, ist es ziemlich anthropozentrisch, anzunehmen, die Natur müsse noch eine Interpretation zulassen, die für Menschen anschaulich erklärbar ist. Die Physik ist objektiver, sie begnügt sich mit der mathematischen Beschreibung. |
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| Verfasst am: 29. März 2007 02:51 Titel: |
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| @Christian: Bei all dem, was du da folgerst, solltest du dir glaube ich einer Sache bewusst sein: Du gehst bei diesen Überlegungen oft von anschaulich formulierten, populärwissenschaftlichen Sätzen aus, die andere gesagt oder geschrieben haben. Diese Sätze sind aber nur eine grobe, sehr knappe und oft nur sehr ungefähre Darstellung für Leute, die es noch nicht geschafft haben, wirklich selbst die Experimente kennenzulernen und zu verstehen, und wirklich selbst das theoretische Handwerkszeug zu lernen, mit dem man es schafft, diese Experimente zu beschreiben. Weil du dich bisher bei den fortgeschrittenen Themen, über die du da sprichst, oft noch nicht wirklich selbst auf experimentelles und theoretisches Wissen und Können stützen kannst (wie du es zum Beispiel in einem Physikstudium lernen kannst), klingen deine Überlegungen und Schlussfolgerungen oft sehr nach Raten und Spekulieren ohne echte Basis und ohne echtes Gespür oder Verständnis dafür, worauf sich das, was du gelesen hast, konkret bezieht.
Da hast du das, was ich in http://www.physikerboard.de/ptopic,50601,.html#50601 mit
gesagt habe, anders interpretiert, als ich es gemeint habe. Der Körper, der im Gravitationsfeld fällt, hat zu Beginn potentielle Energie im Gravitationsfeld, die er dann beim Fallen in kinetische Energie umwandelt. Die Energie fürs Beschleunigen holt er nicht aus seiner Masse (seine Masse bleibt konstant !) sondern schlicht und einfach aus der potentiellen Energie, also aus dem Gravitationfeld des Planeten, in dem er fällt. Wir haben es in diesem Beispiel mit einer Energieumwandlung zu tun, in der die Energie, die in der Masse des Körpers und in der Masse des Planeten gespeichert ist, nicht angetastet wird, denn die Masse des Körpers und die Masse des Planeten bleiben konstant! ---------------------------------------------- Du sagst etwas von Bindungsenergie und Massenabnahme, wie du das vielleicht bei Molekülen oder Atomkernen kennengelernt hast. Ich vermute, du bist hier auf diese Idee gekommen, weil du gefühlsmäßig vermutet hast, wenn der Körper näher an dem Planeten dran ist, dann ist auch seine "Bindungsenergie" größer. Mit dieser Vermutung bin ich nicht einverstanden, denn damit die "Bindungsenergie" zwischen Körper und Planet größer wird, müsste der Körper von einer höhergelegenen Umlaufbahn auf eine tiefergelegene Umlaufbahn wechseln. In unserem Beispiel bleibt er aber einfach nur auf seiner einen Umlaufbahn, denn wenn er nicht ausgerechnet gerade direkt auf den Planeten auftrifft (denn die Umwandlung der Aufprallenergie in Wärme und Verformungsenergie ist ja nicht das, worauf wir uns hier konzentrieren wollten) und nicht von irgendwelchen Luftreibungskräften abgebremst wird, wird er um den Planeten herumfliegen und immer wieder zu seinem Ausgangspunkt zurückkehren. Die Summe aus seiner potentiellen Energie und seiner kinetischen Energie und damit auch die Gesamtenergie des Gesamtsysstems bleibt in deinem Beispiel also gleich! Deine Betrachtungsweise der auf unendlichen Abstand bezogenen potentiellen (plus der kinetischen) Energie eines Körpers auf einer Umlaufbahn eines Planeten als "Bindungsenergie, die die Gesamtmasse verringert" ist von der Bezeichnungsweise her sehr ungewöhnlich. Denn normalerweise bezeichnen wir ja die Gesamtmasse des Systems "Planet + Körper" als die Summe dieser beiden Massen und nicht etwa als die Summe dieser beiden Massen minus dem Betrag der potentiellen (plus kinetischen) Energie (geteilt durch c^2), den der Körper im Gravitationsfeld des Planeten bezüglich eines Punktes im Unendlichen hat. (Wenn du sagen möchtest "Die 'Gesamtmasse' verringert sich um die Bindungsenergie (durch c^2), wenn ein Körper aus dem Unendlichen auf eine Umlaufbahn nahe am Planeten gebracht wird", dann bedeutet das also genaugenommen: "Die Masse des Planeten bleibt gleich, die Masse des Körpers bleibt gleich. Nur die Gesamtenergie des Systems Planet + Körper verringert sich um den Betrag der Bindungsenergie, wenn der Körper aus dem Unendlichen auf eine nahe Umlaufbahn gebracht wird, und, wenn man so will, damit auch die 'Gesamtmasse', wenn man mit Gesamtmasse die Gesamtenergie (also einschließlich der Energie, die in Form von Masse gespeichert ist) geteilt durch c^2 bezeichnen möchte. ") Denn hier handelt es sich ja um große Dinge, deren Massen wir locker separat messen können, nicht um kleine Dinge wie einen Atomkern oder ein Molekül, deren Bestandteile wir nicht separat "wiegen" können, ohne diese Dinge auseinanderzureißen. Also bezeichnen wir die potentielle (plus kinetische) Energie (durch c^2) eines Satelliten im Gravitationsfeld eines Planeten üblicherweise nicht als Teil der Gesamtmasse dieses Systems --------------------------------------------------------------------
Stell dir da am besten mal zwei Teilchen vor, ein Elektron und ein Positron. Beide werden in einem Teilchenbeschleunigerring beschleunigt, das Elektron zum Beispiel links im Kreis herum, und das Positron rechts im Kreis herum. Bis beide eine sehr große kinetische Energie haben, die sogar noch viel größer ist als die Energie, die der Ruhemasse dieser Teilchen entspricht. Wenn man sie dann an einer Stelle aufeinanderknallen lässt, dann ballt sich an der Stelle des Zusammenstoßes die gesamte Energie, also die kinetische Energie dieser beiden Teilchen plus die Energie, die durch Teilchenvernichtung (Teilchen und zugehöriges Antiteilchen annihilieren, wenn sie sich treffen) freigesetzt wird. Diese Energie ist dann so konzentriert an einem Ort zusammengeballt, dass aus ihr unter anderem auch "neue Masse" (also alle möglichen Elementarteilchen) entsteht. Die Teilchen, die herauskommen, sind ganz andere Teilchen als die, die zusammengeprallt sind. Und ihre Ruhemassen können deutlich größer sein als die Ruhemassen der Ausgangsteilchen, allerdings natürlich nicht größer als die Gesamtenergie der Kollision. |
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| Verfasst am: 29. März 2007 01:58 Titel: |
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QFT != QM
Englisch != Englisch, zumindest was die Aussprache angeht. In Australien sprechen wir deinen Nick z.B. so aus: "Airblider", denn wir sprechen "a" wie "i". Das "i" ist bei uns "oi" (wie das Deutsche "eu"). |
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| Verfasst am: 28. März 2007 23:02 Titel: |
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| Ganz wenig OT muss sein: Mich schreibt man ohne "i" in der Mitte. (Wieso macht das jeder falsch? Der Nick is doch stures Englisch!  ) air |
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| Verfasst am: 28. März 2007 21:44 Titel: |
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Nein, sorry ... aber jetzt vertauschst du Ursache und Wirkung. Meine Wahrnehmung (und die Wahrnehmung von dem, was wir jetzt Kraft und Impuls nennen) ist nicht auf Basis der Modelle entstanden, sondern genau umgekehrt. Die Modelle beschreiben nämlich unsere Wahrnehmung und es ist nicht etwa andersherum, sodass unsere Wahrnehmung "zufällig" mit den Modellen assoziert wird.
Ja. Ein Objekt definieren wir danach, wie es sich verhält und wie es wechselwirkt. Diese Definitionen lassen sich dann aber ohne Abstriche in jeder Situation anwenden und beschreiben immer das selbe Objekt. Ebenfalls sollte eine Definition es ermöglichen das Verhalten des Objektes zu erklären. Und zwar eindeutig. Sonst ist die Beschreibung eben nicht vollständig und somit nicht genau. Und beim Licht, waren die Physiker mit dem Definieren offensichtlich noch nicht so wirklich sicher. Mal ist es Welle. Mal ist es Teilchen. Es ist irgendetwas dazwischen ... aber was? Warum verhält es sich mal so? Warum mal anders?
Dass da ein Objekt ist, verrät uns die Wahrnehmung. Denn wäre nichts da, dann würde auch nichts wechselwirken. Folglich muss dann irgendetwas existieren. Dass der Welle-Teilchen-Dualismus nur in der Kopenhagener Deutung existiert, ist mir neu. Da habe ich mich vllt. auf's Glatteis führen lassen, weil wir das im Schuluntericht innerhalb des letzten halben Jahres nie anders erwähnt haben und ich da deswegen in der Richtung auch nicht genug nachgelesen habe. Wie wird denn dieses Auftauchen der Wellen- und Teilcheneigenschaften in den anderen Interpretationen beschrieben? Ich weiß, dass der Kollaps der Wellenfunktion in den unterschiedlichen Interpretationen anders erklärt wird (siehe z.B. Everetts Viele-Welten-Theorie), aber der Welle-Teilchen-Dualismus?
Weil jede Naturwissenschaft, zumindest ist das meine Vorstellung von selbigen, das Ziel hat die Natur zu beschreiben und zu erklären. Sicherlich hängen Naturvorgänge in ihrer Gesamtheit von sehr vielen Faktoren ab, die die Physik unmöglich alle miteinbeziehen kann. Keine Frage. Aber das heißt für mich noch nicht, dass man jede abstrakte Beschreibung hinnehmen und als das Non-Plus-Ultra darstellen sollte.
Eben das meine ich. Er hätte es nicht erklärt ... er hätte es "lediglich" mathematisch beschrieben. Aber das ist noch ein ganz schöner Unterschied würde ich sagen.
Sicherlich kann eine physikalische Theorie Experimenten widersprechen, aber das ist dann auch der eindeutigste Hinweis darauf, dass die Theorie irgendwo noch ihre Lücken hat. Ich glaube, dass meine Argumente teilweise falsch bei dir ankommen. Ich will die Quantenmechanik nicht versuchen zu widerlegen oder ihr strittig machen, dass ihr mathematischer Formalismus nicht relativ präzise Vorhersagen gestattet. Was ich anzweifle ist die Intepretation desselbigen. Es gibt nun sehr viele unterschiedl. Intepretationen und keiner weiß bisher, wie genau das nun ist. Gibt es verborgene Variablen? Gibt es keine? Hat vllt. sogar Everett recht? Oder lag der gute Bohr mit seiner Kopenhagener Deutung näher dran? Und wenn man diese herrschende Uneinigkeit sieht, dann kann man einfach nicht die Aussage tätigen: "Man wüsste genau Bescheid!" Man weiß es eben nicht!
Weil?
Wie oben schon gesagt: Dass der Welle-Teilchen-Dualismus nur in der Kopenhagener Interpretation existiert, war mir nicht klar. Ích ging von unterschiedlichen Interpretationen für den Kollaps der Wellenfunktion aus. Vielleicht kannst du mir ein paar andere Interpretationsmöglichkeiten des Welle-Teilchen-Dualismus beschreiben? (Oder ein paar hilfreiche Links posten?) Allerdings fordern, tue ich gar nichts. Ich stelle lediglich fest, dass die bisherigen Interpretationen (die ja doch in sehr unterschiedliche Richtungen gehen) nebeneinander existieren und keine wirklich belegt und keine wirklich widerlegt werden konnte. Wir haben also ein Wirrwarr von Interpretationsmöglichkeiten und jeder kann sich seine heraussuchen und dann behaupten, er wisse genau Bescheid. Es stehe alles in der Quantenmechanik (und seiner gerade favorisierten Interpretation)
Der Job des Mathematikers ist dann vllt. getan. Die des Physikers fängt dann erst richtig an. Er muss seine mathematische Beschreibung dann noch interpretieren. @T-Tauri: Wenn nichts wirklich ist, dann brauchst du auch nichts zu beschreiben. Denn wäre nichts wirklich, dann würde nichts existieren, was du beschreiben könntest. Und wenn du "wirklich" nur im Sinne von "Aussehen" definierst, dann vernachlässigst du aber deine anderen Sinne und all die technischen Hilfsmittel, die sich der Mensch geschaffen hat um auch Dinge Jenseits seiner Sehkraft wahrzunehmen ganz schön. Wo du sicherlich recht hast, ist die Sache, dass man nicht jede bildliche Vorstellung als Abbild der Realität hinstellen kann. Aber man kann sich Bemühen, dass diese Vorstellung sich so lückenlos wie möglich an die Realität und das, was man wahrnehmen kann, anlehnt und die Vorstellung korrigiert, wenn man merkt, dass sie irgendwo unstimmig ist. Aber da gehört eben auch dazu, dass man letztere Möglichkeit sieht und offen hält. Man versperrt sich diese doch aber, wenn man von vornherein meint, dieser oder jeder Formalismus erlaubt es mir diesen oder jenen Naturvorgang sehr genau zu erklären und zu beschreiben, wenn doch offensichtlich noch nicht geklärt, ob nicht die anderen Interpretationen desselben Formalismus stimmiger und damit besser sind? @Airblaider: Von der Stringtheorie weiß ich leider kein Stück. Da versuche ich mich lieber erst gar nicht erst zu äußern ... Außerdem würde das dazu führen, dass wir noch weiter abdriften von der eigentlichen Frage. Ich wäre auch sehr glücklich, wenn zu meiner am Anfang erwähnten Vorstellung noch jemand was sagen könnte. Danke! Gruß Christian |
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| Verfasst am: 28. März 2007 21:16 Titel: |
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| Bin selber (wie man wahrsch. auch erkennen konnte) auch ein Vertreter der Stringtheorie. Natürlich kenne ich den mathematischen Formalismus praktisch nicht, aber das Buch, welches ich gelesen habe, erweckt in mir viele Hoffnungen für die Zukunft, zumal es ja so scheint, als könne die Stringtheorie auch schon einige Probleme lösen air |
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| Verfasst am: 28. März 2007 19:20 Titel: |
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| Aber nur, wenn du in den 60er-Jahren hängengeblieben bist. http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenfeldtheorie |
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| Verfasst am: 28. März 2007 18:51 Titel: |
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| Also ich bin Anhäger der M-Theorie bzw. gehöre zu denen, die in diesem Rahmen denken. QM ist sowieso unzulänglich, weil es die SRT nicht berücksichtigt. | |
| Verfasst am: 28. März 2007 07:23 Titel: |
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| Um evtl. mal noch was reinzubringen: Ihr redet ständig über die QM, aber es gäbe auch noch z.B. die Stringtheorie, die viele solcher Fragen (vorübergehend) schon beantworten kann, da sie eben auch Erklärungen liefern kann, warum etwas ist, wie es ist (das wäre ja auch das Ziel beim Finden einer "Weltformel"). Natürlich müsste man dann "Anhänger" der Stringtheorie sein, aber man kann es keinem verwerfen, nicht einer Theorie anzugehören, die experimentell bisher nicht überprüfbar ist und erst relativ am Anfang steht (auch wenn natürlich vieles schon entdeckt wurde etc.). Allzutief steige ich aber nicht ein. Zum Einen muss ich langsam los zur Schule und zum 2. kenn ich mich dann widerum zu wenig aus War nur mal ein Vorschlag für einen Gedankenweg. air |
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