AW: Photonenwelle
 

Die sind allerdings mit dem Kollaps der Wellenfunktion verträglich, oder nicht?

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Der Kollaps der Wellenfunktion ist meines Erachtens eine so unnötige Annahme wie Multiversen. Weder für das eine, noch für das andere gibt es stichhaltige Hinweise, die deren Existenz nahe legt. Beides mag mit den experimentellen Befunden vereinbar sein, doch vernünftig oder gar zwingend sind diese Vorstellungen für eine korrekte Beschreibung der Naturvorgänge nicht im Geringsten.

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Man kann den Kollaps auch als pragmatische Annahme verstehen.

Noch gehört der Kollaps zur Standardphysik. Anderslautende Aussagen gehören in den Bereich "Theorien jenseits des Standardphysik" und müssen dort diskutiert werden.

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Der Kollaps der Wellenfunktion ist eine populäre Interpretation der "Standardphysik". Wenn es so genau gehandhabt wird, möchte ich vorschlagen, dass man ihn dann unter der Forenrubrik "Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik" diskutiert.

Jedenfalls kann man die Photonenstatistik in Koinzidenzversuchen ganz ohne diese Interpretation erklären, wie meines Erachtens alle anderen experimentellen Befunde der Physik.

Dieser Aussage kann ich nicht zustimmen. Man sollte vielleicht aber auch präzisieren, was hier unter "Wechselwirkung" verstanden wird. Ein Photon kann z.B. in einem Gravitationsfeld abgelenkt werden, ohne vernichtet zu werden. D.h. es gibt eine Wechselwirkung (mit dem Gravitationsfeld), ohne dass das Photon verloren geht. Andererseits verschwindet ein Photon nicht augenblicklich, wenn es mit einem Elektron wechselwirkt. Die korrekte Beschreibung der Photon-Elektron-Wechselwirkung gelingt mit Hilfe der QED, wo sowohl das Photon als auch das Elektron als zwei miteinander gekoppelte Felder beschrieben werden.

Wenn man diese Wechselwirkung berechnet, d.h. wenn man die Felder zeitlich entwickelt, dann sieht man, dass das Photon nicht instantan verschwindet, wie man es beim sogenannten Kollaps der Wellenfunktion postuliert, sondern dass es sich zeitlich umwandelt. Genauer gesagt wandelt sich der Zustand des elektromagnetischen Feldes vom Ein-Photon-Zustand in den Grund- bzw. Vakuumzustand. Das Feld kollabiert also niemals. Der Zustand des Feldes ändert sich nur, und das auch nicht plötzlich, sondern innerhalb einer genau berechenbaren Zeitspanne, ähnlich einem Elektron, das von einem angeregten Zustand in den Grundzustand übergeht.

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Das hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Quante...as_Messproblem kennst Du?

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Ja, kenne ich sehr gut.

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Würdest Du dann anstelle des Kollapses Prozesse verwenden, die einer (allgemeinen) Schrödinger-Gleichung genügen?

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Vom Standpunkt der "Standardphysik", also dem, worin die wissenschaftliche Community weitestgehend übereinstimmt, muss man sagen, dass das Messproblem in der Quantenmechanik nach wie vor nicht geklärt ist. Gerade weil es keine klare Linie in der Community gibt, erachte ich es hier für angebracht, dass alle Erklärungsversuche bisweilen als Interpretationen der Vorgänge anzusehen sind, über die eine Einigung herrscht.

Die englische Wikipedia-Seite hierzu ist meiner Meinung nach klarer und auch auf dem neueren Stand als die deutsche: https://en.wikipedia.org/wiki/Measurement_problem

Meine Einschätzung ist, dass die Physiker auf den Gebieten der Quantenphysik, die am meisten mit dem Messproblem zu tun haben, eher nicht Anhänger der Kopenhagener Interpretation des Kollaps der Wellenfunktion sind, insbesondere nicht die jüngeren. Weiters ist mein Eindruck, dass die Kopenhagener Deutung spätestens seit den Arbeiten über den Einfluss der Dekohärenz in der Quantenmechanik Mitte der 1990er immer weiter zurück gewichen ist.

Ein guter Überblick über die Entwicklung der letzten 30 Jahre - und da ist doch einiges auf diesem Gebiet geschehen - gibt die Arbeit von Schlosshauer: Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics (2005)

Hier zitiert er Zurek (1998):
A “collapse” in the traditional sense is no longer necessary. (…) [The] emergence of “objective existence” [from decoherence] (…) significantly reduces and perhaps even eliminates the role of the “collapse” of the state vector.

Es gibt dazu unterschiedliche Meinungen. Jedenfalls ist der Kollaps der Wellenfunktion nichts, das man als Faktum der Physik ansehen könnte, und das war er auch nie, gab es doch immer viele (auch namhafte) Physiker, die diese Interpretation völlig ablehnten, darunter z.B. Einstein und Schrödinger.

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Wer eine aktuelle und meines Erachtens gute Arbeit über die Natur des Photons lesen möchte, dem empfehle ich Lichtquanten -Die Geschichte des komplexen Konzepts und mentalen Modells von Photonen von Klaus Hentschel. Das Buch ist durchaus auch für Nicht-Physiker geeignet.

Will man aber tiefer in die Materie eintreten, führt meines Erachtens kein Weg an der Quantenelektrodynamik oder Quantenoptik vorbei, welche die bis heute mit Abstand exakteste Theorie ist, die die komplexe Wechselwirkung zwischen elektromagnetischem Feld und Materie beschreibt. Viel Verwirrung wird meiner Ansicht nach auch dadurch verbreitet, dass sich viele ermächtigt fühlen, über Photonen zu referieren - auch auf der Uni - ohne je wirklich QED angewandt und gerechnet zu haben.

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Die kopenhagener Deutung ist genauso dazu angetan, konkrete Vorhersagen zu liefern wie z.b. eine VWI, nämlich überhaupt nicht.

Deshalb, meine ich, sollte man Interpretationen dieser Art nicht allzu ernst nehmen oder den Philosophen überlassen.

Wenn Interpretationen, die man genauso gut weglassen kann, als "Standardphysik" festgelegt werden, dann kann dies schlimmstenfalls sogar die Entwicklung neuer Modelle verhindern oder zumindest erschweren.