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Zerfall eines verschränkten Systems
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Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 28. Okt 2019 21:26    Titel: Zerfall eines verschränkten Systems Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo, ich habe folgende Frage: Soweit ich weiß können zwei Quantenobjekte mit Spin 1/2 ein verschränktes System bilden, und zwar ein Singulett mit Gesamtspin 0h, oder ein Triplett mit Gesamtspin -1h, 0h oder 1h. Mich interessiert der Zerfall dieses Systems im Fall einer Messung an einem der beiden Objekte.
Genauer: kann ich, wenn die beiden Objekte verschränkt sind, überhaupt eine Messung an einem der beiden Objekte durchführen ? Diese wechselwirken doch nicht mit dem Meßgerät, wechselwirken sollte zunächst das Gesamtssystem (etwas anderes liegt ja nicht vor), bei dieser Wechselwirkung des verschränkten Gesamtsystems kann dieses natürlich zerfallen (und müßte auch zuerst zerfallen) und dann erst kann ein Objekt mit dem Meßgerät wechselwirken. Wie auch immer, auch wenn eines der Objekte direkt mit dem Meßgerät wechselwirkt, sollte das Gesamtsystem zerfallen. Meine Frage ist: wie zerfällt das System ? Kann es sein, daß der Triplettzustand zunächst zu einem Singulett-Zustand wird, und dieser dann zerfällt, also ein kaskadenartiger Zerfall ? Oder läuft der Zerfall anders ? Kann man den Zerfall mathematisch beschreiben - was sagt der mathematische Formalismus ? Es geht nur um den Zerfall des verschränkten Gesamtsystems. Wie geht dieser vonstatten ? Könnt Ihr mir hierzu Eure Einschätzung geben ? Das wäre super, vielen dank !

Meine Ideen:
Ich hab hierzu keine Idee, ich finde dazu keine Beschreibung in der Literatur (Hinweise dazu wären auch hilfreich).
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Okt 2019 22:20    Titel: Antworten mit Zitat

Was meinst du mit „zerfallen“?

Unter einem Zerfall versteht man normalerweise den Übergang von einem angeregten Zustand in einen Zustand niedrigerer Energie bei gleichzeitiger Aussenden von Zerfallsprodukten, z.B. für angeregte Atome oder Kerne.

Hier liegt jedoch kein derartiger Zerfall vor, sondern eine Messung. Ersterer folgt der unitären Zeitentwicklung gemäß der Schrödingergleichung, letztere - zumindest nach orthodoxen Interpretation der Quantenmechanik - dem nicht-unitären Kollaps bzw. dem Neumannsches Projektionspostulat (1) zusammen mit der Bornschen Regel (2)

1) Im Falle der Messung einer Observablen A mit Messergebnis a an einem Quantensystem mit Zustand psi reduziert die Messung den Zustand stochastisch auf den entsprechenden Eigenzustand



2) mit der Wahrscheinlichkeit



(die physikalische Bedeutung dieser Beschreibung ist bis heute umstritten *)

Im Falle eines Singulets



und Messung des ersten Teilchens z.B. mit Messergebnis



wissen wir sicher - d.h. ohne Messung - dass das zweite Teilchens im Zustand



sein muss.

Das o.g. Projektionspostulat liefert damit



*) Die orthodoxe Interpretation der Quantenmechanik nach Dirac, von Neumann et al. sagt dazu weiter nichts! Da die nicht-unitäre, stochastische Projektion der üblichen Dynamik der Schrödingergleichung widerspricht, kann die orthodoxe Interpretation auch nicht erklären, wie dieser Übergang stattfindet. Das Projektionspostulat liefert die korrekten Ergebnisse - fertig. Was da genau vor sich geht oder warum dieses Projektionspostulat gelten soll, ist nicht Gegenstand dieser Interpretation der Quantenmechanik.

Ich selbst bin kein Freund dieser orthodoxe Interpretation, aber diese hat immer noch viele Anhänger, die sich aus pragmatischen Gründen - sie liefert experimentell bestätigte Ergebnisse - damit zufrieden geben.

Über Alternativen können wir ggf. noch diskutieren.

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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.
Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 28. Okt 2019 23:31    Titel: Zerfall eines verschränkten Systems Antworten mit Zitat

Hi TomS,

danke für die Antwort. Ich habe das Wort „zerfallen“ verwendet, weil es in der Literatur und andernorts überall verwendet wird (da „zerfällt“ das verschränkte System immer). Bitte verstehe mich nicht falsch, ich möchte nicht irgendeine Interpretation hinterfragen, ich möchte besser verstehen, was der algebraische Formalismus und seine Regeln in der Realität abbildet.

Ich gehe mit Deiner Darstellung davon aus, dass eine Messung der Spinrichtung an einem der Objekte gleichbedeutend ist mit einer Messung am Gesamtsystem. Welche Aussage macht das Projektionspostulat bezgl. des Meßwertes für das Gesamtsystem ? Gesamtspin Null ? Das wäre auch o.k. für mich als Verständnis.

Falls ja wäre das das Ergebnis beim Singulett Zustand. Kann man das auch auf den Triplett-Zustand übertragen ? Hier würde der Meßwert für das Gesamtsystem dann -1h, 0h oder +1h betragen, mit je 1/3 Wahrscheinlichkeit ?

Oder stelle ich die Frage falsch ? Es kann sein, daß ich etwas nicht verstehe: in Wikipedia steht, ein verschränktes System sei " ein zusammengesetztes physikalisches System, z. B. ein System mit mehreren Teilchen," das "als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, ohne dass man auch jedem der Teilsysteme einen eigenen wohldefinierten Zustand zuordnen kann." Ist der Triplet-Zustand (als Zustand eines verschränkten Systems aus zwei Spin 1/2 Teilchen) ein definierter Zustand ? Das hiesse ja, daß der Triplet-Zustand nur entweder mit Gesamtspin -1h oder Gesamtspin 0h, oder mit Gesamtspin -1h vorkommt, in einem Eigenzustand zum Gesamtspinoperator, und man den Gesamtspin dann auch messen könnte, wenn man an einem der Teilsysteme eine Messung durchführt.

Vielleicht verstehe ich da etwas falsch.

Und nochmals vielen Dank !
Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 29. Okt 2019 20:54    Titel: Zerfall eines verschränkten Systems Antworten mit Zitat

Hi zusammen,

leider keine Antwort bekommen – meine Frage war auch nicht klar gestellt. Hier nochmal mein Problem - kein mathematisches Problem oder ein Problem mit der Quantenmechanik – es ist ein Verständnisproblem.

Ich frage das alles deshalb, weil die Physik uns gestützt auf das Verschränkungs-Phänomen sagt, dass alle physikalischen Theorien, die lokale Wirkungen als Grundlage haben, nicht richtig sein können. Das ist eine sehr weitreichende Aussage, die man vielerorts nachlesen kann, jedoch finde ich keine Beschreibung, mit der ich das Phänomen selbst erst einmal nachvollziehen kann, jedenfalls finde ich nichts zu den u.a. Fragen. Vielleicht könnt Ihr mir helfen. Ich weiß, daß Antworten auf meine Fragen Mühe machen und weiß sie zu schätzen. Ich habe mir bei meiner Frage jetzt auch Mühe gegeben:

Lt. Wikipedia „ist ein verschränktes System ein zusammengesetztes physikalisches System, z. B. ein System mit mehreren Teilchen," das "als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, ohne dass man auch jedem der Teilsysteme einen eigenen wohldefinierten Zustand zuordnen kann."

Zwei Spin-1/2-Objekte bilden einen verschränkten Zustand, es kann meines Wissens ein Singulett-Zustand oder ein Triplett-Zustand sein. Die beiden Objekte sollen in einem wohldefinierten Zustand verschränkt sein.

Nun meine Überlegungen:

a) Falls ein Singulett und wohldefiniert, dann kann der Zustand nur Eigenzustand zum Gesamtspinoperator mit Eigenwert Null sein. Eine Messung an einem der Teilobjekte ist gleichbedeutend einer Messung am Gesamtsystem. Im Moment der Messung hört der Singulett-Zustand (Gesamtsystem) auf zu existieren, die Teilobjekte nehmen jedes einen definierten Zustand an, der gekoppelt ist, mit entgegengesetzten Spinrichtungen. Das ist o.k., das verstehe ich. Danke für den Hinweis, dass der Meßprozess nur Zustandsänderungen bewirkt und Meßwert-Entstehungsprozesse von der Theorie nicht beschrieben werden. Das ist ja klar !

b) Zum Problem wird es beim Triplett-Zustand. Da verschränkte Gesamtzustände wohldefiniert sind, kann ein Triplett-Zustand nur als (statistisches ?) Gemisch der drei Eigenzustände zum Gesamtspinoperator vorliegen, eine störungsfreie Messung am Gesamtsystem müßte entweder den Spin -1h, oder 0h, oder +1h ergeben. Ich hoffe das stimmt. Nun messe ich die Spinrichtung eines der Teilobjekte. Der Gesamtzustand hört dann auf zu existieren, es entsteht ein definierter Zustand für die beiden Teilobjekte. Falls bei dieser Messung der Gesamtzustand ein Eigenzustand zum Gesamtspinoperator ist, der mit dem Eigenwert Null korreliert ist, ist diese Zustandsbeseitigung durch Messung kein Problem, weil dann alles vergleichbar wie beim Singulett-Zustand resultiert.

Wenn es jedoch ein Eigenzustand zum Gesamtspinoperator ist, der mit einem Eigenvektor vom Betrag 1 korreliert ist, dann verschwindet mit dem Gesamtzustand bei der Messung auch der Gesamtdrehimpuls des Gesamtsystems, und das kann nicht sein – es sei denn, der Drehimpuls wird auf die Teilobjekte je hälftig übertragen. Davon habe ich aber noch nie etwas gehört.

Was aber geschieht mit dem Gesamtdrehimpuls, wenn der Gesamtzustand bei der Messung aufhört zu existieren ? ich finde in der Literatur keine Antwort, hier würde mir ein Literatur-Hinweis reichen, Ihr braucht dann nicht viel schreiben.

c) Ein weiteres (das letzte) Problem habe ich mit dem Ort. Dem verschränkten Gesamtsystem muss ja auch ein Ortszustand zugeordnet werden. Ist dieser Zustand bestimmt oder unbestimmt ? Wikipedia bezeichnet das verschränkte System als wohlbestimmt, bezgl. des Ortes kann dies aber nicht der Fall sein. Die Teilobjekte des Systems könnten dagegen wohl schon in einem definierten Ortszustand sein. Was passiert nun bei einer Messung, da ja immer eine Messung am Gesamtsystem und am Teilsystem gleichzeitig ist. Wird durch Messung auch ein Ort des Gesamtsystems festgelegt, obwohl das System aufhört zu existieren ? Wie soll das gehen ?

Die Theorie müsste über die Ortszustände etwas sagen, jedoch ich suche in der Literatur vergebens.

Ich Danke Euch für Eure Antwort !
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Nov 2019 10:22    Titel: Re: Zerfall eines verschränkten Systems Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Ich gehe mit Deiner Darstellung davon aus, dass eine Messung der Spinrichtung an einem der Objekte gleichbedeutend ist mit einer Messung am Gesamtsystem.

Jein.

Physikalisch gemessen wird nur ein Spin eines Teilchens, und demnach erfolgt auch nur die Projektion auf den Eigenzustand dieses Teilchens. Damit verbunden ist natürlich automatisch die Provinz bgl. des anderen Teilchens, aber das ist nicht das, was das Projektionspostulat aussagt.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Welche Aussage macht das Projektionspostulat bezgl. des Meßwertes für das Gesamtsystem ?

Das Projektionspostulat sagt dazu nichts. Es sagt in unserem Fall lediglich: wenn am ersten Teilchen Spin “up” gemessen wurde, dann muss für das erste Teilchen auf diesen Spineigenzustand projiziert werden.



Es wird nicht explizit für das zweite Teilchen projiziert, da dieses auch nicht gemessen wird.

Die Aussage, dass ein Singulett mit Gesamtspin Null vorliegt, steckt bereits im ursprünglichen Zustand. Die Aussage, dass nach Messung am ersten Teilchen der Spin des zweiten Teilchens diesem entgegengesetzt und damit bekannt ist, folgt aus der Anwendung des Projektionspostulat.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
... ein System mit mehreren Teilchen, das als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, ohne dass man auch jedem der Teilsysteme einen eigenen wohldefinierten Zustand zuordnen kann.

Das ist korrekt und gilt unabhängig von Singulett, Triplett usw.

Ich denke, du verstehst den Begriff des Tripletts falsch. Für dieses gilt lediglich, dass Gesamtspin Eins vorliegt, dass also beide Einzelspins parallel gekoppelt werden müssen. Im Falle von Fermionen ist dies ohne Betrachtung einer weiteren Quantenzahl nicht möglich, da diese Kopplung aufgrund des Pauli-Prinzips Null ergibt:



Also betrachten wir z.B. noch den Impuls der Teilchen und damit



Der Rest für die Spinmessung am ersten Teilchen funktioniert wie bisher:



Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Das hiesse ja, daß der Triplet-Zustand nur entweder mit Gesamtspin -1h oder Gesamtspin 0h, oder mit Gesamtspin -1h vorkommt ..

Im Triplett ist der Gesamtspin Eins und hat demnach drei mögliche Ausrichtungen der z-Komponente. Diese z-Richtung haben wir bisher immer willkürlich festgelegt. Es ist einfacher, dies zuerst für das Singulett zu diskutieren; es gilt



Dabei bezeichnet das alpha rechts eine beliebig gewählte Achse, die wir als z-Achse bezeichnen. Links taucht dieses alpha nicht mehr auf, denn die linke Seite ist tatsächlich für beliebige Festlegungen dieser Achse immer identisch. Das hat aber nichts mit Verschränkung zu tun, sondern nur mit der Spin-Algebra.

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index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 2218

Beitrag index_razor Verfasst am: 01. Nov 2019 14:33    Titel: Re: Zerfall eines verschränkten Systems Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:

Lt. Wikipedia „ist ein verschränktes System ein zusammengesetztes physikalisches System, z. B. ein System mit mehreren Teilchen," das "als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, ohne dass man auch jedem der Teilsysteme einen eigenen wohldefinierten Zustand zuordnen kann."


Du nimmst das Zitat viel zu wörtlich und leitest daraus falsche Schlüsse ab. Du kannst zu jedem Zeitpunkt jedem System und jedem seiner Teilsysteme einen wohldefinierten Zustand zuordnen.

Was nicht immer geht, ist 1) jedem Teilsystem einen reinen (d.h. durch einen Hilbertraumvektor beschreibbaren) Zustand zuzuordnen, selbst wenn der Zustand des Gesamtsystems rein ist, und 2) den Zustand des Gesamtsystems aus den Teilzuständen zu rekonstruieren.

Wenn man die Aussage des Artikels wohlwollend interpretiert, ist vielleicht 1) gemeint. (Tatsächlich schließt Verschränkung die Möglichkeit aus, daß die Teilzustände rein sind.)

Aussage 2) bedeutet allerdings auch nicht, daß der Gesamtzustand nicht existiert. Du kannst messen, soviel du willst, der Zustand des Gesamtsystems mit allen seinen Eigenschaften, wie Drehimpuls etc., bleibt immer vorhanden.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 2218

Beitrag index_razor Verfasst am: 01. Nov 2019 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Die Aussage, dass ein Singulett mit Gesamtspin Null vorliegt, steckt bereits im ursprünglichen Zustand. Die Aussage, dass nach Messung am ersten Teilchen der Spin des zweiten Teilchens diesem entgegengesetzt und damit bekannt ist, folgt aus der Anwendung des Projektionspostulat.


Es ist vielleicht nützlich darauf hinzuweisen, daß auch die zweite Aussage -- so wie jede korrekte Aussage der QM -- bereits aus dem ursprünglichen Zustand allein abgeleitet werden kann, ohne das Projektionspostulat. Sie ergibt sich aus der vollständigen Korrelation der beiden Spins, nämlich



Daraus folgt sofort und sinngemäß dasselbe wenn man beide Spins vertauscht.

Das Problem der Nichtlokalität, um das es offenbar geht, tritt nämlich unabhängig vom Kollaps auf. Es folgt lediglich daraus, daß man mit einer störungsfreien Messung eine sichere Vorhersage über das System erhalten kann, die man nicht aus seinem Zustand allein ableiten kann. Damit haben wir entweder keine Erklärung für den zweiten Meßwert und damit ist die QM unvollständig oder wir versuchen eine Vervollständigung mit verborgenenen Parametern, die dann aber nichtlokal sein müssen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Nov 2019 20:01    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Es ist vielleicht nützlich darauf hinzuweisen, daß auch die zweite Aussage -- so wie jede korrekte Aussage der QM -- bereits aus dem ursprünglichen Zustand allein abgeleitet werden kann, ohne das Projektionspostulat. Sie ergibt sich aus der vollständigen Korrelation der beiden Spins ...

Das Problem der Nichtlokalität tritt nämlich unabhängig vom Kollaps auf. Es folgt lediglich daraus, daß man mit einer störungsfreien Messung eine sichere Vorhersage über das System erhalten kann, die man nicht aus seinem Zustand allein ableiten kann. Damit haben wir entweder keine Erklärung für den zweiten Meßwert und damit ist die QM unvollständig oder wir versuchen eine Vervollständigung mit verborgenenen Parametern, die dann aber nichtlokal sein müssen.

Das ist nicht vielleicht sondern ganz sicher nützlich!

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Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 02. Nov 2019 13:23    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Mühe ! Muss darüber nachdenken und antworte dann.
Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 10. Nov 2019 22:04    Titel: Antworten mit Zitat

Hi zusammen,

Indes Razor schreibt:

(Die Nichlokalität) folgt lediglich daraus, daß man mit einer störungsfreien Messung eine sichere Vorhersage über das System erhalten kann, die man nicht aus seinem Zustand allein ableiten kann.

Sorry, ich muß noch einmal nachfassen. Ich habe erneut umfangreich nachgelesen, und habe immer noch folgende Fragen:

a) im obigen Satz ist mir nicht klar, welcher Zustand gemeint ist. Es wird auch in der Literatur kein wirklicher Unterschied gemacht zwischen dem Zustand des Gesamtsystems vor der Messung an einem Teilsystem und dem Zustand danach. Dabei unterscheiden sich diese Zustände fundamental, wie aus dem allgemeingült. Satz in Wikipedia und anderswo herauszulesen ist: der Zustand des Systems vor der Messung ist nicht durch seine Teilsysteme definiert, der Zustand danach ist es. Welchen Zustand des Systems meinst Du, aus dem man eine Vorhersage nicht ableiten kann, den vor der Messung oder den danach.

b) Wenn das System vor der Messung den Spin 1 hat, und sich die Eigenschaften des System ändern (durch Messung), dann kann meines Erachtens der Spin nicht verschwinden. Der Betrag eines Drehimpulses eines Systems ist eine Erhaltungsgröße. Es kann sein, daß sich der Zustand des Systems ändert, aber der Spin muß dann bleiben oder übertragen werden.

c) In der gesamten Literatur, selbst in dem ausgezeichneten Beitrag von Näger/Stöckler in Philosophie der Quantenphysik (Springer Vlg), ist vom Ortszustand des verschränkten Systems mit keinem Wort (!) die Rede. Dabei muss dem verschränkten System vor der Messung an einem Teilsystem doch ein Ortszustand zugeordnet werden können. Erstreckt sich dieser über den gesamten Abstand der Teilsysteme ? Was passiert mit diesem Zustand bei der Messung an einem Teilsystem ? Kollabiert er instantan - genauso wie eine klassische elektromagnetische Welle instantan im ganzen Raum nach Absorption kollabiert (im Prinzip im ganzen Universum, Hintergrundstrahlung) ? Inwieweit ist der überlichtschnelle Aufbau einer Korrelation eine andere Nichtlokalität als der Zusammenbruch eines raumgreifenden elm Feldes ?

Ich habe selbst Physik studiert und bin mit den Begriffen der Physik und dem algebraischen Formalismus der QM einigermaßen vertraut. Ich verstehe nicht, warum bei der Interpretation der Meßergebnisse viele Aspekte außen vor gelassen werden. Näger/Stöckler diskutieren seitenlang, welche Erklärungen es für eine Nichtlokalität geben könnte (diese Folgerung aus den Meßergebnissen wird nicht in Frage gestellt) - die Grundvoraussetzungen, zum Beispiel die Ontologie und die Ortszustände der agierenden Objekte werden nicht diskutiert. Dabei ist die Schlussfolgerung der Nichtlokalität keine physikalische, sondern eine metaphysische Behauptung, und philosophische Behauptungen bedürfen einer wesentlich gründlicheren Begründung als dies in der Physik üblich ist (das soll keine Kritik sein, der Pragmatismus in der Physik ist von großem Nutzen). Ich meine nur, wer die Existenz von Nichtlokalität behauptet, muss zuerst einmal konsistent beschreiben, welche Ontologie im Experiment überhaupt agiert, und das habe ich nirgendwo lesen können (und ich habe es wirklich versucht). Daher meine Bitte, nochmal die o.a. Punkte aus Eurer Sicht darzustellen, vielleicht verstehe ich ja die Ontologie dann besser, wenn ich gezielte Fragen stellen kann (wie hier glücklicherweise).
Danke für Eure Mühe !
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Nov 2019 22:26    Titel: Antworten mit Zitat

Bei einem verschränkten Zustand ist vor einer Messung eines der beiden Teilsysteme keine sichere Aussage über die beiden Teilsysteme möglich. Nach der Messung eines der beiden Teilsysteme ist jedoch plötzlich eine sichere Aussage über das andere Teilsystem möglich, sogar vor dessen Messung.

Vom Ort ist zumeist deswegen nicht die Rede, weil man die Diskussion nicht unnötig verkomplizieren möchte, oder weil der Ort keine Rolle spielt. Z.B. könnte man zwei Teilchen mit entgegengesetztem Impuls betrachten:



Der Ort wäre nur dann relevant, wenn beide Teilchen einen scharfen Ort hätten, also im Ortsraum lokalisiert wären, oder wenn die Spinmessung zwingend mit einer Ortsmessung verbunden wäre.

Du kannst aber auch Zustände betrachten, bei denen hinreichend lokalisierte Wellenpakete im Orts- und im Impulsraum vorliegen:


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Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 11. Nov 2019 10:26    Titel: Antworten mit Zitat

Hi TomS,

danke für die Antwort. Bist Du an einer Weiterführung des Gesprächs interessiert? Falls Ja müsstest Du noch sagen, was Du damit dem Satz meinst:

"Vom Ort ist zumeist deswegen nicht die Rede, weil man die Diskussion nicht unnötig verkomplizieren möchte, oder weil der Ort keine Rolle spielt"

In der Frage, ob hier ein nichtlokaler Effekt beobachtet wird, soll der Ort keine Rolle spielen ? Das kannst Du nicht ernst meinen.

Ich lese überall, die beiden Spin 1/2 Teilchen oder Elektronen, manchmal ist auch von Lichtquanten die Rede, entfernen sich nach Erzeugung in genau entgegengesetzter Richtung. Es ist klar, dass das nur ein Modell ist. Mir ist auch klar: mit der Übertragung des Modells in die Realität der Apparatur muß man vorsichtig sein. Aussagen über die Bahn eines Quantenobjekts sind mit Vorsicht zu genießen, obwohl diese angeblich ja auch durch Lichtleiter und Polarisatoren hindurchlaufen, so als wären es klassiche Teilchen. ich kann verstehen, daß man den Vorgang irgendwie beschreiben muß. Ich hab auch nichts dagegen, wenn man da modellhaft argumentiert, also so tut als ob sich die Objekte wie klassische Objekte verhalten würden. Man muß nur im Kopf behalten, dass diese Ontologie eine modellhafte ist, die Wirklichkeit in der Apparatur kann vielfältiger sein. Aber zu sagen, der Ort weder des verschränkten Systems, noch des kollabierten (separablen) Systems spielt hier mal keine Rolle, obwohl sich letztlich alles um den Ort dreht, das verstehe ich nicht, außerdem wird der Ort des Teilsystems doch gemessen, wenn der Spin gemessen wird, oder findet die Messung nur am Ort des Meßgerätes statt und der Ort des gemessenen Teilsystems steht garnicht fest ? Wie kann ist dann auf Nichtlokalität schließen ?

Es ist halt so: die Frage nach der Ontologie und deren Ortszustand wird nirgendwo diskutiert, es ist überall das Gleiche: Ein verschränktes System besteht aus Teilchen, die sich auf Bahnen entfernen, und die auch noch polarisiert sind. Wird denn nicht zur Kenntnis genommen, dass diese Beschreibung schon an der Wurzel widersprüchlich ist ?

Danke für Deine Antwort.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 11. Nov 2019 23:07    Titel: Antworten mit Zitat

Das Phänomen der Verschränkung muss man nicht zwingend für lokalisierte Zustände betrachten.

Z.B. kann man die Verschränkung von Impuls- und Spin-Eigenzuständen diskutieren; diese sind nicht lokalisiert, die Lokalisierung tritt erst durch die Messung - den “Kollaps der Wellenfunktion” - auf. Viele wesentlichen Phänomene der Verschränkung erkennt man aber eben bereits anhand dieser nicht-lokalisierten Zustände.

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Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 12. Nov 2019 10:31    Titel: Antworten mit Zitat

Hi TomS,

Die Kürze Deiner Antwort läßt darauf schließen, daß Du auf die Fragen nach den Voraussetzungen, die bei der Interpretation der Meßergebnisse gemacht werden, nicht interessiert bist. Das ist in auch Ordnung. Ich meine halt, daß man diese hinterfragen muss. Die gängige Schlußfolgerung aus den Experimenten ist ja, dass keine Theorie richtig sein kann, die sich auf lokale Wirkungen beschränkt. So einen weitreichenden Schluß zu ziehen, verlangt eine sehr sorgfältige Begründung.

Mit den ontologischen Unbestimmtheiten der Quantenmechanik kann man leben, weil er hier auf die Funktionalität der Objekte ankommt, und nicht auf deren Ontologie, und die hat man mit der Theorie sehr gut im Griff hat. Beim Phänomen der Nicht-Lokalität korrelieren jedoch Eigenschaften über Entfernungen, es wird eine präzise Aussage über ontologische Beschaffenheiten gemacht, ohne dass klar ist, welche Ontologie im Experiment überhaupt agiert. Ich hatte vor kurzem anläßlich einer Tagung Gelegenheit mit Herrn M. Stöckler zu sprechen, der sich nun wirklich seit Jahrzehnten mit dem Phänomen beschäftigt. Er denkt über dieses Thema genauso wie ich. Nachdem man 50 Jahre nach den Bellschen Experimenten immer noch nicht weiß, wie man die experimentelle Statistik erklären soll, wird es doch langsam Zeit, mal über die grundlegenden Voraussetzungen, die bei der Herleitung und Interpretation gemacht werden, zu sprechen. Diese Diskussion findet nicht statt. Ich meine halt, dass man nicht einfach immer nur gedankenlos wiederholen kann, dass „Lichtquanten“ mit einer „Polarisation“ wie klassische Teilchen durch ein Filter laufen, sondern vielleicht sollte man sich mal den Zustandsbegriff vornehmen (den Zustand als Korrelat zu einem Vektor im Hilbertraum). Aber ich bin leider bereits bei der Diskussion des einfachen Unterschieds zwischen „verschränktem Zustand“ lt. Wikipedia und dem separablen Zustand nach der Messung am Teilsystem hier gescheitert (s. oben kommentarlos „Jein“). Na gut, man kann nicht immer alles haben. Jedenfalls vielen Dank für deine Mühe und bis demnächst.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Nov 2019 16:56    Titel: Antworten mit Zitat

Hi Bernd,

es handelt sich nicht um Desinteresse sondern eher um ein Missverständnis; wir können das gerne weiter diskutieren.

Ich habe jetzt wenig Zeit, komme abf heute Abend darauf zurück.

Für jetzt so viel: für den Zerfall des verschränkten Zustandes im Zuge einer Messung - d.h. für den Kollaps des Zustandes - existiert im Rahmen der orthodoxen Interpretation der Quantenmechanik keine raum-zeitliche Dynamik.

Das hat nichts mit Verschränkung zu tun sondern gilt für jede beliebige Messung. Die orthodoxe Interpretation ist hier agnostisch, sie postuliert den Kollaps und kann - und will - darüberhinaus nichts weiter erklären.

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Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
Beiträge: 41

Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 12. Nov 2019 18:07    Titel: Antworten mit Zitat

Hi TomS,

ich freue nich, daß Du noch ein bißchen Zeit investierst. Ich denke wir können beide profitieren.

Eine Meßwertbildung findet in der Realität der Apparatur zweifellos statt, nur kann die physikalische Dynamik dieses Vorgangs aus der Theorie nicht abgeleitet werden. Das ist mir bekannt und wird auch akzeptiert. Ich bin auch garnicht darauf aus, diese Dynamik aufzuklären. Eine Dynamik existiert in der Realität, die Theorie liefert kein beschreibendes Modell.

Es gibt aber vor der Messung einen Zustand, der die Eigenschaften hat wie bei Wikipedia beschrieben. Und es gibt nur diesen Zustand. Wenn ich nun messe, an welchem Objekt führe ich jetzt eine Messung durch - welches Objekt wird vermessen ? Es ist doch nur das verschränkte Objekt da, ein anders existiert nicht. Also messe ich nicht an einem Teilsystem, sondern ich mache eine Messung an dem Gesamtobjekt. Das war übrigens auch die Meinung von Herrn Stöckler (er meinte ebenfalls, man müßte dem Gesamtobjekt, wenn man den Vorgang beschreiben wollte, einen Ortszustand zuordnen (der kann natürlich unbestimmt sein, aber das müßte man dann sehen)).

Über diesen Punkt müßten wir uns als Erstes verständigen: welches ist das Meßobjekt ? Ob und wie sich der Zustand bei der Messung ändert, wäre dann das Zweite. Nicht über welche Dynamik, sondern Zustand vor der Messung und Zustand nach der Messung, Messung nicht an einem Teilsystem, sondern am Gesamtsystem. Irgendetwas muss die Theorie doch darüber sagen, bzw. muß man ableiten können. Da bist Du der Bessere als ich.

Bernd
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 546

Beitrag Qubit Verfasst am: 12. Nov 2019 19:36    Titel: Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Hi TomS,

ich freue nich, daß Du noch ein bißchen Zeit investierst. Ich denke wir können beide profitieren.

Eine Meßwertbildung findet in der Realität der Apparatur zweifellos statt, nur kann die physikalische Dynamik dieses Vorgangs aus der Theorie nicht abgeleitet werden. Das ist mir bekannt und wird auch akzeptiert. Ich bin auch garnicht darauf aus, diese Dynamik aufzuklären. Eine Dynamik existiert in der Realität, die Theorie liefert kein beschreibendes Modell.

Es gibt aber vor der Messung einen Zustand, der die Eigenschaften hat wie bei Wikipedia beschrieben. Und es gibt nur diesen Zustand. Wenn ich nun messe, an welchem Objekt führe ich jetzt eine Messung durch - welches Objekt wird vermessen ? Es ist doch nur das verschränkte Objekt da, ein anders existiert nicht. Also messe ich nicht an einem Teilsystem, sondern ich mache eine Messung an dem Gesamtobjekt. Das war übrigens auch die Meinung von Herrn Stöckler (er meinte ebenfalls, man müßte dem Gesamtobjekt, wenn man den Vorgang beschreiben wollte, einen Ortszustand zuordnen (der kann natürlich unbestimmt sein, aber das müßte man dann sehen)).

Über diesen Punkt müßten wir uns als Erstes verständigen: welches ist das Meßobjekt ? Ob und wie sich der Zustand bei der Messung ändert, wäre dann das Zweite. Nicht über welche Dynamik, sondern Zustand vor der Messung und Zustand nach der Messung, Messung nicht an einem Teilsystem, sondern am Gesamtsystem. Irgendetwas muss die Theorie doch darüber sagen, bzw. muß man ableiten können. Da bist Du der Bessere als ich.

Bernd


Bei quantenmechanischen Beschreibungen sollte man sich nicht von einer Ontologie leiten lassen, Einsteins "spukhafte Fernwirkung" führt da in die Irre.
Es geht im Formalismus um die "maximale Information", mit der sich QM-Systeme beschreiben lassen.

Bei einem reinen, maximal-verschränkten Zustand, dienen zur Beschreibung die reduzierten Dichteoperatoren der Teilsysteme. Diese beschreiben einen gemischten Zustand.
Diese Dichteoperatoren werden auch nicht durch Messungen an anderen Teilsystemen verändert. Insbesondere wird so keine Information mit "Überlichtgewchwindigkeit" übertragen. Die Nichtlokalität bezieht sich darauf, dass die Informationen beider Systeme korreliert sind. Dazu braucht man aber die Informationen zur Messung beider Systeme.
Wird ein Teilsystem vermessen, dann befindet es sich in einem reinen Zustand. Durch die Korrelation gilt das auch für das andere Teilsystem.
Hierduch wird die Verschränkung "zerstört" und beide Systeme sind weiterhin unabhängig durch ihre Dichteoperatoren beschrieben.
Die Singulett und Triplett-Zustände sind in diesem Zusammenhang Bell-Zustände im Produktraum.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Nov 2019 20:49    Titel: Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Eine Meßwertbildung findet in der Realität der Apparatur zweifellos statt, nur kann die physikalische Dynamik dieses Vorgangs aus der Theorie nicht abgeleitet werden. Das ist mir bekannt und wird auch akzeptiert. Ich bin auch garnicht darauf aus, diese Dynamik aufzuklären. Eine Dynamik existiert in der Realität, die Theorie liefert kein beschreibendes Modell.

Das wird nicht allgemein akzeptiert. Insbs. die Viele-Welten-Theorie liefert ein realistisches Modell der Dynamik der Messung und des Zerfalls der Verschränkung. Das Fass möchte ich jedoch nicht aufmachen und zunächst bei der orthodoxen Interpretation bleiben.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich nun messe, an welchem Objekt führe ich jetzt eine Messung durch - welches Objekt wird vermessen ? Es ist doch nur das verschränkte Objekt da, ein anders existiert nicht.

Gemäß der orthodoxen Interpretation der Quantenmechanik führst du eine Messung einer Observablen am physikalischen System durch; dies führt im Rahmen des Formalismus zum Kollaps = der Projektion des Zustandsvektors auf den zum Messwert gehörenden Unterraum.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Über diesen Punkt müßten wir uns als Erstes verständigen: welches ist das Meßobjekt ? Ob und wie sich der Zustand bei der Messung ändert, wäre dann das Zweite.

s.o.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Nicht über welche Dynamik, sondern Zustand vor der Messung und Zustand nach der Messung, Messung nicht an einem Teilsystem, sondern am Gesamtsystem. Irgendetwas muss die Theorie doch darüber sagen, bzw. muß man ableiten können.

s.o.

Nein, die orthodoxe Quantenmechanik sagt dazu weiter nichts aus.

Ich fasse das nochmal zusammen:

Gegeben sei beispielsweise ein physikalisches System, das formal mittels des verschränkten Zustandes



beschrieben wird. „...“ steht dabei für hier nicht weiter betrachtete Observablen, die nicht gemessen werden und die mit der zu messenden Observablen vertauschen.

Gemessen werde die Observable



D.h. es findet eine Messung der z-Komponente des Spins des „ersten“ Teilchen statt.

Dies führt formal zu einem Kollaps auf den zum Messwert gehörenden Unterraum, beispielsweise für Messwert Spin-up:




Formal wäre die Messung am Gesamtsystem übrigens eine Messung der Observablen



mit einer Projektion



wobei „1“ und „2“ für beiden Spinmesswerte der Messungen am ersten bzw. zweiten Teilchen steht.


So wie ich dich verstehe, erscheint dir diese Beschreibung der Messung unzureichend; da bist du nicht alleine - siehe auch meine Signatur. Dann hast du aber bereits mit dieser Minimal-Interpretation ein Problem, nicht erst mit der speziellen Anwendung im Falle der Verschränkung.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 13. Nov 2019 22:52, insgesamt 2-mal bearbeitet
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 12. Nov 2019 21:31    Titel: Antworten mit Zitat

Zu deiner obigen Kritik, die Frage nach der Ontologie werde nirgendwo diskutiert. Du hast völlig recht, und das hat einen einfachen Grund: die orthodoxe Interpretation kann dies nicht widerspruchsfrei leisten.

Quantensysteme wechselwirken nach den in der Schrödingergleichung kodierten Regeln, d.h. entsprechend den im Hamiltonoperator enthaltenen Wechselwirkungstermen. Ein Messgerät ist nach den Regeln der Quantenmechanik konstruiert. Sobald jedoch eine Messung stattfindet, muss - gemäß des o.g. Formalismus - für den Zustand des zu messenden Systems eine Projektion stattfinden; diese Projektion widerspricht jedoch der Dynamik der Schrödingergleichung.

Betrachten wir den Messprozess nach von Neumann. Eine Messung bedeutet, dass der Zustand eines Quantensystems dem Messgerät - speziell dem Zeigerzustand Z - eingeprägt und von diesem angezeigt wird. Seien für eine Observable A die möglichen Messwerte a_1, a_2, ... gegeben.

Falls ein Eigenzustand vorliegt, entspricht der Messwert sicher dem Eigenwert, d.h.



Falls dagegen ein Superpositionszustand vorliegt, gilt im Falle einer linearen Entwicklung



Nun wird jedoch nie ein derartiger makroskopischer Superpositionszustand beobachtet. Von Neumann löst dies mittels des Projektionspostulates (sowie der Bornschen Regel), d.h. mittels



für ein spezielles k - entsprechend des Messwertes.

Diese Projektion ist jedoch im Gegensatz zu den anderen Postulaten der Quantenmechanik nicht linear und insbs. nicht unitär.

Demnach kann dieser Beschreibung des Messprozesses nicht der selbe (ontologische) Status wie der Beschreibung der Wechselwirkung ohne Messung zukommen.

Ich denke, dies ist heute allgemein akzeptiert: eine Kollapsinterpretation kann nicht ontologisch aufgefasst werden (für Instrumentalisten ist dies kein Problem).

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Bernd Stein



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Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 14. Nov 2019 20:14    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo TomS,

wir verstehen uns nicht wirklich, weil wir das Problem der Verschränkung und Meßwert-Korrelation auf verschiedene Weise betrachten. Du zeigst auf, was aus dem mathematischen Formalismus an Aussagen über die Ontologie, bzw. das reale Etwas, womit die mathematischen Größen korrelieren, gerade noch widerspruchsfrei ableitbar ist, und Du bleibst dabei ganz nah an der Mathematik.

Mir ist der mathematische Formalismus weniger wichtig, ich überlege, was in der Apparatur tatsächlich geschieht, und ob plausible und logische Ableitungen aus der Theorie insgesamt zu logischen Widersprüchen führen oder nicht.

Tatsache ist, daß Deine Erklärungsstrategie irgendwann scheitern muss, weil irgendwann musst Du konkrete Aussagen machen über das, was tatsächlich geschieht, nämlich dass zwei konkrete definierte Eigenschaften (Spin in x-Richtung) zweier konkreter teilchenhafter Quantenobjekte (Elektronen, Lichtquanten) über konkrete große Entfernungen korreliert sind, und die Korrelation klassisch unerklärlich ist. Das ist ein sehr weitreichende Aussage über eine konkrete Ontologie, Du macht Aussagen über die Art der Objekte, Spin, Ort, Meßwerte, Du beschreibst die Welt wie sie ist, und sagst uns, sie ist nicht lokal. Da mußt Du irgendwann von der Mathematik weit weggehen.

Probleme dieser Art sind in der Physik ja nicht neu. Als Faraday herausfand, daß sich im Raum Kräfte bereithalten, um auf einen elektrisch geladenen Gegenstand einzuwirken, sobald dieser vorhanden ist, hat er Feldlinien konstruiert, und alles Mögliche, weil das klassischen Vorstellungen widersprach. Schließlich gab es da auch eine Nichtlokalität, eine Fernwirkung, die sich instantan aufbaute, sobald der Gegenstand „bemerkte“, dass da ein Probekörper vorhanden war, oder unsichtbare Kräfte, die immer da waren, jedenfalls gab es etwas, das klassisch nicht erklärbar war. Man hat dann den Feldbegriff erfunden, der so super praktikabel war, dass man dann einfach so getan hat, als gäbe es das Feld in der Realität tatsächlich, obwohl jeder weiss, dass es nur ein mathematisches Artefakt ist. Nein noch schlimmer, aus Sicht der Physik ist die mathematische Konstruktion in der Realität (einer Apparatur) sogar kausal wirksam, jeder Logik zum Trotz. Ähnliches ist mit dem Äther passiert, bis heute weiß kein Mensch, wie es eine „Welle“ ohne Träger geben kann, was dazu geführt hat, dass der ontologische Status der Strahlung vollkommen unbekannt geblieben ist. Ich bedauere diese ganze Sichtweise auf die Ontologie dieser Welt überhaupt nicht, es ist vollkommen ok. wie die Physik diese Probleme gelöst hat, es ist sogar eine großartige Lösung, nur könnte es doch sein, das die ganze Debatte um die Nichtlokalität genauso endet, wie die Debatten um das Feld und den Äther: wir fragen nicht weiter nach der Ontologie, wir tun einfach so, als gäbe es das Problem garnicht, wir konzentrieren uns auf den Funktionalismus oder Instrumentalismus, wie Du das nennst, und gut ist – dass hier eine weitreichende ontologische Aussage gemacht wird, die jeder Anschauung und Logik widerspricht, wird einfach von der Physik in den Raum gestellt, was solls !

Aber es ist eben die Aufgabe der Physik als fundamentaler Wissenschaft, die Probleme, die sie mit der Ontologie hat, nicht immer weiter zu verschärfen, oder auf die lange Bank zu schieben. Das wird ihr irgendwann ganz böse auf die Füße fallen. Es ist ihre Aufgabe, herauszufinden, aus was die Welt wirklich besteht, und nicht immer so zu tun, als bestünde sie aus mathematischen Konstruktionen, auch wenn sie (noch) damit gut fährt. Sie wird ihrem Erkenntnisanspruch so nicht gerecht.

Ich weiß doch auch, daß die orthodoxe Interpretation der Theorie keine Aussage über den ontologischen Status der Objekte macht, die von den Wellenfunktionen oder Vektoren im Hilbertraum beschrieben werden. Konsequenterweise müßte ich dann als Professor vor der Apparatur stehend den Studenten sagen: darin befinden sich Quantenobjekte, und diese real vorhanden Objekte werden von der Theorie nicht beschrieben, wir haben keine Theorie, die sie beschreibt. Das wäre konsequent. Oder ich sage, darin befinden sich Quantenobjekte in einem Zustand, der mit bestimmten Vektoren in einem vieldimensionalen Raum „irgendeine“ Entsprechung hat. Diese Vektoren beschreiben den Realzustand aber nicht. Operationen in diesem Raum (Projektionen) erlauben die Vorhersage eines Messwertes, mehr nicht. Wie dieser Zustand ontologisch beschaffen ist, wissen wir nicht.

Das passiert aber nicht. Da sprichst sehr konkret von einem „verschränkten“ Quantenzustand bestehend aus zwei Objekten. Der Zustand ist sogar „definiert“, sollte also definierte Eigenschaften haben, während die Teilobjekte diese Eigenschaften nicht haben (gar nicht besitzen !). Dann misst Du eine Eigenschaft, und zwar seltsamerweise nicht eine des verschränkten Zustandes (des einzigen Zustandes, der vorhanden ist) sondern die eines der Teilobjekte, und dann noch eine, die das Teilobjekt gar nicht besitzt. Nach der Messung hat das Teilobjekt eine der gemessenen Eigenschaften angenommen (in seinen Besitz gebracht), und Du sagst uns (richtigerweise), na ja wie das passiert, darüber haben wir keine Theorie. Du mußt zugeben, dass eine solche Beschreibung Lücken, Widersprüchlichkeiten und Inkonsistenzen enthält, und wenn eben nur das und nichts anderes aus der Theorie herausgelesen werden kann, dann muss die Bemerkung erlaubt sein, dass die Theorie möglicherweise falsch interpretiert wird. Und das ist ja erst der Anfang, solche Schlußfolgerungen aus dem mathematischen Formalismus sind ja die Grundlage für die Behauptung, die Welt sei nichtlokal. Wie kann man zu diesem Schluß kommen, wenn schon an der Wurzel Unverständlichkeiten regieren. Und dabei habe ich das Problem der fehlenden Ortszustände noch gar nicht angesprochen.

Wäre es nicht an der Zeit, einmal grundsätzlich zu überlegen, ob die Theorie nicht etwas ganz anders aussagt, als das, was in der Physik gängigerweise angenommen wird ?

Sorry, ist jetzt etwas länger geworden und schnell dahingeschrieben, ich hoffe, Du versteht, was ich meine.

Bernd
Qubit



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Beiträge: 546

Beitrag Qubit Verfasst am: 14. Nov 2019 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Hallo TomS,

wir verstehen uns nicht wirklich, weil wir das Problem der Verschränkung und Meßwert-Korrelation auf verschiedene Weise betrachten. Du zeigst auf, was aus dem mathematischen Formalismus an Aussagen über die Ontologie, bzw. das reale Etwas, womit die mathematischen Größen korrelieren, gerade noch widerspruchsfrei ableitbar ist, und Du bleibst dabei ganz nah an der Mathematik.


In der Quantenmechanik gibt es keine "reale" Theorie in dem Sinne, dass alle raumzeitlichen Zustände deterministisch beschrieben werden könnten.
Der Ort ist eine stochastische Observable, die Zeit korreliert mit einem Beobachter. Aber man sollte verstehen, dass die QM vom Wesen her keine raumzeitliche Theorie ist.
Verschränkung und Nichtlokalität ist in diesem Sinne der "Grundzustand" aller quantenmechanischer Theorien.
TomS
Moderator


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Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 21:40    Titel: Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Tatsache ist, daß Deine Erklärungsstrategie irgendwann scheitern muss, weil irgendwann musst Du konkrete Aussagen machen über das, was tatsächlich geschieht ...

Viele Physiker würden dir hier widersprechen.

Aber wer sagt denn, dass ich das nicht kann?

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
... nämlich dass zwei konkrete definierte Eigenschaften (Spin in x-Richtung) zweier konkreter teilchenhafter Quantenobjekte (Elektronen, Lichtquanten) über konkrete große Entfernungen korreliert sind, und die Korrelation klassisch unerklärlich ist. Das ist ein sehr weitreichende Aussage über eine konkrete Ontologie ...

Ja, aber über die falsche.

Die Quantenmechanik trifft zunächst eine zentrale ontologische Aussage, nämlich dass die klassische Ontologie mit lokalisierten, eigenschaften-behafteten Objekten falsch sein muss, weil diese Annahmen zwingend zu Aussagen führen, die den quantenmechanischen Gleichungen und den experimentellen Beobachtungen widersprechen

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Bell%27s_theorem
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Kochen%E2%80%93Specker_theorem

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Du macht Aussagen über die Art der Objekte, Spin, Ort, Meßwerte

Wenn du präzise sein möchtest, sind dies allesamt keine Elemente der fundamentalen Ontologie - wenn du überhaupt eine haben möchtest, wobei dir viele Physiker widersprechen würden.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Du beschreibst die Welt wie sie ist, und sagst uns, sie ist nicht lokal. Da mußt Du irgendwann von der Mathematik weit weggehen.

Die meisten Physiker beschreiben die Welt nicht, wie sie ist. Sie nutzen einen mathematischen Formalismus in einer instrumentalistischen - d.h. nicht-ontologischen - Weise und leiten daraus beobachtbare Phänomene ab.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Probleme dieser Art sind in der Physik ja nicht neu ... Wie die Physik diese Probleme gelöst hat, es ist sogar eine großartige Lösung ...

Doch, die Probleme der Quantenmechanik sind neu - man kann von einem Paradigmenwechsel sprechen. Die Quantenmechanik ist nicht in den Kategorien formulierbar, die wir auf der phänomenologischen Ebene verwenden. Und umgekehrt kann aus der Formulierung und den Kategorien der Quantenmechanik die phänomenologische Ebene nicht vollumfänglich abgeleitet werden. Die orthodoxen Interpretation der Quantenmechanik verwendet die Begriff „Messung“ oder „Beobachtung“, ohne diese erklären zu können. Mit Bohr u.a. wurde dies praktisch zu einem Dogma erhoben, was bis heute dazu führt, das sich fast niemand mit der ontologischen Ebene der Quantenmechanik befasst.

(zur Ausnahme später)

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
wir fragen nicht weiter nach der Ontologie ... wir konzentrieren uns auf den Funktionalismus oder Instrumentalismus – dass hier eine weitreichende ontologische Aussage gemacht wird, die jeder Anschauung und Logik widerspricht, wird einfach von der Physik in den Raum gestellt

Das mag letztlich an der unpräzisen Sprache liegen.

Wichtig ist, dass die Quantenmechanik eine Art negative Ontologie mitbringt: sie sagt, wie die Dinge nicht sind.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Aber es ist eben die Aufgabe der Physik als fundamentaler Wissenschaft, die Probleme, die sie mit der Ontologie hat, nicht immer weiter zu verschärfen ... Es ist ihre Aufgabe, herauszufinden, aus was die Welt wirklich besteht, und nicht immer so zu tun, als bestünde sie aus mathematischen Konstruktionen, auch wenn sie (noch) damit gut fährt. Sie wird ihrem Erkenntnisanspruch so nicht gerecht.

Dass sich Physiker mit Ontologie befassen sollten, würden viele Physiker vehement bestreitet.

(zur Ausnahme später)

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Konsequenterweise müßte ich dann als Professor vor der Apparatur stehend den Studenten sagen: darin befinden sich Quantenobjekte, und diese real vorhanden Objekte werden von der Theorie nicht beschrieben, wir haben keine Theorie, die sie beschreibt. Das wäre konsequent.

Ja, das wäre konsequent.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Oder ich sage, darin befinden sich Quantenobjekte in einem Zustand, der mit bestimmten Vektoren in einem vieldimensionalen Raum „irgendeine“ Entsprechung hat. Diese Vektoren beschreiben den Realzustand aber nicht. Operationen in diesem Raum (Projektionen) erlauben die Vorhersage eines Messwertes, mehr nicht. Wie dieser Zustand ontologisch beschaffen ist, wissen wir nicht.

Ja, auch das wäre konsequent.

Und es gibt nicht wenige Physiker, die das so vertreten.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Da sprichst sehr konkret von einem „verschränkten“ Quantenzustand bestehend aus zwei Objekten. Der Zustand ist sogar „definiert“, sollte also definierte Eigenschaften haben, während die Teilobjekte diese Eigenschaften nicht haben (gar nicht besitzen !).

Tue ich das? Dann ist das missverständlich oder unpräzise.

Fakt ist, dass ich dem Gesamtsystem eine Eigenschaft „Spin“ widerspruchsfrei zuweisen kann, ein einzelnen Quantenobjekten jedoch nicht. Fakt ist auch, dass man ein Quantenobjekt nicht mit einem klassisch kategorisierbaren Objekt verwechseln darf.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Du mußt zugeben, dass eine solche Beschreibung Lücken enthält ...

Ja.

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:
Wäre es nicht an der Zeit, einmal grundsätzlich zu überlegen, ob die Theorie nicht etwas ganz anders aussagt ...

Ja.

(und jetzt zur Ausnahme)

TomS hat Folgendes geschrieben:
So wie ich dich verstehe, erscheint dir diese Beschreibung der Messung [und der Ontologie] unzureichend; da bist du nicht alleine - siehe auch meine Signatur ... die Viele-Welten-Theorie liefert ein realistisches Modell der Dynamik der Messung und des Zerfalls der Verschränkung [und eine Ontologie]. Das Fass möchte ich jedoch nicht aufmachen ...

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Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 21:56    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
In der Quantenmechanik gibt es keine "reale" Theorie in dem Sinne, dass alle raumzeitlichen Zustände deterministisch beschrieben werden könnten.

Doch, es gibt eine derartige Theorie - die Everettsche Quantenmechanik in moderner Prägung unter Berücksichtigung der Dekohärenz. Mir ist jedoch klar, dass die Everettsche Quantenmechanik nicht um umstritten ist.

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Beitrag Qubit Verfasst am: 14. Nov 2019 22:09    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Qubit hat Folgendes geschrieben:
In der Quantenmechanik gibt es keine "reale" Theorie in dem Sinne, dass alle raumzeitlichen Zustände deterministisch beschrieben werden könnten.

Doch, es gibt eine derartige Theorie - die Everettsche Quantenmechanik in moderner Prägung unter Berücksichtigung der Dekohärenz. Mir ist jedoch klar, dass die Everettsche Quantenmechanik nicht um umstritten ist.


Was meinst du damit? Die Viele-Welten-Interpretation?
Aus Sicht des "Beobachters" ändert sie aber rein gar nichts an seiner Vorhersage. Sie sagt rein gar nichts aus, warum du misst, was du misst. ;-)

Das definiert auch keine Ontologie für den Beobachter, das ist reine Mataphysik.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 22:15    Titel: Antworten mit Zitat

Sie hat einen „realistischen Anspruch“, d.h. sie sagt aus, was auf fundamentaler Ebene tatsächlich geschieht, sie ist deterministisch, und sie erlaubt eine kausale Beschreibung der Verzweigung und damit des „Zerfalls“ eines verschränkten Systems.
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Beitrag Qubit Verfasst am: 14. Nov 2019 22:32    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Sie hat einen „realistischen Anspruch“, d.h. sie sagt aus, was auf fundamentaler Ebene tatsächlich geschieht, sie ist deterministisch, und sie erlaubt eine kausale Beschreibung der Verzweigung und damit des „Zerfalls“ eines verschränkten Systems.


Für mich ist das die Anrufung einer "Geisterwelt", Aberglaube, eine Welt, die kausal nicht (mehr) mit unserer zusammenhängt. Selbst wenn es so wäre, wieso landen wir dann in dem Zweig der Realität, den wir messen?
Eine solche Metaphysik verdunkelt letztlich nur die Antworten, anstatt die Erfahrungen eines Beobachters zu erhellen. Man sollte Realität nicht nur aus einem Formalismus heraus festlegen. Die Bescheidenheit gebietet den entgegengesetzen Weg.;-)
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 22:53    Titel: Antworten mit Zitat

Sorry, das klingt nach Dogmatik oder Glaube, jedoch nicht nach fundierter Diskussion der Theorie.

Du hast dich wohl oberflächlich mit dem Gehalt der Everettschen Quantenmechanik befasst, dir jedoch bereits eine Meinung dazu gebildet. Wie gesagt, die Theorie ist nicht unumstritten, allerdings sollte man sich zunächst eingehend mit ihr befasst haben.

Ich denke nicht, dass uns das hier weiter bringt.

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Beitrag Qubit Verfasst am: 14. Nov 2019 23:04    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Sorry, das klingt nach Dogmatik oder Glaube, jedoch nicht nach fundierter Diskussion der Theorie.

Du hast dich wohl oberflächlich mit dem Gehalt der Everettschen Quantenmechanik befasst, dir jedoch bereits eine Meinung dazu gebildet. Wie gesagt, die Theorie ist nicht unumstritten, allerdings sollte man sich zunächst eingehend mit ihr befasst haben.

Ich denke nicht, dass uns das hier weiter bringt.


Inwiefern bringt sie denn dich persönlich weiter?
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 23:21    Titel: Antworten mit Zitat

Sie stellt die einzige - mir bekannte - realistische Theorie beziehungsweise Interpretation der Quantenmechanik dar, die tatsächlich über einen platten Instrumentalismus hinausgeht und eine Ontologie liefert. Das ist - wenn du dir die wesentlichen Vertreter ansiehst - das eigentlich verbindende Element und das gemeinsame Interesse: Sie erklärt konkret, was bei einer Messung tatsächlich stattfindet: die Verschränkung eines Quantensystems mit den Freiheitsgraden des Messgerätes und der Umgebung entsprechend der Dekohärenz und unter strikter Berücksichtigung der unitären Zeitentwicklung gemäß der Schrödinger Gleichung.

Damit beansprucht sie eine wesentlich höhere Erklärungskraft als alle anderen Interpretationen.

Es existieren wesentliche Kritikpunkte, an denen jedoch gearbeitet wird - und insbesondere gearbeitet werden kann. Im Gegensatz dazu liefern andere Interpretationen, die auf rein epistemischer Ebene bleiben und eine realistische bzw. ontologische Sichtweise ablehnen (müssen), naturgemäß keine Erklärung.

Zusammenfassend: Die Everettsche Quantenmechanik versucht zu erklären und zu verstehen, wo andere Interpretationen - in der Nachfolge der Bohrschen Dogmatik - jegliche Erklärung und jegliches mögliche Verständnis verneinen. Damit ist sie zwar noch nicht richtig jedoch wenigstens ambitioniert.

Ich persönlich kann auch keinen prinzipiellen Grund erkennen, warum sie falsch sein sollte.

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Anmeldungsdatum: 17.10.2019
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Beitrag Qubit Verfasst am: 14. Nov 2019 23:34    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, bevor ich darauf näher eingehe, eine Frage:
was bestimmt nach dieser, deiner Interpretation nach den Zufall der Messungen an einem quantenmechanischen System?
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 14. Nov 2019 23:39    Titel: Antworten mit Zitat

Ich versuche gerade, mir hier ein Bild zu machen:

https://arxiv.org/abs/1405.7907
Many Worlds, the Born Rule, and Self-Locating Uncertainty
Sean M. Carroll, Charles T. Sebens
(Submitted on 30 May 2014 (v1), last revised 25 Mar 2015 (this version, v3))
We provide a derivation of the Born Rule in the context of the Everett (Many-Worlds) approach to quantum mechanics. Our argument is based on the idea of self-locating uncertainty: in the period between the wave function branching via decoherence and an observer registering the outcome of the measurement, that observer can know the state of the universe precisely without knowing which branch they are on. We show that there is a uniquely rational way to apportion credence in such cases, which leads directly to the Born Rule. Our analysis generalizes straightforwardly to cases of combined classical and quantum self-locating uncertainty, as in the cosmological multiverse.

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Anmeldungsdatum: 17.10.2019
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Beitrag Qubit Verfasst am: 15. Nov 2019 00:32    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ich versuche gerade, mir hier ein Bild zu machen:

https://arxiv.org/abs/1405.7907
Many Worlds, the Born Rule, and Self-Locating Uncertainty
Sean M. Carroll, Charles T. Sebens
(Submitted on 30 May 2014 (v1), last revised 25 Mar 2015 (this version, v3))
We provide a derivation of the Born Rule in the context of the Everett (Many-Worlds) approach to quantum mechanics. Our argument is based on the idea of self-locating uncertainty: in the period between the wave function branching via decoherence and an observer registering the outcome of the measurement, that observer can know the state of the universe precisely without knowing which branch they are on. We show that there is a uniquely rational way to apportion credence in such cases, which leads directly to the Born Rule. Our analysis generalizes straightforwardly to cases of combined classical and quantum self-locating uncertainty, as in the cosmological multiverse.


Okay, um eines voraus zu schicken:
ich bin erstmal vorurteilsfrei gegenüber allen Interpretationen der QM.
Aber ich habe da auch das Problem, was alle haben. Jede Interpretation über den Formalismus der QM hinaus ist erstmal Metaphysik in dem Sinne, dass keine Interpretation (oder Umformulierung) der QM eine Begründung einer weitergehenden Ontologie mit Vorhersagen bekräftigen könnte.
Insbesondere treten in allen Interpretationen von Quantensystemen Zufälle von Messungen auf, die sich weder rein realistisch, noch nach neueren Messungen lokal interpretieren lassen. Zufall und Nichtlokalität sind letztlich Eigenschaften von Messungen an QM-Systemen, die alle Interpretationen betreffen. Sie sollten hierfür aber wenigstens eine Erklärung liefern können.
Ich denke des weiteren, dass die QM in ihren jetzigen Formulierungen dafür keine Kriterien liefert. Diese kann man m.E. erst dann erwarten, wenn wir wirklich verstanden haben, wie QM mit Raum-Zeit zusammenhängt. Das wird sich aber wohl erst mit einer validierbaren Quantentheorie der Gravitation, sprich Raumzeit, erweisen. Sie wird die QM nicht zu einer klassischen Theorie machen, aber sie wird Zufall und Nichtlokalität begründen können. Oder anders formuliert, ich sehe die Probleme der Interpretationen der QM nicht rein in ihrem Formalismus, sondern darin, dass wir ihren Zusammenhang mit der Raumzeit noch nicht wirklich verstanden haben. Solange die Formulierung der QM in diesem Sinne nicht abgeschlossen ist, sollte wir vorsichtig mit ontologischen Interpretationen sein.
Es wäre wohl fatal, zu meinen, dass wir die Welt schon soweit verstehen, dass wir uns ein endgültiges Bild über sie machen könnten. Bis dahin, bevor man valide Erklärungen hat, sollte man Zufall und Nichtlokalität erstmal so hinnehmen. Aber es gibt ontologische Erklärungen dafür, da bin ich mir sicher. ;-)
Qubit



Anmeldungsdatum: 17.10.2019
Beiträge: 546

Beitrag Qubit Verfasst am: 15. Nov 2019 01:29    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Ich versuche gerade, mir hier ein Bild zu machen:

https://arxiv.org/abs/1405.7907
Many Worlds, the Born Rule, and Self-Locating Uncertainty
Sean M. Carroll, Charles T. Sebens
(Submitted on 30 May 2014 (v1), last revised 25 Mar 2015 (this version, v3))
We provide a derivation of the Born Rule in the context of the Everett (Many-Worlds) approach to quantum mechanics. Our argument is based on the idea of self-locating uncertainty: in the period between the wave function branching via decoherence and an observer registering the outcome of the measurement, that observer can know the state of the universe precisely without knowing which branch they are on. We show that there is a uniquely rational way to apportion credence in such cases, which leads directly to the Born Rule. Our analysis generalizes straightforwardly to cases of combined classical and quantum self-locating uncertainty, as in the cosmological multiverse.


Okay, um eines voraus zu schicken:
ich bin erstmal vorurteilsfrei gegenüber allen Interpretationen der QM.
Aber ich habe da auch das Problem, was alle haben. Jede Interpretation über den Formalismus der QM hinaus ist erstmal Metaphysik in dem Sinne, dass keine Interpretation (oder Umformulierung) der QM eine Begründung einer weitergehenden Ontologie mit Vorhersagen bekräftigen könnte.
Insbesondere treten in allen Interpretationen von Quantensystemen Zufälle von Messungen auf, die sich weder rein realistisch, noch nach neueren Messungen lokal interpretieren lassen. Zufall und Nichtlokalität sind letztlich Eigenschaften von Messungen an QM-Systemen, die alle Interpretationen betreffen. Sie sollten hierfür aber wenigstens eine Erklärung liefern können.
Ich denke des weiteren, dass die QM in ihren jetzigen Formulierungen dafür keine Kriterien liefert. Diese kann man m.E. erst dann erwarten, wenn wir wirklich verstanden haben, wie QM mit Raum-Zeit zusammenhängt. Das wird sich aber wohl erst mit einer validierbaren Quantentheorie der Gravitation, sprich Raumzeit, erweisen. Sie wird die QM nicht zu einer klassischen Theorie machen, aber sie wird Zufall und Nichtlokalität begründen können. Oder anders formuliert, ich sehe die Probleme der Interpretationen der QM nicht rein in ihrem Formalismus, sondern darin, dass wir ihren Zusammenhang mit der Raumzeit noch nicht wirklich verstanden haben. Solange die Formulierung der QM in diesem Sinne nicht abgeschlossen ist, sollte wir vorsichtig mit ontologischen Interpretationen sein.
Es wäre wohl fatal, zu meinen, dass wir die Welt schon soweit verstehen, dass wir uns ein endgültiges Bild über sie machen könnten. Bis dahin, bevor man valide Erklärungen hat, sollte man Zufall und Nichtlokalität erstmal so hinnehmen. Aber es gibt ontologische Erklärungen dafür, da bin ich mir sicher. ;-)


Konkret sollten sich dann zB. folgende Fragen beantworten lassen:
Realismus
Realisiert ein QM-Sytem alle möglichen Zustände, aus denen dann eine Messung (nach Wahrscheinlichkeit) einen selektiert oder existieren die Zustände erst, indem die Messung genau einen (nach Wahrscheinlichkeit) determiniert.

Nichtlokalität
Herrscht Verschränkung in Raumzeit, ist also ein QM-System in diesem Sinne raumzeitlich ausgedehnt oder ist die Verschränkung jenseits der Raumzeit. Aber was bedeutet dies dann konkret?

So lassen sich dann vielleicht konkrete Fragen beantworten, die mit Antworten einer erweiterten Theorie eine Ontologie erlauben.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 15. Nov 2019 06:55    Titel: Antworten mit Zitat

Qubit hat Folgendes geschrieben:
Jede Interpretation über den Formalismus der QM hinaus ist erstmal Metaphysik in dem Sinne, dass keine Interpretation (oder Umformulierung) der QM eine Begründung einer weitergehenden Ontologie mit Vorhersagen bekräftigen könnte.

Was meinst du mit bekräftigten?

Die meisten Interpretationen sind agnostisch bzgl. einer Ontologie. Nach Everett et al. haben wir zumindest eine Aussage zur Ontologie. Und ja, das ist Metaphysik.

Qubit hat Folgendes geschrieben:
Insbesondere treten in allen Interpretationen von Quantensystemen Zufälle von Messungen auf, die sich weder rein realistisch, noch nach neueren Messungen lokal interpretieren lassen. Zufall und Nichtlokalität sind letztlich Eigenschaften von Messungen an QM-Systemen, die alle Interpretationen betreffen.

Jedoch in völlig verschiedener Weise.

Während nach Bohr, von Neumann et al. der Zufall Bestandteil der Axiome und sozusagen fundamental ist - das Verhalten eines Quantensystems im Rahmen einer Messung erscheint zufällig, bieten andere Interpretationen völlig andere Sichtweisen an.

Nach Everett ist das Verhalten eines einzelnen Quantensystems deterministisch, erscheint jedoch im Zuge einer Messung stochastisch - was zu begründen ist (s.o.).

Nach deBroglie-Bohm ist das Verhalten eines einzelnen Quantensystems deterministisch, im Zuge der Beobachtung eines Teilchens als Teil eines Ensemble erscheint sie jedoch stochastisch - letztlich ähnlich wie in der klassischen statistischen Mechanik. Diese Interpretationen kann aber nicht vernünftig auf die Quantenfeldtheorie übertragen werden und ist m.M.n. nicht wirklich tragfähig.

Die Ensemble-Interpretationen ist bzgl. eines einzelnen Quantensystems völlig agnostisch; das Verhalten - als Teil eines Ensembles - erscheint sochastisch.

Zur Nicht-Lokalität: nach Everett kann die Entstehung sowie der Zerfall des ausgedehnten, verschränkten Systems lokal interpretiert werden; die Zeitentwicklung des Zustandes ist - im Kontext einer Lorentz-kovarianten Theorie - rein lokal.

Qubit hat Folgendes geschrieben:
Diese kann man m.E. erst dann erwarten, wenn wir wirklich verstanden haben, wie QM mit Raum-Zeit zusammenhängt ... ich sehe die Probleme der Interpretationen der QM nicht rein in ihrem Formalismus, sondern darin, dass wir ihren Zusammenhang mit der Raumzeit noch nicht wirklich verstanden haben. Solange die Formulierung der QM in diesem Sinne nicht abgeschlossen ist, sollte wir vorsichtig mit ontologischen Interpretationen sein.

Das ist ein sehr valider Einwand.

Dazu gibt es letztlich zwei konkurrierende - und heute keineswegs umfassend verstandene - Sichtweisen:
1) Quantisierung der Raumzeit (Strings, LQG, ...)
2) Emergente Raumzeit
In beiden Fällen bleiben die wesentlichen Aussagen der Everettsche Quantenmechanik bzgl. Determinismus und Lokalität gültig. Auf der ontologischen Ebene liegt es aber natürlich schon ein gewaltiger Unterschied ;-)

Ich habe mich länger und durchaus intensiv mit einigen Vertretern von (1) befasst. Über die Everettsche Quantenmechanik bin ich dann auf (2) gestoßen. Ist für mich ggw. die interessanteste Forschungsrichtung überhaupt.

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index_razor



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Beitrag index_razor Verfasst am: 15. Nov 2019 14:06    Titel: Antworten mit Zitat

Bernd Stein hat Folgendes geschrieben:

Tatsache ist, daß Deine Erklärungsstrategie irgendwann scheitern muss, weil irgendwann musst Du konkrete Aussagen machen über das, was tatsächlich geschieht, nämlich dass zwei konkrete definierte Eigenschaften (Spin in x-Richtung) zweier konkreter teilchenhafter Quantenobjekte (Elektronen, Lichtquanten) über konkrete große Entfernungen korreliert sind, und die Korrelation klassisch unerklärlich ist.


Die Korrelation ergibt sich doch ganz zwanglos aus dem Erhaltungssatz, der auch klassisch gilt. Das Problem ist nicht die Korrelation zu erklären.

Das Problem ist, daß die Korrelation nach der Messung am einen Teilsystem eine sichere Vorhersage über das andere Teilsystem erlaubt, obwohl dessen Zustand ungestört und folglich immer noch ist.

Nach dem EPR-Kriterium ist also der Spin des zweiten Teilsystems ein Element der Realität, aber der Zustand dieses Systems macht keine eindeutige Aussage über ihn. (An dem Problem ändert übrigens auch die MWI nichts. Sie ist also nicht EPR-realistisch.) Das Problem der Lokalität ergibt sich nun erst aus dem Versuch die QM derart zu vervollständigen, daß jedes Element der Realität eine Entsprechung in der Theorie enthält. Nach Bells Theorem geht das nur mit nichtlokalen Parametern.


Zitat:

Ich bedauere diese ganze Sichtweise auf die Ontologie dieser Welt überhaupt nicht, es ist vollkommen ok. wie die Physik diese Probleme gelöst hat, es ist sogar eine großartige Lösung, nur könnte es doch sein, das die ganze Debatte um die Nichtlokalität genauso endet, wie die Debatten um das Feld und den Äther: wir fragen nicht weiter nach der Ontologie, wir tun einfach so, als gäbe es das Problem garnicht, wir konzentrieren uns auf den Funktionalismus oder Instrumentalismus, wie Du das nennst, und gut ist – dass hier eine weitreichende ontologische Aussage gemacht wird, die jeder Anschauung und Logik widerspricht, wird einfach von der Physik in den Raum gestellt, was solls !


Das Problem erscheint eben mehr oder weniger unlösbar ohne entweder die QM oder die Lokalität und damit die Relativitätstheorie aufzugeben. Keine der Optionen erscheint besonders praktikabel zu sein. Also gibt man eher den EPR-Realismus auf und sagt die QM ist eben doch vollständig, so wie sie ist.
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 15. Nov 2019 14:58    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Nach dem EPR-Kriterium ist also der Spin des zweiten Teilsystems ein Element der Realität, aber der Zustand dieses Systems macht keine eindeutige Aussage über ihn. (An dem Problem ändert übrigens auch die MWI nichts. Sie ist also nicht EPR-realistisch.)

Kannst du den Begriff EPR-realistisch bitte genauer erklären?

Die MWI führt letztlich auf zwei ontologische Ebene, die fundamentale sowie die emergente. Auf der fundamentalen ist der Zustandsvektor der Repräsentant der Realität, jedenfalls nicht irgendeine "klassische" Eigenschaft. Eine vernünftige Aussage wäre also "das reale System befindet sich im Zustand ..., der durch den Zustandsvektor ... repräsentiert wird"; nicht jedoch "dieses Subsystem hat diesen Drehimpuls".

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index_razor



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Beitrag index_razor Verfasst am: 15. Nov 2019 15:13    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Nach dem EPR-Kriterium ist also der Spin des zweiten Teilsystems ein Element der Realität, aber der Zustand dieses Systems macht keine eindeutige Aussage über ihn. (An dem Problem ändert übrigens auch die MWI nichts. Sie ist also nicht EPR-realistisch.)

Kannst du den Begriff EPR-realistisch bitte genauer erklären?


Das bedeutet, daß sie das EPR-Kriterium erfüllt. Der Spin des zweiten Teilsystems läßt sich mit Sicherheit vorhersagen ohne dieses System zu stören. Der Zustand erlaubt aber nur die Vorhersage des mittleren Spins . Damit gibt es ein Element der Realität, , worüber die Theorie nichts aussagt.

Zitat:

Die MWI führt letztlich auf zwei ontologische Ebene, die fundamentale sowie die emergente. Auf der fundamentalen ist der Zustandsvektor der Repräsentant der Realität, jedenfalls nicht irgendeine "klassische" Eigenschaft. Eine vernünftige Aussage wäre also "das reale System befindet sich im Zustand ..., der durch den Zustandsvektor ... repräsentiert wird"; nicht jedoch "dieses Subsystem hat diesen Drehimpuls".


Das Problem ist aber, daß sich dies ändert nachdem die Messung druchgeführt wurde. Die Aussage "dieses Subsystem hat diesen Drehimpuls" wird plötzlich durchaus sinnvoll, obwohl sein Zustand immer noch derselbe ist.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14209

Beitrag TomS Verfasst am: 15. Nov 2019 15:18    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Das Problem ist aber, daß sich dies ändert nachdem die Messung durchgeführt wurde. Die Aussage "dieses Subsystem hat diesen Drehimpuls" wird plötzlich durchaus sinnvoll, obwohl sein Zustand immer noch derselbe ist.

Diese Aussage ist im Rahmen der MWI immer nur auf der emergenten Ebene sinnvoll.

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index_razor



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Beitrag index_razor Verfasst am: 15. Nov 2019 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Das Problem ist aber, daß sich dies ändert nachdem die Messung durchgeführt wurde. Die Aussage "dieses Subsystem hat diesen Drehimpuls" wird plötzlich durchaus sinnvoll, obwohl sein Zustand immer noch derselbe ist.

Diese Aussage ist im Rahmen der MWI immer nur auf der emergenten Ebene sinnvoll.


Das hat mit emergenten Ebenen nicht viel zu tun. Das ergibt sich aus dem Formalismus der Quantenmechanik. Beide Observablen sind 100%-ig korreliert. Kennt man die eine (z.B. durch Messung), dann kennt man auch die andere.
Bernd Stein



Anmeldungsdatum: 28.10.2019
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Beitrag Bernd Stein Verfasst am: 15. Nov 2019 15:58    Titel: Antworten mit Zitat

Hi Index Razor,

[quote="index_razor"]
Nach dem EPR-Kriterium ist also der Spin des zweiten Teilsystems ein Element der Realität, aber der Zustand dieses Systems macht keine eindeutige Aussage über ihn.[quote]

Was bedeutet das ? Nimm ein System aus zwei klassischen Teilchen, die einen festen Abstand voneinander haben. Jetzt machst Du eine Messung am ersten Teilchen und verschiebst dieses dabei relativ zum zweiten. Unmittelbar nach der Verschiebung hat sich auch der Abstand des zweiten Teilchens relativ zum ersten verändert, das weiß ich auch ohne Messung. Ist das eine instantane Änderung des Zustandes des zweiten Teilchens ? Ist das eine nicht-lokale Änderung, schließlich kann sich das andere Teilchen auch in der Nachbargalaxie befinden. Vom geometrischen Standpunkt her ist es eine nicht-lokale, instantane Änderung, vom physikalischen Standpunkt her gesehen nicht, weil Abstände nur durch Lichtstrahlen mit c definiert werden können. Kann ich nun Geometrie unabhängig von der Physik betreiben ? Oder baut die Physik auf Geometrie auf (Symmetrien !) ? Es kommt hier immer auf die Sichtweise an, ob etwas lokal oder nicht-lokal, instantan oder nicht-instantan ist. Wenn alle Welt behauptet, die Welt sei nicht-lokal, so muß man das nicht unbedingt glauben, weil zu jedem und allem immer ein Blickwinkel gehört.

ich glaube Du kommst mit Überlegungen zum Verhältnis von Zuständen, Vektoren und Realität dem Problem auch nicht bei.

Ich meine man muß die Frage stellen, was sagt uns der mathematische Formalismus über das aus, was in der Apparatur passiert ? Und da bin ich mit Bohr und TomS einer Meinung: gar nichts. Er sagt uns nur einen Meßwert vorher, sonst nichts, null komma garnichts und nochmal null komma nichts.

Und was kann man daraus schließen ? Das ist doch die Frage. Ich meine schon, dass man auch aus der Tatsache, daß nur ein Meßwert vorhergesagt wird, doch auch etwas auf die Realität schließen kann - zum Beispiel im Analogieschluss zu den Gleichungen der klassischen Theorien: einen Meßwert bekomme ich vom Formalismus vorhergesagt, wenn ich in den allgemeinen Formalismus Randbedingungen einsetze, und zwar vollständige. Also sollte die mathematische Operation der Anwendung eines Meßoperators auf einen Zustandsvektor im algebraischen Raum dem Einsetzen von Randbedingungen gleichkommen. Das wäre doch mal Anfang sich vorzutasten, ob dies konsistent und widerspruchsfrei behauptet werden kann. Dann könnte man intuitiv gesprochen vielleicht dem Meßproblem ausweichen.

Bernd
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