Quantenverschränkung und Gleichzeitigkeit

elektrolurch · Anmeldungsdatum: 14.10.2016 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo!

Ich, studierter Physiker, stehe vor der Frage, ob und wie sich das Phänomen der Quantenverschränkung mit der Relativität der Gleichzeitigkeit in der speziellen Relativitätstheorie vereinbaren lässt.

Quantenverschränkung ist eine nicht "überlichtschnelle", sondern tatsächlich instantane Wechselwirkung zwischen räumlich voneinander getrennten Quantenobjekten. Sie sind zunächst über die Wellenfunktion miteinander verbunden. Beim Kollaps der Wellenfunktion jedoch, welcher durch eine Messung am Ort des einen Teilchens verursacht wird, wird auch der Zustand des anderen Teilchens festgelegt, und zwar auf eine bestimmte, eben "verschränkte" Art. Es ist, als ob das eine Teilchen die Voodoo-Puppe für das andere Teilchen wäre.

Nun sagt die SRT ja, dass nix schneller als Licht ist. Das allein ist jedoch noch kein Widerspruch, wenn man annimmt, dass die Wechselwirkung der Quantenverschränkung nicht durch den Raum übertragen werden muss, sondern irgendwie jenseits des Raums geschieht. Deswegen spricht man in Bezug auf die Quantenverschränkung ja auch von Nichtlokalität. Es muss keine Information "übertragen" werden im klassischen Sinne, weil die Teilchen nur voneinander getrennt erscheinen, es durch die Verschränkung in Wahrheit aber nicht sind.

Auf einen Widerspruch stößt man jedoch, wenn man die Relativität der Gleichzeitigkeit in Betracht zieht. Muss nicht in jedem Bezugssystem die Wellenfunktion instantan kollabieren? Laut der Relativität der Gleichzeitigkeit geschieht das, was gleichzeitig, also instantan in einem Bezugssystem passiert, in einem dazu bewegten Bezugssystem nicht gleichzeitig. Weiß da jemand eine Antwort drauf, oder handelt es sich tatsächlich um ein ungelöstes Problem der Physik? Ich las letztens, dass sich Quantenphysik und SRT nicht widersprechen (Quantenphysik und ART dagegen schon!), aber das träfe dann wohl nur mit Ausnahme der Quantenverschränkung zu?

Meine Ideen:
Quantenverschränkung konnte mittlerweile mit großer Sicherheit als reales Phänomen bestätigt werden: http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-mehr/quanten-auf-dem-pruefstand-einsteins-spuk-hat-ein-ende-13870785.html

Ein Artikel zu der Frage: http://www.schattenblick.de/infopool/natur/physik/npthe036.html

elektrolurch2 · Gast

Eins hab ich noch vergessen: Die Information über die verschränkten Quanten müsste nach dem Kollaps ja noch irgendwie zwischen zwei Beobachtern kommuniziert werden. Diese Kommunikation wäre wieder an die Lichtgeschwindigkeit gebunden und könnte mittels passender relativistischer Effekte das Paradoxon (wie üblich) als Scheinparadoxon entlarven, aber ich habe das Gefühl, dass da erst ein halber Schuh draus wird. Immerhin beeinflussen sich durch die Quantenverschränkung zwei raumartig getrennte Ereignisse gegenseitig. (Wobei man sie andererseits ja scheinbar gar nicht als "getrennt" bezeichnen kann... ah... hilfe grübelnd

)

Nescio · Anmeldungsdatum: 05.12.2015 Beiträge: 279

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

Ich denke, man sollte die Diskussion anders beginnen.

Nach Maudlins Analyse des Messprozesses können nicht alle folgenden Aussagen zugleich richtig sein:

1. Die Quantentheorie ist vollständig.
2. Die Vektoren im Hilbert-Raum gehorchen immer einer linearen Dynamik
3. Eine Messung ergibt genau einen der möglichen Eigenwerte des entsprechenden Operators.

Abhängig davon, welche Aussage man verwirft, gelangt man zu unterschiedlichen Interpretationen bzw. Modfikationen der Quantenmechanik.

1. Ablehnung der Vollständigkeit führt u.a. zu Theorien mit verborgenen Variablen; eine große Klasse ist experimentell ausgeschlossen (Bellsche Ungleichung u.a. Theoreme); zulässig sind z.B. nicht-lokale verborgene Variablen (deBrogie-Bohm).

3. Ablehnung des Kollapses bzw. des Projektionspostulates, wonach Messungen zu einem Eigenzustand der gemessenen Observablen mit dem jeweiligen Eigenwert führen, führt im Wesentlichen zur viele-Welten-Interpretation; dabei bleiben die unterschiedlichen, mikroskopisch angelegten Zweige des Zustandsvektors auch makroskopisch erhalten; durch Dekohärenz sind diese Zweige jedoch makroskopisch voneinander entkoppelt, nicht mehr interferenzfähig und damit wechselweise unsichtbar. Die Theorie gehorcht weiterhin der unitären Zeitentwicklung gem. der Schrödingergleichung.

2. Ablehnung der ausschließlich linearen Zeitentwicklung führt u.a. auf die orthodoxe bzw. "Kopenhagener" Interpretation, derzufolge eine "Messung" keinen Vorgang darstellt, der quantenmechanischen Gesetzmäßigkeiten folgt, sondern für dessen "Beschreibung" ein künstlicher Kollaps eingeführt wird, der explizit der linearen, unitären Dynamik der Schrödingergleichung widerspricht. Diese intrinsische Widersprüchlichkeit löst diese Klasse von Interpretationen im wesentlichen dadurch, dass sie den Zustandsvektor nicht als treue Repräsentation des real existierenden Systems betrachtet, sondern rein pragmatisch / instrumentalistisch als Werkzeug, das unser Wissen bzw. unsere Methoden zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten auffasst. Demzufolge "kollabiert in Wirklichkeit nichts"; die Interpretation ist da absolut agnostisch. Und weil da "in Wirklichkeit nichts kollabiert", sondern wir lediglich unser Wissen über das System mittels des Zustandsvektors beschreiben, gibt es da auch keine "Wechselwirkung" im Zuge der Messung und des Kollaps eines verschränkten Systems. Der Kollaps ereignet sich auf dem Papier, nirgendwo sonst; was sich in der "realen Welt" "tatsächlich" ereignet, bleibt uns verborgen und ist nicht Gegenstand der Theorie.

Jetzt kannst du doch entscheiden, welche philosophische Position du einnimmst. (2) und (3) sind jeweils in sich widerspruchsfrei. Die Annahme, die Wellenfunktionen inklusive Kollaps würde das "reale Geschehen" kodieren, führt jedoch tatsächlich zu zwei Widersprüchen, nämlich zum einen intrinsisch (Kollaps vs. Schrödingergleichung) sowie zum anderen zu theoretischen Widersprüchen zur Relativitätstheorie.

elektrolurch3 · Gast

Danke für die Antworten und sorry für die späte meine, ich dachte ich werde per Mail benachrichtigt...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

winter · Anmeldungsdatum: 19.07.2012 Beiträge: 70 Wohnort: Berlin

ich suche noch nach überzeugender Darstellung für die Festlegung der verschränkten Zustände erst durch Messung und vorherige Unbestimmtheit, statt Festlegung im Moment der Erzeugung des Teilenpaars. Bislang überzeugt mich nichts. Festlegung bei Erzeugung tut es auch, wie jene "gelbe Socken" makroskopischer Gedankenexperiment. Suche nach Animationen, die ich vor Jahren mal fand, und nun nicht mehr. Um es noch mal nachzuvollziehen. Weiss jemand?

Bin eher der skeptische Philosoph.

Zum P-m mit SRT, daher habe ich auch keine Angst anzunehmen, dass sie nicht immer gilt und Grenzen ihres Models hat. Schon ART geht ja weiter, umfasst mehr. folglich muss es innerhalb der Geltung der ART Bereiche geben, wo SRT versagt. Sonst würde umgekehrt, SRT die ART einschließen. Und SRT soll ja lokal gelten, nicht einfach übers ganze Universum. Es ergeben sich sonst doch Zeitparadoxa. Das hat man fest runter getrampelt. Sakramente der Physik. Warum sollte SRT auch auf"Quanten gelten? Man hatte keine Hemmungen, "hinter Heisenbergs Unschäfrfe" zwecks Zulassung sehr schwerer "virtueller Kräfteaustauschteilchen" außerhalb der Energie.Masseerhaltung die "normale Physik" einfach auszusetzen. Aber SRT soll unausgesetzt bleiben? Wer hat das übrigens erfunden? Wäre interessant. Ich vermute die Quark-Erfinder. Doch nicht Heisenberg.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062

winter · Anmeldungsdatum: 19.07.2012 Beiträge: 70 Wohnort: Berlin

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18062