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TomS
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Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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 TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 08:20 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: |
| Aruna hat Folgendes geschrieben: |
Ein Erwartungswert ist eine statistische Größe.
Was sagt der über eine Einzelmessung aus?
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Welcher Erwartungswert?
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Jeder
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Wenn ich mit einem Gewehr auf eine große Metallkugel schieße, erhalte ich aus der gemessenen Verteilung der gestreuten Kugeln einen fehlerbehafteten Messwert für den Kugelradius R
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Dann ist nicht der Kugelradius mit realer stochastischer Unsicherheit behaftet, sondern das Messinstrument. |
Ok, nochmal: Wenn ich mit einem Gewehr auf eine große Metallkugel schieße, erhalte ich aus der gemessenen Verteilung der gestreuten Kugeln einen fehlerbehafteten Messwert für den [an sich scharfen] Kugelradius R. Dann sagst du, dann ist nicht der Kugelradius [an sich] mit realer stochastischer Unsicherheit behaftet.
Genau.
Überträgt man das auf die Quantenmechanik, dann dürfen Größen wie die Ladungs- und Stromverteilung〈N'|J|N⟩ für ein Proton reale und nicht-stochastische Größen sein. Der stochastische Charakter der Messung führt zu fehlerbehafteten Messwerten, zwingt einen aber nicht zu einer stochastischen Sicht auf alles. Das Matrixelement 〈N'|J|N⟩ beschreibt dann kein Ensemble-Mittel, sondern beschreibt eine reale Größe für ein einzelnes System, exakt so, wie oben bei der Stahlkugel; deren Radius R ist auch kein Ensemble-Mittel, nur weil der Messwert eines ist. Dass ich eine Größe〈N'|J|N⟩ verwende, um eine stochastische Größe wie den Streuquerschnitt σ zu berechnen, der in der experimentellen Praxis ein Ensemble-Mittel ist, macht〈N'|J|N⟩ nicht selbst zu einer stochastischen Größe oder einem Ensemble-Mittel.
Das ist m.E. der entscheidende Twist bei der TI. Geht man ihn mit, wird unmittelbar klar, dass die Quantenmechanik nicht fundamental stochastisch ist.
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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. |
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TomS
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Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 08:57 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | und was bedeutet das hier für den eigentlich Kontext: Streuung eines Quantenobjekts am Doppelspalt?
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Aruna hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: | | Die eigene Perspektive auf das Phänomen besteht also schon mal darin, welches Phänomen man in der eigenen Praxis überhaupt betrachtet. |
das hatten wir doch schon festgelegt:
Ein Photon passiert einen Doppelspalt und wechselwirkt mit einem räumlich ausgedehntes Detektorenfeld ... |
... und erzeugt ein einzelnen lokalisiertes Detektorereignis. |
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Nochmal im Zusammenhang: ein einzelnes Photon – so bezeichne ich das von einer geeigneten Quelle präpariertes Subsystem – passiert einen Doppelspalt und wechselwirkt mit einem räumlich ausgedehntes Detektorenfeld und erzeugt ein einzelnes lokalisiertes Detektorereignis.
| Aruna hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: |
| Aruna hat Folgendes geschrieben: | Und ein Instrumentalist befasst sich mit der Praxis.
Warum sollte er sich für Einzelmesswert interessieren, die man mit dem Tool, dass für ihn genau das ist: ein Instrument, gar nicht berechnen kann? |
Weil das Einzelereignis deine obige Perspektive ist? Weil es ein objektiv vorhandenes, unstrittiges Phänomen ist? Weil sich das notwendige Instrumentarium nach dem Problem richten sollte, nicht die Problemstellungen nach den (unzureichenden) Instrumenten.
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Dann braucht man wohl einen Instrumentenmacher, der ein geeignetes Instrument schafft.
Offenbar kommt man in vielen Bereichen aber mit den vorhanden Instrumenten ganz gut zu recht, weil die Quantenobjekte oft in größeren Gruppen auftreten. |
Die Quantenoptik befasst sich experimentell und theoretisch mit Einzelphotonen. Die Interpretation sollte das auch tun und die orthodoxen Denkfallen überwinden.
Wenn ein Physiker sich auf Experimente und Berechnungen an Ensembles beschränkt, folgt daraus für das einzelne System und das einzelne Phänomen schlicht nichts. Soweit ok.
Führt man aber die Diskussion mit Physikern, so sind sie oft nicht in der Lage, den im letzten Beitrag genannten Twist zu erkennen. Sie haben gelernt, Quantenmechanik sei fundamental stochastisch und mache nur Aussagen über Ensembles, der o.g. Twist sei also unmöglich oder falsch.
| Aruna hat Folgendes geschrieben: | Der Instrumentatlist ist m.E. an einem Formalismus interessiert, der ihm hilft, Vorhersagen zu machen, bzw. reale, beobachtbare Phänomene zu berechnen.
Was da dann weiter reininterpretiert wird, interessiert ihn schlicht nicht.
Das ist etwas anderes, als dagegen zu sein. |
Dann führe mal Diskussionen mit Physikern, die sich selbst als Instrumentalisten bezeichnen. Irgendwann behaupten sie, die Quantenmechanik behandele Vorhersagen zu Messungen und Wahrscheinlichkeiten; sie meinen aber, die Quantenmechanik behandele nur Vorhersagen zu Messungen und Wahrscheinlichkeiten. Und damit ist das Kind in den Brunnen gefallen.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 09:38 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | Wenn Du z.B. sagst, die Orthodoxe I. wäre mit der Dekohärenz unvereinbar...
Was ist denn da genau unvereinbar?
Dass v.Neumann gesagt, hat, nach der Messung sei das System in einem Eigenzustand des zur gemessenen Observablen gehörigen Operators.
Ist eine solche Behauptung noch Interpretation oder Formalismus, in dem man sagt, wie man aus dem Formalismus Vorhersagen über die messbare Realiität machen kann? |
Bei von Neumann ist das Formalismus, ein Axiom, präzise formuliert.
Wir kennen Klassen von Messungen, für die dies falsch ist.
Das Mott-Problem für die Nebelkammer ist das wohl bekannteste Problem, das Mott bereits vor von Neumann untersucht hat. Die Messung der Energie eines Photons ist das zweite Beispiel, da das Photon nach der Messung nicht in einem Energie-Eigenzustand ist, sondern schlicht nicht mehr da, da absorbiert. Die gemeinsame, unscharfe Messung von Ort und Impuls ist das nächste Beispiel, da funktionieren schon andere Axiome von Neumanns nicht.
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Aruna
Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 1609
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| Aruna Verfasst am: 20. Jul 2025 10:58 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Das ist m.E. der entscheidende Twist bei der TI. |
Nicht das Quantenobjekt verhält sich in der TI stochastisch, sondern die Messapparatur?
Kann ich aber immer noch nicht nachvollziehen, wie beim Doppelspaltexperiment eine stochastische/thermische Bewegung des Detektorfeldes (und eventuell des Spaltes) ein Interferenzmuster erzeugen solle, dass dann so aussieht, als wäre das Quantenobjekt vor der Detektion eine ausgedehnte interferenzfähige Welle....
Zuletzt bearbeitet von Aruna am 20. Jul 2025 11:02, insgesamt einmal bearbeitet |
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Aruna
Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 1609
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| Aruna Verfasst am: 20. Jul 2025 11:02 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Aruna hat Folgendes geschrieben: | Wenn Du z.B. sagst, die Orthodoxe I. wäre mit der Dekohärenz unvereinbar...
Was ist denn da genau unvereinbar?
Dass v.Neumann gesagt, hat, nach der Messung sei das System in einem Eigenzustand des zur gemessenen Observablen gehörigen Operators.
Ist eine solche Behauptung noch Interpretation oder Formalismus, in dem man sagt, wie man aus dem Formalismus Vorhersagen über die messbare Realiität machen kann? |
Bei von Neumann ist das Formalismus, ein Axiom, präzise formuliert.
Wir kennen Klassen von Messungen, für die dies falsch ist.
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Okay, dann führt der Formalismus oder die Berechnungsvorschrift nicht im allgemeinen zum richtigen Ergebnis.
Damit ist er ja in den entsprechenden Klassen von Fällen falsch.
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Das Mott-Problem für die Nebelkammer ist das wohl bekannteste Problem, das Mott bereits vor von Neumann untersucht hat. Die Messung der Energie eines Photons ist das zweite Beispiel, da das Photon nach der Messung nicht in einem Energie-Eigenzustand ist, sondern schlicht nicht mehr da, da absorbiert. Die gemeinsame, unscharfe Messung von Ort und Impuls ist das nächste Beispiel, da funktionieren schon andere Axiome von Neumanns nicht. |
Aber das wusste von Neumann doch sicherlich, oder?
Gibt es dazu Aussagen von ihm? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 11:43 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | Okay, dann führt der Formalismus oder die Berechnungsvorschrift nicht im allgemeinen zum richtigen Ergebnis.
Damit ist er ja in den entsprechenden Klassen von Fällen falsch. |
Ja.
| Aruna hat Folgendes geschrieben: | Aber das wusste von Neumann doch sicherlich, oder?
Gibt es dazu Aussagen von ihm? |
Ich kenne nichts dazu.
Evtl. findest du hier etwas:
https://arxiv.org/abs/1209.2665
Heisenberg war wohl klar, dass der naive Kollaps fehlschlägt. Man kann die Welle auf ein Wellenpaket geringer Breite reduzieren, was letztlich den dann später diskutierten POVMs bzw. den Zweigen der Dekohärenz entspricht. Oder man kann den Heisenbergschen Schnitt außerhalb der Nebelkammer durchführen, was die Interpretation rettet jedoch nichts erklärt.
Das schlimme ist ja nicht, dass ein idealisierten Modell der Messung fehlschlägt, sondern dass das nicht allgemein bekannt ist, sondern oft immer noch ausschließlich damit argumentiert wird.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 12:07 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: |
Das ist m.E. der entscheidende Twist bei der TI. |
Nicht das Quantenobjekt verhält sich in der TI stochastisch, sondern die Messapparatur? |
Na ja, letztlich erscheint alles stochastisch.
Das Quantenobjekt wird ja von einer Photonen-Quelle erzeugt, deren Zustand ebenso wie der des Detektors nie exakt bekannt und über alle Einzelfälle nie exakt identisch ist. Man muss also davon ausgehen, dass auch die erzeugten Photonen – letztlich immer verschränkt mit der Quelle – nie exakt identisch sind. Das selbe gilt für die Elektronen und Nukleonen in der oben kurz skizzierten Messung der elektromagnetischen Formfaktoren.
Das ist aber unserem Unwissen geschuldet. Für den lieben Gott könnte der Gesamtzustand des Universums exakt bekannt und die Zeitentwicklung daher exakt deterministisch sein.
| Aruna hat Folgendes geschrieben: | | Kann ich aber immer noch nicht nachvollziehen, wie beim Doppelspaltexperiment eine stochastische/thermische Bewegung des Detektorfeldes (und eventuell des Spaltes) ein Interferenzmuster erzeugen solle, dass dann so aussieht, als wäre das Quantenobjekt vor der Detektion eine ausgedehnte interferenzfähige Welle.... |
Das ist ggw. auch mein Problem.
Es ist ja eine Lektion der TI, dass viele Modelle, auf denen herkömmliche stochastische Interpretationen sowie die MWI basieren, für den Einzelfall sicher grotesk falsch sind – z.B. eine sphärische Welle.
Die TI ersetzt die Interpretation zu stark simplifizierter Modelle durch die Aufforderung, realistische Modelle zu konstruieren und zu lösen, sowie durch das Versprechen, dass damit eine realistische Interpretation auch je Einzelfall sowie ohne viele Welten möglich wird. Wie Neumaier jedoch selbst sagt, ist ihm das noch nicht gelungen.
Ich bin absoluter Fan von dieser Idee, nicht, weil sie tatsächlich zutrifft, sondern weil sie wissenschaftlich und insbs. falsifizierbar ist. Auch Gegner dieser Idee könnten sich daran beteiligen.
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Jakito
Anmeldungsdatum: 30.05.2024
Beiträge: 162
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| Jakito Verfasst am: 20. Jul 2025 17:09 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Aruna hat Folgendes geschrieben: | | Kann ich aber immer noch nicht nachvollziehen, wie beim Doppelspaltexperiment eine stochastische/thermische Bewegung des Detektorfeldes (und eventuell des Spaltes) ein Interferenzmuster erzeugen solle, dass dann so aussieht, als wäre das Quantenobjekt vor der Detektion eine ausgedehnte interferenzfähige Welle.... |
Das ist ggw. auch mein Problem. |
Unabhängig davon, ob A.Neumeier mir zustimmt, glaube ich nach wie vor, dass sich eine Analyse dieses Problem (zumindest in groben Zügen) an einer Einteilung in lokale und nichtlokale Zustände orientieren muss, wie ich sie im Juni 2024 hier "verteidigt" habe:
Die Thermale Interpretation, Seite 4 oben | Jakito hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | Nun besagt die TI, dass der lokale Zustand eines Detektorarrays zufällig "auswählt", welches Detektorelement das Elektron registriert. |
Wo soll die TI sagen, dass es der lokale Zustand ist, der den Zufall provoziert? Ich dachte immer, es wäre der nichtlokale Zustand. Sonst bekomme ich doch das Problem, dass wer von den beiden lokalen Zuständen als erster dran ist entscheiden muss, was für beide passiert (im Falle eines klassischen EPR Experiments a la Einstein). Und wer als erster dran ist, ist erstens nicht relativistisch invariant, und zweitens wäre die Übernahme der Entscheidung für den anderen Detektor ja noch viel nichtlokaler, als wenn gleich der nichtlokale Zustand entscheidet. |
Die Thermale Interpretation, Seite 4
| Jakito hat Folgendes geschrieben: | | Der lokale Zustand eines Detektors (oder eines Detektorarrays) ist seine reduzierte Dichtematrix. Der nichtlokale Zustand ist die gemeinsame reduzierte Dichtematrix aller Detektoren, welche die verschränkten Elektronen E1 und E2 detektieren könnten. Weil E1 und E2 einen nichtlokalen Zustand haben, ist eben der entsprechend nichtlokale Zustand der Detektoren der relevante. |
Die Thermale Interpretation, Seite 4 unten
| Jakito hat Folgendes geschrieben: | | Wie ich auf Sonnenwinds Nachfrage hin zugegeben habe, ist die Verschränkung zwischen den verschiedenen potentiellen Detektoren meist ohnehin eher klein, deshalb ist es als Model schon OK, jeden Detektor nur lokal zu betrachen. Der Haupteffekt kommt durch den nichtlokalen Zustand von E1 und E2 zustande, weil die Evolution von E1 und E2 sich gegenseitig beeinflusst, und somit auch die Interaktion mit den Detektoren nichtlokal steuert. |
| Zitat: | | Trotz aller Nichtlokalität will man ja trotzdem nicht, dass die Messergebnisse von beliebigen Zuständen am anderen Ende des Universums abhängen. Vom Zustand der Detektoren kann ich schlecht Reinheit fordern, weil dies ja nie erfüllt wäre, und auch nicht überprüfbar wäre. Aber von den präparierten Elektronen kann ich das fordern und überprüfen. Mit "Zufall übrig sein" meine ich den Anteil, der von der leichten Unreinheit des präparierten Zustands kommt. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 17:55 Titel: |
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| Jakito hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | Aruna hat Folgendes geschrieben: | | Kann ich aber immer noch nicht nachvollziehen, wie beim Doppelspaltexperiment eine stochastische/thermische Bewegung des Detektorfeldes (und eventuell des Spaltes) ein Interferenzmuster erzeugen solle, dass dann so aussieht, als wäre das Quantenobjekt vor der Detektion eine ausgedehnte interferenzfähige Welle.... |
Das ist ggw. auch mein Problem. |
Unabhängig davon, ob A.Neumeier mir zustimmt, glaube ich nach wie vor, dass sich eine Analyse dieses Problem (zumindest in groben Zügen) an einer Einteilung in lokale und nichtlokale Zustände orientieren muss, wie ich sie im Juni 2024 hier "verteidigt" habe: |
In der Ti sind lokale Quantenzustände nicht definiert. Definiert sind die Quantenzustände von Quellen und Objekten (durch die zugehörigen reduzierten Dichtoperatoren). Aber Quellen und Objekte sind ausgedehnt. Lokal (mesoskopisch) sind nur die Detektorelemente auf dem Bildschirm; z.B. die winzigen AgJ-Kristalle in einer Photoemulsion. Aber bei denen zählt nur deren klassischer (beobachtbarer) binärer Zustand - Antwort oder nicht. Quantenmechanisch ist das Auftreten einer Antwort ein stochastisch ausgelöster Phasenübergang von metastabil nach stabil.
Insbesondere sind einzelne Photonen recht ausgedehnte Objekte; sonst könnten sie ja keine Welleneigenschaften haben! Beim Doppelspaltexperiment ist jedes Photon vor dem Doppelspalt (in der gängigen simplifizierten Analyse) eine ebene Welle, und nach dem Doppelspalt eine Superposition sphärischer Wellen. Letztere dehnen sich aus und transportieren eine entsprechende Energiedichte mit Maxima und Minima zum Bildschirm. Die lokalen Detektorelemente reagieren stochastisch entsprechend dem Detektor-Antwort-Prinzip (DRP), also proportional zur einfallenden Energiedichte. Das gibt die beobachtete Poisson-verteilte Antwort entsprechend dem interferenzmuster.
Ich verstehe nicht, was daran problematisch sein soll.... |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 18:02 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ich verstehe nicht, was daran problematisch sein soll.... |
Das hatten wir doch schon mal: diese Beschreibung wird dann problematisch, wenn wir über ein verschränktes Photonenpaar mit Gesamtimpuls Null z.B. aus einem Pion-Zerfall (ohne Doppelspalt) sprechen.
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | Lokal sind nur die Detektorelemente auf dem Bildschirm; z.B. die winzigen AgJ-Kristalle in einer Photoemulsion … Quantenmechanisch ist das Auftreten einer Antwort ein stochastisch ausgelöster Phasenübergang von metastabil nach stabil.
… in der gängigen simplifizierten Analyse … Superposition sphärischer Wellen. Letztere dehnen sich aus … Die lokalen Detektorelemente reagieren stochastisch entsprechend dem Detektor-Antwort-Prinzip (DRP) … |
Erstens können dann die beiden immer 180° ggü. liegenden Detektorelemente nicht stochastisch unabhängig voneinander auslösen, andernfalls würden wir nicht die strikte 180°-Korrelation messen. D.h. entweder gibt es eine globale "spukhafte Fernwirkung", oder die simplifizierte Analyse ist falsch, man hat stattdessen zwei enge, 180°-korrelierte "world tubes". Wenn letzteres, dann müsste man damit aber auch das Doppelspaltexperiment für Einzelphotonen durchexerzieren – nicht mit ebenen Wellen.
Und zweitens ist das Ihrerseits ja in Teilen noch eine Hypothese. Man würde sich halt leichter tun, wenn man das mathematisch nachvollziehen könnte.
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Zuletzt bearbeitet von TomS am 20. Jul 2025 18:34, insgesamt einmal bearbeitet |
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Jakito
Anmeldungsdatum: 30.05.2024
Beiträge: 162
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| Jakito Verfasst am: 20. Jul 2025 18:32 Titel: |
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Das Detektor-Antwort-Prinzip ist für mich unproblematisch.
Worum es mir geht, ist ein prinzipiell analysierbares Problem zu erhalten. Dabei dürfen gerne auch messbare makroskopische Eigenschaften einfließen, wie z.B. Temperatur bzw. Hintergrundstrahlung. Oder auch eine reduzierte nicht-lineare Beschreibung. Aber die (nichtlokalen) "unbeobachtbaren" Quantenzustände sollen auf "die Detektoren" und die präparierten Elektronen beschränkt bleiben. Unbeobachtbare Quantenzustände "am anderen Ende des Universums" haben in einer solchen Analyse nicht zu suchen. Denn eine Erklärung, die sowas braucht, wäre am Ende trotzdem nicht überzeugend. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 18:56 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Das hatten wir doch schon mal: diese Beschreibung wird dann problematisch, wir über ein verschränktes Photonenpaar sprechen. |
Da ist dann aber üblicherweise kein Doppelspalt im Spiel! Sie sprachen aber von Problemen beim Doppelspalt!
Bei einer Quelle von verschränkten Photonenpaaren haben die einzelnen Photonen keine selbständige Existenz, die von der Quelle generierten Objekte sind Photonenpaare in einem verschränkten Zustand. Diese Objekte sind ebenso ausgedehnt wie einzelne Photonen. Und bei long-distance Bell-Experimenten extrem ausgedehnt. (Allerdings noch lange nicht so sehr wie ein einzelnes Photon, das von einem fernen Stern kommt und dessen Energiedichte über die ganze Galaxis verteilt ist....)
Für deren Analyse muss man den Begriff der extended causality (Section 13.5+6 aus meinem Buch Coherent Quantum Physics oder das preprint arXiv:1902.10779) zugrundelegen. Dort habe ich ausführlich (und ich denke mathematisch nachvollziehbar) dargelgt, wie man ein sachlich zutreffendes Bild der Situation bekommen kann.
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | die simplifizierte Analyse ist falsch, man hat zwei enge, 180°-korrelierte "world tubes". |
Die simplifizierte Analyse ist falsch, aber man hat nur einen einzigen ausgedehnten world tube in einem 8-dimensionalen Raum (kartesisches Produkt zweier Minkowskiräume). seine Projektion auf die 4-dimensionale Diagonale ist ein V-förmiger world tube mit Spitze an der Quelle. Die Verschränkung enthält die nichtlokalen Korrelationen - allerdings nur in der voll informativen 8-dimensionalen Version, nicht in der reduzierten 4-dimensionalen Projektion. Aber die Detektorelemente agieren weiterhin unabhängig und lokal.
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | dann müsste man damit aber auch das Doppelspaltexperiment für Einzelphotonen durchexerzieren. |
Das habe ich in meiner letzten Mail gemacht. Da hier keine Projektion im Spiel ist, fallen die Korrelationsprobleme weg.
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Und zweitens ist das Ihrerseits ja in Teilen noch eine Hypothese. |
Hypothese ist, dass sich das DRP aus der Quantenfeldtheorie herleiten lässt. Aber auch wenn man diese Hypothese noch nicht beweisen kann, ist das meiste in der TI sinnvolle Interpretation.
Teilweise ist die TI sogar offensichtliches (aber in der Literatur über die Grundlagen der Quantenmechanik ignoriertes) Faktum. Insbesondere dass makroskopische Einzelmessungen (also das Ablesen von Messinstrumenten) Messungen thermodynamischer Erwartungwerte sind, und nicht von-Neumann-Projektionen! |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 19:06 Titel: |
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Dem ersten Teil der Erklärung mittels world tubes stimme ich ja zu. Aber dann müssen Sie Einzelphotonen am Doppelspalt – und da können Sie ja eines aus dem verschränkten Photonenpaar nehmen – ebenfalls mittels dessen world tube argumentieren.
Sie argumentieren aber im Beitrag davor mittels sphärischer Wellen, Sie sagen "simplifizierte Analyse", und ohne world tube. Jetzt sagen sie, "die simplifizierte Analyse ist falsch".
Genau deswegen war der vorige Beitrag m.E. verwirrend.
Nach meinem Verständnis benötigen Sie für jede Art von Experiment, in dem genau ein Detektorelement anspricht (was wir dann mit einem Photon einer bestimmten Energie assoziieren, oder einem Elektron mit genau einer Elementarladung) immer einen world tube, weil andernfalls die simplifizierte Analyse mittels sphärischer ebener Wellen und stochastischer Selektion genau eines Detektorelementes immer auf eine "spukhafte Fernwirkung" führt. Im Zweiteilchensystem wäre das die gemäß Einstein zwischen den Partnern, aber bereits im Einteilchenfall mit ebenen Wellen o.ä. eine in der Gleichzeitigkeitsfläche des Detektors zwischen dessen Elementen.
Wäre dem nicht so, also würden Sie behaupten, das DRP funktioniere auch mit ebenen Wellen, dann hätte ich ganz prinzipielle Bedenken.
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Zuletzt bearbeitet von TomS am 20. Jul 2025 19:23, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 19:16 Titel: |
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| Jakito hat Folgendes geschrieben: | | Worum es mir geht, ist ein prinzipiell analysierbares Problem zu erhalten. |
Wovon?
| Jakito hat Folgendes geschrieben: |
Dabei dürfen gerne auch messbare makroskopische Eigenschaften einfließen, wie z.B. Temperatur bzw. Hintergrundstrahlung. Oder auch eine reduzierte nicht-lineare Beschreibung. |
Sobald man semiklassische Argumente erlaubt (also makroskopische Eigenschaften nur makroskopisch, d.h., klassisch modelliert, ist wahrscheinlich alles in Butter; man sollte dann die Argumentation der folgenden Arbeit entsprechend erweitern können.
A. Daneri, A. Loinger and G.M. Prosperi, Quantum theory of measurement and ergodicity conditions, Nucl. Phys. 33 (1962), 297–319.
(Und mein Kommentar dazu in der letzten Section meiner Arbeit ''Born rule – 100 years''.)
| Jakito hat Folgendes geschrieben: |
Aber die (nichtlokalen) "unbeobachtbaren" Quantenzustände sollen auf "die Detektoren" und die präparierten Elektronen beschränkt bleiben. |
Die nichtlokalen (aber mit Quantentomographie indirekt beobachtbaren) Quantenzustände sind auf die präparierten Teilchen - und den Zustand des Teils des Universums, in dem sie unterwegs sind - beschränkt. Die Detektorelemente arbeiten strikt lokal (im Sinn der Quantenfeldtheorie); die Korreliertheit der Ergebnisse folgen problemlos aus der quantenfeldtheoretischen Analyse der Paar-Antwort-Verteilung (für Photonen z.B. im Buch von Mandel und Wolf).
Nur wie die Natur das macht, bleibt mysteriös. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 20:09 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Dem ersten Teil, d.h. der Erklärung mittels world tubes stimme ich ja zu. Aber dann müssen Sie Einzelphotonen am Doppelspalt – und da können Sie ja eines aus dem verschränkten Photonenpaar nehmen – ebenfalls mittels dessen world tube argumentieren.
Sie argumentieren aber im Beitrag davor mittels sphärischer Wellen und einer stochastischen Selektion eines Detektorelements ohne world tube. |
Ok, dann eben mit mehr Details - aber dafür wird die Beschreibung recht lllaaannnggg....
Sobald man bei einem Bell-Experiment mit reinen 2-Photonzuständen die Antworten des weit entfernten Systems ignoriert, ist das Verhalten des verbleibenden Photons ununterscheidbar von einem einzelnen Photon im entsprechenden reduzierten Zustand - also einem Dichteoperator.
Dieses einzelne Photon wird in der Literatur einfach als ein 2-Zustandssystem mit einer 2 x 2 Dichtematrix beschrieben. das ist es aber quantenfeldtheoretisch nicht! (Siehe dazu ''What is a photon?'' in Chapter B2: Photons and Electrons meines Theoretical Physics FAQ. (Ich darf hier leider keine Links angeben...)
Die quantenfeldtheoretische Beschreibung eines einzelnen Photons in einem reinen Zustand wird durch eine beliebige Lösung der klassischen Maxwell-Gleichungen im freien Raum gegeben. Ein Photon in einem Strahl ist dabei eine Lösung die nur im durch den Strahl gegebenen world tube signifikante Werte hat.
Ein Strahl hat eine makroskopische Breite und kann in einer kleinen Umgebung des Zentrum des Strahls als ebene Welle angesehen werden. (siehe Wikipedia, collimated beam). Das ist vor dem Doppelspalt.
Die für die Analyse von Bell-Experimenten benutzte Karikatur nimmt einfach die ebene Welle, setzt konstante Frequenz voraus, und beschreibt dann das Photon in reduziereter Form als 2-dimensionalen Quantenzustand (der Polarisation der Welle), der sich entlang des Zentrums des Strahls klassisch bewegt. Damit wird also die Welle durch sein Gegenstück in der geometrischen Optik ersetzt. (Teilchen machen quantenmechanisch immer nur in einer Approximation Sinn, die der geometrischen Optik entspricht.)
Das erlaubt die korrekte Analyse einer Vielzahl von Experimenten mit Photonen. Man vergisst dabei aber allzuleicht, dass dies eine sehr reduzierte Beschreibung ist, die nur für sehr spezielle Photonenzustände (die sich aber leicht präparieren lassen) brauchbar ist.
Nach dem Doppelspalt wird auf Grund der Gesetze der Wellenoptik aus der ebenen Welle eine Superposition von zwei Kugelwellen. Das Photon hat also nach der Wechselwirkung mit dem Doppelspalt nun eine Wellenfunktion, die durch eine Superposition zweier Kugelwellen beschrieben wird; die Polarisierung bleibt davon unberührt. Der world tube des Photons mutiert zum ganzen Halbraum hinter dem Doppelspalt (oder wenigstens einem riesigen Kegel)!
Das Teilchenbild der geometrischen Optik ist nun nicht länger angebracht, weil die Kugelwellen keine Bahn mehr haben! Ausser man denkt sich statt der Welle ein ganzes Ensemble von Teilchen in alle Richtungen, bei denen nur der Gesamteffekt beobachtet wird. (Das ist, was Newton in seiner Korpuskulartheorie des Lichts getan hat!)
Nun zurück zum verschränkten 2-Photon Zustand mit einem (in einer 2D Raumzeit) V-förmigen projizierten world tube. Wenn der rechte Zweig des V durch ein Doppelspaltfilter geht, ist der produzierte workd tube danach nicht mehr ein V, sondern ein Fächer rechts mit einem hakenförmigen Griff! Der reduzierte verschränkte Zustand merkt davon nichts, weil er die Wellen nicht mitmodelliert und die Polarisation vom Doppelspalt unberührt bleibt.
Aber der quantenfeldtheoretische 2-Photon Zustand (sagen wir sum_k phi_k x psi_k mit ebenen Wellen \phi_k und psi_k) hat sich drastisch geändert, nämlich zu sum_k phi_k x psi'_k, wobei die psi'_k jetzt Superpositionen von Kugelwellen sind.
Eine korrelierte Statistik ergibt sich immer noch, wenn man alle Detektionen auf dem rechten Bildschirm zusammenzählt, egal, wo ein Detektorelement angesprochen hat. Nur die Effizienz des Gesamtexperiments (die zeitliche Rate der simultanen Detektionen in beiden Zweigen) ist viel geirnger, da das Doppelspaltfilter viele Photonen verschluckt. |
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TechnikFan
Anmeldungsdatum: 05.11.2024
Beiträge: 251
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| TechnikFan Verfasst am: 20. Jul 2025 20:16 Titel: |
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Auch wenn ich mich jetzt ein bisschen wie ein dreijähriges Kind fühle, das gespannt einer Erwachsenendiskussion über die Weltpolitik folgt, möchte ich doch meine Frage loswerden:
Photonen werden Wellen- und Teilchen-Eigenschaften zugesprochen. Also wenn ein Photon vor dem Doppelspalt ein bisschen Teilchen ist, dann ist es das auch nach dem Doppelspalt. Damit ist es keine Überraschung mehr, dass genau ein Detektor reagiert und die anderen nicht.
Wieso taucht die Teilcheneigenschaft in der Beschreibung des Photons als Wellenpaket nicht auf? Dem Photon wird ja auch eine dynamische Masse zugeschrieben. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 20:22 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | würden Sie behaupten, das DRP funktioniere auch mit ebenen Wellen, dann hätte ich ganz prinzipielle Bedenken. |
Natürlich funktioniert das DRP universell, also auch für ebene Wellen!
Dazu braucht man gar keinen Doppelspalt!
Man bescheint einfach die Photoplatte uniform mit Laserlicht. Dann ergibt sich ein uniformes, zufälliges Muster, wenn jeder Detektor unabhängig vom andern entsprechend der (jetzt uniformen) Lichtstärke reagiert. Und deckt man ein paar Bereiche ab, so dass dort kein Licht mehr hinkommt, reagieren die Detektoren auch nicht mehr, und das Muster wird nichtuniform! |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 20:27 Titel: |
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| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Photonen werden Wellen- und Teilchen-Eigenschaften zugesprochen. |
Ein Photon hat immer Wellenaspekte, aber nur manchmal (in speziellen Kontexten) Telchenaspekte.
| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Also wenn ein Photon vor dem Doppelspalt ein bisschen Teilchen ist, dann ist es das auch nach dem Doppelspalt. |
Verliert der Kontext die speziellen Eigenschaften, die fúr die Approximation der geometrischen Optik notwendig sind, so verliert es auch seine Teilchengenschaften - ganz, nicht nur ein Bisschen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 20. Jul 2025 20:59 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | würden Sie behaupten, das DRP funktioniere auch mit ebenen Wellen, dann hätte ich ganz prinzipielle Bedenken. |
Natürlich funktioniert das DRP universell, also auch für ebene Wellen! |
Was meinen Sie mit "funktioniert"? Dass es als Hypothese zu korrekten Vorhersagen führt?
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Man bescheint einfach die Photoplatte uniform mit Laserlicht. |
Mich interessieren wirklich nur Einzelereignisse, also die Präparation eines ein- oder zwei-Photonzustandes und dessen Detektor-Response. Im Idealfall wären das ja ein oder zwei Ereignisse in einem Detektorelement im Bereich einiger µm².
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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. |
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Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 906
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| Sonnenwind Verfasst am: 20. Jul 2025 21:12 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Photonen werden Wellen- und Teilchen-Eigenschaften zugesprochen. |
Ein Photon hat immer Wellenaspekte, aber nur manchmal (in speziellen Kontexten) Telchenaspekte. |
Ich sehe die Beschreibung des quantisierten EM Feldes so:
\},t))
psi: Die Wellenfunktion des QEM Feldes
r: Raumpunkt
A_mü(r): Vektorpotentialkomponente mü am Raumpunkt r
t: Laborzeit
{A_mü(r)}: Die Menge aller Vektorpotentiale aller Raumpunkte zur Laborzeit t
|psi|^2: Die Wahrscheinlichkeitsdichte für obige Menge zur Laborzeit t
Hier sieht man tatsächlich keine Teilchen.
Teilchenaspekte kommen wohl erst durch die Wechselwirkung mit der Materie zustande.
Die Verschränkung hingegen steckt in der Kombination aller Vektorpotentiale aller Raumpunkte.
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 21:30 Titel: |
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| Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: |
Ich sehe die Beschreibung des quantisierten EM Feldes so:
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QED ist relativistisch, Ihre Sicht aber nicht. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 21:48 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | würden Sie behaupten, das DRP funktioniere auch mit ebenen Wellen, dann hätte ich ganz prinzipielle Bedenken. |
Natürlich funktioniert das DRP universell, also auch für ebene Wellen! |
Was meinen Sie mit "funktioniert"? Dass es als Hypothese zu korrekten Vorhersagen führt? |
Nein. Das DRP ist eine rein statistische Aussage, die mit den Experimenten in vollständiger Übereinstimmung ist. Ausserdem ist es theoretisch äquivalent mit der statistischen Beschreibung der Quantenmechanik durch POVMs. Also vollständig kompatibel mit der modernen Orthodoxie.
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Man bescheint einfach die Photoplatte uniform mit Laserlicht. |
Mich interessieren wirklich nur Einzelereignisse, also die Präparation eines ein- oder zwei-Photonzustandes und dessen Detektor-Response. Im Idealfall wären das ja ein oder zwei Ereignisse in einem Detektorelement im Bereich einiger µm². |
Das Problem ist, dass man Einzelereignisse bei Photonen experimentell kaum realisieren kann, und sogar deren konsistente Modellierung Problem macht.
Woher wollen Sie wissen, dass Sie ein einzelnes Objekt in einem ein- oder zwei-Photonzustand präpariert und dieses dann auch gemessen haben? Da gibt es viele Hindernisse, die sich bei statistischen Versuchen under dem Stichwort Effizienzbetrachtungen unter den Teppich kehren lassen, bei einzelnen Objekten aber nicht zu kontrollieren sind.
Siehe auch meine Ausführungen zu ''photons on demand'' (Slides 43-64 in:)
A. Neumaier, Classical models for quantum light, Slides of a lecture given on April 7, 2016 |
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TechnikFan
Anmeldungsdatum: 05.11.2024
Beiträge: 251
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| TechnikFan Verfasst am: 20. Jul 2025 21:49 Titel: |
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| Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: |
Teilchenaspekte kommen wohl erst durch die Wechselwirkung mit der Materie zustande.
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Oder durch die Tatsache, dass Photonen über Distanzen von Tausende von Lichtjahren ihre Form behalten.
Wellenpakete laufen auseinander. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 20. Jul 2025 21:59 Titel: |
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| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: |
Teilchenaspekte kommen wohl erst durch die Wechselwirkung mit der Materie zustande.
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Oder durch die Tatsache, dass Photonen über Distanzen von Tausende von Lichtjahren ihre Form behalten.
Wellenpakete laufen auseinander. |
Real präparierte Photonen laufen auch auseinander. Nur kann das (ausser beim Doppelspalt) in vielen experimentellen Studien ignoriert werden, da man nur wenige essentielle Freiheitgrade modelliert und die Geometrie der Versuchsanordnung vorbestimmt ist.
Aber ein einzelnes Photon in einem Strahl vor einem beam splitter hat dahinter eine auseinanderlaufende V-förmigen ''Bahn''! |
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Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 906
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| Sonnenwind Verfasst am: 20. Jul 2025 22:16 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: | Ich sehe die Beschreibung des quantisierten EM Feldes so:
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QED ist relativistisch, Ihre Sicht aber nicht. |
Was stimmt nicht an dieser Wellenfunktion?
Die ausgezeichnete Rolle der Zeit kommt aus der kanonischen Quantisierung der Feldvariablen (auf delta-Funktionen des Raums).
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Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
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TechnikFan
Anmeldungsdatum: 05.11.2024
Beiträge: 251
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| TechnikFan Verfasst am: 20. Jul 2025 23:16 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: |
Teilchenaspekte kommen wohl erst durch die Wechselwirkung mit der Materie zustande.
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Oder durch die Tatsache, dass Photonen über Distanzen von Tausende von Lichtjahren ihre Form behalten.
Wellenpakete laufen auseinander. |
Real präparierte Photonen laufen auch auseinander. Nur kann das (ausser beim Doppelspalt) in vielen experimentellen Studien ignoriert werden, da man nur wenige essentielle Freiheitgrade modelliert und die Geometrie der Versuchsanordnung vorbestimmt ist.
Aber ein einzelnes Photon in einem Strahl vor einem beam splitter hat dahinter eine auseinanderlaufende V-förmigen ''Bahn''! |
Dass Photonen bei einem Beamsplitter auseinander laufen ist klar, aber ich betrachte hier einzelne Photonen. Die können bei einem Beamsplitter (ohne nachträgliche Zusammenführung z.B. zwecks Interferenz) nur den einen oder den anderen Weg nehmen.
Ich wollte hier nur die Tatsache verdeutlichen, dass ein Photon, welches von einem entfernten Stern hier auf der Erde ankommt, nach einer unvorstellbar langen (räumlich wie zeitlich) Reise immer noch eine ähnliche Form und ein ähnliches Verhalten hat, wie ein Photon von unserer Sonne. Dies kann nur funktionieren, wenn das Photon eine Eigenschaft hat, die den Zustand lange und über große Distanzen erhält. Eine Teilcheneigenschaft, die man der dynamischen Masse zuordnet, könnte dies leisten. Warum sollte das Photon diese Eigenschaft beim Durchgang durch einen Doppelspalt verlieren? Die dynamische Masse ist ja immer noch da. |
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antaris
Anmeldungsdatum: 12.12.2022
Beiträge: 1383
Wohnort: In einem chaotischen Universum
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| antaris Verfasst am: 20. Jul 2025 23:38 Titel: |
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| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: |
Ich wollte hier nur die Tatsache verdeutlichen, dass ein Photon, welches von einem entfernten Stern hier auf der Erde ankommt, nach einer unvorstellbar langen (räumlich wie zeitlich) Reise immer noch eine ähnliche Form und ein ähnliches Verhalten hat, wie ein Photon von unserer Sonne. Dies kann nur funktionieren, wenn das Photon eine Eigenschaft hat, die den Zustand lange und über große Distanzen erhält. Eine Teilcheneigenschaft, die man der dynamischen Masse zuordnet, könnte dies leisten. Warum sollte das Photon diese Eigenschaft beim Durchgang durch einen Doppelspalt verlieren? Die dynamische Masse ist ja immer noch da. |
Da Photon ist kein Teilchen. Du musst das Photonenfeld des entfernten Sterns als sphärische Wellenfunktion bzw. als Anregung des alles umgebenden em-Feld verstehen. Aus Sicht des entfernten Sterns bzw. dessen em-Feld-Anregungs-Sphäre sind die Sehzellen in deinem Auge nahezu punktförmig und alle "Detektionen" in den Sehzellen erfolgt ausschließlich durch Photonen, deren Wahrscheinlichkeitsverteilung (Bornsche Regel) seit dem emittieren aus den Atomen des Sterns zufällig genau so determiniert sind, dass sie die Erde bzw. sogar deine Sehzellen im Auge erreichen.
Darum sind Teleskope mit größerer Öffnung ja auch besser, da einfach mehr "wahrscheinlichkeitsverteilte" Treffer die Sehzellen oder einen Kamerasensor treffen.
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Hinterfrage alles! Warum?
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 21. Jul 2025 07:05 Titel: |
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| Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: | Ich sehe die Beschreibung des quantisierten EM Feldes so:
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QED ist relativistisch, Ihre Sicht aber nicht. |
Was stimmt nicht an dieser Wellenfunktion? |
Die Idee ist völlig in Ordnung.
Die kanonisch konjugierten Variablen sind die Eichfelder A sowie die elektrischen Felder E, in einer geeigneten Eichung, am geschicktesten Weyl-Eichung
In der A-Darstellung folgt die Funktionalableitung; vgl. die Ortsdarstellung der QM
Für die Elektronen-Felder psi in etwa analog, allerdings sind das Graßman-Zahlen, das können wir später ergänzen.
Das Wellenfunktional in A- und psi-Darstellung erhält man formal aus dem Zustand Psi
Die zu lösenden Gleichungen sind die Schrödingergleichung sowie der Gauß-Constraint
H ist der Hamiltonian in der jeweiligen Eichung, der Gauß-Constraint lautet
G ist der Generator einer sogenannten residual gauge symmetry, die die o.g. Eichung respektiert. D.h. für zeitunabhängige Transformationen theta liefert
)
eine unitäre Transformation, die H invariant lässt, da H und G vertauschen.
Probleme: Man muss diese Symmetrie noch implementieren, also die longitudinale Polarisation eliminieren. Man muss die Poincare-Algebra explizit konstruieren, also neben H alle weiteren Generatoren P, J, K, diese regularisieren, und zeigen, dass die Algebra keine Anomalien entwickelt.
In der QCD verwendet man diese Formulierung teilweise im Bereich der Hadronenphysik, d.h. insbs. für stationäre Zustände. Für dynamische Probleme erscheint mir das kein gangbarer Weg zu sein.
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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. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 21. Jul 2025 11:00 Titel: |
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| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: | | Aber ein einzelnes Photon in einem Strahl vor einem beam splitter hat dahinter eine auseinanderlaufende V-förmigen ''Bahn''! |
Dass Photonen bei einem Beamsplitter auseinander laufen ist klar, aber ich betrachte hier einzelne Photonen. Die können bei einem Beamsplitter (ohne nachträgliche Zusammenführung z.B. zwecks Interferenz) nur den einen oder den anderen Weg nehmen. |
Das ist schlichtweg falsch. Photonen sind keine klassischen Teilchen, für die das gelten würde.
Ein einzelnes Photon ist hinter dem Beamsplitter in einer Superposition der beiden Wege (genauer der in ihrer Nähe lokalisierten Wellenfunktion), nimmt also weder den einen noch den andern Weg. |
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MBastieK
Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 1474
Wohnort: Berlin-Wedding
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| MBastieK Verfasst am: 21. Jul 2025 11:18 Titel: |
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Guten Tag.
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ein einzelnes Photon ist hinter dem Beamsplitter in einer Superposition der beiden Wege |
Ontologisch oder erstmal nur abstrakt mathematisch?
Nette Grüsse
_________________
„Ein Test für außerordentliche Intelligenz ist die Fähigkeit zwei gegensätzliche Ideen gleichzeitig zu verfolgen, ohne dabei verrückt zu werden.“ - F. Scott Fitzgerald
Was mit Energie-Aufwand gelernt, verteidigt man dementsprechend.
Zuletzt bearbeitet von MBastieK am 21. Jul 2025 11:42, insgesamt einmal bearbeitet |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 21. Jul 2025 11:37 Titel: |
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| MBastieK hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ein einzelnes Photon ist hinter dem Beamsplitter in einer Superposition der beiden Wege |
Ontologisch oder erstmal nur abstrakt mathematisch?
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Auf der Ebene des Formalismus, mit dem man in der Praxis rechnet, ist ein Beamsplitter ein optisches Instrument, das eine einlaufende Wellenfunktion unitär (also unter Vernachlässigung von Absorptionsverlusten) in eine auslaufende Wellenfunktion transformiert. Ist die einlaufende Wellenfunktion entlang einem Strahl konzentriert, so ist die auslaufende Wellenfunktion entlang von zwei Strahlen konzentriert; daher der Name Beamsplitter.
Wenn man also einem einzelnen Photon zu jeder Zeit eine Wellenfunktion zuordnet (wie Realisten es tun), ergbit sich meine obengenannte Formulierung. |
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MBastieK
Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 1474
Wohnort: Berlin-Wedding
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| MBastieK Verfasst am: 21. Jul 2025 11:46 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | Auf der Ebene des Formalismus, mit dem man in der Praxis rechnet, ist ein Beamsplitter ein optisches Instrument, das eine einlaufende Wellenfunktion unitär (also unter Vernachlässigung von Absorptionsverlusten) in eine auslaufende Wellenfunktion transformiert. Ist die einlaufende Wellenfunktion entlang einem Strahl konzentriert, so ist die auslaufende Wellenfunktion entlang von zwei Strahlen konzentriert; daher der Name Beamsplitter.
Wenn man also einem einzelnen Photon zu jeder Zeit eine Wellenfunktion zuordnet (wie Realisten es tun), ergibt sich meine obengenannte Formulierung. |
Ist Ihre Antwort auch auf
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ein einzelnes Photon ist (hinter dem Beamsplitter) in einer Superposition der beiden Wege |
bezogen?
Nette Grüsse
_________________
„Ein Test für außerordentliche Intelligenz ist die Fähigkeit zwei gegensätzliche Ideen gleichzeitig zu verfolgen, ohne dabei verrückt zu werden.“ - F. Scott Fitzgerald
Was mit Energie-Aufwand gelernt, verteidigt man dementsprechend. |
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Jakito
Anmeldungsdatum: 30.05.2024
Beiträge: 162
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| Jakito Verfasst am: 21. Jul 2025 13:07 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Jakito hat Folgendes geschrieben: | | Worum es mir geht, ist ein prinzipiell analysierbares Problem zu erhalten. |
Wovon? |
Von der Frage, die TomS "umtreibt, schon seit Jahren":
Die Thermale Interpretation, Seite 4 weit oben
| TomS hat Folgendes geschrieben: | Betrachtet man ein Paar spin-verschränkter Elektronen E1 und E2 mit zwei Stern-Gerlach-Experimenten zu je zwei Detektorarrays A1up, A1down sowie A2up und A2down.
Wenn die Detektoren jeweils alleine stochastisch zwischen verschiedenen Optionen für das Messergebnis (welches Detektorelement in welchem Array) "auswählen", dann ist unklar, warum eine perfekte Korrelation der beiden Elektronen bzw. der Messergebnisse vorliegt, also immer A1up und A2down, oder A1down und A2up; nie A1up und A2up, und nie A1down und A2down.
Es muss sich also so verhalten, dass der Zustand des verschränkten (und daher nicht-lokalen) Systems diese Korrelation der Detektorarrays festlegt, jedes der vier Detektorarrays aufgrund seines stochastischen Verhaltens dann festlegt, welches Detektorelemente im "durch den Zustand gewählten" Detektorarray anspricht.
Damit erhalte ich jedoch einen seltsamen Zwitter: die Korrelation der Detektorarrays kann ich nicht mittels des stochastischen Verhaltens der Detektoren erklären, das scheint im Widerspruch zu stehen, nur das stochastische Verhalten der Detektorelemente je einzelnem Array.
Ich weiß, das ist keine Frage, aber es ist das, was mich umtreibt, schon seit Jahren. |
Die Thermale Interpretation, Seite 4 oben
| TomS hat Folgendes geschrieben: | Wir haben zwei verschränkte Elektronen E1, E2 mit entgegengesetzten Spins s1 = -s2, die wir in zwei Stern-Gerlach-Experimenten mit jeweils zwei Detektorarrays A1up, A1down sowie A2up und a2down detektieren, d.h. die Spins messen. Bsp.: Detektion in (A1up, A2down) besagt (s1, s2) = (+1, -1). Soweit wie bekannt.
Nun wissen wir von Bell, dass wir nicht sagen dürfen (s1, s2) = (+1, -1) läge bereits an der Quelle vor; das ist erst das Ergebnis der Messung. Auch bekannt.
Nun besagt die TI, dass der lokale Zustand eines Detektorarrays zufällig "auswählt", welches Detektorelement das Elektron registriert.
Die 100%-Korrelation zwischen den Messergebnissen besagt aber, dass nicht der lokale Zustand eines Stern-Gerlach-Experimentes zufällig "auswählt", in welchem der beiden Detektorarrays das Elektron registriert wird; dies ist ein Ergebnis des nicht-lokalen verschränkten Zustandes.
Und diese beiden Sichten bekomme ich nicht übereinander.
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Sobald man semiklassische Argumente erlaubt (also makroskopische Eigenschaften nur makroskopisch, d.h., klassisch modelliert, ist wahrscheinlich alles in Butter; |
Ich habe mich nochmals in Abschnitt "7.8 Conservative mixed quantum-classical dynamics" aus Coherent Quantum Physics versichert, dass diese semiklassischen Argumente noch keine Stochastik enthalten, sondern nur Nichtlinearität.
Aus meiner Sicht sollte die Argumentation deshalb tatsächlich TomS bei seiner Frage ein wenig weiterhelfen. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 21. Jul 2025 13:12 Titel: |
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| MBastieK hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | Auf der Ebene des Formalismus, mit dem man in der Praxis rechnet, ist ein Beamsplitter ein optisches Instrument, das eine einlaufende Wellenfunktion unitär (also unter Vernachlässigung von Absorptionsverlusten) in eine auslaufende Wellenfunktion transformiert. Ist die einlaufende Wellenfunktion entlang einem Strahl konzentriert, so ist die auslaufende Wellenfunktion entlang von zwei Strahlen konzentriert; daher der Name Beamsplitter.
Wenn man also einem einzelnen Photon zu jeder Zeit eine Wellenfunktion zuordnet (wie Realisten es tun), ergibt sich meine obengenannte Formulierung. |
Ist Ihre Antwort auch auf
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ein einzelnes Photon ist (hinter dem Beamsplitter) in einer Superposition der beiden Wege |
Ja.
bezogen?
Nette Grüsse |
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MBastieK
Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 1474
Wohnort: Berlin-Wedding
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| MBastieK Verfasst am: 21. Jul 2025 13:24 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | MBastieK hat Folgendes geschrieben: | Ist Ihre Antwort auch auf
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Ein einzelnes Photon ist (hinter dem Beamsplitter) in einer Superposition der beiden Wege |
bezogen? |
Ja. |
Ok. Danke.
Nette Grüsse
_________________
„Ein Test für außerordentliche Intelligenz ist die Fähigkeit zwei gegensätzliche Ideen gleichzeitig zu verfolgen, ohne dabei verrückt zu werden.“ - F. Scott Fitzgerald
Was mit Energie-Aufwand gelernt, verteidigt man dementsprechend. |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 21. Jul 2025 13:50 Titel: |
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| Jakito hat Folgendes geschrieben: | [Die Thermale Interpretation, Seite 4 oben]
| TomS hat Folgendes geschrieben: | Wir haben zwei verschränkte Elektronen E1, E2 mit entgegengesetzten Spins s1 = -s2, die wir in zwei Stern-Gerlach-Experimenten mit jeweils zwei Detektorarrays A1up, A1down sowie A2up und a2down detektieren, d.h. die Spins messen. Bsp.: Detektion in (A1up, A2down) besagt (s1, s2) = (+1, -1). Soweit wie bekannt.
Nun wissen wir von Bell, dass wir nicht sagen dürfen (s1, s2) = (+1, -1) läge bereits an der Quelle vor; das ist erst das Ergebnis der Messung. Auch bekannt.
Nun besagt die TI, dass der lokale Zustand eines Detektorarrays zufällig "auswählt", welches Detektorelement das Elektron registriert.
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Das besagt die TI genaugenommen nicht. Die TI nimmt an, dass die Dynamik des Quantenzustands des Universums nach Restriktion auf die verschränkten Elektronen und die beiden Detektorelemente dazu führt, dass (wenn die Restriktion auf die beiden Elektronen perfekt verschränkt ist) die Messergebnisse nur (+.-) und (-,+) sein können, und zufällige Einflüsse entscheiden darüber, welches von beiden der Fall ist.
Für Stern-Gerlach Experimente kann ich nicht genau sagen, was auf der theoretischen Seite passiert, aber für ein perfekt verschränktes Photonenpaar und perfekte Effizienz der Detektoren ist das die Vorhersage der QED im Ensemble (unter Annahme der Bornschen Regel), und daher mit Wahrscheinlichkeit 1 (also fast immer) auch im Einzelfall. Entsprechende Korrelationsrechnungen (mit sehr idealisierten Quanten-Detektorelementen) findet man nämlich in Mandel & Wolf.
Das ist in Übereinstimmung mit dem Experiment, und kann daher als Faktum angesehen werden, unabhängig von der Interpretation.
Die Vermutung der TI ist, dass sich dies aus der unitären Dynamik in jedem Einzelfall herleiten lässt, also ohne Bornsche Regel. Aber wie schon öfters gesagt, habe ich noch kein Modell gefunden, das einfach genug war, dass ich das auch hätte zeigen können. Die Rechnungen werden immer so schnell unübersichtlich, dass ich jedesmal aufgegeben habe. Aber fehlende formale Beweise sind kein Argument gegen etwas empirisch als richtig Befundenes.
Und natürlich ist dieses Faktum gegen unsere klassisch geprägte Intuition. Vor allem, wenn man fragt, wie die Natur dieses Kunsttstück fertigbringt, obwohl Interaktionen in der QED immer lokal sind.... Mein Erklärungsversuch, dafür, dass nichtw wirklich seltsames (nämlich akausales) passiert, ist die erweiterte Kausalität, von der ich weiter oben schon gesprochen habe.
Man muss auch berücksichtigen, dass es in der TI ncihtlokale Observablen gibt (die nichtlokalen Korrelationsfunktionen gehen in die Dynamik der lokalen Observablen ein), also die Voraussetzungen von Bell's Theorem nicht erfüllt sind. Daher sind klassische, lokal geprägte Vorstellungen hier einfach nicht angemessen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 21. Jul 2025 13:51 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | würden Sie behaupten, das DRP funktioniere auch mit ebenen Wellen, dann hätte ich ganz prinzipielle Bedenken. |
Natürlich funktioniert das DRP universell, also auch für ebene Wellen! |
Was meinen Sie mit "funktioniert"? Dass es als Hypothese zu korrekten Vorhersagen führt? |
Nein. Das DRP ist eine rein statistische Aussage, die mit den Experimenten in vollständiger Übereinstimmung ist. Ausserdem ist es theoretisch äquivalent mit der statistischen Beschreibung der Quantenmechanik durch POVMs. |
Ok, klar, danke.
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Man bescheint einfach die Photoplatte uniform mit Laserlicht. |
Mich interessieren wirklich nur Einzelereignisse, also die Präparation eines ein- oder zwei-Photonzustandes und dessen Detektor-Response. Im Idealfall wären das ja ein oder zwei Ereignisse in einem Detektorelement im Bereich einiger µm². |
Das Problem ist, dass man Einzelereignisse bei Photonen experimentell kaum realisieren kann, und sogar deren konsistente Modellierung Problem macht.
Woher wollen Sie wissen, dass Sie ein einzelnes Objekt in einem ein- oder zwei-Photonzustand präpariert und dieses dann auch gemessen haben? Da gibt es viele Hindernisse, die sich bei statistischen Versuchen under dem Stichwort Effizienzbetrachtungen unter den Teppich kehren lassen, bei einzelnen Objekten aber nicht zu kontrollieren sind. |
Auch die Probleme sind mir klar, wenn auch nicht in jedem Detail. Sie hatten auf die Problematik der Modellierung bereist früher hingewiesen.
Nur, eine realistische Interpretation der QM / QFT sollte eben etwas über Einzelereignisse sagen können, erstens weil diese in der Realität tatsächlich stattfinden, und zweitens weil insbs. daran sich die Geister bei den Interpretationen scheiden; für eine rein stochastische Betrachtung hat man einige gut "funktionierende" Interpretationen zur Hand.
Einzelereignisse diskutiert man seit Schrödinger (Messung eines einzelnen Zerfallsprozesses, die Detektion in einem Zählrohr ist simpel) und Mott (Nebelkammer; Spuren einzelner "Teilchen"). Dann haben wir EPR (Bell hat das zunächst rein statistisch betrachtet, bei GHZ sind wir am Einzelereignis dran). Einzelne Detektorereignisse habe ich an jedem Beschleuniger, wobei ein Ereignis günstigstenfalls nur aus einigen wenigen Detektorereignissen = einigen wenigen detektierten "Teilchen" besteht (ob der Strahl als "Ensemble von Einzelteilchen" aufgefasst werden kann, ist nochmal eine andere Frage; ich denke schon). Ich kann Einzelereignisse mittels Paul-Fallen untersuchen. Ich kann verschränkte Photonen mittels des o.g. pi-0-Zerfalls präparieren. Man muss nicht unbedingt Photonen betrachten, andere "Teilchen" sind ja auch interessant ... |
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A.Neumaier
Gast
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| A.Neumaier Verfasst am: 21. Jul 2025 14:07 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Eine realistische Interpretation der QM / QFT sollte eben etwas über Einzelereignisse sagen können, erstens weil diese in der Realität tatsächlich stattfinden, und zweitens weil insbs. daran sich die Geister bei den Interpretationen scheiden; für eine rein stochastische Betrachtung hat man einige gut "funktionierende" Interpretationen zur Hand.
Einzelereignisse diskutiert man seit Schrödinger (Messung eines einzelnen Zerfallsprozesses, die Detektion in einem Zählrohr ist simpel) und Mott (Nebelkammer; Spuren einzelner "Teilchen"). Dann haben wir EPR (Bell hat das zunächst rein statistisch betrachtet, bei GHZ sind wir am Einzelereignis dran). Einzelne Detektorereignisse habe ich an jedem Beschleuniger, wobei ein Ereignis günstigstenfalls nur aus einigen wenigen Detektorereignissen = einigen wenigen detektierten "Teilchen" besteht (ob der Strahl als "Ensemble von Einzelteilchen" aufgefasst werden kann, ist nochmal eine andere Frage; ich denke schon). Ich kann Einzelereignisse mittels Paul-Fallen untersuchen. Ich kann verschränkte Photonen mittels des o.g. pi-0-Zerfalls präparieren. Man muss nicht unbedingt Photonen betrachten, andere "Teilchen" sind ja auch interessant ... |
Dafür habe ich ja die TI entwickelt. Sie geht über das DRP hinaus, indem sie Aussagen úber Einzelereignisse macht. Diese müssen gelten, wenn es überhaupt eine realistische Interpretation gibt - also wenn man jedem Quantensystem einen Zustand zuordnen kann. Denn sie entsprechen den Beobachtungen und unserem Wissen über makroskopische Systeme, wie man es aus der Quantenmechanik herleiten kann.
Das einzige Problem der TI ist, dass ich diese Aussagen (auf Grund von empirischen Fakten) postulieren muss, weil ich sie nicht aus einer unitären Dynamik herleiten kann. Dafür sind die technischen Probleme dabei bisher zu schwierig. (Vielleicht ist die wahre Dynamik des Universums ja nichtunitär....)
Aber alle anderen realistischen Interpretationen postulieren ja auch ihre - viel wilderen - Zusatzannahmen! Das darf man also nicht gegen die TI richten, sonst misst man mit zweierlei Massstäben. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 21442
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| TomS Verfasst am: 21. Jul 2025 14:33 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | Dafür habe ich ja die TI entwickelt. Sie geht über das DRP hinaus, indem sie Aussagen úber Einzelereignisse macht. Diese müssen gelten, wenn es überhaupt eine realistische Interpretation gibt - also wenn man jedem Quantensystem einen Zustand zuordnen kann. Denn sie entsprechen den Beobachtungen und unserem Wissen über makroskopische Systeme, wie man es aus der Quantenmechanik herleiten kann. |
Diese Aussagen kann man gar nicht oft wiederholen, da immer noch zu viele Leute die Quantenmechanik rein auf Ensembles anwenden möchten, so als gäbe es keine Einzelereignisse. Für mich ist die Quantenmechanik entweder in der Lage, diese zu erklären, oder sie ist unvollständig.
Daran hat sich seit Einsteins Diskussionen mit Bohr nichts geändert.
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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. |
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TechnikFan
Anmeldungsdatum: 05.11.2024
Beiträge: 251
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| TechnikFan Verfasst am: 23. Jul 2025 19:39 Titel: |
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| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: | | TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Photonen werden Wellen- und Teilchen-Eigenschaften zugesprochen. |
Ein Photon hat immer Wellenaspekte, aber nur manchmal (in speziellen Kontexten) Telchenaspekte. |
Ich weiß, dass bei der Interpretation der QM häufig formuliert wird, dass ein Quantenobjekt, wie zum Beispiel ein Photon, vor einer Messung anders ist als nach der Messung. Das kann ich nachvollziehen, insbesondere wenn mit der Messung das Quantenobjekt mehr oder weniger verändert wird.
Wenn ein Photon im ungemessenen Zustand Wellen- und Teilcheneigenschaften hat, dann sollte die QM-Beschreibung sowohl Wellen- als auch Teilchen-Anteile haben. Ich (als Laie) sehe im QM-Formalismus hier immer nur Wellen-Beschreibungen.
| Sonnenwind hat Folgendes geschrieben: |
Hier sieht man tatsächlich keine Teilchen.
Teilchenaspekte kommen wohl erst durch die Wechselwirkung mit der Materie zustande. |
Wenn der QM-Formalismus keine Teilchen-Aspekte bedient, ist er nach meinem Verständnis sehr unvollständig (nicht nur im Sinne EPR).
Den Teilchen-Aspekt kann man, soweit ich weiß, mit einer Lichtdruckmessung bestätigen. Wenn ich jetzt nach einem Doppelspalt immer noch in den hellen Stellen Lichtdruck feststelle, hat das Photon immer noch Teilchen-Eigenschaften.
| A.Neumaier hat Folgendes geschrieben: |
| TechnikFan hat Folgendes geschrieben: | | Also wenn ein Photon vor dem Doppelspalt ein bisschen Teilchen ist, dann ist es das auch nach dem Doppelspalt. |
Verliert der Kontext die speziellen Eigenschaften, die fúr die Approximation der geometrischen Optik notwendig sind, so verliert es auch seine Teilchengenschaften - ganz, nicht nur ein Bisschen. |
Sorry für die flapsige Formulierung „bisschen Teilchen“. Aber meine Kernaussage, dass Photonen Teilcheneigenschaften haben und bei Experimenten auch behalten, falls sie nicht durch Absorption aufgelöst werden, sehe ich nicht als widerlegt.
Können Sie ein Experiment nennen, das meine Aussage widerlegt? |
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