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Joule 15.07.16 22:31

Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zunächst einmal ein herzliches Hallo an die Community!:)

Ich bin gerade dabei, ein Buch über die Grundlagen der Quantentheorie zu lesen und in diesem Buch wird auch die Theorie behandelt, dass es ein (menschliches) Bewusstsein benötigen könnte, um eine Wellenfunktion zum Kollaps zu bringen. Es wird zwar auch geschrieben, dass diese Theorie nicht mehr sehr populär ist, doch ich habe trotzdem eine Frage/Idee dazu, die mich interessiert.
Angenommen man betrachtet den Kollaps der Wellenfunktion am Doppelspalt, der ja nur dann stattfindet, wenn man misst, welchen Weg das Photon nimmt. Nun meine ich mich zu erinnern, dass das Interferenzmuster auf dem Schirm wieder erscheint wenn man den Detektor, der misst, durch welchen Spalt das Photon geht, abschaltet (grob gesprochen), es jedoch verschwindet (die Wellenfunktion kollabiert) wenn man ihn wieder aktiviert.
Also stelle ich mir die Frage: Wenn es zur Auslösung des Kollaps ein (menschliches) bewusst sein braucht, würde es dann nicht einfach genügen, "den Blick von dem Detektor zu wenden" bzw. die Ergebnisse des Detektors nirgendwo anzuzeigen, sodass kein menschliches Bewusstsein involviert wird? Wenn das Interferenzmuster trotzdem verschwindet und die Wellenfunktion kollabiert, so ist doch schon bewiesen, dass dafür kein (menschliches) Bewusstsein notwendig ist. Kommt es jedoch nicht zum Kollaps, so kann man noch einen Schritt weiter gehen und die Ergebnisse des Detektors aufzeichnen, sich aber erst später ansehen. Was passiert dann? Zum Zeitpunkt des eigentlichen Experiments ist ja kein Bewusstsein involviert. Kollabiert die Wellenfunktion trotzdem, was passiert dann, wenn man zwar eine Aufzeichnung anfertigt, diese aber vernichtet ohne sie anzusehen? Kann man durch eine Handlung in der Zukunft die Gegenwart beinflussen? Wohl eher nicht! Daher meine ich, dass es KEIN (menschliches) Bewusstsein benötigen KANN, um eine Wellenfunktion zum Kollaps zu bringen, und dass sie auch kollabiert wenn man den Detektor am Doppelspalt nicht beachtet (er jedoch aktiviert ist)! Allerdings steht im oben genannten Buch zu lesen, dass die Theorie des Kollapses durch Bewusstsein durchaus ihre Anhänger hat oder hatte. In diesem Fall frage ich mich, warum niemand auf die von mir beschriebene Idee gekommen ist...

Gibt es dazu vielleicht experimentielle Erfahrungen oder habe ich etwa eine Lücke in meiner Argumentation? Ich bin schon gespannt, was ich als Antwort erhalten werde, vielleicht bin ich ja auch nur faktisch falsch informiert...

Mit freundlichen Grüßen und Dank im Voraus (für das Lesen und eventuelle beantworten dieses Beitrags)!

TomS 16.07.16 00:25

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Ich denke nicht, dass der Kollaps der Wellenfunktion als reales Objekt mit einen Bewusstsein in Zusammenhang gebracht werden kann.

Bevor man den Kollaps interpretiert, muss man zunächst diskutieren, welchen Status man der Wellenfunktion zuschreibt. Dazu gibt es verschiedene Ansichten; ich konzentriere mich auf zwei wesentliche:

Realistisch: Fasst man die Wellenfunktion als einen Repräsentanten der physikalischen Realität auf, also Beschreibung dessen, was tatsächlich passiert, als Abbild eines realen Prozesses, dann führt der Kollaps zu einem expliziten Widerspruch. Physikalische Prozesse werden durch die zeitabhängige Schrödingergleichung beschreiben, und diese beinhaltet gerade keinen Kollaps; letzterer widerspricht der Schrödingergleichung explizit, er verletzt die Unitarität und damit auch die Zeitumkehrinvarianz. Um also dennoch einen physikalisch realen Kollaps annehmen zu können, muss man Mess- bzw. Beobachtungsprozesse als etwas Außerphysikalisches betrachten, die gerade nicht den Gesetzen der Quantenmechanik = der Schrödingergleichung gehorchen; das Bewusstsein wäre damit eine außerphysikalische Entität, die jedoch physikalische Effekte hervorruft, die wiederum anderen physikalischen Gesetzen widerspricht. Ich denke, kaum ein Physiker nimmt eine derartige Haltung ein. Die einzige widerspruchsfreie und zugleich in sich konsistente realistische Interpretation der QM lehnt den Kollaps explizit ab.

Instrumentalistisch - sowie diverse Spielarten: Fasst man die Wellenfunktion dagegen lediglich als Repräsentant unseres Wissens über die physikalischen Realität auf, also Beschreibung dessen, was wir über das wissen was tatsächlich passiert, dann ist der Kollaps ein rein instrumentalistischer Scheineffekt: "ich habe nachgesehen, also muss ich ab dem Hinsehen meine Buchhaltung aktualisieren und mit einer kollabierten Wellenfunktion die weitere Berechnung starten". Die Wellenfunktion dient als Instrument zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten von beobachtbaren Vorgängen, wobei wir die Anfangsbedingungen entsprechend unseres Wissens anpassen; sie dient nicht zur Beschreibung des real ablaufenden Vorgangs selbst. In diesen Sinne verursacht die Beobachtung tatsächlich einen Kollaps, aber dieser findet eben rein im Bewusstsein des Beobachters statt, und hat keine Auswirkungen auf die Realität (was auch immer das ist).

M.E. solltest du dich zunächst festlegen, welche philosophischen Denkrichtung du einnehmen möchtest, Realismus oder Instrumentalismus. Im Falle des Instrumentalismus ist der Kollaps völlig unproblematisch ein Bestandteil deiner Berechnung, im Falle des Realusmus existiert kein Kollaps.

Joule 16.07.16 10:43

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Danke für die prompte Antwort!
Mir persönlich scheint der, von dir beschriebene, instumentalistische Ansatz, besser zu "gefallen" (es gibt ja auch andere Möglichkeiten als die Schrödingergleichung um Quantenzustände auszudrücken).
Nur war es mir bei den Ausführungen leider nicht möglich 100-prozentig zu folgen, da mir das notwendige Hintergrundwissen fehlt. Wie kann denn eine Theorie/Denkrichtung, die den Kollaps als solchen grundlegend ablehnt das Ergebnis des Doppelspaltexperimentes erklären?
Und was passiert im Experiment tatsächlich, wenn man zwar den Weg des Photons/Elektrons misst, aber diese Messungen nicht ansieht? Verschwinden des Interferenzmusters durch Dekohärenz?

Viele Grüße

TomS 16.07.16 11:42

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82309)
Mir persönlich scheint der, von dir beschriebene, instumentalistische Ansatz, besser zu "gefallen"

OK.

Interessehalber: warum?

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82309)
es gibt ja auch andere Möglichkeiten als die Schrödingergleichung um Quantenzustände auszudrücken

Die SGL drückt nicht die Quantenzustände aus, sondern die Dynamik der Quantenzustände. Und nein, da gibt es sicher keine andere Möglichkeit (die nicht mathematisch äquivalent wäre).

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82309)
Wie kann denn eine Theorie/Denkrichtung, die den Kollaps als solchen grundlegend ablehnt das Ergebnis des Doppelspaltexperimentes erklären?

Das führt unmittelbar auf die Viele-Welten-Interpretation.

(Eine mögliche Alternative wäre noch die deBroglie-Bohm-Interpreration, aber die ist nicht auf Quantenfeldtheorien verallgemeinerbar und ontologisch eine Zumutung).

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82309)
Und was passiert im Experiment tatsächlich, wenn man zwar den Weg des Photons/Elektrons misst, aber diese Messungen nicht ansieht?

Ich verweigere die Aussage :)

Oben entscheidest du dich für die instrumentalistische Sichtweise, und jetzt willst du wissen, was tatsächlich passiert.

Noch unentschieden?

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82309)
Verschwinden des Interferenzmusters durch Dekohärenz?

Jein.

Die Dekohärenz bietet eine Möglichkeit, zu erklären, warum man eine (im Sinne von irgendeine) klassische Welt ohne quantenmechanische Superpositionen beobachtet. Sie erklärt jedoch nicht, welche, also wieso man gerade diese eine Möglichkeit sieht (eine von zwei - im Falle des Doppelspaltes). Dazu benötigt man doch entweder wieder Viele-Welten oder den Kollaps.

Joule 16.07.16 12:27

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)

Interessehalber: warum?

Weil dieser Ansatz etwas mehr Spielraum lässt und der realistische Ansatz etwas anmaßend scheinen mag.

Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)
Die SGL drückt nicht die Quantenzustände aus, sondern die Dynamik der Quantenzustände. Und nein, da gibt es sicher keine andere Möglichkeit (die nicht mathematisch äquivalent wäre).

Ok, hier hatte ich offenbar falsche Informationen oder ich habe richtige Informationen falsch verstanden :)


Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)
Das führt unmittelbar auf die Viele-Welten-Interpretation.

(Eine mögliche Alternative wäre noch die deBroglie-Bohm-Interpreration, aber die ist nicht auf Quantenfeldtheorien verallgemeinerbar und ontologisch eine Zumutung).

Also instrumentalistisch=Kopenhagener Deutung (?)


Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)
Ich verweigere die Aussage :)

Das sagen sie alle ;) Gibt es hier wirklich noch keine experimentellen und wasserdichten Erfahrungen?

Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)
Oben entscheidest du dich für die instrumentalistische Sichtweise, und jetzt willst du wissen, was tatsächlich passiert.

Noch unentschieden?

Offenbar ja:D:o

Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82310)
Jein.

Die Dekohärenz bietet eine Möglichkeit, zu erklären, warum man eine (im Sinne von irgendeine) klassische Welt ohne quantenmechanische Superpositionen beobachtet. Sie erklärt jedoch nicht, welche, also wieso man gerade diese eine Möglichkeit sieht (eine von zwei - im Falle des Doppelspaltes). Dazu benötigt man doch entweder wieder Viele-Welten oder den Kollaps.

Ok :)

TomS 16.07.16 15:15

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82311)
Weil dieser Ansatz etwas mehr Spielraum lässt und der realistische Ansatz etwas anmaßend scheinen mag.

Ich halte sie nicht für anmaßend.

Ich gehe dabei aber auch nicht von einer spezifischen Theorie aus, und ich behaupte auch nicht, dass wir die Realität exakt beschreiben. Ich halte es eher mit der Philosophie Platons - insbs. der in seinem Höhlengleichnis dargestellten Erklärung. Demzufolge sind wir durchaus in der Lage, die Realität wie in einer vereinfachten, verzerrten, verschleierten Skizze zu erkennen. Wir erkennen nicht alle Aspekte und Details der Realität, und wir werden das Opfer von Verzerrungen und Verschleierungen. Diese erzeugen sicher auch Artefakte, die wir jedoch nicht der Realität selbst sondern eben dieser Vereinfachung zuschreiben müssen; der triviale Kollaps ist m.E. ein derartiges Artefakt. Andererseits erkennen wir auch in gewissen Aspekte strukturell richtige, treue Abbilder der Realität; die unitäre Zeitentwicklung usw m.E. eine derartig treue Abbildung.

Du wirst einige bekannte Wissenschaftler finden, die sich an Platon orientieren und dabei sehr bescheiden bleiben; Penrose zum Beispiel. Und du wirst Instrumentalisten oder Positivisten finden, die ich eher als anmaßend beschreiben würde.

OK, deine Wahl ist sicher zulässig und auch akzeptiert.

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82311)
Ok, hier hatte ich offenbar falsche Informationen oder ich habe richtige Informationen falsch verstanden :)

Welche denn?

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82311)
Also instrumentalistisch=Kopenhagener Deutung (?)

So einfach ist das nicht.

Es gibt diverse Ausprägungen und Spielarten. Die Kopenhagener Deutung ist so ein weites Feld wie asiatisches Essen - im Gegensatz z.B. zu Nürnberger Bratwürsten. Viele Physker kennen die Gedanken nur bruchstückhaft aus Lehrbüchern oder Vorlesungen, in denen es zu 99% um die Anwendung geht; die Formulierungen von Axiomen bzw. Postulaten, Messproblem und Kollaps usw. sind leider oft wenig präzise. Die eingangs diskutierte Fragestellung bzgl. Realismus oder Instrumentalismus kennen viele Physiker nicht. Eine eher unzuverlässige Quelle ist m.E. Bohr selbst, der an verschiedensten Fronten kämpfte; ihm ging es nicht um eine spezifische Interpretation der QM, sondern darum, dass diese überhaupt akzeptiert werden konnte; seine Bezugnahme auf klassische Physik zur Rechtfertigung der Argumente des Messprozesses ist m.E. nicht mehr zeitgemäß. Heisenberg hatte sicher im Detail andere Ansichten. Sehr präzise hat von Neumann die orthodoxe Interpretation formuliert.

Eine sicher weit verbreitete Spielart - ohne jeglichen Tiefgang - ist shut-up-and-calculate.

Eine moderne Spielart ist der Quanten-Bayesianismus; ich würde ihn ebenfalls als letztlich instrumentalistisch bezeichnen.

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82311)
Das sagen sie alle ;) Gibt es hier wirklich noch keine experimentellen und wasserdichten Erfahrungen?

Wie soll es die geben? Wie willst du experimentell überprüfen, was tatsächlich geschieht, wenn du es zugleich nicht überprüfst?

Ich verweigere die Aussage aufgrund deiner schwankenden Haltung, nicht aufgrund meiner :D Wir kommen schon noch dazu.

Joule 16.07.16 15:55

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82312)
OK, deine Wahl ist sicher zulässig und auch akzeptiert.

Das sollte ja auch keine zwingende, endgültige Wahl sein sondern vielmehr der Bezug temporären eines Standpunktes rein aus persönlicher Laune (schon überhaupt, da ich erst ganz am Anfang stehe) :)

Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82312)
Welche denn?

Dass eben die Schrödingergleichung - ebenso wie die Heisenberg'sche Matrizenmechanik - Quantenzustände beschreibt, was auch immer das bedeutet.

Zitat:

Zitat von TomS (Beitrag 82312)
Wie soll es die geben? Wie willst du experimentell überprüfen, was tatsächlich geschieht, wenn du es zugleich nicht überprüfst?

Ich fürchte hier liegt ein Missverständnis vor!
Meine Frage lautet genau ausgedrückt so:
Wenn man das berühmte Doppelspaltexperiment durchführt, und einen Detektor anbringt, der misst, durch welchen Spalt das Teilchen geht, die Ergebnisse dieser Messung jedoch nicht betrachtet, verschwindet dann das Interferenzmuster vom Schirm oder bleibt es bestehen? Das müsste man doch relativ einfach ausprobieren können :D

TomS 16.07.16 16:23

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Zur Schrödingergleichung:

Du musst unterscheiden zwischen Schrödingergleichung und Schrödingerbild, letzteres im Gegensatz (u.a.) zum Heisenbergbild. Die Schrödingergleichung beschreibt im Schrödingerbild die Zeitentwicklung eines Quantenzustandes. Wenn dieser zu einem Zeitpunkt t explizit und vollständig bekannt ist, dann erlaubt die Schrödingergleichung die exakte und deterministische Berechnung des Quantenzustandes zu einem anderen (vorherigen oder späteren) Zeitpunkt t'.

Der Quantenzustand stellt dabei die vollständige Repräsentation unseres Wussens über ein reales, quantenmechanisches System dar (mit den o.g. diversen Unterpretationen).

Aus dem Quantenzustand Kassen sich bestimmte Vorhersagen herauspräparieren, z.B. Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerte für Messungen.

Das Heisenbergbild stellt einen mathematisch vollständig äquivalenten Formalismus zur Verfügung. Dieser ist m.E. zu abstrakt, als dass wir ihn hier diskutieren sollten. Er liefert auch nichts fundamental Neues, ist allerdings rechentechnisch zuweilen praktischer.

Joule 16.07.16 16:54

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Danke für die interesannten und lehrreichen Erläuterungen!

Gruß

soon 17.07.16 08:22

AW: Kollaps der Wellenfunktion durch Bewusstsein
 
Konkrete Frage:
Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82313)
Wenn man das berühmte Doppelspaltexperiment durchführt, und einen Detektor anbringt, der misst, durch welchen Spalt das Teilchen geht, die Ergebnisse dieser Messung jedoch nicht betrachtet, verschwindet dann das Interferenzmuster vom Schirm oder bleibt es bestehen?

Konkrete Antwort:
Das Interferenzmuster verschwindet.

Für eine Messung braucht es eine Wechselwirkung und nur auf das Vorhandensein dieser Wechselwirkung kommt es an. Es ist vollkommen gleichgültig wer, wann, wo, wie oder was das Photon emitiert, das mit dem z.B Elektron nach dem Durchgang des Doppelspalts wechselwirkt.

Zitat:

Zitat von Joule (Beitrag 82313)
Gruß

Nicht so schnell aufgeben! Die Antworten kommen schon noch, das hatte TomS doch angedeutet.


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