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Quantenmechanik und Relativität
 
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HollaDieWaldFee



Anmeldungsdatum: 15.05.2013
Beiträge: 4

Beitrag HollaDieWaldFee Verfasst am: 15. Mai 2013 19:36    Titel: Quantenmechanik und Relativität Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Warum bilden Elementarteilchen Inteferenzen bzw. warum wird die Geschwindigkeit eines "gefangenen" teilchens immer größer je kleiner man den Raum macht?

Meine Ideen:
Meine wahrscheinlich naiven Gedanken dazu:

Nach der Relativitätstheorie geht die Zeit relativ mit höherer Geschwindikeit langsamer und der Raum staucht sich.

Bezüglich des Doppelspaltexperiment habe ich gelesen, dass es die Theorie gibt dass sich ein Teilchen sozusagen auf jedenm möglichen Weg durch beide Spalte bewegt und somit ein Inteferenzmuster entsteht.

Ist es nicht möglich, dass sich auf Grund der Bewegung des Teilchens (nehmen wir mal das Photon, dass sich ja mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und somit die Zeit relativ zu uns stehenbleibt) die Zeit und der Raum soweit verändert, dass das Teil sozusagen alle Zeit der Welt hat um sich auf undendlichen Bahnen zum Ziel zu bewegen, es uns aber nur ganz kurz vorkommt, da die Zeit für uns viel schneller abläuft?

Oder das Elementarteilchen eigentlich gar nicht winzig sind, sonder eigentlich unendlich groß? D.h das Teilchen wird immer durch beide Spalte gleichzeitig gehen.

Und wenn man den Raum um ein Teilchen immer weiter zumacht, dann bewegt es sich ja immer schneller, d.h nach der Unschärfetheorie kann man dann die Geschwindikeit nicht mehr genau bestimmen. Wenn aber auch eigentlich das Teilchen nur relativ zu uns schneller wird, d.h wiederum die Zeit für das Teil viel langsamer verläuft bzw. irgendwann ganz stehenbleibt wenn der Raum unedlich klein wird? Wenn die Zeit viel langsamer verläuft, dann erscheint uns die Geschwindigkeit höher, aber ja nur aus unserer Sicht.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17897

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 07:31    Titel: Re: Quantenmechanik und Relativität Antworten mit Zitat

HollaDieWaldFee hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Warum bilden Elementarteilchen Inteferenzen bzw. warum wird die Geschwindigkeit eines "gefangenen" teilchens immer größer je kleiner man den Raum macht?

Ersteres ist eine Konsequenz der Wellenfunktion, d.h. der Tatsache, dass Quantenobjekte mittels Wellenfunktionen beschrieben werden müssen. Interferenz existiert für jedes Wellenphänomen.

Letzteres ist eine umgangssprachliche und m.E. nicht ganz korrekte Interpretation der Heisenbergschen Unschärfenrelation. Diese besagt, dass bei kleinerer Ortsunschärfe die Impulsunschärfe (d.h. nicht der Impuls selbst) zunimmt. Die Unschärfenrelation folgt dabei exakt aus der Wellenfunktion.

HollaDieWaldFee hat Folgendes geschrieben:
Bezüglich des Doppelspaltexperiment habe ich gelesen, dass es die Theorie gibt dass sich ein Teilchen sozusagen auf jedenm möglichen Weg durch beide Spalte bewegt und somit ein Inteferenzmuster entsteht.

Das ist die anschauliche Erklärung für den sogenannten Pfadintegralformalismus. Dabei handelt es sich um eine exakte, mathematisch äquivalente Formulierung der QM.

HollaDieWaldFee hat Folgendes geschrieben:
Oder das Elementarteilchen eigentlich gar nicht winzig sind, sonder eigentlich unendlich groß? D.h das Teilchen wird immer durch beide Spalte gleichzeitig gehen.

Die Wellenfunktion ist zunächst auch ausgedehnt. Das erstaunliche ist, dass sie sich trotzdem als lokalisieertes Teilchen zeigt, wenn entsprechend gemessen wird. Dies nennt man "Welle-Teilchen-Dualismus" sowie "Kollaps der Wellenfunktion", wobei beide Begrifflichkeiten problematisch sind.

Erklärungsansätze mittels Relativitätstheorie werden nicht benötigt.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
HollaDieWaldFee



Anmeldungsdatum: 15.05.2013
Beiträge: 4

Beitrag HollaDieWaldFee Verfasst am: 16. Mai 2013 10:52    Titel: Antworten mit Zitat

Warum die Relativität dort keine Rolle spielt, ist mir nicht einleuchtend.

Wenn die Energie groß wird, dann auch Geschwindigkeit (Impuls) und Masse.

Wenn ich etwas messe, dann beobachte ich etwas. Ein Quantenteilchen bewegt sich relativ zu mir (meiner Beobachtung).

Ändert sich dann nicht die Raumzeit relativ zu dem Teil? D.h alles was ich messe, ist nur eine Relativbeobachtung und aus Sicht des Elementarteilchens ganz anders und der Effekt zeigt sich dann aufgrund dieser veränderten Raumzeit?

Auch kann ja statistisch ein kurzzeitg Elementarteilchen undendliche Energie haben, dass würde ja einen kompletten Stillstand der Zeit bedeuten.

Ich hoffe meine Fragen sind hier nicht zu naiv. Ich lese halt gern allgemeinverständliche Publikationen zu solchen Themen, in der Mathematik bin ich da nicht zu Hause
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17897

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 11:05    Titel: Antworten mit Zitat

HollaDieWaldFee hat Folgendes geschrieben:
Warum die Relativität dort keine Rolle spielt, ist mir nicht einleuchtend.

Wenn die Energie groß wird, dann auch Geschwindigkeit (Impuls) und Masse.

Weil diese Prinzipien der QM (insbs. die Heisenbergsche Unschärfenrelation) prinzipiell auch für die nicht-rel. QM gelten. Die Herleitung ist sozusagen „blind“ für die Dynamik. Es ist aber richtig, dass im Rahmen der rel. QM (Dirac-Gleichung) Korrekturen auftreten, zwar nicht direkt an der Heisenbergschen Unschärfenrelation, jedoch für Wellenfunktionen etc. Und da wird dann Lorentzkontraktion etc. auch korrekt berücksichtigt (d.h. z.B. sich bewegende Wellenpakete werden in Bewegungsrichtung kontrahiert = "flachgedrückt"=

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