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Quantenzustand und Messung
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terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 16:54    Titel: Quantenzustand und Messung Antworten mit Zitat

hallo,
wenn ich einen Quantenzustand, der vorher noch in einer Superposition ist, messen will, dann bildet doch der Quant, wenn ich es recht verstanden habe, mit der Messapparatur ein gemeinsames Superpositions-System, das bei der Messung "kollabiert".
Ist das so korrekt ausgedrückt?

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index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 18:16    Titel: Re: Quantenzustand und Messung Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
hallo,
wenn ich einen Quantenzustand, der vorher noch in einer Superposition ist, messen will, dann bildet doch der Quant, wenn ich es recht verstanden habe, mit der Messapparatur ein gemeinsames Superpositions-System, das bei der Messung "kollabiert".
Ist das so korrekt ausgedrückt?


Das ist im Prinzip der Inhalt des Kollapspostulats. Allerdings ist deine Formulierung unvollständig. Das Postulat behauptet eine Projektion auf einen Eigenzustand des erhaltenen Meßwertes.

Ob du die Meßapparatur in die Betrachtung einbeziehst, ist hingegen eher unerheblich.

(Eine andere Frage ist, ob der Inhalt des Postulats immer zutreffend ist. Dazu hatten wir vor ein paar Wochen gerade eine Diskussion.)
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 18:19    Titel: Re: Quantenzustand und Messung Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
(Eine andere Frage ist, ob der Inhalt des Postulats immer zutreffend ist. Dazu hatten wir vor ein paar Wochen gerade eine Diskussion.)

Und deswegen würde ich diesen Aspekt der Messung
terminus hat Folgendes geschrieben:
... wenn ich einen Quantenzustand, der vorher noch in einer Superposition ist, messen will, dann bildet doch der Quant, wenn ich es recht verstanden habe, mit der Messapparatur ein gemeinsames Superpositions-System, das bei der Messung "kollabiert".

als allerletztes betrachten.

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terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 215

Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 18:27    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Das Postulat behauptet eine Projektion auf einen Eigenzustand des erhaltenen Meßwertes.

Ob du die Meßapparatur in die Betrachtung einbeziehst, ist hingegen eher unerheblich.


hmmm - also wenn ich messe, dann passiert doch etwas in bzw. mit der Messapparatur, was dafür sorgt, dass der QZ erkennbar wird (z.B. Messung vom e-Spin).
Ohne Messapparatur könnte ich ja gar nicht messen, also kann die Messapparatur ja nicht "unerheblich" sein, oder?

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Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 2311

Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 18:45    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Das Postulat behauptet eine Projektion auf einen Eigenzustand des erhaltenen Meßwertes.

Ob du die Meßapparatur in die Betrachtung einbeziehst, ist hingegen eher unerheblich.


hmmm - also wenn ich messe, dann passiert doch etwas in bzw. mit der Messapparatur, was dafür sorgt, dass der QZ erkennbar wird (z.B. Messung vom e-Spin).
Ohne Messapparatur könnte ich ja gar nicht messen, also kann die Messapparatur ja nicht "unerheblich" sein, oder?


Ich meine es ist egal, ob du das Projektionspostulat nur auf das gemessene System oder das System und Meßapparatur anwendest. Normalerweise wird es ohne Bezug auf die Meßapparatur formuliert.

Ich habe nicht gesagt, daß das Meßgerät für die Messung unerheblich ist.

P.S.: Worauf willst du denn eigentlich genau hinaus?
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 215

Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 18:52    Titel: Antworten mit Zitat

zunächst müsste ich wissen, ob diese Superposition (zB eines zu messenden Elektrons) mit dem Messgerät tatsächlich besteht oder nicht, bevor bzw. wenn ich messe...
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 19:04    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
zunächst müsste ich wissen, ob diese Superposition (zB eines zu messenden Elektrons) mit dem Messgerät tatsächlich besteht oder nicht, bevor bzw. wenn ich messe...


Im allgemeinen ist das System nach der Messung in einer Superposition, wenn es vorher in einer Superposition war. Die Messung selbst ändert daran nicht unbedingt etwas.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 19:20    Titel: Antworten mit Zitat

und ist das System dann vor einer Messung in einer Superposition?
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 19:24    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
und ist das System dann vor einer Messung in einer Superposition?


Das kann es natürlich sein, muß es aber nicht.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 215

Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 19:26    Titel: Antworten mit Zitat

wie kann das Gesamtsystem NICHT in einer Superposition sein, wenn ich den Quant mit dem Messgerät messen will?
Und woran entscheidet sich das?

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Anmeldungsdatum: 14.08.2014
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 19:30    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
wie kann es NICHT in einer Superposition sein, wenn ich den Quant mit dem Messgerät messen will?
Und woran entscheidet sich das?


Ich verstehe die Frage nicht. Vor der Messung kann es doch in einem beliebigen Zustand sein. Das hängt davon ab, wie und ob das System präpariert wurde. Kannst du deine Frage vielleicht etwas anders formulieren oder etwas mehr Kontext geben?
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 19:33    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
wie kann das Gesamtsystem NICHT in einer Superposition sein, wenn ich den Quant mit dem Messgerät messen will?


Möglicherweise mißverstehst du die Bedeutung des Begriffs "Superposition"?
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 19:35    Titel: Antworten mit Zitat

ich versuche zunächst zu verstehen, wann und wie der Quant und das Messgerät in eine gemeinsame Superposition eingehen, damit es zu einer Messung kommen kann - denn ohne gemeinsame Superposition kann es doch keine Messung geben, oder?

(edit: als Superposition (Überlagerungszustand der Einzelzustände) verstehe ich den noch nicht kollabierten Zustand)

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 06. Jul 2021 19:46, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 19:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde nicht mit dieser Frage beginnen, da sie erfahrungsgemäß zu wenig greifbaren und nützlichen Ergebnissen führt.

Aber da du gefragt hast:

Die Wechselwirkung eines Quantensystems mit einem Messgerät (das als makroskopisches Quantensystem aufgefasst wird) führt zu einer Verschränkung der beiden Systeme sowie zu einer Superposition bzgl. einer bestimmten Basis. Die Frage ist nun, warum gerade diese Basis? Ich könnte nämlich immer genau die Basis verwenden, die den vorliegenden Zustand als Basisvektor enthält; und bzgl. dieser Basis liegt sicher keine Superposition vor. Warum also eine andere Basis? Die Antwort darauf liefert nach heutiger Lesart die Dekohärenz.

Dann gibt es grob gesprochen zwei Denkrichtungen:

1) Der Zustand nach der Messung entspricht einem Eigenzustand der gemessenen Observablen; dabei liegt genau der zum Eigenwert = Messwert gehörende Eigenvektor vor (Projektionspostulat)
2) Der Zustand nach der Messung entspricht weiterhin dem Superpositionszustand (keine Projektion!)

Zunächst sollte klar sein, dass dies für eine einzige Messung am System irrelevant ist; interessant wird es erst, wenn am selben System mehrere aufeinanderfolgende Messungen durchgeführt werden.

Es ist durchaus möglich, eine geeignete Projektion so zu konstruieren, dass dies praktisch mit (2) übereinstimmt; das entspricht nicht mehr dem o.g. (1) und ist m.E. künstlich.

Es ist auch möglich, aufeinanderfolgende Messungen ohne Projektionspostulat korrekt zu beschreiben. Nach Meinung inzwischen nicht weniger Physiker ist das sogar die sinnvollere Variante.

Es ist darüberhinaus möglich, die o.g. einfache Variante des Projektionspostulates experimentell zu falsifizieren und zwar anhand von Experimenten, die üblicherweise als Beleg für einen Kollaps angeführt werden. Das ist seit den zwanziger Jahren bekannt, wird aber irgendwie immer wieder ignoriert oder vergessen.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 06. Jul 2021 19:50, insgesamt einmal bearbeitet
index_razor



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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 19:48    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
ich versuche zunächst zu verstehen, wann und wie der Quant und das Messgerät in eine gemeinsame Superposition eingehen, damit es zu einer Messung kommen kann - denn ohne gemeinsame Superposition kann es doch keine Messung geben, oder?

(edit: als Superposition verstehe ich den noch nicht kollabierten Zustand)


Wenn die Superposition der nichtkollabierte Zustand ist, dann ist der kollabierte Zustand ein Eigenzustand zur gemessenen Observablen. Der kann selbstverständlich vor der Messung auch schon vorliegen.

Wenn es während der Messung zu einer Superposition kommt, dann liegt das an der speziellen Wechselwirkung zwischen System und Meßgerät. Eine Voraussetzung für das Stattfinden einer Messung ist es aber nicht.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 19:54    Titel: Antworten mit Zitat

mal am praktischen Beispiel:
ich will den Spin eines Elektrons messen.
Es wurde noch nicht präpariert, daher ist sein Spin in einem Überlagerungszustand (Superposition) von +1/2 und -1/2.

Jetzt schicke ich das Elektron zur Messung in die Messapparatur, es mag z.B. 1 Minute Laufzeit bis dahin haben.
Dort muss zur Messung eine Wechselwirkung stattfinden, damit der Überlagerungszustand (Superposition) des Elektrons kollabiert und dieses seinen Spin als entweder +1/2 oder als -1/2 manifestiert.
Wann treten jetzt Elektron und Messapparatur in einen Überlagerungszustand ein?
Schon vor dem Losschicken?
Oder beim Losschicken?
Oder erst wenn es dort ist (wo genau, welcher Abstand)?
Oder erst exakt im Moment der Wechselwirkung zur Messung?
Oder erst nach der Messung, wenn es jemand beobachtet?

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 06. Jul 2021 20:08, insgesamt einmal bearbeitet
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 20:06    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:

Jetzt schicke ich das Elektron zur Messung in die Messapparatur, es mag z.B. 1 Minute Laufzeit bis dahin haben.
Dort muss zur Messung eine Wechselwirkung stattfinden, damit der Überlagerungszustand (Superposition) des Elektrons kollabiert und dieses seinen Spin als entweder +1/2 oder als -1/2 manifestiert.


Es muß eine Wechselwirkung stattfinden, damit irgendeine makroskopische Größe einen signifikanten Wert annimmt. Aber kollabieren muß deshalb noch nichts.

Zitat:

Wann treten jetzt Elektron und Messapparatur in einen Überlagerungszustand ein?


Wie ich bereits schrieb: Wenn sie einen Überlagerungszustand einnehmen, was nicht unbedingt notwendig ist, dann auf Grund ihrer Wechselwirkung. Ohne diese Wechselwirkung hinreichend genau zu modellieren, kann man nicht mehr über den Endzustand sagen oder wann er erreicht wird. (Und es gibt auch keinen genau definierten "Zeitpunkt" der Wechselwirkung, höchstens näherungsweise.)
terminus



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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 20:12    Titel: Antworten mit Zitat

Moment -
wenn ich den Spin eines (unpräparierten) Elektrons messe, dann kollabiert doch seine Superposition zu einem definierten Wert (+ oder - 1/2), darin besteht doch gerade die Messung, oder etwa nicht?

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TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 20:24    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Moment -
wenn ich den Spin eines (unpräparierten) Elektrons messe, dann kollabiert doch seine Superposition zu einem definierten Wert (+ oder - 1/2), darin besteht doch gerade die Messung, oder etwa nicht?

Siehe oben: das ist die weithin bekannte orthodoxe Lesart der Quantenmechanik, jedoch inzwischen nach Meinung vieler Physiker nicht notwendig, in bestimmten Fällen sogar beweisbar falsch.

Ein einfaches Beispiel ist die Entstehung der geradlinigen teilchenartigen Spuren in einer Nebelkammer, die mittels des einfachen Projektionspostulat nicht verstanden werden kann; dieses würde stattdessen einen isotropen random Walk liefern, im Widerspruch zur Beobachtung. Und eine geeignete Projektion wäre ex post und ohne Vorhersagekraft. Mott hat das Auftreten geradliniger Spuren bereits 1929 explizit ohne Kollaps im Detail hergeleitet.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 06. Jul 2021 20:31, insgesamt einmal bearbeitet
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 20:25    Titel: Antworten mit Zitat

dann bitte mal in Laien-verständlichen Worten, am Beispiel des Elektronenspins...
(oE: ich messe den Spin 1/2: was ist vorher, was passiert beim Messen, was ist nachher)

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 06. Jul 2021 20:27, insgesamt einmal bearbeitet
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 20:26    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Moment -
wenn ich den Spin eines (unpräparierten) Elektrons messe, dann kollabiert doch seine Superposition zu einem definierten Wert (+ oder - 1/2), darin besteht doch gerade die Messung, oder etwa nicht?


Nein, das Kollapspostulat definiert ja nicht, was eine Messung ist. Es behauptet nur, daß bei zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen derselben Größe beide Male dasselbe Ergebnis herauskommt.

Worin genau eine "Messung" besteht, ist überhaupt nicht präzise definiert. Deswegen kann man über "das Meßproblem" und verwandte Probleme ja auch beliebig lange diskutieren. Einen größeren gemeinsamen Nenner als daß eine "Messung" genau das ist, was einen "Meßwert" produziert, wird es ohne weiteres nicht geben. Und daraus kann man natürlich kaum allgemeingültige Aussagen ableiten. Allerdings muß man das auch nicht unbedingt.

terminus hat Folgendes geschrieben:
dann bitte mal in Laien-verständlichen Worten, am Beispiel des Elektronenspins...
(oE: ich messe den Spin 1/2: was ist vorher, was passiert beim Messen, was ist nachher)


Das kann man nicht beantworten, ohne daß du genau spezifizierst, wie du ihn mißt.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 20:29    Titel: Antworten mit Zitat

ok, das ist natürlich ernüchternd, um nicht zu sagen: armselig...
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Beitrag index_razor Verfasst am: 06. Jul 2021 20:34    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
ok, das ist natürlich ernüchternd, um nicht zu sagen: armselig...


Die Situation ist nicht wesentlich anders als in der klassischen Physik. Wenn du wissen willst, welcher Zustand am Ende eines Prozesses vorliegt, benötigst du zwei Angaben: 1) den Anfangszustand und 2) die Bewegungsgleichung (beschreibt alle relevanten Wechselwirkungen). So funktioniert die gesamte Physik ohne Ausnahme. Ob es sich bei dem Prozeß um eine "Messung" handelt, sollte dabei keine besondere Rolle spielen.

Wenn du das "armselig" findest, hast du etwas grundlegend mißverstanden.


Zuletzt bearbeitet von index_razor am 06. Jul 2021 20:40, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 20:35    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
ok, das ist natürlich ernüchternd, um nicht zu sagen: armselig...

Nein, ist es nicht.

Die Quantenmechanik ist für konkrete Systeme und Messungen anwendbar, aber dazu musst du eben präzise angeben, wie diese aussehen.

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TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 20:38    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Wenn du das "armselig" findest, hast du etwas grundlegend mißverstanden.

Das wird wohl so sein, wobei die QM eben häufig so verwirrend dargestellt wird, dass genau das dabei rauskommt.

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Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 23:15    Titel: Antworten mit Zitat

nun, man mag ja rechnen mit Vektoren oder Wellenfunktionen und dann irgendwelche Ergebnisse bekommen.
Im Vergleich zur klassischen Physik: da sehe ich, was ich mache und was ich herauskriege, und das Messergebnis zeigt zB beim Länge-Messen auch genau die Länge, die vorher schon da war, wenn ich das Metermaß anlege:
da gab es vorher keine Superpostion verschiedenen Längen, die erst durch die Messung dann "real" wurde und die hinterher dann auch wieder zu einer man Superpositionslänge verschmiert.

in der QP aber wird vorher ein "Übergangszustand" postuliert, den man real nicht kennt und auch nie sieht,
dann will man den echten Zustand rauskriegen, dazu muss man messen,
also ist messen sehr wesentlich für diesen Erkenntnisgewinn,
was messen aber eigentlich ist, weiß man aber nicht,
was eine Messung ist, weiß man nicht,
man weiß nur dass eine Messung ist, die was misst, aber was das ist, weiß man ja nach wie vor nicht,
was beim messen interagiert, weiß man nicht,
ob sich beim Messen etwas miteinander überlagert, weiß man nicht,
wann sich beim Messen etwas miteinander überlagert, weiß man nicht,
ob sich vor dem Messen schon etwas überlagert hat, weiß man nicht,
was nach der Messung passiert, weiß man nicht,
was da beim messen miteinander wie reagiert hat, weiß man nicht,
es gibt zwar ein Messergebnis, wenn ein Beobachter hinsieht,
aber was passiert, wenn keiner hinguckt , weiß man nicht,
was den Unterschied ausmacht zwischen einer Beobachtung einer Messung und einer zufälligen Interaktion, weiß man nicht,
wie ein Beobachter das Ergebnis beeinflusst, damit es erkennbar wird, weiß man nicht,
was der Quant zwischen beiden Messungen für einen Zustand hat, weiß man nicht,
ob der Zustand vor und nach der ersten Messung identisch ist oder nicht, weiß man nicht,
man weiß nur, wenn man nochmal misst, dann kriegt man das gleiche Ergebnis - wenn es jemand beobachtet -, und dann sagt man, der Quant wäre bei der ersten Messung"präpariert" worden,
was aber beim Präparieren genau passiert, weiß man nicht,
aber warum das Ergebnis sich dann nach der ersten Messung nicht mehr ändert, weiß man wieder nicht.

Ok, ihr habt Recht, klingt alles in allem wirklich genau so, wie man sich eine logisch und faktisch fundierte Wissenschafts-Theorie so vorstellt.
:thumb:

(aber ist jetzt spät und ich geh jetzt in die Heia... ;-) )

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 06. Jul 2021 23:22, insgesamt 2-mal bearbeitet
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 06. Jul 2021 23:20    Titel: Antworten mit Zitat

Aber man weiß, dass die Quantenmechanik funktioniert, d.h. die experimentell überprüfbaren Messergebnisse korrekt vorhersagt.
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Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 06. Jul 2021 23:34    Titel: Antworten mit Zitat

ja, das stimmt, nur man rechnet eben ohne zu wissen warum es funktioniert und wie die Realität wirklich ist.

Es erinnert mich ein wenig an das theoretische Modell der Alchimisten, die zum Ansteigen des Wasserpegels in einem unten offenen Rohr, eingetaucht in ein Wasserbecken, beim Abpumpen oder Abbrennen der Luft darüber, zur Erklärung sagten, das Wasser stiege an, weil die Natur einen "horror vacui" habe - sie konnten sogar den Effekt vorhersagen und vlt sogar berechnen und glaubten so allen Ernstes, sie hätten mit "horror vacui" die Erklärung geliefert.
Tatsächlich haben sie nur Worthülsen für einen unverstandenen Effekt verwendet, die nur eine Erkenntnis vortäuschten.
Superposition, Messung, Beobachter, Praparation, Kollaps: kommt mir alles ähnlich vor.

gut's Nächtle! :)

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Beitrag index_razor Verfasst am: 07. Jul 2021 07:47    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
nun, man mag ja rechnen mit Vektoren oder Wellenfunktionen und dann irgendwelche Ergebnisse bekommen.
Im Vergleich zur klassischen Physik: da sehe ich, was ich mache und was ich herauskriege, und das Messergebnis zeigt zB beim Länge-Messen auch genau die Länge, die vorher schon da war, wenn ich das Metermaß anlege:
da gab es vorher keine Superpostion verschiedenen Längen, die erst durch die Messung dann "real" wurde und die hinterher dann auch wieder zu einer man Superpositionslänge verschmiert.


Du hast eine naive Vorstellung von der klassischen Physik und ziehst daraus schiefe Vergleiche. Makroskopisch meßbare Größen, wie die Länge eines Körpers, unterliegen thermischen Fluktuationen. Es gibt also nicht eine Länge, "die vorher schon da war" oder wenn es sie gibt, verrät dir die klassische Theorie nichts darüber. Die Größe dieser Fluktuationen ist normalerweise viel geringer als die Meßgenauigkeit und spielt deshalb praktisch keine Rolle. Genau dasselbe ist aber in dieser Situation auch in der Quantenmechanik der Fall. Es ist also kein Beleg, daß die Quantenmechanik weniger realistisch ist, als die klassische Physik.

Deine anschließende Tirade über den Meßprozeß und was man angeblich alles nicht wüßte, ist auch vollkommen verkehrt. Es lohnt sich eigentlich nicht im einzelnen darauf einzugehen. (Aber dafür war sie vermutlich auch nicht gedacht.)
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 07. Jul 2021 08:12    Titel: Antworten mit Zitat

So führt das jedenfalls zu nichts.
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terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 07. Jul 2021 10:07    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor:
Nicht ich, sondern Du warst es, der behauptet hat:
Zitat:
Die Situation ist nicht wesentlich anders als in der klassischen Physik.


Auf der anderen Seite:
Wenn man einen Q-Zustand nicht beschreiben kann, weil der in einer "Superposition" ist,
und er sich erst manifestiert, wenn jemand "misst",
ihn aber nicht ohne eine Messung definieren oder beschreiben kann,
und auch nicht ohne eine Beobachtung (siehe Schrödingers Katze),
man aber nicht definieren kann, was messen und Messung bedeuten,
und man auch nicht definieren kann, wie der Beobachter es zu einem Ergebnis führt,
nicht aber eine zufällige Interaktion ohne Beobachtung,
dann sind die ganzen Erklärungsversuche nur hohles Gerede, wie der "horror vacui".
Dass Formelsammlungen gleiche Ergebnisse bringen wie Beobachtungen, ist zwar beeindruckend, erklärt aber ebenfalls nichts.

Man kann sich dem "Messprozess" wohl tatsächlich nicht annähern.

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Anmeldungsdatum: 14.08.2014
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Beitrag index_razor Verfasst am: 07. Jul 2021 10:15    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
index_razor:
Nicht ich, sondern Du warst es, der behauptet hat:
Zitat:
Die Situation ist nicht wesentlich anders als in der klassischen Physik.



Das behaute ich auch immer noch. Ich habe keine Ahnung woraus du etwas anderes geschlossen haben willst.

Zitat:

Auf der anderen Seite:
Wenn man einen Q-Zustand nicht beschreiben kann, weil der in einer "Superposition" ist,
und er sich erst manifestiert, wenn jemand "misst", nicht aber ohne eine Messung, [...]


Hier kann man eigentlich schon aufhören. Das sind alles falsche Voraussetzungen. Außer dir behauptet hier keiner sowas.

Zitat:

Man kann sich dem "Messprozess" wohl tatsächlich nicht annähern.


Doch das kann man. Genauso wie in der klassischen Physik: man stellt ein physikalisches Modell des Meßprozesses auf inklusive Anfangsbedingungen für das Meßgerät und Bewegungsgleichungen, die seine Wechselwirkungen mit dem System beschreiben.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
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Beitrag terminus Verfasst am: 07. Jul 2021 10:20    Titel: Antworten mit Zitat

dann stelle dir doch mal vor, wir hätten hier ein isoliertes, bislang "ungemessenes" Elektron vor uns.
Sage mir bitte, ob es jetzt den Spin +1/2 oder -1/2 hat.
Ist es entweder +1/2 oder -1/2 und man weiß es nur noch nicht?
Oder ist es "anders"?
Oder wie würdest du seinen Zustand beschreiben (ohne eine Messung vorzunehmen)?

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Anmeldungsdatum: 14.08.2014
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Beitrag index_razor Verfasst am: 07. Jul 2021 10:33    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
dann stelle dir doch mal vor, wir hätten hier ein isoliertes Elektron vor uns.
Sage mir bitte, ob es jetzt den Spin +1/2 oder -1/2 hat.
Oder wie würdest du seinen Zustand beschreiben?


Seinen Zustand (in bezug auf die Spinfreiheitsgrade) würde ich durch eine komplexe 2x2-Matrix mit Spur 1 beschreiben



Welche Eigenschaften dieser Zustand hat, kann ich natürlich mit den gegebenen Informationen nicht beantworten. Deine Unterstellung der Spin müßte genau einer der Werte +1/2 oder -1/2 sein, halte ich aber nicht nur für unbegründet, sondern für erwiesenermaßen falsch.

Als Eigenschaften von betrachte ich stattdessen alle Größen, die sich aus berechnen lassen. Das entspricht ebenfalls genau meiner Auffassung der klassischen Physik. (Das sehen aber zugegebenermaßen nicht alle Physiker so. Das ist aber ihr Problem, nicht meins.)
terminus



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Beitrag terminus Verfasst am: 07. Jul 2021 10:38    Titel: Antworten mit Zitat

es war keine Unterstellung von mir, der Spin wäre "jetzt schon" entweder +1/2 oder -1/2, sondern nur eine fiktive Annahme - tatsächlich vermute ich laut QM etwas "anderes", und auch du sagst ja, diese fiktive Annahme wäre "falsch".

Du antwortest aber ausweichend mit einer Formel - versuche das mal in Worte zu fassen.

(Ich mache es dir leicht: ich würde seinen Zustand laut QM als "Superposition" (Überlagerungszustand der Einzelzustände) der Werte +1/2 und -1/2 bezeichnen.)

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TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 07. Jul 2021 10:45    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
dann stelle dir doch mal vor, wir hätten hier ein isoliertes, bislang "ungemessenes" Elektron vor uns.
Sage mir bitte, ob es jetzt den Spin +1/2 oder -1/2 hat.
Ist es entweder +1/2 oder -1/2 und man weiß es nur noch nicht?
Oder ist es "anders"?
Oder wie würdest du seinen Zustand beschreiben (ohne eine Messung vorzunehmen)?

Ein isoliertes Elektron hat sicher einen Zustand, beschrieben durch Impuls p, Spin s sowie Spinkompente bzgl. einer Achse a:



ähnlich wie für einen klassischen Fußball.

Wenn nur bekannt ist, dass ein Elektron existiert, ohne dass der Zustand präpariert wurde, dann sind Betrag und Richtung des Impulses sowie Richtung des Spins unbekannt.

Das ist aber beim Fußball nicht viel anders.

Wenn das Elektron präpariert und die Achse bekannt ist, dann liegt bzgl. dieser Achse keine Superposition vor.

Du hältst die Superposition anscheinend für eine objektive Eigenschaft eines Elektrons; das ist aber nicht der Fall. Die Superposition ist keine Eigenschaft des Elektrons selbst, sondern lediglich ein Artefakt unserer Wahl einer Basis.

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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.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 07. Jul 2021 11:01, insgesamt einmal bearbeitet
terminus



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Beitrag terminus Verfasst am: 07. Jul 2021 10:51    Titel: Antworten mit Zitat

Tom:
Du sagst also, das Elektron hat zwar derzeit einen Spinzustand +1/2 oder -1/2, man kennt ihn nur (noch) nicht ("unbekannt")?
Das wäre das, was index_razor als falsch bezeichnet hat.

Oder befindet es sich deiner Meinung nach (bzgl. seinem Spin) derzeit doch in einer Superposition?

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 07. Jul 2021 11:54, insgesamt 2-mal bearbeitet
index_razor



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Beitrag index_razor Verfasst am: 07. Jul 2021 11:11    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
es war keine Behauptung von mir, der Spin wäre entweder +1/2 oder -1/2, sondern nur eine fiktive Annahme - tatsächlich vermute ich laut QM etwas "anderes", und auch du sagst ja, diese fiktive Annahme wäre "falsch".


Dann ergibt deine Frage aber keine Sinn: "Angenommen der Spin sei entweder +1/2 oder -1/2. Welchen Wert hat der Spin?" Woher soll ich das wissen? Wenn du nur voraussetzt, daß es einer von zwei Werten ist, dann kann ich natürlich nicht sagen welcher.

Falsch ist übrigens nur die Behauptung der Spin müßte in jedem Zustand entweder 1/2 oder -1/2 sein. Es kann natürlich Zustände geben, auf die diese Aussage zutrifft.

Zitat:

Du antwortest aber ausweichend mit einer Formel - versuche das mal in Worte zu fassen.


Du hast gefragt wie ich den Zustand beschreibe. Wie könnte ich das weniger ausweichend beantworten, als wenn ich explizit die allgemeinste Form des Zustands angebe, die unter deinen Voraussetzungen möglich ist?

Wenn du wissen willst welchen Spin ein Elektron im Zustand hat, dann wäre meine Antwort . (Aber wie gesagt, diese Antwort unterscheidet sich von der anderer Physiker. Aber diese Unterschiede sind m.E. hauptsächlich terminologischer Art, also unwichtig.)

Zitat:

(Ich mache es dir leicht: ich würde seinen Zustand laut QM als "Superposition" der Werte +1/2 und -1/2 bezeichnen.)


Das widerspricht deiner Voraussetzung der Spin wäre entweder 1/2 oder -1/2. In einer Superposition dieser Zustände kann der Spin keinen dieser beiden Werte haben. Ich glaube darüber sind sich fast alle Physiker einig.


Zuletzt bearbeitet von index_razor am 07. Jul 2021 11:19, insgesamt einmal bearbeitet
terminus



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Beitrag terminus Verfasst am: 07. Jul 2021 11:18    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor:
es war keine "Vorraussetzung" von mir, woher nimmst du deine Unterstellung?
ein Elektronen-Spin kann (AFAIK, nach dem Standardmodell) nur den Wert +1/2 oder -1/2 annehmen.

Also:
hat der Spin des besagten Elektrons nun (bereits vor einer Messung) schon einen definierten Wert +1/2 oder -1/2, er ist aber nur bislang noch unbekannt (was du vorhin als falsch bezeichnet hast),
oder befindet es sich in einer Superposition aus beiden Werten?

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Beitrag index_razor Verfasst am: 07. Jul 2021 11:26    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
es war keine "Vorraussetzung", woher nimmst du deine Unterstellung?


"Fiktive Annahme" impliziert "Voraussetzung" nach meinem Sprachverständnis.

Zitat:

ein Elektronen-Spin kann (AFAIK) nur den Wert +1/2 oder -1/2 annehmen.


Nein, das stimmt nicht. Es gibt Zustände, in denen weder das eine noch das andere der Fall ist. Es gibt verschiedene Meinungen darüber, welchen Wert der Spin in diesen Fällen hat oder ob er überhaupt einen hat. Ich bin der Meinung er hat einen definitiven Wert, andere sind der Meinung er hat keinen "definitiven Wert", sondern nur einen definitiven "Mittelwert". Das sind für mich hauptsächlich terminologische Differenzen.

Zitat:

Also:
hat der Spin des besagten Elektrons nun (bereits vor einer Messung) schon einen definierten Wert +1/2 oder -1/2, er ist aber nur noch unbekannt,
oder befindet es sich in einer Superposition?


Er hat schon vor der Messung einen definitiven Wert (meine Interpretation), aber dieser Wert ist nicht unbedingt 1/2 oder -1/2.
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