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Frage zur Kopenhagener Deutung
 
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big-borstel
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Beitrag big-borstel Verfasst am: 09. Mai 2010 15:58    Titel: Frage zur Kopenhagener Deutung Antworten mit Zitat

Hallo zusammen!
Kann mir jemand kurz erklären, warum die Kopenhagener Deutung davon ausgeht, dass ein Photon kienen Impuls besitzt bis er gemessen wird?

Wieso darf ein Teilchen keine Informationen über Ort, Impuls, Spin etc. haben, bevor dieser gemessen wird?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067

Beitrag TomS Verfasst am: 09. Mai 2010 16:35    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn es einen festen Ort und Impuls hätte (warum sollte es gerade einen Impuls haben und keinen Ort, statt umgekehrt?), dann stünde dies im Widerspruch zur Unschärfenrelation.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
big-borstel
Gast





Beitrag big-borstel Verfasst am: 09. Mai 2010 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

Mmh, das scheint mir noch nicht so ganz schlüssig...

Die Unschärferelation an sich genommen besagt doch lediglich, dass Ort und Impuls bzw. Energie und Zeit nicht gleichzeitig messbar sind.
Das bedeutet doch aber noch lange nicht, dass das Teilchen diese Eigenschaften nicht trotzdem gleichzeitig besitzt. Das wäre doch nach dem normalen Menschenverstand sogar noch das naheliegendste.
Ich meine, "nicht messbar" bedeutet doch noch längst nicht: "Nicht vorhanden..."

Also warum geht man trotzdem von dieser abstrakten Idee aus, das Teilchen besitze keinen Ort und Impuls, bis dieser gemessen werde?
feyn137



Anmeldungsdatum: 26.04.2010
Beiträge: 24

Beitrag feyn137 Verfasst am: 10. Mai 2010 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

Im prinzip läuft deine frage darauf hinaus, ob es in der quantentheorie verborgene variablen und parameter gibt, die das verhalten beeinflussen, aber von uns nicht entdeckt/beobachtet werden können. Ein beispiel für einen versteckten parameter währe der von dir genannte impuls. Die gleiche frage haben sich auch die väter der QM gestellt, und konnten sie eindeutig beantworten. Wie sich herausstellte, gab es eindeutige unterschiede zwischen der annahme von versteckten variablen, und er annahme, das diese nicht existieren. Hier 2 links dazu :

http://de.wikipedia.org/wiki/Verborgene_Variablen

http://www.iap.tu-darmstadt.de/tqp/grp_kranade/TheoSeminar.pdf

Es gibt also keine verborgenen parameter, die das verhalten beeiflussen sich aber unserer erkenntnis entziehen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Mai 2010 16:38    Titel: Antworten mit Zitat

big-borstel hat Folgendes geschrieben:
Die Unschärferelation an sich genommen besagt doch lediglich, dass Ort und Impuls bzw. Energie und Zeit nicht gleichzeitig messbar sind.
Das bedeutet doch aber noch lange nicht, dass das Teilchen diese Eigenschaften nicht trotzdem gleichzeitig besitzt. Das wäre doch nach dem normalen Menschenverstand sogar noch das naheliegendste.

Du hast recht, entsprechend dem normalen Menschenverstand würde man tatsächlich annehmen, dass die Unschärfenrelation "nur" ein Ausdruck "unseres" Unwissens bzw. der Unschärfe der Messung ist. In vielen Fällen wird auch so argumentiert. Und natürlich ist es fragwürdig, ob man denn überhaupt von Existenz von XYZ sprechen kann, wenn man XYZ nicht gerade misst bzw. beobachtet (ist der Mond da, auch wenn keiner hinschaut?)

Nur - der Formalismus der Quantenmechanik besagt, dass diese Unschärfe im Quantenzustand selbst enthalten ist und nicht erst durch eine Messung zutage tritt. Man kann versuchen, einen Zustand minimaler Unschärfe zu präparieren (im mathematischen Sinn), z.B. indem man ein Gaussches Wellenpaket gegebener Breite (entspr. Unschärfe ) im Ortstraum betrachtet, dafür die Fouriertransformiertrte berechnet; dies ergibt wiederum ein Gaussches Wellenpaket fester Breite im Impulsraum. Die Breiten in x und p sind umgekehrt proportional zueinander, und zugleich wird die Unschärfenrelation minimiert.

Diese Zustände sind in der Quantenoptik als ein Spezialfall sogenannter kohärenter Zustände bekannt und können explizit aus Photonen "hergestellt" werden. Damit hat man tatsächlich physikalische Zustände realisiert, die die Unschärfenrelation minimieren - wobei die Untergrenze prinzipiell nicht unterschreitbar ist.

Zugleich gilt das was feyn137 sagt: man kann explizit zeigen, dass eine große Klasse sogenannter lokal-realistischer Theorien von der Quantenmechanik ausgeschlossen werden (Stichwort Bellsches Theorem). Dieses besagt, dass sich alleine aus der Annahme, dass bestimmte Variablen einen festen Wert haben (und wir ihn nur nicht kennen) ein Widerspruch ableiten lässt, der auch experimentell nachweisbar ist. D.h. dass die Unschärfe der Quantenmechanik in gewisser Weise eine tieferliegende Realität hat; wir wissen zwar nicht, was die Realität wirklich ist, aber wir können doch für eine große Klasse von Theorien sagen, was sie nicht ist.

big-borstel hat Folgendes geschrieben:
Also warum geht man trotzdem von dieser abstrakten Idee aus, das Teilchen besitze keinen Ort und Impuls, bis dieser gemessen werde?

Weil - kurz gesagt - kein (allgemein akzeptierter, befriedigender *) Formalismus bekannt ist, der uns erlaubt, das Gegenteil anzunehmen.

*) Ein Gegenbeispiel wäre die Bohmsche Interpretation, die jedoch im Bereich der relativistischen Quantenmechanik oder gar der Quantenfeldtheorie nicht tragfähig ist.

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big-borstel
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Beitrag big-borstel Verfasst am: 10. Mai 2010 16:47    Titel: Antworten mit Zitat

Aah, okay.

Das macht jetzt schon ein wenig mehr Sinn. Über die Bell'sche Ungleichung und Boehm habe ihc auch schon etwas gelesen, aber mir war der Zusammenhang nicht so ganz klar...

Vielen Dank euch zwei, eure Erklräung war super!

Grüße bIg
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Mai 2010 17:22    Titel: Antworten mit Zitat

immer gerne ...
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feyn137



Anmeldungsdatum: 26.04.2010
Beiträge: 24

Beitrag feyn137 Verfasst am: 10. Mai 2010 19:23    Titel: Antworten mit Zitat

Man tut was man kann ^^ Wenn man wissen hat, sollte man auch andere dran teilhaben lassen, gibt sowieso zu viel unwissen auf der welt.
_-Alex-_



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Beiträge: 262

Beitrag _-Alex-_ Verfasst am: 11. Mai 2010 20:35    Titel: Antworten mit Zitat

Immer wenn ich sowas als dummer Schüler lese, bekomm ich Angst vor dem Physikstudium und denke mir immer, dass irgendwann mal einer kommt und alles übern Haufen schmeißt.
Das macht irgendwie immer den Eindruck, dass die Menschen zwar aufm Mond waren, aber eigentlich keine Ahnung haben was abgeht.
Ist das normal, oder bin ich nur von solchem Zeugs zu beeindruckt Big Laugh?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067

Beitrag TomS Verfasst am: 11. Mai 2010 20:52    Titel: Antworten mit Zitat

Da gibt es mehrere Gründe.

Meine Schulzeit ist zwar schon ein bisschen her, aber so viel wird sich da nicht geändert haben: man lernt ein bisschen was Qualitatives über Kernphysik, den Photoeffekt sowie das das Bohrsche Atommodell - und ansonsten ausschließlich Physik aus dem vorletzten Jahrhundert und davor. Das zwanzigste Jahrhundert findet praktisch nicht statt! Konsequenz: die Erkenntnisse der modernen Physik werden allenfalls schemenhaft deutlich, von Halbwissen, populärwissenschaftlicher Literatur (es gibt solche :-) und solche :-( überlagert usw.

In letzterer werden häufig die spektakulären, mystischen sowie rätselhaften Aspekte zelebriert, die enormen Erfolge sind dagegen sehr häufig unterrepräsentiert. So geht verloren, dass wir mit der Quantenmechanik (ganz zu schweigen von der Quantenfeldtheorie - wer kennt den Unterschied?) ein phantastsiches Instrument in der Hand haben, geschaffen von brillianten Physikern, tausendfach (millionenfach) erprobt und sogar industriell genutzt (LEDs, LCDs, Transistoren, Quarzuhren, Radios, iPods, Handys, Digi-Cams, USB-xyz, Kernspintomographie / NMR, ...).

Und nicht zuletzt bestehen Vorurteile, da angeblich mathematisch zu kompliziert, nicht vermittelbar, versteht keiner, braucht man eh' nicht, ...

Wenn du das Gymnasium abschließt, ohne Physik im Abitur gehabt zu haben, dann kannst du gerade mal irgendwas über Pendel und Loopings zusammenstoppeln, zu mehr reicht es nicht. Mit einem Wort: es ist nicht deine Schuld! Die Vermittlung dessen, was Physik heutzutage wirklich ist, ist besch... bzw. sie ist bzgl. der letzten 100 Jahre praktisch nicht vorhanden.

Stell dir vor, du lernst Englisch, aber die Wörter ab dem Buchstaben N stehen nicht mehr auf dem Stundenplan. Dann mal viel Spaß in deinem ersten England-Urlaub!

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_-Alex-_



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Beitrag _-Alex-_ Verfasst am: 11. Mai 2010 20:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ich möchte ja sogar Physik studieren^^.
Aber das ist halt schon ein bisschen abschreckend.

Ich hab mir aber selber schon mal gedacht, ohne von sonst wo beeinflusst worden zu sein, dass es doch sein kann, dass irgendwann mal jemand ein anderes Modell findet, was viel realitätsnäher für die Menschen ist und trotzdem alle Erscheinungen richtig beschreibt. Weil im Grunde sind das doch alles nur Modelle, die beschreiben was passiert - da kann es vielleicht ja noch weitere geben.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 11. Mai 2010 22:10    Titel: Antworten mit Zitat

Das einzige, was dir im Physikstudium wirklich im Weg steht, ist, wenn du mit Mathe Schwierigkeiten hast. Die meisten, die bei uns aufgehört haben, haben das entweder getan, weil sie in Mathe Probleme hatten, oder weil sie gemerkt haben, dass nur ein bisschen LEDs zum Blinken bringen eben nicht ausreicht; ersteres ist ein ernsthaftes Problem in der Physik, letzteres ein Problem in jedem Studium.

Bzgl. der Modelle: ich habe wenig Hoffnung, dass es da etwas einfacheres gibt. Dazu haben zu viele brlliante Köpfe daran gearbeitet und eben nichts einfacheres gefunden. Die Mathematik der Quantenmechanik ist im nachhinein betrachtet aber gar nicht so komplizert. Die Interpretation bzw. Philosophie kann einem schon Kopfzerbrechen bereiten, aber man kann - imGegensatz zur Mathematik - das Stidum hinter sich bringen, ohne ernsthaft über die wirkliche Bedeutung der Quantenechanik nachzudenken - und die meisten tun das auch.

Letztlich kann man sich immer insoweit retten, als man nicht den Formalismus für philosophisch unzureichend, als vielmehr die Philosophie
als formal unzureichend ansieht; es sind eben - wie du gesagt hast - Modelle ...

Heisenberg, Weizsäcker und auch Pauli haben viel über Metaphysik nachgedacht und Heisenberg war erstaunt, dass die Diskussion um die korrekte Interpretation der Quantenmechanik in Europa so im Fokus steht. Als er seine Theorie in den USA vorstellte, war die Resonanz eher "OK, it works; it works even better than the old formalism, so let's take the new one ... fine ... ")

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_-Alex-_



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Beitrag _-Alex-_ Verfasst am: 11. Mai 2010 22:54    Titel: Antworten mit Zitat

Etwas zu machen ohne es zu verstehen geht bei mir gar nicht. Des regt mich ja schon in der Schule auf, wenn Leute irgendwelche Formeln einfach nur anwenden und des wars. Da kann ich es ja gleich sein lassen. Weil der große Ansporn für mich Physik zu studieren ist eben net nur die Vielfältigkeit, sondern auch den ganzen Kram was so passiert zu verstehen, eben auch derartiges "Zeug".
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 11. Mai 2010 23:16    Titel: Antworten mit Zitat

dann tu's
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Beitrag _-Alex-_ Verfasst am: 11. Mai 2010 23:24    Titel: Antworten mit Zitat

Dann kann ich wohl nur noch hoffen des es klappt ^^
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