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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Welle Teilchen Dualismus


fossilium
27.01.14, 01:05
Hallo zusammen,

habe eine Frage, die wahrscheinlich leicht zu beantworten ist, aber die Antwort fällt mir nicht ein:

Eine elektromagnetische Welle passiert einen Doppelspalt und trifft auf einen Schirm. Dort werden parallel zur Schirmoberfläche periodische Intensitätsänderungen gemessen (Interferenz). Besteht nun der Schirm aus einem Metall, werden evtl. (z.B. am Ort der Intensitätsmaxima) Elektronen aus dem Metall freigesetzt.

Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Wo ist der Gedankenfehler ?

Vielen Dank für Eure Hilfe bei der Klärung dieser Frage.

Grüsse
Fossilium

Philipp Wehrli
27.01.14, 11:02
Hallo zusammen,

habe eine Frage, die wahrscheinlich leicht zu beantworten ist, aber die Antwort fällt mir nicht ein:

Eine elektromagnetische Welle passiert einen Doppelspalt und trifft auf einen Schirm. Dort werden parallel zur Schirmoberfläche periodische Intensitätsänderungen gemessen (Interferenz). Besteht nun der Schirm aus einem Metall, werden evtl. (z.B. am Ort der Intensitätsmaxima) Elektronen aus dem Metall freigesetzt.

Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Wo ist der Gedankenfehler ?

Vielen Dank für Eure Hilfe bei der Klärung dieser Frage.

Grüsse
Fossilium
Ich bin nicht sicher, ob ich dich richtig verstehe. Den Doppelspaltversuch kann man mit einzelnen Photonen durchführen. Du hast dann einzelne Photonen, die genau an einer Stelle auftauchen, aber nach den Regeln der Wellenlehre gehäuft bei den Intensitätsmaxima. Das ist so.

Hawkwind
27.01.14, 11:46
Interferenz am Spalt und Doppelspalt mit Licht lässt sich doch rein klassisch durch die Wellennatur des Lichtes erklären: Huygens'sches Prinzip.
Dafür brauchst du keine Quanten oder Korpuskeln.m Siehe z.B.
http://expweb.phys.ethz.ch/05/10/802/bes.pdf

Timm
27.01.14, 19:50
Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Soweit mir bekannt, löst sich der Welle-Teilchen Dualismus auf der tieferen Verständnisebene der QED ohnehin auf.
Darüber sehe ich in Deinem Beispiel eigentlich keinen Widerspruch, denn ob Welle oder Teilchen ist Aspekt des untersuchten Phänomens. Dann gilt Doppelspalt -> Welle, Nachweis durch den Detektor -> Teilchen. Der angesprochene Dualismus behauptet ja nicht, daß nach dem Durchgang als Welle diese Manifestation erhalten bleiben muß.

Gruß, Timm

fossilium
27.01.14, 23:48
Hallo Philip Wehrli,

danke ! Habs verstanden. Strahlung kann lokale Wirkungen haben, der Ort der Wirkung streut bei Wiederholungsmessungen statistisch entsprechend einem Interferenzmuster. Eine statistische Menge von Messungen kann - als Gesamtmessung interpretiert - , sehr wohl Wirkungen nachweisen, die von Objekten herrühren, die beide Aspekte (Welle und Teilchen) in sich vereinen.

Von Dualismnus kann man da eigentlich nicht mehr sprechen, dieser schliesst ja die physikalische Wirkung von Objekten, die beide Aspekte gleichzeitig in sich tragen, aus.

Aber egal, ich werde den Begriff Welle-Teilchen-Dualismus zukünftig einfach nicht mehr benutzen.

Grüsse Fossilium

Philipp Wehrli
28.01.14, 19:28
Die Begriffe 'Dualismus' und 'Komplementaritaet' wurden vor allem von Niels Bohr betont. Bohr sagte auch, die Welt lasse sich nur durch sich widersprechende Bilder vollständig beschreiben. Dies war ein Hauptstreitpunkt in seiner Debatte mit Einstein. Heute wird meist behauptet, Einsteins Standpunkt sei widerlegt. Dass Bohr seine Ansicht viel mehr revidieren musste, wird fast nie erwähnt.

Bauhof
28.01.14, 22:12
Die Begriffe 'Dualismus' und 'Komplementaritaet' wurden vor allem von Niels Bohr betont. Bohr sagte auch, die Welt lasse sich nur durch sich widersprechende Bilder vollständig beschreiben. Dies war ein Hauptstreitpunkt in seiner Debatte mit Einstein. Heute wird meist behauptet, Einsteins Standpunkt sei widerlegt. Dass Bohr seine Ansicht viel mehr revidieren musste, wird fast nie erwähnt.

Hallo Philipp Wehrli,

wann und in welcher Weise musste Nils Bohr seine Ansichten revidieren?

M.f.G. Eugen Bauhof

Philipp Wehrli
29.01.14, 21:41
Hallo Philipp Wehrli,

wann und in welcher Weise musste Nils Bohr seine Ansichten revidieren?

M.f.G. Eugen Bauhof
Leider komme ich zur Zeit nicht an meine Kartei ran. Möglicherweise steht das in Selleri, 'Die Debatte um die Quantentheorie'.
Nur so aus meiner Erinnerung: Niels Bohr hat unter dem Einfluss seiner esoterisch orientierten Frau die Idee der Komplementarität sehr grosszügig auf viele Bereiche ausgedehnt. Dies gipfelte in der Behauptung, es brauche zwei sich widersprechende Theorien, um die Welt korrekt zu beschreiben. Widersprüche waren seiner Ansicht nach in der Wissenschaft also nicht verboten, sondern sogar zwingend notwendig!
Ich denke, unter Physikern wird dieser Standpunkt heute klar abgelehnt. Wie, ob und wann Bohr sich davon gelöst hat, weiss ich nicht.

Hawkwind
30.01.14, 10:35
Vielleicht passt dieser Quote zur Thematik?


In its most orthodox form, Bohr's Complementarity Principle states that a quanton (a quantum system consisting of a Boson or Fermion) can either behave as a particle or as wave, but never simultaneosuly as both. A less orthodox interpretation of this Principle is the "duality condition'' embodied in a mathematical inequality due to Englert [B-G Englert, Phys. Rev. Lett., Vol. 77, 2154 (1996)] which allows wave and particle attributes to co-exist, but postulates that a stronger manifestation of the particle nature leads to a weaker manifestation of the wave nature and vice versa.

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0003073

Anscheinend wird da immer noch drüber debattiert. So recht verstehen kann ich's nicht. Orts- und Impulsdarstellung hängen in der Quantenmechanik über eine Fouriertransformation zusammen: je schärfer der Impuls ("ebene Wellen-Charakter") desto unschärfer der Ort ("Korpuskularcharakter") und umgekehrt. Was bleiben denn da noch für Fragen offen?

Englerts Statement erscheint deshalb ganz plausibel.

Als Einsteins großes Verdienst in dieser Debatte sehe ich an, dass er den "Finger in die offene Wunde legte" - den Verlust des "lokalen Realismus" in der QM betonte und hinterfragte.

JoAx
30.01.14, 13:16
Was bleiben denn da noch für Fragen offen?


Wie funktioniert es? :D


Soweit mir bekannt, löst sich der Welle-Teilchen Dualismus auf der tieferen Verständnisebene der QED ohnehin auf.


Hast du das "Gefühl" es verstanden zu haben, wie es aufgelöst wird?


Grüße an alle.

Bauhof
30.01.14, 13:26
Vielleicht passt dieser Quote zur Thematik?
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0003073
Anscheinend wird da immer noch drüber debattiert. So recht verstehen kann ich's nicht. Orts- und Impulsdarstellung hängen in der Quantenmechanik über eine Fouriertransformation zusammen: je schärfer der Impuls ("ebene Wellen-Charakter") desto unschärfer der Ort ("Korpuskularcharakter") und umgekehrt. Was bleiben denn da noch für Fragen offen?

Englerts Statement erscheint deshalb ganz plausibel.

Als Einsteins großes Verdienst in dieser Debatte sehe ich an, dass er den "Finger in die offene Wunde legte" - den Verlust des "lokalen Realismus" in der QM betonte und hinterfragte.

Hallo Hawkwind,

der Apacho-Übersetzer übersetzt den von dir zitierten Text wie folgt:

In seiner(ihrer) am meisten orthodoxen(konventionellen) Form(Formular) stellt Bohr \'s Complementarity Principle fest, dass sich ein quanton (ein Quant-System, das aus einem Boson oder Fermion besteht), entweder als eine Partikel oder als Welle, aber nie simultaneosuly als beide benehmen kann. Eine weniger orthodoxe(konventionelle) Interpretation dieses Principles ist \"Dualitätsbedingung \'\' aufgenommen(verkörpert) in eine mathematische Ungleichheit wegen Englert [B-G Englert, Phys. Ehrwürdiger Lette. Vol. 77, 2154 (1996)], der Welle und Partikel-Attributen erlaubt zu koexistieren, aber verlangt(voraussetzt), dass eine stärkere Manifestation der Partikel-Natur zu einer schwächeren Manifestation der Welle-Natur und umgekehrt(vice versa) führt.

Im Klartext:
Ein Quantensystem, das aus einem Boson oder Fermion besteht, kann sich entweder als Partikel oder als Welle "benehmen", aber sich nie als Partikel und Welle gleichzeitig "benehmen".

Eine andere Interpretation des Komplementaritätsprinzips besagt, dass zwar Koexistenz möglich wäre, aber nur in der Form, dass eine stärkere Manifestation der Partikel-Natur eine schwächere Manifestation der Wellen-Natur zur Folge hat und umgekehrt.

Musste deswegen Bohr das Komplementaritätsprinzip zurücknehmen? Oder muss es heute fallengelassen werden?

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
30.01.14, 13:42
...
Musste deswegen Bohr das Komplementaritätsprinzip zurücknehmen? Oder muss es heute fallengelassen werden?


Es gibt anscheinend unterschiedliche Interpretationen dieses Prinzips: othodoxe und weniger orthodoxe. :)

Einstein hatte anscheinend bemängelt, dass es kein adäquate Definition von Bohrs Komplementarität gäbe. Laut Wiki gab es erst 1961 eine Reihe von Arbeiten, die dieses Thema angingen und Einstein recht gaben:
Bedau, Oppenheim: Complementarity in quantum mechanics: A logical analysis, 1961, S. 201, S 224, S 225
http://de.wikipedia.org/wiki/Komplementarit%C3%A4tsprinzip

Ich finde, diese Diskussion ist eher von physik-historischem oder philosophischem Interesse. Wir haben ja längst die Quantenmechanik und können quantitative Vorhersagen berechnen - wozu dann noch solche Prinzipien?

JoAx
30.01.14, 13:51
Musste deswegen Bohr das Komplementaritätsprinzip zurücknehmen?


Also, mir kommt "Heute" der Gedanke, dass die Ansicht, dass

"Welle": als Ausdruck des Denk-Konzeptes - Etwas ist unendlich ausgedehnt und kontinuierlich, und
"Teilchen": als Ausdruck des Denk-Konzeptes - Etwas ist (scharf) begrenzt

seien gegensätzliche, einander ausschließende Konzepte - falsch ist.

Und daher braucht es keinen Prinzip, der die beiden "zusammen führt".

So in etwa.

Timm
30.01.14, 16:03
Wie funktioniert es? :D

Hast du das "Gefühl" es verstanden zu haben, wie es aufgelöst wird?

Nein, ich hab's mal irgendwo "mitbekommen" und würde gern Hawkwind fragen. Stimmt es, daß auf der Ebene der QED der Welle-Teilchen Dualismus sich auflöst und wie könnte man das einem Laien vermitteln?

Ach, habe gerade Joachim's Artikel gefunden.
http://www.scilogs.de/quantenwelt/wellen-teilchen-und-die-quantenphysik/

Timm
30.01.14, 16:42
Musste deswegen Bohr das Komplementaritätsprinzip zurücknehmen? Oder muss es heute fallengelassen werden?

In der Quantenphysik gibt es viele komplementäre Größen, auch solche, die sich auf ein Ensemble beziehen, wie beim Doppelspalt Experiment die Größen Weg Information/Interferenzbild. Da gibt's nichts zurückzunehmen.

Bohr war aber von der Komplementarität als grundlegendes Prinzip so überzeugt, daß er sie (letztlich erfolglos) auch außerhalb der Physik suchte.

Gruß, Timm

JoAx
30.01.14, 16:54
Nein, ich hab's mal irgendwo "mitbekommen" und würde gern Hawkwind fragen. Stimmt es, daß auf der Ebene der QED der Welle-Teilchen Dualismus sich auflöst und wie könnte man das einem Laien vermitteln?


Dem schließe ich mich an. :)


Ach, habe gerade Joachim's Artikel gefunden.
http://www.scilogs.de/quantenwelt/wellen-teilchen-und-die-quantenphysik/

Und, besser?

Hawkwind
30.01.14, 19:25
Nein, ich hab's mal irgendwo "mitbekommen" und würde gern Hawkwind fragen. Stimmt es, daß auf der Ebene der QED der Welle-Teilchen Dualismus sich auflöst und wie könnte man das einem Laien vermitteln?


Nach meinem Verständnis leistet das schon die Schrödingergleichung der Quantenmechanik. Liegen Lösungen vor, die (im Ortsraum) einem Wellenpaket mit einem scharfen Peak um einen Ort herum entsprechen, so zeigt die Lösung Teilchencharakter. Gleichen die Lösungen ebenen Wellen (d.h. in der Impulsdarstellung ein Peak), dann verhalten sie sich wellenartig. Natürlich kann sich das auch mischen.

Na gut, für Licht braucht man vielleicht doch die QED, da Photonen nicht der Schrödingergleichung genügen.

Hermes
30.01.14, 21:49
Also, mir kommt "Heute" der Gedanke, dass die Ansicht, dass
"Welle": als Ausdruck des Denk-Konzeptes - Etwas ist unendlich ausgedehnt und kontinuierlich, und
"Teilchen": als Ausdruck des Denk-Konzeptes - Etwas ist (scharf) begrenztseien gegensätzliche, einander ausschließende Konzepte - falsch ist.

Und daher braucht es keinen Prinzip, der die beiden "zusammen führt".


Wegweisend!

Ich finde, diese Diskussion ist eher von physik-historischem oder philosophischem Interesse. Wir haben ja längst die Quantenmechanik und können quantitative Vorhersagen berechnen - wozu dann noch solche Prinzipien?

https://www.youtube.com/watch?v=Y15NnGZIBuM
;)

JoAx
31.01.14, 03:09
Nach meinem Verständnis leistet das schon die Schrödingergleichung der Quantenmechanik.


Dann muss man sich schon fragen - Warum kam es überhaupt zu so einer Formulierung - "Dualismus"? :)
Das kam ja wohl auch nicht von Ungefähr, denke ich.

Hawkwind
31.01.14, 09:14
Dann muss man sich schon fragen - Warum kam es überhaupt zu so einer Formulierung - "Dualismus"? :)
Das kam ja wohl auch nicht von Ungefähr, denke ich.

Historisch bedingt: stammt noch aus der Zeit vor der Quantentheorie. Es war eines des "Paradoxa", die zu deren Entwicklung führte.

ingeniosus
14.02.14, 17:42
Es ist für das Herausschlagen eines Elektrons aus dem Metall nur die Energie (kinetische) entscheidend, nicht ob eine Welle oder ein Teilchen auftrifft.

Es muss rein praktisch eine große Energiemenge auftreffen um ein Elektron herauszuschlagen. Man vergleiche ein Photon und ein Elektron.

ingeniosus
10.03.15, 18:49
[QUOTE=fossilium;74563]- also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.


Dieser Dualismus scheint mir rein gefühlsmäßig nur eine Ausprägung zweier Formen eines Fotons zu sein.

Ich bin kein reiner Physiker, aber ich vermute, wir kennen die Struktur eines Fotons noch zu wenig, wir kennen nur zwei Wirk-Formen.

TomS
10.03.15, 20:28
Der Begriff Welle-Teilchen-Dualismus ist heute im Wesentlichen überholt und bringt uns bzgl. eines Verständnisses nur bedingt weiter. Ein Quantenobjekt "ist" nicht sowohl Welle als auch Teilchen, es erscheint unter bestimmten Bedingungen als Welle, unter anderen als Teilchen, aber es "ist" keines von beiden.