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efreet
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 8
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 efreet Verfasst am: 01. März 2007 01:18 Titel: Fragen zur Verschränkung |
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Hi,
habe da mal ein paar Fragen zur Verschränkung:
Heißt Verschränkung, dass ich die Eigenschaft des einen Photons ändern kann und sich damit die Eigenschaft des anderen Photons auch ändert? Ich meine nicht nur die Festlegung der Eigenschaft, sondern immer neue Änderung der Eigenschaft.
Im Prinzip hat man doch durch die Messung Information übertragen? Angenommen, die zwei Photonen werden hergestellt und von je einem Wissenschaftler wird eins genommen. Bevor die Beiden sich auf die Reise machen, werden noch die Uhren abgeglichen und sie berechnen eine Zeit, in der sie beide ein Lichtjahr von einander entfernt sind. Nun misst der eine sein Photon und ein paar Minuten später guckt der 2. Wissenschaftler sein Photon an. Ist hier nicht die Information des Photons Nr 1 zum Anderen übertragen wurden (die Information ist für Wissenschaftler Nr 2 nutzbar) und das mit Überlichtgeschwindigkeit? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 01. März 2007 01:58 Titel: |
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Die Information, die hier übertragen wird, stammt ja nicht vom anderen reisenden Wissenschaftler, sondern vom Ausgangspunkt der verschränkten Photonen.
Dass die beiden Photonen verschränkt sind, bedeutet, dass sie in einem Zwei-Teilchen-Zustand sind, der festlegt, dass die Messungen an den beiden Teilchen entgegengesetzte Ergebnisse ergeben werden.
Wenn einer der beiden Wissenschaftler seine Messung durchführt, dann kann er zwar sagen, dass das Messergebnis des anderen das Gegenteil ergibt, aber diese Information hat er vom Ausgangspunkt der Reise. Und er hat keine Ahnung, ob der andere schon gemessen hat oder erst noch messen wird, denn auch dabei muss er sich auf die Informationen stützen, die er vom Ausgangspunkt der Reise hat, und darauf vertrauen, dass sich der andere an die Absprache halten konnte.
Und die Informationen vom Ausgangspunkt wurden ja alle ganz brav mit Geschwindigkeiten kleiner oder gleich c übertragen. |
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efreet
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 8
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| efreet Verfasst am: 01. März 2007 10:26 Titel: |
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Es ist doch so, dass die Eigenschaften der beiden Teilchen vor der Messung unbestimmt sind. Wenn nun das Eine gemessen wird, nimmt das Andere wie von Zauberhand einen bestimmten Zustand ein. Und das auch erst zum Zeitpunkt der Messung. Woher weis nun das Teilchen
1. Wann das andere Teilchen gemessen wurde und
2. Welchen Zustand es annehmen soll?
Für mich gibt es da nur eine "logische" Erklärung: beide Teilchen haben ihren Zustand schon vorher, wir wissen ihn nur noch nicht.
Mir fällt da gerade noch was ein. Lesch meinte in einer seiner Sendungen, dass man in einem Experiment Elektronen am Doppelspalt interferieren lassen hat. Als man aber gemessen hat, durch welchen Spalt die Elektronen fliegen, haben sie hinterm Spalt nicht mehr interferiert und sich wie Teilchen verhalten.
Könnte man dies auf die verschränkten Teilchen übertragen?
Solange man beide Teilchen noch nicht gemessen hat, müssten beide sich wie Wellen verhalten. Wenn man ein Teilchen misst, dürfte auch das Andere seine Welleneigenschaft verlieren?
Wenn ja, könnte man doch so Information über tragen: Man reiht viele Elektronen hintereinander. Auf der Senderseite werden nach dem Binärsystem Teilchen gemessen, auf der Empfängerseite wird geguckt, wie sie sich verhalten. Welle entspricht 0, Teilchen entspricht 1. Und schon hat man seine Informationsübertragung? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 01. März 2007 12:22 Titel: |
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| efreet hat Folgendes geschrieben: |
Mir fällt da gerade noch was ein. Lesch meinte in einer seiner Sendungen, dass man in einem Experiment Elektronen am Doppelspalt interferieren lassen hat. Als man aber gemessen hat, durch welchen Spalt die Elektronen fliegen, haben sie hinterm Spalt nicht mehr interferiert und sich wie Teilchen verhalten.
Könnte man dies auf die verschränkten Teilchen übertragen?
Solange man beide Teilchen noch nicht gemessen hat, müssten beide sich wie Wellen verhalten. Wenn man ein Teilchen misst, dürfte auch das Andere seine Welleneigenschaft verlieren?
Wenn ja, könnte man doch so Information über tragen: Man reiht viele Elektronen hintereinander. Auf der Senderseite werden nach dem Binärsystem Teilchen gemessen, auf der Empfängerseite wird geguckt, wie sie sich verhalten. Welle entspricht 0, Teilchen entspricht 1. Und schon hat man seine Informationsübertragung? |
Abgesehen von technischen und Formulierungsdetails
(Formulierung: Was man hier misst, ist strenggenommen nicht, ob das Elektron ein Teilchen oder eine Welle war, sondern ob es durch einen Spalt gegangen ist oder durch beide gleichzeitig. Technisches Detail: Denn auch wenn das Elektron durch den Einzelspalt geht, verhält es sich wie eine Welle und ergibt auf dem Schirm das Beugungsmuster für die Beugung einer Welle am Einzelspalt. Weil man am Detektionsschirm also immer ein komplettes Beugungsmuster braucht, um die Information abzulesen, muss man das Experiment mit dem Elektron also jeweils ziemlich oft wiederholen, bis das Beugungsmuster klar genug ist.)
kann man so in der Tat Informationen übertragen. Das ist auch nicht verwunderlich, denn wenn man einen der beiden Spalte des Doppelspaltes zuhält, dann bekommt man auf dem Detektionsschirm natürlich auch das entsprechende Bild.
Im Beispiel unserer beiden Wissenschaftler wäre diese "Informationsübertragung" eher langweilig: Denn da würde das einfach bedeuten, dass einer der Wissenschaftler seine eigene Messung an seinem Photon nochmal wiederholt, obwohl er das Ergebnis dieser zweiten Messung schon im Voraus kennt, denn er hat es ja eben schon gemessen.
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| efreet hat Folgendes geschrieben: | Es ist doch so, dass die Eigenschaften der beiden Teilchen vor der Messung unbestimmt sind. Wenn nun das Eine gemessen wird, nimmt das Andere wie von Zauberhand einen bestimmten Zustand ein. Und das auch erst zum Zeitpunkt der Messung. Woher weis nun das Teilchen
1. Wann das andere Teilchen gemessen wurde und
2. Welchen Zustand es annehmen soll?
Für mich gibt es da nur eine "logische" Erklärung: beide Teilchen haben ihren Zustand schon vorher, wir wissen ihn nur noch nicht.
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Indem du nun von einer Informationsübertragung zwischen den Teilchen (und nicht mehr zwischen den Wissenschaftlern) sprichst, bringst du den Gedanken noch schärfer auf den Punkt  Natürlich können wir ein Teilchen nicht persönlich fragen, welchen Informationsstand es über seinen eigenen Zustand hat. Erst durch eine Messung können wir etwas über den Zustand des Teilchens erfahren. Jede Theorie, die es erfolgreich schafft, diese Messergebnisse so gut vorherzusagen, wie das möglich ist, funktioniert erfolgreich.
| Zitat: |
Es ist doch so, dass die Eigenschaften der beiden Teilchen vor der Messung unbestimmt sind. Wenn nun das Eine gemessen wird, nimmt das Andere wie von Zauberhand einen bestimmten Zustand ein. Und das auch erst zum Zeitpunkt der Messung.
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Was du hier beschreibst, ist die sogenannte Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik. In ihr beschreiben die Wellenfunktionen den Kenntnisstand, den man von einem System haben kann, und dieser Kenntnisstand wird als der Zustand des Systems bezeichnet. Und weil sich dieser Kenntnisstand durch eine Messung abrupt ändert, ändert sich bei einer Messung natürlich auch die Wellenfunktion abrupt, man spricht von einem "Kollaps der Wellenfunktion".
| Zitat: |
Für mich gibt es da nur eine "logische" Erklärung: beide Teilchen haben ihren Zustand schon vorher, wir wissen ihn nur noch nicht.
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Es gibt viele gescheiterten Versuche, solche sogenannten realistischen Theorien mit verborgenen Variablen so konsistent zu formulieren, dass sie dieselben korrekten Messergebnisse voraussagen wie die Quantenmechanik, und einen Beweis des Mathematikers John von Neumann aus dem Jahr 1932 über die Unvereinbarkeit von Quantenmechanik und verborgenen Variablen.
Aber auch einen Erfolg: Die Bohmsche Mechanik, eine nicht-lokale, realistische Theorie verborgener Variabler, liefert in der Tat exakt die gleichen Vorhersagen für die Messergebnisse wie die Quantenmechanik nach der Kopenhagener Deutung.
Als gut allgemeinverständliche Lektüre zu diesem Thema kann ich zum Beispiel das Buch von Silvia Arroyo Camejo sehr empfehlen, da ist das, was ich oben über verborgene Variable gesagt habe, noch schöner und ausführlicher erklärt.
Siehe z.B. dazu
http://www.physikerboard.de/htopic,5408,camejo.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Silvia_Arroyo_Camejo |
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efreet
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 8
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| efreet Verfasst am: 01. März 2007 21:49 Titel: |
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| Zitat: | | Weil man am Detektionsschirm also immer ein komplettes Beugungsmuster braucht, um die Information abzulesen, muss man das Experiment mit dem Elektron also jeweils ziemlich oft wiederholen, bis das Beugungsmuster klar genug ist.) |
Das würde ich so nicht sagen. Wenn es sich als Teilchen verhält, kann es nur die Bahn einer Geraden annehmen (Wenn alle anderen Einflüsse ausgeschalten sind). Ist es aber ne Welle, kann es am Doppelspalt interferieren. Und selbst bei einem Einzigen kann man gucken, ob es nen Knick macht am Spalt oder nicht.
| Zitat: | | Im Beispiel unserer beiden Wissenschaftler wäre diese "Informationsübertragung" eher langweilig: Denn da würde das einfach bedeuten, dass einer der Wissenschaftler seine eigene Messung an seinem Photon nochmal wiederholt, obwohl er das Ergebnis dieser zweiten Messung schon im Voraus kennt, denn er hat es ja eben schon gemessen. |
Versteh ich grad nicht, was du damit meinst. Es soll ja keiner von beiden zweimal messen. Ich stelle mir das so vor: der Eine tippt nach dem binären System eine Reihe von verschränkten Elektronen hintereinander an und codiert ein Wort, welches der andere Wissenschaftler nicht kennt. Der Andere (1 Lichtjahr entfernt) guckt zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt (zu dem er weis, dass der andere Typ die Elektronen "codiert" hat) nach, welche Elektronen Wellencharakter und welche Teilchencharakter haben und kann so die Botschaft entschlüsseln.
Würde das denn funktionieren? Wenn nicht, wo liegt das Problem? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 01. März 2007 22:11 Titel: |
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Ein Elektron ist nie "nur" Teilchen oder "nur" Welle, sondern immer beides gleichzeitig. Ein Elektron, das durch einen Einzelspalt fliegt, erzeugt also das Einzelspalt-Beugungsmuster einer Welle.
"Welle sein" und "Teilchen sein" sind also keine entgegengesetzten Eigenschaften, aus denen ein verschränkter Zustand bestehen könnte.
Die Feststellung "Die Elektronen sind durch den Spalt geflogen, während ich den anderen Spalt zugehalten habe" und die Feststellung "Auf dem Detektionsschirm bildet sich ein Einzelspalt-Beugungsmuster" sind zwei Messungen ein und derselben Sache. Daher habe ich von "zweimal hintereinander dasselbe messen" gesprochen. |
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efreet
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 8
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| efreet Verfasst am: 01. März 2007 22:49 Titel: |
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Der Spalt sollte nicht zugehalten werden Kennst du das Experiment, von dem Lesch erzählte? Es ging darum, festzustellen, welches Elektron durch welchen Spalt geflogen ist. Doch als man das tat, zeigte sich kein Interferenzmuster mehr. Dieses zeigte sich nur, wenn man die Elektronen "in Ruhe gelassen hat", also nicht gemessen hat, welches wo durch flog. Ich guck mal, ob ich die Sendung finde..
habs: Alpha Centauri - Was ist die Unschärferelation |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 02. März 2007 00:39 Titel: |
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Ah, ich glaube, du meinst eine Messung, bei der man alle Elektronen, die durch den einen Spalt gehen, mit Photonen beschießt, so dass sich kein Interferenzbild mehr zeigen kann, und so dass man in dieser Messung nur noch den Teilchencharakter der Elektronen sieht.
Dann braucht man immer noch viele Elektronen, bis man das Interferenzbild vom "verwischten" Bild ohne Interferenzmuster unterscheiden kann:
Zur Veranschaulichung eine schöne Simulation des Zustandekommens des Interferenzbildes von Elektronen am Doppelspalt:
 http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/schroedinger/akku.gif
von http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/schroedinger/klicker.html
und die schönen Simulationen auf
http://www.pctheory.uni-ulm.de/didactics/quantenchemie/html/DpSpaltF.html
(Die untersten der drei Simulationen (insbesondere die Kugeln und die Elektronen bei nur einem offenen Spalt) zeigen schön, wie stark zum Beispiel die Elektronen an einem Einzelspalt streuen, auch wenn sie nicht interferieren. An einem Doppelspalt, bei dem man die Elektronen mit Photonen am Interferieren hindern, ergibt sich auch so eine breit gestreute Verteilung ohne Interferenzstruktur.)
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Es vielleicht nun am einfachsten, du vergisst das, was ich oben über "zweimal hintereinander dasselbe messen" gesagt habe, denn ich glaube, das knüpft nicht an das an, was du meintest. |
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