Die neue Quantentheorie
 

Hallo zusammen,

im Spektrum der Wissenschaft, November 2013 erschien ein Artikel Die neue Quantentheorie. Sie nennt sich Quanten-Bayesianismus (QBismus), eine kombinierte Quanten- und Wahrscheinlichkeitstheorie.

Dem QBismus zufolge ist die Wellenfunktion nicht real, sondern nur ein mathematisches Werkzeug, mit dem ein Beobachter seine persönliche Überzeugung ausdrückt, dass ein Quantensystem eine bestimmte Eigenschaft hat.

Der Autor C.A. Fuchs [1] zeigt einen mathematischen Weg, wie sich die Bornsche Regel fast vollständig in der Sprache der Wahrscheinlichkeitstheorie ausdrücken lässt – ohne Bezugnahme auf eine der Beobachtung zu Grunde liegende Wellenfunktion.

M.f.G. Eugen Bauhof

[1] Hier seine beiden Originalarbeiten:
http://arxiv.org/abs/1207.2141
http://arxiv.org/abs/1003.5209

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ja, ich hab den Artikel aber nicht gelesen. Es ist doch jedem klar, dachte ich, dass die Wellenfunktion unser Wissen beschreibt und keine unabhängige Existenz hat. Das rechtfertigt doch keinen Titel "Eine neue Quantenmechanik".
Oder steckt da mehr dahinter?
Außerdem hat mich SdW sowieso schon geärgert, weil sie mal wieder einen Crank-Leserbrief abdrucken. Sowas muss doch nicht sein.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo ICH,

mir schon, aber es gibt immer noch Leute, die eine künftige realistische Deutung der Quantentheorie nicht ausschließen. Deshalb erschien mir der Artikel hilfreich, um die probalistische Deutung der Quantentheorie durch neue mathematische Betrachtungen ins rechte Licht zu rücken.

Den Crank-Leserbrief habe ich übersehen. Wo ist der zu finden, damit ich mich mit-ärgern kann? ;)

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Die neue Quantentheorie
 

Den Leserbrief unter "Dunkler Unsinn" finde ich ziemlich daneben.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ja, genau. Ein ganz normaler "Ich hab' zwar keine Ahnung, worum's geht, aber das sind alles Deppen!", wie man ihn auch in Foren oft zu lesen kriegt. Aber im SdW könnten sie aussuchen, was sie veröffentlichen. Und diese Leserbrief geht nicht. Höchstens als "Stimme des Volkes", wenn dann ein Fachmann drauf eingeht und erklärt, warum man zu diesen Hypothesen gekommen ist.
Wobei auch das Unsinn wäre, weil der Artikel, auf den sich der Brief bezog, wirklich gut war. Da gibt's nichts hinzuzufügen, der Leserbriefschreiberling hätte nur den Artikel lesen müssen.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hi,

ich finde den Artikel ein bißchen mager. Er nimmt weder auf die Dekohärenz-Theorie noch auf die EPR Experimente Bezug. Laut Schaubild S.49 ist nach der Standarddeutung die Katze "zugleich lebendig und tot", während sie nach dem QBismus entweder tot oder lebendig ist. Das ist ja nicht neu. Kein Kommentar, daß gleiches aus der Dekohärenz-Theorie folgt.

Vom Verständnis der Wellenfunktion als nicht real sondern als "bloß ein mathematisches Werkzeug" (SdW Artikel) spricht schon lange auch Zeilinger, was wir hier hinlänglich diskutiert haben. Allein das reicht aus, den Mythos Kollaps aus der Welt zu schaffen, ein mathematisches Konstrukt kollabiert nicht. Weshalb da noch die "subjektive Empfindlichkeit einer Person" hinzu kommen muß, habe ich nach dem ersten Durchlesen nicht verstanden. Statt dessen fällt mir Ockhams razor ein.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Wikipedia:@Bauhof, Ich
Eingenommene Standpunkte verpflichten. Eure Annahme, die Wellenfunktion habe keine Entsprechung in der Natur, drueckt lediglich eure persönliche Überzeugung aus.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hi Roko,

da die Wellenfunktion aber komplex ist, dürfte es schwierig sein hierfür eine Entsprechung in der Natur zu finden.

Grüsse, MP

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Hallo Marco,

Man kann sie auch in Real- und Imaginaer-Teil zerlegen..
Im uebrigen ist auch das EM-Feld komplex (wenn man es entsprechend darstellt); und fast alle Quantenphaenomene zeigen sich auch bei EM-Feldern, und letztere sind nichtlokal und das Absolutquadrat ist deren Intensitaet.
Man kann natuerlich auch der persoenlichen Ueberzeugung sein, dass auch die Maxwellschen Gleichungen keine Entsprechungen in der Natur haben. Fuer Kubisten waere das nur consequent.

AW: Die neue Quantentheorie
 

oder der elektrische Widerstand lässt sich auch elegant auf die komplexe Ebene verallgemeinern, siehe z.B.
http://de.wikipedia.org/wiki/Komplex...lstromrechnung


Komplexität einer Größe alleine impliziert nicht unbedingt, dass sie "unphysikalisch" ist.

______
Nachtrag:
BTW, hier gab es vor Urzeiten mal einen Thread zu dieser Thematik mit Beiträgen einiger "Spezis" der Physik dazu:
https://groups.google.com/forum/#!to...ik/eboe5Z2XkhI

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Hallo Hawkwind,

einverstanden. Aber was hat das mit der Feststellung von ICH zu tun:
auf die sich RoKo in seinem Beitrag offenbar bezieht und in Frage stellt?

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Die neue Quantentheorie
 

Es ging mir nicht um diese Feststellung sondern um das Argument von Marco Polo
"da die Wellenfunktion aber komplex ist, dürfte es schwierig sein hierfür eine Entsprechung in der Natur zu finden."


Obwohl ich denke, dass auch Ichs Feststellung

"Es ist doch jedem klar, dachte ich, dass die Wellenfunktion unser Wissen beschreibt und keine unabhängige Existenz hat."

nicht auf unbeschränkte Zustimmung stoßen wird. Man liest z.B., dass Experimentatoren meinen, die qm-Wellenfunktion eines Systems vermessen zu haben. Roko hatte mal einen Link, glaube ich.
Ich nutze Ichs Formulierung ja auch immer selber gerne, fühle mich aber, ehrlich gesagt, auch irgendwie nicht immer ganz wohl dabei: die Wellenfunktion eines Wasserstoffatoms ist dann für Anton eine andere als für Hugo, obwohl es dasselbe Atom ist ... und das genau aus dem Grund, dass sich Hugo ein Messergebnis angeschaut hat und deshalb ein anderes Wissen hat.

Es fällt immer wieder schwer, sich an diesen Verlust von Objektivität ("lokaler Realismus") in der Quantenmechanik zu gewöhnen ... mir zumindest. Aber man muss es wohl so sehen.

Gruß,
Hawkwind

AW: Die neue Quantentheorie
 

Alleine die Tatsache, dass die Wellenfunktion "von Hand" normiert werden muss, zeigt doch, dass das kein "Feld" ist wie die anderen alle. Beim Messprozess wird das überdeutlich, da werden einfach Teile weggestrichen und andere nachnormiert, und das auch noch über Entfernungen, bei denen kein Signalaustausch möglich ist. Manche zweifeln da lieber am "Tempolimit Lichtgeschwindigkeit" als an der Substanz der Wellenfunktion, aber die Natur lehrt uns, dass da tatsächlich kein Signalaustauschnachgewiesen werden kann. Eine Beschreibung, die einen solchen impliziert, bedient sich offensichtlich unbeobachtbarer Konstrukte.

Natürlich ist es so, dass die Wellenfunktion ein gutes Werkzeug ist, die Natur zu beschreiben. Es steht auch außer Frage, dass Materie auch Welleneigenschaften hat und abstrakte Phasenbeziehungen eine sehr wichtige Rolle spielen können.

Trotzdem sollte man sich der Grenzen bewusst sein: die Wellenfunktion dient dazu, die Wahrscheinlichkeiten von Observablen zu berechnen. Sie selbst ist keine Observable.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Ich,
Es gibt gesetzmaessige Zusammenhaenge, die nicht von Raum und Zeit abhaengig sind: Frequenzspetrum-Energie-Phasenlage. Die Vorstellung, da wuerden irgendwelche "Signale" ausgetauscht - zwischen wem eigentlich? - ist doch voellig abwegig.

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Hallo Hawkwind,

an diesem Dilemma ist meines Wissens Erwin Schrödinger nicht ganz unschuldig. Seine Wellenfunktion hat sich durchgesetzt, nicht aber die Matrix-Darstellung von Heisenberg und anderen.

Wenn sich die Matrix-Darstellung in der Quantenmechanik durchgesetzt hätte, dann wäre von vornherein niemand auf den Gedanken gekommen, diese Matrix-Darstellung sei etwas Beobachtbares.

Es ist bewiesen, dass die Wellenfunktion und die Matrix-Darstellung mathematisch äquivalent sind. Deshalb kann man m.E. rückschließen, wenn die Matrix-Darstellung nicht beobachtbar ist, dann ist auch die Wellenfunktion nicht beobachtbar.

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Bauhof,
Die Matrix enthaelt die moeglichen beobachtbaren Werte. Und wenn man ein Messinstrument nimmt, dann kann man einen davon tatsaechlich messen. Folglich handelt es sich nicht um Hokuspokus, sondern es gibt etwas in der Natur, dessen Verhalten durch eine wie auch immer geartete mathematische Darstellung beschrieben wird.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Zudem haben wir auch noch die prinzipielle Unbeobachtbarkeit der absoluten Phase einer Wellenfunktion, weil sie aus allen Vorhersagen herausfällt.
Die Phasen von elm. Wellen etwa sind im Gegensatz dazu leicht beobachtbar.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ich verstehe nicht ganz, wie Du das meinst. Weshalb kann man die Wellenfunktion nicht als mathematisches Konstrukt betrachten, das das Atomorbital beschreibt? Dieses ist aber Anton/Hugo-unabhängig. Die chemische Bindung ist beobachterunabhängig.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ich sage doch gar nicht, dass man das nicht kann - ich tue es ja selbst.

Ich denke ja nur laut und unausgegoren über die Formulierung "die Wellenfunktion spiegelt unser Wissen wider". :)

Wer ist "unser"?

A misst den Ort eines Elektrons und B nicht: für A reduziert sich die Wellenfunktion nun als Folge der Messung auf einen Orts-Eigenzustand (ein scharfes Wellenpaket um den gemessenen Ort herum) weil er nun mehr weiss als B, für B aber nicht (da bleibt die Wellenfunktion eine breite Glocke z.B.).

Man kann nun folgern, wenn A unmittelbar nach dieser Messung eine 2. durchführt, so wird er mit 100%iger Wahrscheinlichkeit wiederum den bereits gemessenen Ort finden (mal vorausgesetzt die Wfkt "zerfließt" nicht so schnell), während die Vorhersage für dieselbe Messung eine andere ist, wenn B sie durchführt, denn er hat dieses Wissen nicht.

Ich finde das schon irgendwie paradox, denn wir haben nun unterschiedliche Vorhersagen -je nachdem, wer misst. Ich finde die Formulierung "unser Wissen" deshalb nicht ganz unproblematisch. Es ist doch weniger unser Wissen, welches die Wfkt kollabieren lässt als vielmehr die Interaktion mit dem Messgerät - wurscht, ob gerade jemand seine Wissen vermehrt, indem er draufschaut.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo RoKo,

da möchte ich dir nicht folgen.
Ich ziehe daher einen Fachmann zu Rate, der es wissen müsste. Andreas Bartels schreibt auf Seite 75 seines Buches folgendes:

M.f.G. Eugen Bauhof

[1] Bartels, Andreas
Grundprobleme der modernen Naturphilosophie.
Paderborn 1996
ISBN=3-8252-1951-8

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ich habe bisher "unser Wissen" auf die Wahrscheinlichkeitsaussage der Wellenfunktion bezogen, nicht auf den einzelnen Meßprozess. Bei gleicher Anordnung führt die Messung eines Ensembles zum gleichen Ergebnis. Ob jemand und wer die Entstehung des Interferenzbildes betrachtet, spielt keine Rolle.
Die Wellenfunktion schweigt sich über den Ort des einzelnen Punktes aus. Über den gibt's kein Wissen. Deshalb scheint mir die Deutung, die Wellenfunktion würde mit dem Meßgerät interagieren, ziemlich weit hergeholt. Falls das so ist, erledigt sich ihr Kollaps von selbst.

Sehe ich das zu einfach?

AW: Die neue Quantentheorie
 

Ich habe bisher "unser Wissen" auf die Wahrscheinlichkeitsaussage der Wellenfunktion bezogen, nicht auf den einzelnen Meßprozess. Bei gleicher Anordnung führt die Messung eines Ensembles zum gleichen Ergebnis. Ob jemand und wer die Entstehung des Interferenzbildes betrachtet, spielt keine Rolle.
Die Wellenfunktion schweigt sich über den Ort des einzelnen Punktes aus. Über den gibt's kein Wissen. Deshalb scheint mir die Deutung, die Wellenfunktion würde mit dem Meßgerät interagieren, ziemlich weit hergeholt. Falls das so ist, erledigt sich ihr Kollaps von selbst.

Sehe ich das zu einfach?

AW: Die neue Quantentheorie
 

Sorry Bauhof,

wie kommst du darauf, dass ein Andreas Bartels mehr weiss als ich? nur weil er Zeit hat, Buecher zu schreiben? Das, was Bartels als Fakten anbringt, ist doch lange allgemein bekannt. Ich habe auch nirgendwo behauptet, dass Quantenobjekte direkt mit der Wellenfunktion identifiziert werden sollten.

Der hochdimensionale Konfigurationsraum ist das Analogon zum Phasenraum in der klassischen Mechanik (mit halb so viel Dimensionen, weil die SGL eine part.DGL 1.Ordnung ist) und sie fuehrt zu einem Geschwindigkeitsfeld im normalen Ortsraum mit einer Schar moeglicher Bahnen fuer Energie-, Massen- und Ladungsschwerpunkt. Und da ich nicht an Hokuspokus glaube, gehe ich (und nicht nur ich) davon aus, dass sich beides naeherungsweise (bei v<<c) entlang der Bahn bewegt hat, an derem Endpunkt das Elektron registriert wurde. Diese Schar moeglicher Bahnen entsprich ja schliesslich auch dem Fluss der Wahrscheinlichkeit.

Auch die von Bartels gestellte Frage, Wie sollte etwas, das in Wirklichkeit eine physikalische Welle ist, als lokalisierbares Teilchen auftreten können? laesst sich beantworten. Man schaue sich an, wie das bei einer Portion EM-Feld (meist Photon genannt) funktioniert.

Die Heisenberg'sche Matrizendarstellung hingegen ist eine abstrakte Betrachtung der zeitlichen Entwicklung einer Schar von moeglichen Messwerten, die ein Elektron bewirken koennte, wenn man etwas anderes als seinen Ort misst.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Timm,

Knappe Formulierungen (Forum ueblich!) fuehren manchmal zu Missverstaendnissen.

Ein Quantenobjekt wird durch einen Zustandsvektor beschrieben, der sich zeitlich gemaess einer Wellenfunktion entwickelt, die Loesung der Schroedingergleichung ist. Bei einer Messung interagieren Quantenobjekt und Messgeraet. Falls das Quantenobjekt nicht absorbiert wurde, befindet es sich nun im gemessenen Zustand, der sich nun wiederum zeitlich gemaess einer Wellenfunktion, aber jetzt einer anderen Wellenfunktion, entwickelt.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Roko,

ich weiß nicht, ob Andreas Bartels mehr weiß als du. Aber eines weiß ich: Das was Andreas Bartels geschrieben hat, ist für mich als Laien besser verständlich als das, was du geschrieben hast.

M.f.G Eugen Bauhof

AW: Die neue Quantentheorie
 

Sorry Bauhof,

ich wusste nicht, das du Laie bist.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Roko,

als Laien betrachte ich alle, die nicht Physik als Hauptfach studiert haben. Insofern ist auch ein Ingenieur ein Laie in Sachen Physik, auch wenn er noch so viel privat gelesen hat.

Was hast du für einen Abschluss?

M.f.G. Eugen Bauhof

AW: Die neue Quantentheorie
 

Hallo Bauhof,

ich habe E-technik an der Uni Hannver studiert. Das ist ueber 35 Jahre her. Mit Quantenphysik habe ich mich seit 2007 beschaeftigt - und zwar wesentlich an Hand von Vorlesungsskripten. Darueber hinaus habe ich diverse Orginaltexte der "Pioniere" wie Born, Heisenberg, Schroedinger, Einstein, de Broglie, Bohm und Bell gelesen. Auf Arbeiten lebender Physiker greife oft ueber archivx.org zu. Deshalb betrachte ich mich nicht als Laie. Andererseits sehe ich mich auch nicht als professionellen Physiker, weil ich kein Interesse daran habe, Berechnungen anzustellen. Mein Schwerpunkt ist halt Naturphilosophie bzw. Philosophie der Physik.

AW: Die neue Quantentheorie
 

Nun ja, wenn man den Kollaps der Wellenfunktion in der KD ernst nimmt, dann wird er ja offensichtlich durch die Messung bewirkt. Messung bedeutet für mich "Wechselwirkung zwischen dem vermessenen Quantensystem und der Messapparatur", ohne Wechselwirkung keine Messung.

Die Dekohärenzansätze gehen ja an sich in eine ähnliche Richtung: die Wechselwirkungen des Quantensystems mit der Umgebung dekohärieren den Quantenzustand.

Allerdings ist diese Dekohärenz Physik und der Kollaps Metaphysik. Ich finde diese "Ecke" seitdem ich mit prof. Physik aufgehört habe, immer verwirrender - vielleicht liegt es ja auch einfach am fortgeschrittenen Alter.:) Aber ich denke, ich hatte das Messproblem der Quantenmechanik und seine möglichen Lösungen nie wirklich in aller Tiefe begriffen - evtl. ist das auch wirklich genau das, was ein "Begreifen" der QM so schwierig macht.

Als Physiker hatte man i.d.R. keine Zeit für und kaum Interesse an diesen mehr philosophischen Geschichten. So ging es mir zumindest.