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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker |
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#1
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Welle-/Teilchen Dualismus
Ich komme jetzt wieder mit diesem abgegriffenen Thema. Ich versuche die Grundlagen zu beleuchten, vielleicht antwortet mir deshalb einer. Meine These:
Ein Teilchen verhält sich nicht einmal wie ein Teilchen und einmal wie eine Welle. Das ist eine ungenaue Sprechweise, die den tatsächlichen Sachverhalt nicht trifft. Ein Etwas, das ein Teilchen ist, verhält sich schon aus logischen Gründen immer wie ein Teilchen. Auch beim Doppelspaltversuch mit Elektronen muss die Logik nicht auf der Strecke bleiben. Ein Elektron kann man als Teilchen ansehen, ganz gleich, ob seine Bahn über ein oder zwei Spalte führt. Es wird nach Durchlaufen seiner Bahn, ganz gleich welcher (wenn man von Bahn sprechen kann, darüber später) in beiden Fallen auf dem Target die Wirkung eines Teilchens hervorrufen (Lichtemission, Ionisierung, usw.). Lediglich die örtliche Verteilung dieser Wirkung ist verschieden, je nachdem, ob ein oder zwei Spalte geöffnet sind. Das Elektron selbst, in seinem Wesen, was immer man sich darunter vorstellt, ist davon unberührt. Nur seine Wirkung auf die Targetbestandteile ist unterschiedlich, streut lokal: Falls nur ein Spalt geöffnet ist, ist die Wirkung lokal um den Auftreffpunkt in Strahlrichtung gestreut, entsprechend den Heisenbergschen Voraussagen (Unschärferelation). Falls zwei Spalte geöffnet sind, ist die Wirkung mindestens lokal über Maxima und Minima gestreut, die am Targel das gleiche Muster aufweisen, wie die Intensitäten zweier durch die Spalte hindurchgegangenen spärischer Wellen. Die Wirkung auf des Target ist also lokal unterschiedlich verteilt, egal ob man viele Elektronen gleichzeitig, oder alle getrennt hintereinander zum Target schickt. Die Wirkung selbst, der Elementarakt des Elektrons auf das Target, ist immer der gleiche, ist der eines Teilchens nach wie vor, sofern man das Elektron als Teilchen ansieht. Man kann also nicht sagen: das Teilchen verhält sich einmal wie ein Teilchen, ein anderes Mal wie eine Welle. In seinem Wesen (was immer es „ist“) ist es gleich geblieben, demnach ist seine Wirkung auf das Target immer dieselbe, sein Verhalten also ist immer das gleiche, nur seine Wirkung auf das Target tritt - über einen grössern Raumbereich bezogen - an unterschiedlichen Stellen auf: als statistische Gesamtheit mal gausskurvenhaft, mal periodisch. Das finde ich nicht besonders bemerkenswert. Wenn wir ohnehin nicht wissen, was z.B. Elektron ist (man sieht es nicht, erkennt es nur an den Wirkungen, und macht sich eine Vorstellung davon) dann kann es doch auch ein Objekt mit vielfältigen Wirkungen sein. Jedenfalls sehe ich keine Verletzung der Logik, oder eine unauflösbare Dualität, oder Komplementarität. Natürlich ist es jetzt nötig zu fragen, warum die lokale Streuung so unterschiedlich ist. Darüber später, es könnte ja mit dem Wesen des Elektrons zusammenhängen (dem modellhaften), das wir noch nicht kennen und wozu wir derzeit nichts sagen können. Ich höre jetzt mal auf und frage Euch: könnt ihr meinen Ausführungen zustimmen ? Aber auch wenn ihr es mir um die Ohren haut, ist das willkommen. Grüsse Fossilium |
#2
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Zitat:
Zitat:
Zitat:
Bemerkenswert: Ein Spalt ist offen. An einer bestimmten Stelle des Schirms treffen regelmäßig Elektronen ein. Man macht daneben einen zweiten Spalt auf: An genau dieser Stelle treffen keine Elektronen mehr ein. Macht man den zweiten Spalt wieder zu, kommen sie wieder an. Das geht beim besten Willen nicht für klassische Teilchen, die machen sowas nicht. Zitat:
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#3
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Hallo zusammen, Hallo "Ich"
Sorry, ich kann leider erst jetzt antworten, da ich beruflich völlig überlastet bin. Danke für die Antworten. Hier die Replik, zunächst zu folgendem: Zitat:
Ich sage nur, dass das, wass da auf dem Target ankommt, eine W i r k u n g hat, als ob es Teilchen wären. Man kann den V e r d a c h t haben, dass es Teilchen oder Quanten sind. Man kann sich v o r s t e l l e n , dass da Quanten ankommen, wenn man die Definition eines Quants breit genug anlegt. Die gängigen Modelle haben ja einen Sinn. Aber was es letzendlich i s t , was da ankommt, ist ungewiss, und darauf kommt es auch nicht an - darf es nicht ankommen. Mit klassischer Vorstellung oder nicht-klassicher Vorstellung hat das nichts zu tun, eher, dass ich mir keine Vorstellung machen will. Das E t w a s erzeugt eine Wirkung, mehr nicht, und diese gilt es zu analysieren. Die Frage ist doch, ob man das Ergebnis des Doppelspaltversuchs erklären kann, o h n e für das modellhafte Wesen des Elektrons etwas vorauszusetzen, ohne das gedankliche Vorurteil, hier wären Quanten mit wechselnden Eigenschaften im Spiel. Diese Voraussetzungen bzw. Vorweg-Annahmen führen bei der Deutung des Ergebnisses doch zu logischen Widersprüchen (wie vieles in der QM), zu Unanschaulichtkeit, sie erklären das Quant als wesenhaft widersprüchlich. Das kann man als natürlich akzeptieren. Oder eben nicht. Deswegen will ich weg von den (immer unausgesprochenen) Voraussetzungen bei der Interpretation des Versuchs. Und genau damit kommst Du jetzt an. Was ich beobachte, ist eine räumliche Streuung der lokalen Wirkungen ! Punkt. Alles andere ist Interpretation. Die hängt vom Betrachtungswinkel ab. Also konkret stellt sich mir die Frage, ob ich die lokale Streuung dieser Wirkungen auch a n d e r s erklären kann, als - wie üblich - dem Elektron (oder was immer da wirkt) die gängigen Wellen- und Teilchen“eigenschaften“ zuzuschreiben. Darum geht es. Ich würde eine Erklärung versuchen, wenn ich soll. Ich kann unmöglich auf alles übrige eingehen - aus Zeitgründen. Ich habe nach dem Schreiben des Threads überraschend Aufträge bekommen, die ich abarbeiten muss. Grüsse Fossilium |
#4
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Hallo Fossilium,
Was Quanten nun genau sind, das weiß wohl niemand. Ursprünglich und am ehesten sind sie wohl die diskreten Portionen an Energie, die zwischen Systemen ausgetauscht werden können (gemäß Wirkungsquantum). Sie sind daneben auch nicht nur unteilbare Elemtarteilchen wie Photonen oder Elektronen, sondern auch ganze Atome, oder sogar auch Moleküle zeigen Quantencharakter. Man ist also längst schon in Dimensionen angelangt, die zum Makrokosmos zählen. Man weiß nicht genau wo die Grenzen sind, wo es aufhört mit den Quanten. Quanteneigenschaften zeigen sich beispielsweise bei sehr kleinen Objekten, oder wenn es sehr kalt ist, oder wenn Objekte allgemein von jeglicher WW (Energieaustausch) möglichst ungestört bleiben. Quanten sind auch dem Wort nach IMHO am besten mit dem Begriff "Portion" oder "Einheit" in Verbindung zu bringen. Also, Portion von was sind Quanten? Von Energie? Von Materie? Ich sehe Quanten als Portion eines Prozesses an. Unsere räumlichen und zeitlichen Abläufe müssen offenbar gebröckelt sein, in Stufen ablaufen, um geschehen zu können. So sehe ich das jedenfalls. Zitat:
Zitat:
Was genau meinst du nochmal damit? Interesse an den Sichtweisen anderer haben bestimmt viele. Aber fühl dich zu nichts genötigt Zitat:
Grüße, AMC Ge?ndert von amc (22.01.12 um 01:02 Uhr) |
#5
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Hi amc,
Zitat:
Was ich beobachte, ist eine räumliche Streuung lokaler Wirkungen ! Ich sehe kein Elektron oder Quant – hast Du schon mal eins gesehen ? Ich sehe nur Wirkungen von etwas, und bilde mir dann ein, es sei ein Elektron, Quant oder Teilchen, jeder bildet sich halt was anderes darüber ein. Nur die Wirkung ist "direkt" beobachtbar. Beim Doppelspaltversuch sehe ich, dass „Etwas“ eine Wirkung am Target ausübt, die lokal ist (Etwas löst l o k a l etwas aus, z.B. ein Atom wird angeregt). Aber bei einer statistischen Gesamtheit von vielen Einzelwirkungen gleichzeitig oder nacheinander streuen diese Wirkungen je nach Experimentdurchführung mal um eine Maximum, mal um mehrere im regelmässigen Abstand nebeneinander liegenden Maxima. Mehr sehe ich nicht – der Rest ist Einbildung. Und nun kann ich interpretieren – jeder auf seine Weise: Auf die Frage, was kann denn dieses „Etwas“ sein, das solche Wirkungen am Target ausübt, kann ich nun das Elektronen-Standardmodell heranziehen. Das beschreibt mit dem seinem Dualismus von Welle und Teilchen die aktuelle Situation sehr gut. Das wird aber damit erkauft, dem „Etwas“ gravierende existentielle Widersprüche zuzuschreiben. Für einen Physiker, der in Wesenszügen denkt, kann das nicht befriedigend sein. Daher meine Einladung, über ein anderes Modell nachzudenken, einmal anders zu interpretieren als üblich. Was gibt es denn noch für Grundphänomene, die zur lokalen Streuung von Wirkung führen ? Zum Beispiel die genaue Bestimmung des Impulses des „Etwas“ würde dazu führen, dass zwar immer noch ein Ort bestimmt werden kann, aber dieser würde unter sonst gleichen Voraussetzungen bei vielen gleichzeitig oder nacheinander stattfindenen Ortsmessungen um einen Mittelwert streuen (Heisenbergsche Unschärfe). Diese Orts- und damit Wirkungsstreuung kann wegen der Qantelung von h nicht statistisch sein. Die Unschärferelationen lauten (bis auf die Faktoren bei h): delta x * delta p >= h Das kann man wegen der Quantelung von h auch mit Gleicheitszeichen schreiben: delta x * delta p = n*h (n ist eine natürl. Zahl > 0) oder delta x * 1/n = h / delta p Ich lese die letzte Gleichung so: wenn die Streuung von p kontinuierlich immer kleiner wird, dann wird die Streuung von x bei vorgegebenem delta x (Spalte) stufenartig immer grösser. Bei einem Strahl von kleinen Objekten mit definierter Geschwindigkeit durch enge Spalte, die auf ein Target auftreffen, ist die Wahrscheinlichkeit, das Objekt am Target zu finden, auf Flächenbereiche konzentriert, die konzentischen diffusen Ringen entsprechen – und entsprechend hat das Objekt in diesen Bereichen auch die grösste Wirkung auf das Target. Ich beobachte also Wirkungen, die dem Ergebnis des Doppelspaltversuchs entsprechen, auch wenn ich dem Objekt gar keine Wellen- und Teilcheneigenschaften zuschreibe. Ich sage nicht, dass diesen Teilchen keine Periodizitäten anhaften. Die Periodizitäten wirkungskonjugierter Observabler ergeben sich allein aus der Quantelung von h. Wirkung in Raum und Zeit wird eben immer nur in ganzzahligen Vielfachen von h übertragen – das muss doch Periodizitäten in Raum und Zeit hervorrufen. Es geht jetzt erstmal nur ums Prinzipelle. Die Überlegungen lassen die Grössenverhältnisse erst mal aussen vor. Aber die sind beim Doppelspaltversuch mit Elektronen sowieso ziemlich merkwürdig. Grüsse Bernd |
#6
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Zitat:
Interferenzerscheinungen sind nun mal eindeutig Wellenerscheinungen. Wenn Interferenz auftritt, muss man den Erscheinungen also auch Wellencharakter zusprechen, da führt absolut kein Weg daran vorbei. Ich weiß nicht, ob es auch noch andere Unterscheidungsmerkmale zwischen Welle und Teilchen gibt, aber dieses ist wohl das bedeutendste. Dies führte auch zu der lange Zeit als sicher geglaubten Erkenntnis, dass Licht aus Wellen besteht. Bis Einstein kam, und dem Licht auch Teilcheneigenschaften zusprach. Und man erkannte, dass alles, was wir bisher als Teilchen definierten, umgekehrt auch Wellencharakter besitzt. Wie ICH schon sagte, hilft es wohl, wenn man sich einfach Energiepakete/Quanten als gegeben vorstellt, welche im Laufe eines Wechselwirkungsprozess verschieden Phasen durchlaufen, in denen mal die ausgedehnten und nichtlokalen Welleneigenschaften zum tragen kommen, und mal die genau definierten Punktteilcheneigenschaften. All diese Phasen/Zustände sind nötig, um unsere Welt, so wie sie ist möglich zumachen. Ich hoffe ich habe eine halbwegs korrekte Ausdrucksweise benutzt. Viele Grüße, AMC |
#7
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Hi fossilium
Ist doch alles schon abgeklaert. Bevorzugst du Teilchen dann kannst du die Bohmsche Mechanik verwenden. Bei Wellen die Viele Welten Interpretation und bevorzugst du einen Dualismus nimmst du die Kopenhagener Interpretation an. Vom rechnerischen Ergebnis ist alles das Selbe. Gruesse Ge?ndert von richy (19.01.12 um 17:59 Uhr) |
#8
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Hi richy!
Zitat:
Will man sich nicht auf "Teilchen" oder "Welle" festlegen, wird einem der Kopf ganz "abgehackt". Weil so etwas ja net gehen kann. Die Welt muss "menschen-verständlich" "erklärt" werden können! Und da hier halt nur Wellen oder Teilchen in Frage kommen (was anderes scheint der Mensch nicht nachvollziehen zu können), kann es so etwas wie - keines von beiden - GAR NET GEBEN!!! PUNKT!!!!! Nicht war? Grüße |
#9
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Zitat:
Phhh, dann würde sich wohl niemand mehr - vielleicht von dir mal abgesehen - für Viele Welten interessieren. Es gibt nunmal Experimente - sogar sehr viele - in denen das Elektron sich wie ein Teilchen verhält. Die entsprechende Wellenfunktion ist dann im Ortsraum ein Peak und im Impulsraum eine ebene Welle ... in KD wie VWT. Das hat doch nichts mit der Deutung zu tun. Gruß, Uli Ge?ndert von Hawkwind (19.01.12 um 19:08 Uhr) |
#10
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AW: Welle-/Teilchen Dualismus
Zitat:
@Hawkwind Zitat:
http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_wavefunction Zitat:
Meinetwegen kannst du auch bei einem Soliton einen Welle Teilche Dualismus annehmen und mit der Unschaerferelation begruenden. Mir ist das inzwischen voellig egal. Gruesse Ge?ndert von richy (19.01.12 um 19:33 Uhr) |
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