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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Quantensprung ohne Zeitverlust?


Bauhof
15.01.15, 11:50
Hallo zusammen,

unter einem "Quantensprung" versteht man den Übergang zwischen zwei quantenmechanischen Zuständen. In der Physik wird der Begriff Quantensprung heute nicht mehr verwendet, man redet nur noch vom Übergang.

Vor der Entdeckung der Quantenmechanik war man davon ausgegangen, dass alle natürlichen Abläufe kontinuierlich seien, aber dann stellte sich heraus, dass manche physikalischen Systeme keine Zwischenzustände annehmen konnten. Der Wechsel zwischen zwei Zuständen erfolgt also ohne Zeitverlust.

Frage:
Wenn ein Atom ein Lichtquant aussendet, weil ein Elektron das "Orbital" gewechselt hat, geschieht dieser Wechsel nach bisheriger Auffassung ohne Zeitverlust. Kennt jemand ein belastbare (deutschsprachige) Quelle, dass beim Wechsel dennoch ein Zeitverlust auftritt?

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
15.01.15, 14:40
Zeh scheint dem zu widersprechen in
H. D. Zeh, Physics Letters A172, 189
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/no-quantum-jumps.pdf


Abstract: Quantum theory does not require the existence of discontinuities: neither in time (quantum jumps), nor in space (particles), nor in spacetime (quantum events). These apparent discontinuities are readily described objectively by the continuous process of decoherence occurring locally on a very short time scale according to the Schrödinger equation for interacting systems, while the observer’s ‘increase of information’ is appropriately represented by the resulting dynamical decoupling of the corresponding components of the global wave function.


Habe ich leider nur auf Englisch gefunden. Frei übersetzt:
"Die Quantentheorie erfordert nicht das Vorhandensein von Unstetigkeiten: weder zeitlich (Quantensprünge) noch räumlich (Teilchen) noch raumzeitlich (Quanten-Ereignisse). Diese anscheinenden Unstetigkeiten kann man leicht objektiv durch den kontinuierlichen Prozess der Dekohärenz beschreiben, welcher sich lokal auf einer sehr kurzen Zeitskala ereignet, und dies der Schrödingergleichung für wechselwirkende Systeme entsprechend ... ."

Vielleicht will er sagen, dass der Anschein einer Unstetigkeit dann zustande kommt, wenn man die Schrödingergleichung für das Atom ohne externe Wechselwirkungen betrachtet (z.B. das berühmte Wasserstoffatom-Problem der QM). Dann hat man nur ein "vorher" und "nachher". Den Prozess der Abstrahlung eines Photons selbst kann die Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom aber nicht wirklich beschreiben, denn sie betrachtet das Wasserstoffatom als abgeschlossenes System.

Gruß,
Uli

----
Nachtrag: hier ein Link auf einen Auszug eines Buches von ihm (deutsch):
https://books.google.de/books?id=ukzbwK-bkQQC&pg=PA85&lpg=PA85&dq=zeh+quantensprung&source=bl&ots=LIL1ysmVLe&sig=VybegOnr5R1-lAwyNO7rpCQ78O8&hl=de&sa=X&ei=UcS3VIziJMrKOdm6gagK&ved=0CCMQ6AEwATgK#v=onepage&q=zeh%20quantensprung&f=false

Bauhof
15.01.15, 16:10
Habe ich leider nur auf Englisch gefunden. Frei übersetzt:
"Die Quantentheorie erfordert nicht das Vorhandensein von Unstetigkeiten: weder zeitlich (Quantensprünge) noch räumlich (Teilchen) noch raumzeitlich (Quanten-Ereignisse). Diese anscheinenden Unstetigkeiten kann man leicht objektiv durch den kontinuierlichen Prozess der Dekohärenz beschreiben, welcher sich lokal auf einer sehr kurzen Zeitskala ereignet, und dies der Schrödingergleichung für wechselwirkende Systeme entsprechend ... ."

Vielleicht will er sagen, dass der Anschein einer Unstetigkeit dann zustande kommt, wenn man die Schrödingergleichung für das Atom ohne externe Wechselwirkungen betrachtet (z.B. das berühmte Wasserstoffatom-Problem der QM). Dann hat man nur ein "vorher" und "nachher". Den Prozess der Abstrahlung eines Photons selbst kann die Schrödingergleichung für das Wasserstoffatom aber nicht wirklich beschreiben, denn sie betrachtet das Wasserstoffatom als abgeschlossenes System.

Gruß,
Uli

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Nachtrag: hier ein Link auf einen Auszug eines Buches von ihm (deutsch):
https://books.google.de/books?id=ukzbwK-bkQQC&pg=PA85&lpg=PA85&dq=zeh+quantensprung&source=bl&ots=LIL1ysmVLe&sig=VybegOnr5R1-lAwyNO7rpCQ78O8&hl=de&sa=X&ei=UcS3VIziJMrKOdm6gagK&ved=0CCMQ6AEwATgK#v=onepage&q=zeh%20quantensprung&f=false

Hallo Uli,

ich danke dir für diese Hinweise.
Ich habe mal diesen Buchauszug aus [1] extrahiert:
7. Atome verändern ihren Zustand (nur oder gelegentlich) durch diskrete Quantensprünge.

Richtig ist vielmehr: Atomzustände verändern sich stetig gemäß der zeitabhängigen Schrödingergleichung. Falls diese Dynamik auch Wechselwirkungen mit anderen Systemen (wie Messapparaten) oder mit der Umgebung einschließt, kann die Veränderung wegen der Schnelligkeit des Dekohärenzprozesses lokal als spontaner Quantensprung erscheinen.

Dieter Zeh ist manchmal etwas "speziell". Die Frage ist, ob ihm da die Physiker-Gemeinde bei dieser Interpretation folgt?

[1] H. Dieter Zeh
Physik ohne Realität: Tiefsinn oder Wahnsinn?
Berlin 2011

Hawkwind
15.01.15, 22:12
Hi Eugen,


Dieter Zeh ist manchmal etwas "speziell". Die Frage ist, ob ihm da die Physiker-Gemeinde bei dieser Interpretation folgt?


Nun ja, Zehs Artikel ist, wie gesagt, erschienen in Physics Letters; das ist ein hochangesehenes Journal. Was Zeh da schreibt, ist m.E. auch ganz plausibel: man darf erwarten, dass die zeitabhängige Schrödingergleichung im Prinzip die kontinuierliche Entwicklung der Wellenfunktion mit der Zeit bei einem Übergang durch Wechselwirkung mit der Umgebung korrekt beschreibt. Der Übergang von einem Zustand zum anderen geht allerdings so schnell, dass man in der Messapparatur nur Anfangs- oder Endzustand feststellt: es entsteht der Eindruck eines "Sprungs".
Es gibt auch eine Reihe anderer Autoren, die sich in angesehenen Journalen über dieses Thema auslassen.

Gruß,
Uli

TomS
15.01.15, 23:40
Zeh hat völlig recht, aber die Zitate geben nicht die ganze Story wieder.

Zunächst mal ist die Zeitentwicklung gemäß des Formalismus der QM stetig; sie wird durch die Schrödingergleichung bzw. einen unitären Operator U(t) = exp(-iHt) beschrieben.

Dabei klammert Zeh bewusst den Kollaps des Zustandes aus: in der QED "mischt" die Zeitentwicklung mittels U(t) den angeregten Zustand |Atom*> mit |Atom, Photon>. Wenn wir ein Photon beobachten, dann ist die Komponente |Atom*> verschwunden und der Zustand in |Atom> kollabiert. Dieser Kollaps ist jedoch nicht Gegenstand des o.g. Formalismus, sondern einer Interpretation der QM.

Gemäß der orthodoxen Interpretation findet ein Kollaps statt; man kann jedoch darüber streuten, was da kollabiert. Z.B. würde eine informationsbasierte Interpretation von einem Kollaps unserer im Zustand kodierten Information sprechen.

Zeh ist jetzt ein Verfechter der Viele-Welten-Interpretation, und er geht von einer kontinuierlichen Verzweigung aus, d.h. alle Komponenten bleiben real, werden jedoch wechselweise unbeobachtbar. Also nach Zeh et al. pberhaupt kein Kollaps.

Struktron
16.01.15, 01:01
Zeh scheint dem zu widersprechen in
H. D. Zeh, Physics Letters A172, 189
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/no-quantum-jumps.pdf

...

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Nachtrag: hier ein Link auf einen Auszug eines Buches von ihm (deutsch):
https://books.google.de/books?id=ukzbwK-bkQQC&pg=PA85&lpg=PA85&dq=zeh+quantensprung&source=bl&ots=LIL1ysmVLe&sig=VybegOnr5R1-lAwyNO7rpCQ78O8&hl=de&sa=X&ei=UcS3VIziJMrKOdm6gagK&ved=0CCMQ6AEwATgK#v=onepage&q=zeh%20quantensprung&f=false

Das ganze Buch gibt es auch schon kostenlos online (http://de.bookzz.org/book/1227733/59b6bb).

Vielleicht wäre aber auch ein Blick in die Grundlagen der relativistischen Feldtheorie (http://www.astrophys-neunhof.de/mtlg/Feldtheorie.pdf) nützlich. Bei der Beschreibung hat sich wohl die spontane Erzeugung und Vernichtung mit den entsprechenden Leiteroperatoren durchgesetzt (S.280).
MfG
Lothar W.

Hawkwind
16.01.15, 13:16
Zeh hat völlig recht, aber die Zitate geben nicht die ganze Story wieder.

Zunächst mal ist die Zeitentwicklung gemäß des Formalismus der QM stetig; sie wird durch die Schrödingergleichung bzw. einen unitären Operator U(t) = exp(-iHt) beschrieben.

Dabei klammert Zeh bewusst den Kollaps des Zustandes aus: in der QED "mischt" die Zeitentwicklung mittels U(t) den angeregten Zustand |Atom*> mit |Atom, Photon>. Wenn wir ein Photon beobachten, dann ist die Komponente |Atom*> verschwunden und der Zustand in |Atom> kollabiert. Dieser Kollaps ist jedoch nicht Gegenstand des o.g. Formalismus, sondern einer Interpretation der QM. ...

Wieso sprichst du nun vom "Kollaps" (nichtlokaler Zustandsreaktion)?
Führt Zeh (und v.a. Zurek, z.B. http://arxiv.org/abs/quantph/0306072 ) nicht aus, dass bei lokalen Messungen die sehr kurzen Dekohärenz-Zeiten die Einführung eines nichtlokalen Kollaps a la Kopenhagen erübrigen?
Ich meinte, verstanden zu haben, dass dieser interpretative Klimmzug eines Kollaps nur noch bei Messungen an räumlich separierten, verschränkten Systemen gebraucht wird?
... so im Sinne eines Newsletters auf unserer Homepage hier: http://www.quanten.de/schroedingers_katze.html

Gruß,
Uli

Bauhof
16.01.15, 14:45
Ich meinte, verstanden zu haben, dass dieser interpretative Klimmzug eines Kollaps nur noch bei Messungen an räumlich separierten, verschränkten Systemen gebraucht wird?
... so im Sinne eines Newsletters auf unserer Homepage hier: http://www.quanten.de/schroedingers_katze.html
Gruß,
Uli

Hallo Uli,

zum Problem mit dem Kollaps der Wellenfunktion erscheinen mir die Ausführungen von Anton Zeilinger plausibel. Er schreibt auf Seite 194 seines Buches [1] folgendes:

Die Annahme, dass sich diese Wahrscheinlichkeitswellen tatsächlich im Raum ausbreiten, ist also nicht notwendig – denn alles, wozu sie dienen, ist das Berechnen von Wahrscheinlichkeiten. Es ist daher viel einfacher und klarer, die Wellenfunktion Psi nicht als etwas Realistisches zu betrachten, das in Raum und Zeit existiert, sondern lediglich als ein mathematisches Hilfsmittel, mit Hilfe dessen man Wahrscheinlichkeiten berechnen kann. Zugespitzt formuliert, wenn wir über ein bestimmtes Experiment nachdenken, befindet sich Psi nicht da draußen in der Welt, sondern nur in unserem Kopf.

[ ]

Es gibt keinerlei Notwendigkeit für die Annahme, dass sich die Wellenfunktion tatsächlich im Raum ausbreitet. Es reicht, sie sich als mentale Konstruktion vorzustellen. Klarerweise hat in dem Moment, in dem wir das Teilchen an einem Ort nachgewiesen haben, die Kugelwelle überhaupt keinen Sinn mehr, denn die Wahrscheinlichkeit, es woanders zu finden, ist dann ja null. Wir haben ja nur ein Teilchen.

Dieser Kollaps der Wellenfunktion ist aber dann nicht etwas, was im wirklichen Raum stattfindet. Sondern er ist eine ganz simple Denknotwendigkeit, da ja die Wellenfunktion nichts anderes ist als unser Hilfsmittel zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten. Und die Wahrscheinlichkeiten ändern sich eben, wenn wir eine Beobachtung durchführen, wenn wir ein Messresultat und damit Information erhalten.

Wenn man akzeptiert, dass die Wellenfunktion Psi von Schrödinger keine physikalische Welle beschreibt wie z.B. eine Wasserwelle, dann kann da auch nichts im physikalischen Sinne kollabieren.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1] Zeilinger, Anton
Einsteins Schleier. Die neue Welt der Quantenphysik.
(http://www.amazon.de/Einsteins-Schleier-neue-Welt-Quantenphysik/dp/3406502814/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1421415990&sr=1-1)München 2003
ISBN=3-406-50281-4

TomS
16.01.15, 15:03
Wieso sprichst du nun vom "Kollaps" (nichtlokaler Zustandsreaktion)?

Führt Zeh (und v.a. Zurek) nicht aus, dass bei lokalen Messungen die sehr kurzen Dekohärenz-Zeiten die Einführung eines nichtlokalen Kollaps a la Kopenhagen erübrigen?

Ich meinte, verstanden zu haben, dass dieser interpretative Klimmzug eines Kollaps nur noch bei Messungen an räumlich separierten, verschränkten Systemen gebraucht wird?
Der Kollaps findet – wenn er denn stattfindet – im Hilbertraum statt; inwiefern dazu eine räumliche Beschreibung existiert, sei dahingestellt; obwohl, na ja, die o.g. Zustände entsprächen näherungsweise Eigenzuständen im Impulsraum, also näherungsweise ebenen Wellen, und die schon nicht-lokal ;-)

Zeh et al. sind teilweise nicht eindeutig bzgl. des Unterschiedes zwischen Dekohärenz einerseits und Kollaps vs. Viele- Welten andererseits.

Dekohärenz bedeutet, dass ein Zustand sich verzweigt, wobei beide Zweige jeweils klassisch „erscheinen“, d.h. nicht mehr interferenzfähig sind und somit wechselweise unbeobachtbar. Dekohärenz ist in Teilen auch aus dem Formalismus ableitbar, also Bestandteil der Theorie, nicht deren Interpretation.

Im Zuge der Dekohärenz verschwindet jedoch keiner der Zweige. D.h. man benötigt weiterhin immer noch entweder den Kollaps, der alle bis auf einen Zweig zum Verschwinden bringt, oder die Viele-Welten-Interpretation, die behauptet, dass die Zweige real weiter existieren, und die darüber hinaus beansprucht, mathematisch beweisbar zeigen zu können, dass die Bornsche Regel ableitbar ist; sie ersetzt also das Kollapspostulat durch ein Theorem.

Struktron
16.01.15, 16:52
Hallo Uli,

zum Problem mit dem Kollaps der Wellenfunktion erscheinen mir die Ausführungen von Anton Zeilinger plausibel. Er schreibt auf Seite 194 seines Buches [1] folgendes:



Wenn man akzeptiert, dass die Wellenfunktion Psi von Schrödinger keine physikalische Welle beschreibt wie z.B. eine Wasserwelle, dann kann da auch nichts im physikalischen Sinne kollabieren.

[1] Zeilinger, Anton
Einsteins Schleier. Die neue Welt der Quantenphysik.
(http://www.amazon.de/Einsteins-Schleier-neue-Welt-Quantenphysik/dp/3406502814/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1421415990&sr=1-1)München 2003
ISBN=3-406-50281-4

Auch das gibt es mittlerweile online als .pdf kostenlos (http://de.bookzz.org/s/?q=Zeilinger%2C+Anton+Einsteins+Schleier.+Die+neue +Welt+der+Quantenphysik&t=0). Auf der entsprechenden Seite habe ich allerdings das Zitat nicht gefunden.

MfG
Lothar W.

TomS
16.01.15, 17:33
Tja, Zeilinger und Zeh sagen da offensichtlich ganz verschiedene Dinge

Zeilinger geht wohl eher davon aus, dass die Wellenfunktion ein Mittel zur Beschreibung unserer Information eines System ist, während Zeh eher die Realität der Wellenfunktion akzeptiert - und daher auch die "Vielen Welten" akzeptieren muss.

Bauhof
16.01.15, 18:55
Auch das gibt es mittlerweile online als .pdf kostenlos (http://de.bookzz.org/s/?q=Zeilinger%2C+Anton+Einsteins+Schleier.+Die+neue +Welt+der+Quantenphysik&t=0). Auf der entsprechenden Seite habe ich allerdings das Zitat nicht gefunden.

Hallo Lothar,

meine Printausgabe von "Einsteins Schleier" aus dem Jahr 2003 hat 237 Seiten. Die Online-Ausgabe hat 321 Seiten.

Mein Zitat findest du auf Seite 269 der Online-Ausgabe.

M.f.G Eugen Bauhof

Bauhof
16.01.15, 19:11
Tja, Zeilinger und Zeh sagen da offensichtlich ganz verschiedene Dinge

Zeilinger geht wohl eher davon aus, dass die Wellenfunktion ein Mittel zur Beschreibung unserer Information eines System ist, während Zeh eher die Realität der Wellenfunktion akzeptiert - und daher auch die "Vielen Welten" akzeptieren muss.

Hallo TomS,

dass die Wellenfunktion ein Mittel zur Beschreibung unserer Information eines Systems ist, haben schon vor langer Zeit Max Born und Niels Bohr erkannt. Und diese Interpretation ist meines Wissens auch die bis heute von der Physiker-Gemeinde allgemein akzeptierte Interpretation.

Ja, und wer die Realität der Wellenfunktion akzeptiert, der schlittert wohl unweigerlich in die Viele-Welten-Interpretation mit ihrem ontologischen Ballast hinein.

M.f.G Eugen Bauhof

TomS
16.01.15, 22:51
Hallo TomS,

dass die Wellenfunktion ein Mittel zur Beschreibung unserer Information eines Systems ist, haben schon vor langer Zeit Max Born und Niels Bohr erkannt. Und diese Interpretation ist meines Wissens auch die bis heute von der Physiker-Gemeinde allgemein akzeptierte Interpretation.

Ja, und wer die Realität der Wellenfunktion akzeptiert, der schlittert wohl unweigerlich in die Viele-Welten-Interpretation mit ihrem ontologischen Ballast hinein.

M.f.G Eugen Bauhof
Und wer deren Realität nicht akzeptiert, schlittert in empirische Beliebigkeit mit philosophischem Ballast; spätestens wenn du Quantenkosmologie betreibst - in der es keinen außenstehenden Beobachter gibt - musst du diese Position ernsthaft überdenken.

TomS
17.01.15, 11:24
Lass' es uns anders formulieren:

Wenn du die VWI akzeptierst, dann akzeptierst du die reale Existenz vieler Welten. Ob du das als Ballast bezeichnest, ist Geschmacksache. Physikalisch interessant wäre es, diese experimentell zu falsifizieren. Zumindest theoretisch ist dies möglich.

Wenn du die orthodoxe Interpretation in einer ihrer Spielarten akzeptierst, dann ersetzt du ontologischen durch logischen Ballast. Der Kollaps ist z.B. nicht im Rahmen des mathematischen Formalismus der QM beschreibbar; diese ist also unvollständig, was die Naturbeschreibung begrifft.

Grundsätzlich halte ich die VWI für wesentlich interessanter als die orthodoxe Interpretation. Letztere behauptete, dass wir bestimmte Dinge weder wissen noch beschreiben noch experimentell überprüfen können. Erstere besagt, dass wir das doch können, zumindest prinzipiell. Außerdem ist die VWI konzeptionell einfacher im Sinne von Ockham's razor. Sie verzichtet auf einen außerphysikalischen, nicht beschreibbaren Kollaps (eine Annahme weniger) und sie verzichtet auf die Bornsche Regel als Postulat (noch eine Annahme weniger). Stattdessen akzeptiert sie die mathematische Schlussfolgerung der vielen Welten (beachte: Ockham's Argument bezieht sich auf die Annahmen, nicht auf die Ergebnisse!)

Die VWI ist also im Gegensatz zur orthodoxen Interpretation ein Forschungsprogramm: sie fordert uns auf, die Existenz der vielen Welten experimentell zu widerlegen (oder zu bestätigen). Und sie fordert uns auf, die Bornsche Regel als mathematisches Theorem abzuleiten.

Wo also die philosophische Haltung der Orthodoxie "Stopp" ruft, fordert die physikalische Haltung der vielen Welten zu Arbeit auf.

Struktron
17.01.15, 11:57
Hallo Tom,
Und wer deren Realität nicht akzeptiert, schlittert in empirische Beliebigkeit mit philosophischem Ballast; spätestens wenn du Quantenkosmologie betreibst - in der es keinen außenstehenden Beobachter gibt - musst du diese Position ernsthaft überdenken.

Soll das bedeuten, dass Du die Viele-Welten-Interpretation für notwendig erachtest? Ist nicht durch die Quantenfeldtheorie in ihrer aktuellen Ausprägung, wie sie beispielsweise Gründler (http://www.astrophys-neunhof.de/mtlg/Feldtheorie.pdf) versucht zusammen zu fassen, diese Interpretation vom Tisch?

Hallo Eugen,
Gründler verwendet die Begriffe "Feld", "Teilchen" und "Welle" synonym (S.210) und spricht diesen Existenz zu (S.78). Trotzdem sind das in der (Quanten-) Feldtheorie natürlich nur Begriffe, von deren tatsächlichem "Etwas" wir noch wenig wissen und das wir vielleicht auch nie kennen werden.

Danke übrigens noch für die Seitenangabe.

MfG
Lothar W.

TomS
17.01.15, 12:26
Ich erachte die VWI dann als notwendig, wenn wir ein tieferes Verständnis der QM gewinnen wollen. Die orthodoxe Interpretation stellt eher ein "Denkverbot" dar.

Die Quantenkosmologie stellt uns vor die Herausforderung, Wissen, Information, Beobachtung und Messung ohne äußeren Beobachter zu diskutieren. Deswegen ist die VWI gerade da naheliegend.

Die Quantenfeldtheorie (ich habe mich jahrelang an QFT-Themen gearbeitet) in ihren verschiedenen mathematischen Formulierungen löst keines der Interpretationsprobleme, da sie mathematisch strukturell analog zur QM formuliert werden kann (kanonische Quantisierung, Fock-Raum, ...). Im Gegenteil, sie bringt eher neue Schwierigkeiten mit sich. Auch ist sie im Gegensatz zur QM noch nicht konsistent formuliert (d.h. die o.g. Analogie ist nicht beweisbar konsistent; manche würden sogar sagen, sie ist beweisbar inkonsistent, was uns vor die Frage stellt, warum sie dann so gut funktioniert ;-) die axiomatische QFT zielt auf eine formal korrekte, mathematisch konsistente Formulierung ab; Ansätze zur Lösung der Interpretationsprobleme sehe ich nicht.

Neunhof bei Nürnberg kenne ich sehr gut. Da kann man ganz gut Essen gehen, man kommt vorbei, wenn man in die fränkische Schweiz mit dem Fahrrad fährt, und es gibt da ein sehr nettes, altes Patrizierschlösschen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Schloss_Neunhof

Ein astrophysikalsiches Institut gibt es da nicht. Ist auch nicht nötig, zur Uni nach Erlangen sind es nur ein paar Kilometer.

OK, jetzt könnte es sich auch um Neunhof in der Nähe von Lauf bei Nürnberg handeln. Dort gibt es eine kleine und sehr gute Brauerei, aber wieder kein astrophysikalisches Institut.

Egal, ich schau mir mal an, was in dem Artikel so drin steht.

Bauhof
17.01.15, 12:47
Lass' es uns anders formulieren:

Wenn du die VWI akzeptierst, dann akzeptierst du die reale Existenz vieler Welten. Ob du das als Ballast bezeichnest, ist Geschmacksache. Physikalisch interessant wäre es, diese experimentell zu falsifizieren. Zumindest theoretisch ist dies möglich.

Hallo TomS,

mich würde interessieren, auf welche Weise die VWI zumindest theoretisch zu falsifizieren wäre.

M.f.G. Eugen Bauhof

TomS
17.01.15, 14:08
Hallo TomS,

mich würde interessieren, auf welche Weise die VWI zumindest theoretisch zu falsifizieren wäre.

M.f.G. Eugen Bauhof
Man präpariert einen Quantenzustand |in> und führt ein Experiment durch, in dessen Verlauf ein Kollaps stattfindet, z.B. in einen Eigenzustand |a> einer Observablen A. Nun führt man das Experiment fort, wobei alle Vorgänge inkl. Messgerät, Beobachter usw. zeitgespiegelt ablaufen müssen. Das Endergebnis ist ein Quantenzstand |out>.

Gemäß der orthodoxen Interpretation resultiert aus der Zeitentwicklung im Experiment zunächst ein unbeobachteter Zustand |interim> sowie letztlich der beobachtete Zustand |a>. Die weitere Zeitentwicklung nach den Kollaps erfolgt für |a> und resultiert in |out> = U |a>.

Gemäß der VWI ist |a> nur ein Zweig innerhalb des vollen Quantenzustandes |interim>. Die weitere Zeitentwicklung erfolgt für |interim> und resultiert in |out'> = U |interim>.

Offensichtlich stimmen |out> und |out'> nicht überein.

Die Herausforderung besteht natürlich darin, ein reales Experiment einschließlich Beobachtung rückwärts laufen zu lassen. Ohne Beobachtung für mikroskopische Quantenobjekte ist das trivial. Man muss dies im makroskopischen Maßstab durchführen, so dass die Vertreter der Orthodoxie zustimmen, dass ein Kollaps zu |a> resultiert. Zuletzt führt man Messung am Endzustand durch und prüft, ob dieser |out> oder |out'> entspricht.

Wie gesagt, mikroskopisch ist das trivial, aber da behauptet auch niemand, es gäbe diesen Kollaps.

Struktron
17.01.15, 14:08
Neunhof bei Nürnberg kenne ich sehr gut. Da kann man ganz gut Essen gehen, man kommt vorbei, wenn man in die fränkische Schweiz mit dem Fahrrad fährt, und es gibt da ein sehr nettes, altes Patrizierschlösschen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Schloss_Neunhof

Ein astrophysikalsiches Institut gibt es da nicht. Ist auch nicht nötig, zur Uni nach Erlangen sind es nur ein paar Kilometer.
...

Egal, ich schau mir mal an, was in dem Artikel so drin steht.

Mit dem Schloss (http://www.astrophys-neunhof.de/file9_d.htm) sollte es schon was zu tun haben. Spekulieren wir mal, dass der Verfasser einer so umfangreichen Arbeit es nicht nötig hat, im Wissenschaftsbetrieb seine Brötchen zu verdienen. Vielleicht ermöglicht das eine Herangehensweise ohne besondere Rücksichtsnahmen,...
Interessant wäre vielleicht, wenn Du dort in die Nähe kommst, ein direkter Kontakt mit ihm? Auf entsprechendem wissenschaftlichen Niveau solltet Ihr Euch unterhalten können.

MfG
Lothar W.

TomS
17.01.15, 18:24
Das Schloss ist unbewohnt; es ist ein städtisches Museum.

Ich hab mal punktuell ein paar Sachen gelesen. Ist wohl eine Zusammenstellung aus Büchern und Skripten zur QFT. Nix aufregendes, manchmal etwas seltsam dargestellt.

Aber es bringt uns in dem Kontext hier sicher nichts.

Struktron
17.01.15, 19:23
Das Schloss ist unbewohnt; es ist ein städtisches Museum.

Zur Zeit wird es renoviert, befindet sich aber noch (zumindest teilweise) in Privatbesitz (der Familie Kress? (http://www.astrophys-neunhof.de/index.htm)).
Die Wohnung von Gründler befindet sich gemäß Google Maps direkt in der Nähe des Schlosses.

MfG
Lothar W.

TomS
18.01.15, 12:33
Letztlich ist das ja alles irrelevant.

Das Buch enthält eine an sich konventionelle Darstellung der QFT. Ich habe natürlich in der kurzen Zeit nicht alles lesen können, insofern kann es sein, dass ich ein Detail übersehen habe. Aber im allgemeinen gilt: keine heute etablierte Formulierung der QFT bietet irgendeine Antwort auf das Messproblem bzw. den Kollaps.

Slash
18.01.15, 13:41
Aber im allgemeinen gilt: keine heute etablierte Formulierung der QFT bietet irgendeine Antwort auf das Messproblem bzw. den Kollaps.

Hallo,

ich bin auf dem Gebiet ein Laie.
Eine Frage, die sich mir stellt ist aber:

Gibt es irgendwelche Größen / Zusammenhänge , bei denen - wenn man sich von ihnen löst - bspw. ein Kollaps beschreibbar würde?

Für uns ist eine Distanz "etwas" für das selbst ein Teilchen mit c eine gewisse Zeit benötigt.

Aber vielleicht ist "Distanz" ein "Konzept", das für (verschränkte) Quantenteilchen nicht gilt. Aus einem anderen Blickwinkel würde man sehen, dass sie zusammenhängen.

Auf der anderen Seite würde das auch nicht erklären, warum manchmal die Welleneigenschaft entscheidend ist und plötzlich ganz klar durch die Messung ein Teilchen an dem und dem Ort detektiert wurd.

Abgesehen davon, dass ich davon ausgehe, dass ich mich so unverständlich ausgedrückt, habe dass man ggf. gar nicht versteht, was ich meine und noch schlimmer (das ich nämlich gar nichts meine).

VG
Slash


:confused: :confused: ;)

Gerold
18.01.15, 14:23
Hallo zusammen,

Lothar Wiese hat mich per email ermuntert, die Frage nach der Existenz den APIN zu klären. Es ist eine Frage der Definition: Wenn man sich unter einem Physikalischen Institut so etwas wie ein Max-Planck-Institut mit dutzenden wissenschaftlicher Mitarbeiter und millionenschwerem Jahresetat vorstellen möchte, dann gibt es das APIN nicht. Wenn man aber die wesentlich bescheidenere Definition gelten lässt dass ein Physikalisches Institut eine Einrichtung ist, in der >=1 Menschen sich kontinuierlich mit physikalischen Fragestellungen auseinandersetzen, dann existiert das APIN sehr wohl. Mit dem Neunhofer Schloss hat das APIN nichts zu tun.

Zum Thema dieses Forums: Die Diskussion ist inzwischen ziemlich weit abgeirrt. Ursprünglich wurde gefragt, welche Zeit ein Elektron benötigt um das Orbital zu wechseln. Diese Frage setzt voraus, dass Elektronen ein Orbital (allgemeiner: eine Bahn) haben. In der (1925 von Heisenberg entdeckten) Quantenmechanik haben Elektronen keine Bahn. Man kann aber fragen, und auch experimentell untersuchen: Wieviel Zeit nimmt der Vorgang in Anspruch, dass ein Atom durch Absorption eines Photons aus dem Grundzustand g in einen Zustand a angeregt wird?

Nehmen wir an, die Energie des Photons ist 1eV. Nach der Heisenberg'schen Unbestimmtheitsrelation kann die Zeitauflösung des Experiments nicht besser sein als ungefähr h/(4pi eV)=3E-16 s. Das bedeutet nicht notwendig, dass das Atom sich für den Absorptionsvorgang 300 Attosekunden Zeit nimmt. Es bedeutet lediglich dass wir niemals erfahren werden, wie die Absorption auf einer noch feineren Zeitskala im Detail abläuft.

Alternativ kann man die Frage im Rahmen der "älteren Quantentheorie" diskutieren, die (mangels etwas besseren) von 1900 bis 1925 verwendet wurde, und zu der insbesondere Bohr's Atommodell von 1913 gehört. In der älteren Quantentheorie benötigt der Wechsel des Orbitals (der "Quantensprung") tatsächlich überhaupt keine Zeit sondern findet absolut instantan statt. Für die elementare Berechnung und als weiteren Beweis für die Existenz den APIN :) verweise ich auf eine Mitteilung des APIN aus dem Jahr 2010: http://astrophys-neunhof.de/mtlg/sd67113.pdf . Insbesondere Abschnitt 3.3 auf Seite 17ff.

Gerold

Struktron
18.01.15, 15:01
Hallo Gerold,

danke für Deine schnellen Klarstellungen.


... Mit dem Neunhofer Schloss hat das APIN nichts zu tun.

Auf Eurer Homepage wird aber die Familie Kress erwähnt. Wenn es auch nur eine rein private Aktion einiger Enthusiasten war, das Andenken an die
«Gelehrte Gesellschaft für Sternenkunde und Naturforschung zu Neunhof» zu wahren, ist das doch lobenswert. Vor allem, wenn auch noch ein paar interessante wissenschaftliche Beiträge auf diese Art zur Verfügung gestellt wurden.

Zum Thema dieses Forums: Die Diskussion ist inzwischen ziemlich weit abgeirrt. Ursprünglich wurde gefragt, welche Zeit ein Elektron benötigt um das Orbital zu wechseln. Diese Frage setzt voraus, dass Elektronen ein Orbital (allgemeiner: eine Bahn) haben. In der (1925 von Heisenberg entdeckten) Quantenmechanik haben Elektronen keine Bahn. Man kann aber fragen, und auch experimentell untersuchen: Wieviel Zeit nimmt der Vorgang in Anspruch, dass ein Atom durch Absorption eines Photons aus dem Grundzustand g in einen Zustand a angeregt wird?

Nehmen wir an, die Energie des Photons ist 1eV. Nach der Heisenberg'schen Unbestimmtheitsrelation kann die Zeitauflösung des Experiments nicht besser sein als ungefähr h/(4pi eV)=3E-16 s. Das bedeutet nicht notwendig, dass das Atom sich für den Absorptionsvorgang 300 Attosekunden Zeit nimmt. Es bedeutet lediglich dass wir niemals erfahren werden, wie die Absorption auf einer noch feineren Zeitskala im Detail abläuft.

Alternativ kann man die Frage im Rahmen der "älteren Quantentheorie" diskutieren, die (mangels etwas besseren) von 1900 bis 1925 verwendet wurde, und zu der insbesondere Bohr's Atommodell von 1913 gehört. In der älteren Quantentheorie benötigt der Wechsel des Orbitals (der "Quantensprung") tatsächlich überhaupt keine Zeit sondern findet absolut instantan statt. Für die elementare Berechnung und als weiteren Beweis für die Existenz den APIN :) verweise ich auf eine Mitteilung des APIN aus dem Jahr 2010: http://astrophys-neunhof.de/mtlg/sd67113.pdf . Insbesondere Abschnitt 3.3 auf Seite 17ff.

Das ist doch ein Ansatz für die Lösung des Anliegens dieser Diskussion.

MfG
Lothar W.

TomS
18.01.15, 22:49
Zunächst folgendes: die Emission eines Photons sowie den Zustandsübergang (ich würde nicht von Orbital oder gar Bahn sprechen, das suggeriert ggf. unzutreffende Bilder) kann im Rahmen der QM nicht formuliert werden, denn in der QM existiert für das Photon keine mathematische Beschreibung; stattdessen verwendet man ein klassisches, elektromagnetisches Feld; aber das ist lediglich ein Hilfskonstrukt.

D.h. man benötigt streng genommen die QED.

Im Rahmen der QED muss man den Übergang mittels eines Matrixelementes <Atom*,t|Atom, Photon, 0> = <Atom*,0|U(t)|Atom, Photon> beschreiben. Der Zeitentwicklungsoperator U(t) beschreibt dabei einen kontinuierlichen (!) Übergang, jedoch mit einer typischen Zerfallszeit, ähnlich einer Halbwertszeit. Diese kann man tatsächlich berechnen.

Es ist nun aber eben nicht so, dass innerhalb dieser Zeit tatsächlich ein Übergang stattfindet, sondern es ist eine typische Zeit, innerhalb derer typischerweise und sehr wahrscheinlich ein Übergang stattfindet.

Und jetzt sind wir wieder bei der obigen Diskussion: entweder verzichtet man auf die Aussage, was tatsächlich stattfindet, sondern begnügt sich mit Wahrscheinlichkeiten; dann darf man nicht mehr davon reden, welche Zeit der Übergang tatsächlich benötigt. Oder man möchte an einer Beschreibung der Realität festhalten; dann landet man bei den vielen Welten.

Unabhängig von diesen Interpretationen: man kann diese typische Zeit nicht direkt beobachten, aber man kann die Linienbreite der Photonen messen (diese haben keine scharf definierte Frequenz). Und die Lebensdauer des angeregten Zustandes Atom* entspricht grob der inversen Linienbreite. Damit kann man auf die Lebensdauer bzw. die "typische" Übergangszeit schließen.

TomS
18.01.15, 23:06
Gibt es irgendwelche Größen / Zusammenhänge , bei denen - wenn man sich von ihnen löst - bspw. ein Kollaps beschreibbar würde?
Ja, aber kein Konzept ist wirklich ein rundum-Sorglospaket.

1) Man kann dem Quantenzustand absprechen, dass er direkt die Realität beschreibt. Stattdessen handelt es sich nur um eine spezielle und unvollständige Repräsentation von Information bzw. Wissen beim Beobachter. Der Kollaps ist dann grob gesprochen lediglich eine Zunahme an Wissen, wobei unsichere Information, die vorher über den Ausgang des Experimentes vorhanden war, verschwindet, insofern sie nicht zum tatsächlichen Ausgang passt. Das ist eine Spielart der Orthodoxie. Sie hat den Vorteil, dass nichts in der Realität kollabiert, sondern lediglich unzutreffende Information verschwindet; der Kollaps bezieht sich auf die (mentale) Repräsentation, nicht auf die Realität. Sie hat den Nachteil, dass sie den Realitätsanspruch vollständig aufgibt.

2) Man kann den Realitätsanspruch aufrecht erhalten und den Kollaps ablehnen (der im Kern des Formalismus der QM nicht existiert; er ist eine Zutat der Interpretation). Dieser Weg führt zu den vielen Welten, wobei der Kollaps durch eine Verzweigung ersetzt wird. Der Vorteil ist, dass die Interpretation schlanker und die Zusatzannahmen geringer werden, und dass der Realitätsanspruch beibehalten werden kann. Der Nachteil ist, dass die vielen Welten - solange sie unbeobachtbar bleiben - als ontologische Zumutung angesehen werden können.

3) Man kann versuchen, den Formalismus der QM dahingehend zu erweitern, dass die Mathematik selbst einen Kollaps produziert, d.h. dass man diesen nicht mehr künstlich postulieren muss. Ich kenne diese Ansätze recht wenig, aber ich habe nicht gehört, dass sich die QM tatsächlich erfolgreich und umfassend umformulieren lässt; das Problem ist ja, dass die QM und die QFT in tausenden von Experimenten nie in irgendeiner Form falsifiziert worden sind. Eine Änderung der Theorie muss also all diese Erfolge wieder für sich verbuchen können, d.h. exakt die selben Resultate liefern, und zugleich den Kollaps mathematisch beschreiben.

4) ...

Von (1 - 3) gibt es diverse Spielarten, außerdem gibt es noch weitere (4 ...) davon unabhängige Ideen bzw. Interpretationen. Keine davon ist heute allgemein akzeptiert, keine löst alle Probleme.

there's no such thing as free lunch

Hawkwind
18.01.15, 23:15
Hi Tom,


Unabhängig von diesen Interpretationen: man kann diese typische Zeit nicht direkt beobachten, aber man kann die Linienbreite der Photonen messen (diese haben keine scharf definierte Frequenz). Und die Lebensdauer des angeregten Zustandes Atom* entspricht grob der inversen Linienbreite. Damit kann man auf die Lebensdauer bzw. die "typische" Übergangszeit schließen.

Jetzt sprichst du auf einmal von der Linienbreite des Photons; die entsprechende Zeit hat mit der Lebensdauer des angeregten Zustands zu tun.

Das war nicht Eugens Frage, denn er fragte nach der Zeitspanne, die für den Übergang selbst benötigt wird, also wie lange die spontane Abstrahlung des Photons in Anspruch nimmt.

Das sind 2 Paar Schuhe: die Lebensdauer des angeregten Zustand kann bei einem Wasserstoffatom z.B. durchaus von makroskopischer Größe im Sekundenbereich sein ("metastabile Zustände").

Hier geht es aber um die in der Literatur erwähnten Dekohärenzzeiten, die einige Größenordnungen kleiner sind. Zeh: "These apparent discontinuities are readily described objectively by the continuous process of decoherence occurring locally on a very short time scale according to the Schrödinger equation for interacting systems,..."

Gruß,
Uli

TomS
18.01.15, 23:27
A) Nehmen wir mal an, dass das angeregte Atom vollständig von der Umgebung isoliert ist. Dann ist die einzige Zeitskala, die in dem Experiment vorkommt, durch die Lebensdauer des angeregten Zustandes gegeben. Und diese entspricht dann der typischen Zeit, die der Übergang benötigt. Es kann gar nicht anders sein.

B) Wenn du mit Dekohärenz argumentierst, dann betrachtest du eine andere Zeitdauer, nämlich die Zeit, innerhalb der die kohärente Superposition aus angeregtem und Grundzustand in einen (effektiv) gemischten, klassischen Zustand dekohäriert. Diese Zeit ist jedoch maßgeblich durch die Beobachtung und die Umgebungsfreiheitsgrade bestimmt und hat wenig mit dem Übergang selbst zu tun. Insbs. ist die Größenordnung dieser Zeit kaum von der Lebensdauer dagegen stark von der Wechselwirkung mir der Umgebung abhängig. Es gibt Experimente, die die Lebensdauer eines Zustandes tatsächlich durch "kontinuierliches Messen" beeinflussen.

Vielleicht sollten wir nochmal präzisieren, was tatsächlich genau gemeint war.

Die ursprüngliche
Frage:
Wenn ein Atom ein Lichtquant aussendet, ... geschieht dieser Wechsel nach bisheriger Auffassung ohne Zeitverlust. Kennt jemand ein belastbare (deutschsprachige) Quelle, dass beim Wechsel dennoch ein Zeitverlust auftritt?
kann ich nur im Sinne von (A) ohne Einbeziehung der Dekohärenz beantworten, denn hier ist immer nur von einem Übergang ohne Kollaps, Dekohärenz, Beobachtung o.ä. die Rede. Dieser Übergang erfolgt nach dem Formalismus der QM kontinuierlich, die typische Zeitskala ist die Lebensdauer. Der Kollaps ist nicht Bestandteil des Formalismus und kann nicht berechnet werden. Die Dekohärenzzeit (B) könnte dann als typische Kollapszeit (oder Verzweigungszeit gemäß MWI) interpretiert werden.

Struktron
19.01.15, 10:37
Ja, aber kein Konzept ist wirklich ein rundum-Sorglospaket.

1) Man kann dem Quantenzustand absprechen, dass er direkt die Realität beschreibt. Stattdessen handelt es sich nur um eine spezielle und unvollständige Repräsentation von Information bzw. Wissen beim Beobachter. Der Kollaps ist dann grob gesprochen lediglich eine Zunahme an Wissen, wobei unsichere Information, die vorher über den Ausgang des Experimentes vorhanden war, verschwindet, insofern sie nicht zum tatsächlichen Ausgang passt. Das ist eine Spielart der Orthodoxie. Sie hat den Vorteil, dass nichts in der Realität kollabiert, sondern lediglich unzutreffende Information verschwindet; der Kollaps bezieht sich auf die (mentale) Repräsentation, nicht auf die Realität. Sie hat den Nachteil, dass sie den Realitätsanspruch vollständig aufgibt.

2) Man kann den Realitätsanspruch aufrecht erhalten und den Kollaps ablehnen (der im Kern des Formalismus der QM nicht existiert; er ist eine Zutat der Interpretation). Dieser Weg führt zu den vielen Welten, wobei der Kollaps durch eine Verzweigung ersetzt wird. Der Vorteil ist, dass die Interpretation schlanker und die Zusatzannahmen geringer werden, und dass der Realitätsanspruch beibehalten werden kann. Der Nachteil ist, dass die vielen Welten - solange sie unbeobachtbar bleiben - als ontologische Zumutung angesehen werden können.

3) Man kann versuchen, den Formalismus der QM dahingehend zu erweitern, dass die Mathematik selbst einen Kollaps produziert, d.h. dass man diesen nicht mehr künstlich postulieren muss. Ich kenne diese Ansätze recht wenig, aber ich habe nicht gehört, dass sich die QM tatsächlich erfolgreich und umfassend umformulieren lässt; das Problem ist ja, dass die QM und die QFT in tausenden von Experimenten nie in irgendeiner Form falsifiziert worden sind. Eine Änderung der Theorie muss also all diese Erfolge wieder für sich verbuchen können, d.h. exakt die selben Resultate liefern, und zugleich den Kollaps mathematisch beschreiben.

4) ...

Von (1 - 3) gibt es diverse Spielarten, außerdem gibt es noch weitere (4 ...) davon unabhängige Ideen bzw. Interpretationen. Keine davon ist heute allgemein akzeptiert, keine löst alle Probleme.

Diskutiert wird in letzter Zeit auch darüber, ob Zufall überhaupt existiert. Führt man die verwendeten Beschreibungen von Zufall auf Unkenntnis der dahinter steckenden, aber real existierenden Mechanismen zurück (z.B. Bohm oder Quanten-Bayanismus (http://www.schattenblick.de/infopool/natur/physik/npthe051.html)), gibt es keine Aufspaltung in viele Welten.

MfG
Lothar W.

TomS
19.01.15, 12:33
Diskutiert wird in letzter Zeit auch darüber, ob Zufall überhaupt existiert.
Im Rahmen der Viele-Welten-Interpretation gibt es keinen Zufall. Die Zeitentwicklung ist unitär und streng deterministisch. Allerdings erscheint es aus Sicht eines Beobachters innerhalb eines "Zweiges" so, als ob es Zufall gäbe.

Führt man die verwendeten Beschreibungen von Zufall auf Unkenntnis der dahinter steckenden, aber real existierenden Mechanismen zurück (z.B. Bohm oder Quanten-Bayanismus (http://www.schattenblick.de/infopool/natur/physik/npthe051.html)), gibt es keine Aufspaltung in viele Welten.
Die deBroglie-Bohm-Idee ist aus meiner Sicht eine absolute Mogelpackung. Sie benötigt neben den Teilchen mit ihren Orten und Geschwindigkeiten immer noch ein Quantenfeld, das aber im Gegensatz zu jedem anderen Feld keine Energie, Eigenschaften o.ä. trägt; ontologisch ist das hässlich. Desweiteren sehe ich nicht, wie diese Theorie zu einer Quantenfeldtheorie erweitert werden kann.

Der Quanten-Bayesianismus verabschiedet sich von objektiver Wissenschaft und benutzt subjektivistische Denkmuster. Nach Wikipedia: Demnach bezieht sich die Wellenfunktion nicht auf ein Quantensystem, sondern sie repräsentiert die Einschätzung eines rationalen Agenten über das Ergebnis einer Messung an einem System. Der Kollaps der Wellenfunktion bei der Durchführung einer Messung beschreibt im Rahmen dieser Interpretation keinen realen physikalischen Prozess, sondern die Aktualisierung der Einschätzung des Agenten über den möglichen Ausgang einer weiteren Messung an dem System. OK, damit kann man leben, wenn einen nicht interessiert, was die Natur tut, sondern was man über sie weiß oder vermutet. Dann sehe ich nicht, was daran besser ist als an "shut up an calculate". Andere kritisieren, dass der Quanten-Bayesianismus ein Defizit an Erklärungsvermögen aufweise. Die Zielsetzung von Physik sei die Beschreibung und Erklärung der Eigenschaften physikalischer Systeme, nicht die Beschreibung der Einschätzungen von Agenten. Genau. Der Quanten-Bayesianismus ist "Kopenhangen 2.0", mehr nicht (na ja, stimmt so nicht, die Rolle der Wahrscheinlichkeit bzw. als Grad persönlicher Überzeugung wird wesentlich klarer herausgearbeitet; insofern kann man noch klarer sagen, warum man diese Interpretationen nicht mag ;-).

Nochmal: ich halte die vielen Welten nicht für schön. Aber sie sind das Ergebnis eines phantastisch präzisen und erfolgreichen Formalismus. Also sollte man versuchen, sie ernsthaft zu verstehen; oder meinetwegen auch die Gründe ihrer Nicht-Existenz zu verstehen. Leider besteht die überwiegende Mehrheit der anders gearteten Ansätze jedoch darin, die vielen Welten wegzureden, wegzuzaubern oder wegzupostulieren.

Hawkwind
19.01.15, 13:05
Nochmal: ich halte die vielen Welten nicht für schön. Aber sie sind das Ergebnis eines phantastisch präzisen und erfolgreichen Formalismus. Also sollte man versuchen, sie ernsthaft zu verstehen; oder meinetwegen auch die Gründe ihrer Nicht-Existenz zu verstehen. Leider besteht die überwiegende Mehrheit der anders gearteten Ansätze jedoch darin, die vielen Welten wegzureden, wegzuzaubern oder wegzupostulieren.

Da verliert man aber auch leicht den Überblick; die verschiedenen Interpretationen verzweigen sich ja mittlerweile auch in Subtypen. Gell-Mann (u.a.) hat z.B. die VWT in die "Consistent Histories" weiter(?)entwickelt:
http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9412067.pdf

Struktron
19.01.15, 13:18
Hallo Tom,


... Dann sehe ich nicht, was daran besser ist als an "shut up an calculate".

Mit allen, teilweise auch hier vorgestellten, Überlegungen wird meiner Meinung nach nur mit unterschiedlichen Worten beschrieben, dass wir nicht wissen und vielleicht nie wissen können, was das tatsächlich existierende Etwas ist, welches das Verhalten der so erfolgreichen QFT (mit der durch die Anwendung kanonischer Quantisierungsmöglichkeiten enthaltenen Quantenmechanik) verursacht.
Daraus folgt meine volle Zustimmung zu Deinem obigem Zitat.

Eine Frage zu Gründlers Buch auf S.45: Sind die Verfahren der Punktmechanik, deren Übertragung durch Diskretisierung auf die QFT gezeigt wird, auf alle Feldtheorien anwendbar? Wäre damit vielleicht eine Brücke zur ART zu schlagen?

MfG
Lothar W.

TomS
19.01.15, 13:55
Die verschiedenen Interpretationen verzweigen sich ja mittlerweile auch in Subtypen. Gell-Mann (u.a.) hat z.B. die VWT in die "Consistent Histories" weiter(?)entwickelt:
http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9412067.pdf
Die Consistent Histories gingen eher aus Kopenhagen hervor, nicht aus den Vielen-Welten.

Hawkwind
20.01.15, 15:03
Die Consistent Histories gingen eher aus Kopenhagen hervor, nicht aus den Vielen-Welten.

Das mag sein; es gibt aber durchaus Ähnlichkeiten zu "Viele Welten".


...
There are many attempts to provide an explanation of what we see based on the MWI or its variants in Lockwood 1989, Gell-Mann and Hartle 1990, Albert 1992, Saunders 1993, Penrose 1994, Chalmers 1996, Deutsch 1996, Joos et al. 2003, Schlosshauer 2007, Zurek 2009, and Wallace 2012. ...

aus
Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics (http://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/)

Ich hatte auch vor längerer Zeit mal Gell-Manns Buch "Das Quark und der Jaguar" gelesen. Dort schreibt er

Die wichtigste in den Nachrichtenmedien und in zahlreichen Büchern verbreitete Tatsachenverdrehung besteht in der impliziten oder gar expliziten Behauptung, die Messung der zirkulären beziehungsweise linearen Polarisation eines der beiden Photonen beeinflusse das andere Photon.

In Wirklichkeit wird durch die Messung keinerlei physikalischer Effekt von einem Photon auf das andere übertragen. Was geschieht dann? Wenn an einem bestimmten Geschichtszweig die lineare Polarisation eines Photons gemessen und somit genau angegeben wird, dann ist auf demselben Geschichtszweig auch die lineare Polarisation des anderen Photons genau bestimmt. Wird auf einem anderen Geschichtszweig die zirkuläre Polarisation eines der beiden Photonen gemessen, dann ist damit die zirkuläre Polarisation beider Photonen genau bestimmt.

Der Zustand an jedem Zweig lässt sich mit den "Bertlmannschen Socken" vergleichen, die John Bell in einer seiner Abhandlungen beschreibt. Bertimann ist ein Mathematiker, der stets eine rosa und eine grüne Socke trägt. Wer nur einen seiner Füße sieht und eine grüne Socke erblickt, weiß sofort, daß an seinem anderen Fuß eine rosa Socke prangt. Und das, obwohl keine Signalübertragung zwischen den Füßen stattfindet. Ebenso wenig findet in dem Experiment, das die Quantenmechanik bestätigt, eine Signalübertragung (und damit eine Fernwirkung) zwischen den beiden Photonen statt.

"Geschichtszweig" erinnert mich hier schon sehr an Verzweigung in Welten, oder?

Z.B. auch folgende Papers weisen auf Ähnlichkeiten hin:
Many worlds in one (http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0102010.pdf)
Worlds in the Everett interpretation (http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0103092.pdf)

TomS
20.01.15, 18:55
OK, danke für die Hinweise, ich werde mir mal mehr zu dem Thema durchlesen.

Timm
21.01.15, 13:38
"Geschichtszweig" erinnert mich hier schon sehr an Verzweigung in Welten, oder?


Ist es nicht so, daß ein und dieselbe Messanordnung das Potential aller Möglichkeiten eines Quantenobjekts verteilt auf die vielen Welten ausschöpft?
Die beiden in Gell Mann's Zitat erwähnten Geschichtszweige scheinen sich auf 2 Messanordnungen (Messung der linearen und der zirkularen Polarisation) zu beziehen. Insofern sehe ich eher keinen viele Welten Ansatz.

Hawkwind
21.01.15, 17:02
Ist es nicht so, daß ein und dieselbe Messanordnung das Potential aller Möglichkeiten eines Quantenobjekts verteilt auf die vielen Welten ausschöpft?
Die beiden in Gell Mann's Zitat erwähnten Geschichtszweige scheinen sich auf 2 Messanordnungen (Messung der linearen und der zirkularen Polarisation) zu beziehen. Insofern sehe ich eher keinen viele Welten Ansatz.

Aber es geht hier schon um den Kollaps, für den er wegen "unterschiedlicher Geschichtszweige" keine Notwendigkeit sieht.
Wenn man unterschiedliche Experimente macht (unterschiedliche Größen misst), dann braucht man ja nun keine "Geschichtszweige" einzuführen. Wozu?

Aber er hat sich da in der Tat schon etwas missverständlich ausgedrückt.

Gruß,
Uli