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dj2289



Anmeldungsdatum: 31.07.2004
Beiträge: 39

Beitrag dj2289 Verfasst am: 23. Mai 2007 14:12    Titel: Quanten-Realität Antworten mit Zitat

Hi,

folgende Frage, man kann zwar nicht genau messen, wo sich ein Teilchen befindet (Heißenbersche-Unschärferelation). Aber das Teilchen kann ja trotzdem diskret sein (Einen Ort und eine Geschwindigkeit besitzen) --> Determinismus. Aber Heisenberg sagte auch, dass ein Teilchen erst exisitert, wenn man es misst. Wie kam er hierrauf?

Gruß

dj

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bishop
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Beitrag bishop Verfasst am: 23. Mai 2007 14:39    Titel: Antworten mit Zitat

das läuft folgendermaßen:

Ein Teilchen, für das die UBR gilt wird erst durch die Messung determiniert. Du kannst also VOR einer Messung nicht genau sagen, ob ein Teilchen existiert oder nicht. (Genaugenommen kann man nicht sagen, ob z.B ein Elektron innerhalb eines bestimmten Raumabschnittes ist, weil dass Elektronen im Allgemeinen existieren ist offensichtlich)
Und NACH der Messung kannst du eben eine Aussage über die Existenz eines Teilchens an diesem Ort machen, davor weisst du es eben nicht.

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dj2289



Anmeldungsdatum: 31.07.2004
Beiträge: 39

Beitrag dj2289 Verfasst am: 23. Mai 2007 15:56    Titel: Antworten mit Zitat

genau das hab ich ja schon oben gesagt, aber warum ist das so ?
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Beitrag bishop Verfasst am: 24. Mai 2007 14:03    Titel: Antworten mit Zitat

Naja, dass für ein Quantenobjekt die UBR gilt ist ein Axiom, bzw empirisch experimentell bestätigt. Und daraus ergibt sich dann der logische Schluss, dass ich keine sichere Aussage über die Existenz eines Teilchens in einem Raumabschnitt machen kann, bevor ich nachmesse.

Oder meinst du vielmehr warum das Messen eines Teilchens dieses determiniert? Das liegt daran, dass die UBR nur gilt, wenn ein Quantenobjekt mehrere gleichberechtigte Möglichkeiten hat irgendwas zu tun. (z.B könnte ein Elektron nach links oder rechts, solange keine relevanten äußeren Einflüsse gegeben sind) Solange das der Fall ist, tut das Elektron beides, fliegt also nach links und nach rechts. Stellt man aber links ein Messgerät auf, so sind die Möglichkeiten nicht mehr gleichberechtigt, weil das Elektron beim Flug nach links sich verraten würde. Das bedeutet also, dass sich das Elektron diesmal fest (determiniert) entscheiden muss ob es entdeckt wird oder nicht, und dadurch verliert es seinen Quantencharackter und ist entweder links oder rechts.

Ich benutze jetzt unkorrekte Ausdrücke wie "das elektron entscheidet sich", in wahrheit entscheidet sich hier immer der Zufall, weil im optimalen Fall die Wahrscheinlichkeit genau 50% ist, ob es nach links oder rechts geht.

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Würfelspieler



Anmeldungsdatum: 27.05.2007
Beiträge: 3

Beitrag Würfelspieler Verfasst am: 27. Mai 2007 23:08    Titel: verwirrend... Antworten mit Zitat

Also, ich finde es auch ziemlich verwirrend, wie man sich das Verhalten von Quantenobjekten vorstellen soll. Meiner Meinung nach ist bisher wohl noch niemandem eine wirklich anschauliche und schlüssige Deutung geglückt (die mathematischen Formeln und Rechenregeln mögen ja alle richtig sein, aber wie kann man sich das alles vorstellen? grübelnd ). Da beruhigt es mich doch, dass über dieses Thema auch unter den Physikern von Anfang an heftig gestritten wurde (was zum Beispiel die Seite "Gott würfelt nicht" vor allem anhand Einsteins Kritik darstellt).

Aber wenn man sich ein Teilchen eher als Welle vorstellt, ist es vielleicht nicht mehr so verzwickt:
Dass eine Welle nicht an einem bestimmten Ort, sondern auf einen größeren Raum ausgebreitet ist (also "unscharf" ist), ist ja eigentlich klar. Wenn man dann den Ort dieser Welle misst, wird sie irgendwie wieder auf engeren Raum zusammengepresst, wobei sich hier natürlich die Frage stellt, wie dieses "irgendwie" funktionieren soll. Aber das kann man ja vielleicht noch klären (z.B. mit der Theorie der Dekohärenz, das ist wohl klüger als zu behaupten, das alles habe damit zu tun, dass ein Messvorgang etwas ganz besonderes sei).
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 30. Mai 2007 14:14    Titel: Re: verwirrend... Antworten mit Zitat

dj2289 hat Folgendes geschrieben:

folgende Frage, man kann zwar nicht genau messen, wo sich ein Teilchen befindet (Heißenbersche-Unschärferelation). Aber das Teilchen kann ja trotzdem diskret sein (Einen Ort und eine Geschwindigkeit besitzen) --> Determinismus.

Mit diesen beiden Formulierungen bin ich nicht ganz einverstanden. Laut der Heisenbergschen Unschärferelation kann man sehr wohl genau messen, wo sich ein Teilchen befindet, nämlich genau dann, wenn die Impulsunschärfe des Teilchens unendlich groß ist. Denn die Heisenbergsche Unschärferelation sagt ja vielmehr, dass es nicht möglich ist, den Impuls und den Ort eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau zu messen.

Also macht es keinen Sinn, davon zu sprechen, das Teilchen besitze gleichzeitig einen ganz bestimmten Ort und eine ganz bestimmte Geschwindigkeit. Also muss man die klassische anschauliche Vorstellung vom Punktteilchen mit gegebenem Ort und gegebener Geschwindigkeit aufgeben, und man muss in der Quantenmechanik viel genauer hinschauen, wenn man sich über Determinismus Gedanken macht.

Würfelspieler hat Folgendes geschrieben:
Also, ich finde es auch ziemlich verwirrend, wie man sich das Verhalten von Quantenobjekten vorstellen soll.

Ich würde weder sagen, dass man sich das Verhalten von Quantenobjekten auf eine ganz bestimmte Art und Weise vorstellen "soll", noch würde ich sagen, dass man sich anschaulich überlegen und entscheiden könnte, wie sich Quantenobjekte verhalten, bevor man sich intensiv damit auseinandergesetzt hat, was man tatsächlich in den Experimenten misst. Wenn es dann verschiedene konsistente Deutungsmöglichkeiten gibt, die das Modell erklären, das den Ausgang der Experimente richtig vorhersagen kann, dann finde ich, dass die verschiedenen dazu gehörigen Anschauungen alle wertvoll sind.

Natürlich gibt es auch anschauliche Überlegungen, die nicht zu den Ergebnissen der Experimente passen und nicht zu einem Modell führen, das diese Ergebnisse erklären kann. Das ist dann natürlich ein Zeichen, dass man sich das so wohl lieber nicht vorstellen sollte.

Zitat:

Aber wenn man sich ein Teilchen eher als Welle vorstellt, ist es vielleicht nicht mehr so verzwickt:
Dass eine Welle nicht an einem bestimmten Ort, sondern auf einen größeren Raum ausgebreitet ist (also "unscharf" ist), ist ja eigentlich klar.

Ich finde es prima, dass du es als anschaulich empfindest, dir ein Quantenobjekt wie zum Beispiel ein Elektron, ein Atom oder gar ein Fullerenmolekül als Welle vorzustellen. Viele finden es nämlich extrem unanschaulich, sich ein Materieteilchen in einem Zustand vorzustellen, der eine kohärente Überlagerung aus vielen Zuständen ist, deren Orte viel weiter auseinanderliegen als der Durchmesser des Teilchens groß ist.

Wie diese Überlagerung kohärenter Zustände bei einer Messung in einen Zustand übergeht, der einen ganz bestimmten Ort hat, das kann man entweder ganz einfach in einer Vorher-Nachher-Betrachtung beschreiben, oder versuchen, deutlich genauer hinzuschauen.

Ersteres macht die Kopenhagener Deutung mit dem sogenannten Kollaps der Wellenfunktion: Bei einer Messung wird aus der Wellenfunktion, die den kohärenten, delokalisierten Überlagerungszustand beschreibt, der lokalisierte Zustand eines Teilchens im Detektor, zum Beispiel ein Punkt auf dem Detektionsschirm. Diese Betrachtungsweise ist einfach, man kann prima damit rechnen, man braucht zum Rechnen nicht zu beschreiben, was genau während des Messens abläuft, und kann für die Rechnungen prima annehmen, der Übergang vom einen zum anderen Zustand erfolge beim Messen instantan.

Zweiteres macht die Theorie der Dekohärenz, die sagt, dass der kohärente Überlagerungszustand durch Wechselwirkung mit der Umwelt (in unserem Beispiel durch Wechselwirkung mit dem Messgerät) in den lokalisierten Zustand übergeht, und dass für diesen Übergang eine gewisse Zeit erforderlich ist, die sogenannte Dekohärenzzeit. (Genau hinschauen ist natürlich auch schwieriger: Solche Dekohärenzzeiten zu messen ist meines Wissens bisher erst für manche Systeme (zum Beispiel in Kernspinresonanz-Messungen oder in Experimenten zum Quantencomputing) gut möglich, für viele andere Systeme hat man das noch nicht geschafft.)

So eine Deutung als allmählicher Übergang ist immer physikalischer als ein abrupter Übergang, aber natürlich ist der abrupte Übergang für die allermeisten Zwecke zum Überlegen und zum Rechnen beim Anwenden der Quantentheorie viel einfacher und völlig ausreichend.

So etwas kennen wir aus allen möglichen Bereichen der Physik: Für die Betrachtung und das Verständnis eines elastischen Stoßes an einer Wand reicht es in aller Regel, mit Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel und "Impulskomponente senkrecht zur Wand wechselt ihr Vorzeichen" zu rechnen, ohne dass wir eine Computersimulation der Verformung des Balles während der Reflexion an der Wand brauchen.
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