Müssen wir beobachtet werden? (Schrödingers Katze)

Gast Effe · Gast

in den Ferien hab ich mich mal ein wenig mit Quantenphysik beschäftigt und somit auch mit dem Gedankenexperiment von Schrödinger und seiner Katze. Dabei geht es ja um die Überlagerung von Zuständen, sofern sie nicht beobachtet werden, also in Wechselwirkung stehen, wenn ich das richtig verstanden habe.
Erst wenn ein Beobachter in den Kasten reinguckt, tritt ja eine Wechselwirkung ein und die Katze befindet sich in einem toten oder lebendiegen Zustand.
Mir kam da die Frage, ob es nicht auch sein könnte, dass wir beobachtet werden müssen, um zu existieren, von einem Gott beispielsweise....

kann sein das dies eine völlig falsche Überlegung ist, ich fand sie nur interessant und bin mal auf Antworten gespannt...

schönen Gruß noch Augenzwinkern

Gast

Da kannst schon recht haben, dass wir beobachtet werden müssen. Augenzwinkern

Gast

Nö. Ein Quantensystem entwickelt sich auch ohne Beobachtung weiter, nur weniger definiert.

Gast

Immerhin beobachtet sich die katze ja auch selbst.

Für solche Ansätze würd ich mich doch eher zu den philosophen gesellen Augenzwinkern

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

Da ich kein extra Thema erstellen will, stell ich die Frage mal hier.

Nach Bohr verändert ein Teilchen das unter die Gesetze der Quantenmechanik fällt (Lichtquant, Elektron, Atom etc.) seinen Teilchencharakter je nach dem ob man es beobachtet oder nicht.
Wird es beobachtet verhält es sich wie ein Teilchen,
wird es nicht beobachtet verhält es sich wie eine Welle.

Für mich ist dieser Erklärungsansatz mehr als dürftig, denn was verändert sich schon durch diese Form der passiven Beobachtung? Bzw. was versteht man überhaupt unter Beobachtung in diesem speziellen Fall?
Denn wie wir wohl alle schon selbst gesehen haben kann man das Doppelspaltexperiment problemlos durchführen, ohne das man durch seine eigene Beobachtung das Experiment sabotiert.

Kann mir das jemand erklären? Denn ich bin mir sicher das es einen vernünftigen Grund für dieses bizarre Model geben muss das sich so gar nicht mit der klassischen Physik in Einklang bringen lässt. Es ist mir schon klar das die Quantenphysik auf ganz anderen Gesetzen aufbaut als die klassische Physik. Aber dieses Modell hat für mich keine Mathematische Grundlage, denn wie soll man den Beobachter als physikalische Variabel in eine Formel integrieren.
Natürlich bin ich auch kein Mathematiker und darum frage ich: Auf welchen experimentellen oder mathematischen Beweisen fußt die Aussage das man durch seine Beobachtung die Dualität des Lichts etc. beeinflussen kann?

Gast

Du liegst nicht falsch !

Die Beobachtung verändert die "Gegebenheiten".
Quantenphysik ist stark verschieden von der herkömmlichen Physik, die du etwa als eine Näherung der Quantenphysik im makroskopischen Bereich ansehen kannst.

Nikolas

Da hast du etwas falsch verstanden:

onyxeyes · Anmeldungsdatum: 04.09.2005 Beiträge: 10 Wohnort: Regensburg/ Erlangen

naja die Katze ist eh ein falsches Beispiel, da sie ein makroskopisches System in einem Wärmebad (WW mit der Umwelt) darstellt. Bei solchen Systemen, die den Großteil der makroskopischen Systemen darstellen, mitteln sich die Interferenz weg (Schwankungen der Phasen der Zustände durch das Wärmebad; Ausnahmen z.B. Supraleitung). Das heißt die Katze ist kein quantenmechanisches Phänomen und ist schon tot (oder auch nicht) bevor du reinkuckst.

Feynman ist ja der Meinung das es der WelleTeilchen Dualismus zugunsten des Teilchens ausgegangen ist ...

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

sax · Anmeldungsdatum: 10.05.2005 Beiträge: 377 Wohnort: Magdeburg

Sobald man etwas beobachtet, wechselwirkt die Beobachtungsapperutur mit dem Beobachtetem System das ist immer so. Ein völlig mabgeschlossenens System kann nicht beobachtet werden. Wenn du nun beim Interferenzexperiment feststellen willst, durch welchesn Spalt das Elektron gegangen ist, muß dein detektor das irgendwie Feststellen. Wie macht er das, z.B. könnte man eine Art miniaturiesierte Lichtschranke vor den Spalt bauen. Dann wechselwirkt das Elektron mit den Photonen. Um festzustellen welchen Zustand ein Quantensystem hat muß man in es reinschauen und beeinflußt das Quantensystem damit Grundsätzlich immer, es gibt auf der quantenebene keine völlig passiven Meßvorgänge.

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

Stimmt schon,
aber warum spricht man dann immer von einem bewußten Beobachter? Denn das Phänomen mit der heisenbergschen Unschärfe zu erklären wäre wohl in diesem Fall naheliegend, entspräche aber ehr einem fehlerhaften Versuchsaufbau oder?

Schrödingers Katze · Anmeldungsdatum: 10.07.2005 Beiträge: 695 Wohnort: Leipzig

Achtung, es antwortet das o.g. Quant höchstpersönlich:

Was verstehst du denn unter "Messaufbau"? Um z.B. nur zu "gucken", müssen doch schon Lichtwellen ausgesand werden, die das Teilchen reflektieren soll. Wie willst du sonst Informationen von "mir" erhalten?

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

Solange kein "bewusster" Beobachter sich diesen Spalt näher betrachtet, existieren die Elektronen als Wahrscheinlichkeitswelle. Erst wenn man das ganze beobachtet wird es "real".
Ich finde es allerdings ganz logisch das Phänomen damit zu erklären das man beim Messen den Elektronen Energie zuführt und sie damit "aus dem Takt kommen" (um es mal bildlich zu umschreiben).
Damit wäre das Ergebnis aber von der Messung abhängig und damit keine spezifische Eigenschaft des Elektrons.

Ich will doch nur verstehen was genau mit beobachten gemeint ist, denn nur hingucken reicht ganz offensichtlich nicht aus und eine genaue Messung verfälscht das Ergebnis.

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Interessanter Thread, da juckst es auch mir in den Fingern.

@Lazy Animal

Wer hat behauptet, daß ein Elektron im Doppelspaltexperiment erst durch
Detektion in einem der Spalte zum Teilchen wird? Diese Interpretation ist
falsch, wo hast Du das her, oder meinst Du das gar nicht so?

Durch die Wechselwirkung mit dem Detektor im Spalt kann sich der
quantenmechanische Zustand des Elektrons ändern und aus diesem
Zustand errechnet sich die Auftreffwahrscheinlichkeit für jeden Punkt des
Beobachtungsschirms. Die Teilcheneigenschaften des Elektrons
(Ruhemasse, elektrische Ladung, Spinquantenzahl, magnetisches
Moment, ...) bleiben durch die Messung unberührt!

Um das Interferenzmuster hinter dem Doppelspalt zu zerstören, genügt
es den Versuchsaufbau so zu verändern, das es im Prinzip möglich wird,
für jedes Elektron hinter dem Doppelspalt festzustellen, durch welchen
Spalt es gegangen ist. Für Photonen läßt sich so etwas mit Polarisations-
filtern vor den Spalten realisieren und auch Elektronen kann man
zumindest im Prinzip durch geeignete Filter in wohldefinierte Spinzustände
präparieren. Entscheidend ist, daß das Interferenzmuster auch dann
zerstört wird, wenn kein Elektronenspin hinter dem Schirm gemessen
wird. Es kommt nur darauf an, daß nun wegen der Filter vor dem
Doppelspalt die Möglichkeit gegeben ist, durch eine Spinmessung hinter
dem Schirm jedem Elektron nachträglich den Spalt zuzuordnen, durch
den es gegangen ist. Es ist weder die Anwesenheit eines menschlichen
Beobachters während der Messung noch die tatsächliche Durchführung
der Spinmessung hinter dem Schirm erforderlich!! Das Intensitätsmuster
hinter dem Doppelspalt kann vollautomatisch aufgezeichnet werden und
nach Beendigung der Messung von einem Menschen betrachtet
werden.

Findest Du in dem nachfolgenden Absatz dir unbekannte Informationen?

Und jetzt muß natürlich dieser Gedanke kommen: Ja aber, ein Elektron
muß sich doch zu jedem Zeitpunkt an einem bestimmten Punkt im Raum
befinden, da es ein Teilchen ist und dieser Aufenthaltsort existiert
unabhängig von jeder Beobachtung und deswegen steht schon vor dem
Spalt fest, welchen Weg das Elektron nimmt. Diese deterministische
Vorstellung hat sich im Rahmen der klassischen Mechanik bewährt, aber
es gibt keinen zwingenden Grund, die klassiche Mechanik als einziges
vernünftiges Fundament für die quantitative Beschreibung mikros-
kopischer Phänomene anzusehen. Die Quantenmechanik funktioniert
bestens auf atomaren Gößenskalen und aus den Gesetzen der Quante-
mechanik folgen sogar in mathematisch plausibler Weise als sogenannter
klassischer Limes die Gesetze der klassichen Mechanik für makrosko-
pische Phänomene.

Aber ich glaube, was in dem letzten Absatz steht, ist dir schon bekannt,
oder ?

Gruß von Bruce

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

Aha,
das klingt doch schon einleuchtend. Wenn ich also jedem Elektron einen Spalt zuweisen kann bzw. könnte, dann bricht die Interferenz zusammen, richtig?
Im besagten Buch von John Gribbin "Schödingers Kätzchen", ist das ganze etwas verwirrend beschrieben. Der Autor baut auf gewissen Grundkenntnissen über die Quantenmechanik auf und auch wenn ich das Model an sich verstehe, verzweifle ich immer wieder bei dem Versuch mir das ganze plastisch vorzustellen. Denn wie soll man etwas nachvollziehen wenn man nicht weiß wie die Leute überhaupt auf die Ergebnisse gekommen sind (abgesehen davon das dass sowieso Verwirrung³ ist grübelnd

).

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Lazy Animal · Anmeldungsdatum: 05.09.2005 Beiträge: 10

Danke

Danke

ich nehme mal an, die Frage warum das so ist kann ich mir schenken, oder hat da jemand ne Antwort drauf?

Nikolas

Nicht ganz. Wenn ich ein Einzelspaltexperiment mache, weiss ich durch welchen Spalt mein Teilchen geflogen ist, es interferiert aber noch mit sich selbst.
Eigentlich müsste man bei einem Doppelspaltexement mit einem beobachteten Spalt noch das Einzelspalttinterferenzmuster sehen.

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

O.k. Toxmann, dann also präziser:

Wenn man jedem Elektron im Prinzip den Spalt zuweisen kann, durch den
es gekommen ist, so beobachtet man nicht mehr das Intereferenzmuster
des Doppelspaltes, sondern die Überlagerung der Intensitäten der beiden
Einfachspalte. Einverstanden?

@LazyAnimal
Die Begründung liefert ein Axiom der Quantenmechanik, welches besagt,
daß die komplexen Wahrscheinlichkeitsamplituden der ununterscheidbaren
Alternativen für das Ergebnis eines Zufallsexperiments zu addieren
sind, um die Wahrscheinlichkeitsamplitude für das Ergebnis zu erhalten.
Bei unterscheidbaren Alternativen müssen hingegen direkt die Wahrschein-
lichkeiten der Alternativen addiert werden. Dadurch kommt es nicht zu
den Interferenzen wie im Fall ununterscheidbarer Alternativen.

Letzlich gilt auch hier wie für jedes Axiom:
Es wurde von hellen Köpfen Gott

genial geraten!

Gruß von Bruce

Foo22 · Gast

Gast

Man sollte sich hüten, quantenmechanische Systeme auf die makrospische Ebene zu übertragen. Das ist auch der Grund, warum es keine gleichzeigig lebenden und toten Katzen gibt.

Escape · Anmeldungsdatum: 16.10.2005 Beiträge: 3

Macht euch da mal nicht so die großen Sorgen drum, wenn ihr das nicht richtig versteht.
Die allerwenigsten Leute verstehen die Quantenmechanik bzw. Unschärferelation richtig und ich gehöre auchnicht zu den wenigen Zunge raus

.
Ist auch ein sehr verwirrendes Thema.
Man kann halt nicht die Quantenwelt mit der unseren vergleichen, denn wenn wir in unserer Welt etwas beobachten, erkennen wir keine Anzeichen von Veränderung durch die Beobachtung, ausser es fühlt sich eine Person beobachtet *g*.

Wenn die Dimensionen allerdings dann etwas kleiner werden, wie in der Quantenwelt, dann brauchen wir relativ viel Energie um dort etwas zu erkennen. Diese Energie verändert aber die Ereignisse in der Quantenwelt total.
Stell Dir einfach vor, die einzige Möglichkeit einen Berg zu erkennen wäre eine Ultraschallmessung, die sehr viel Energie benötigt und den Berg nach der Messung zum einsturz bringt.

Jemand hatte auch weiter oben geschrieben man erkenne das Licht mal als Welle mal als Teilchen(Photon). Dies ist nicht ganz korrekt.
Nur einige Dinge lassen sich mit der Wellentheorie beschreiben und wo diese versagt lässt sich wieder alles mit einer Teilchentheorie beschreiben und andersrum.