Kann die „Viele Welten“-Interpretation der QM richtig sein?

[Uli]

Zitat von richys_artikel

Unterdessen hat eine Gruppe der Universität Genf um Nicolas Gisin[2] der Geschwindigkeit der „spukhaften Fernwirkung“ eine untere Grenze gesetzt: Die Gruppe konnte im Experiment zeigen, dass zwei verschränkte Photonen bezüglich verschiedener Eigenschaften, u. a. der Polarisation, wenigstens mit 10.000-facher Lichtgeschwindigkeit kommunizieren.

Hat das tatsächlich ein Physiker geschrieben ?
Es ist einfach falsch; Photonen kommunizieren nicht mit 10 000 facher Lichtgeschwindigkeit oder noch schneller miteinander.
Das wäre dann auch übrigens zweifelsfrei ein Falsifikation der Speziellen Relativität, wenn das denn so wäre.

Zitat von richy

Zwar kann ich nicht das Gegeteil beweisen, aber bei Bertelmans Socken ist davon auszugehen, dass diese auch vor der Messung jeweils eine definierte Farbe aufweisen.

Es ist ja richtig, dass es genau an dieser Ecke einen subtilen und m.E. schwer verständlichen Unterschied zwischen Makro- und Mikrophysik gibt. Dennoch hilft das Beispiel mit den Socken, sich nicht in die Irre führen zu lassen.

Ich neige da sehr zu Renes Sicht: in der Quantenmechanik entspricht einem System, an dem noch keine Messung vorgennommen wurde, i.a. eine Superposition von Eigenzuständen - wir können nur Wahrscheinlichkeiten für folgende Messergebnisse vorhersagen. Wenn unser Wissen dann mittels einer Messung einer Observablen zunimmt, entspricht das einem Kollaps der Wellenfunktion. Wir wissen nun, dass nachfolgende Messungen dieser Observablen immer wieder genau den gemessenen ("scharfen") Wert reproduzieren werden. Bei einer Verschränkung erhöht sich zugleich unser Wissen über das entfernte Teilchen.
In dem genannten Experiment ist nun überprüft worden, wenn man 2 synchronisierte Messungen des Spins z.B. an den Orten A und B zeitgleich durchführt, dann hat man immer Paare vom Messergebnissen, die der Verschränkung genügen - z.B. wegen Drehimpulserhaltung (Spin-A)z + (Spin-B)z = 0. Und das tun sie zu jedem Moment (eigentlich nicht sehr erstaunlich, denn Drehimpulserhaltung ist eine exakte Symmetrie).

Die Messung bestätigt also, dass die Drehimpulserhaltung exakt gilt: Teilchen B muss nicht erst über irgendwelche obskuren Kommunikationskanäle von A erfahren, welchen Spin es denn haben müsste bei der nächsten Messung, sondern die Spins passen zu jedem Moment zusammen,

Aber zugegeben; das Merkwürdige, das uns die Quantentheorie so unzugänglich macht, ist nun, dass man daraus nicht folgern darf, dass A und B genau diesen Spinzustand bei ihrer Enststehung schon hatten: erst die Messung kann uns dieses Wissen geben. Das ist der Punkt, an dem die diversen Interpretationen ansetzen. Ich denke nicht, dass auch nur eine davon helfen kann, die Quantentheorie wirklich zu "verinnerlichern". Aber es sind hilfeiche "Krücken".

Jedenfalls, das mit der instantanen Fernwirkung ist einfach Blödsinn.
Zu solchen Schlussfolgerungen kann man nur dann kommen, wenn man den statistischen Charakter der Wellenfunktion ignoriert. Sie ist eben keine unmittelbar messbare Feldstärke: wenn dem so wäre, dann würde man wirklich - um der Relativitätstheorie Genüge zu tun - ein Modell brauchen, das relativistisch kovariant den Kollaps der Wellenfunktion über den Raum beschreibt.

Gruß,
Uli

[RoKo]

@Hallo Thimm,

Ich möchte nicht spekulieren, was Schrödinger damit wirklich meint.

Ich möchte doch darum bitten, Schrödingers Artikel zu lesen. Ich habe den Link gefunden.
http://wwwthep.physik.uni-mainz.de/~...hroedinger.pdf

Beim Lesen ist auch der historische Kontext zu beachten:

a) Völlige Vorherrschaft der KD, mit der Schrödinger nicht einverstanden war, deren "Sprache" er aber benutzt.

b) John von Neumann 1932, seine Darstellung des Messprozesses (woraus sich das Phänomen Verschränkung ergibt) und sein Kollapspostulat.

c) Einstein, Podolski und Rosen hatten gerade das EPR-Paradoxon veröffentlicht.

Ich ziehe aus Schrödingers Artikel in Verbindung mit meinen ingenieurwissenschaftlichen Kenntnissen jedenfalls den Schluß, dass das Messproblem eine Fata Morgana ist; die entsteht, wenn man unzulässigerweise versucht, eine Gleichung, die einen Energietransportprozess beschreibt, auf einen Energieumwandlungsprozess anzuwenden.

Daraus ziehe ich wiederum den Schluß, dass Verschränkungen unter normalen Bedingungen zwar sehr kurzzeitig entstehen, aber auch wieder aufgelöst werden. Die Vorstellung von einer universellen Wellenfunktion auf Grund irreversibler Verschränkung halte ich daher für falsch. Das wiederum hat zur Konsequenz, dass sich das physikalische Geschehen "Dekohärenz" anders abspielt, als es von Zeh und seiner Schule dargestellt wird.

Damit fällt natürlich auch die Annahme eines "Kollaps" der Wellenfunktion wie die Aufspaltung in "Viele Welten". Bei genauer Betrachtung sind beide Interpretationen im Grunde identisch. Man vergleiche Joos 2007 Seite 23 die "Gleichungen" 58 und 59. Beide "Gleichungen" sind absurd, weil Äpfel mit Birnen verglichen werden. Wenn man Schrödinger 1935 genau gelesen hätte, dann wüsst man auch, warum: Man kann mit der Wellenfunktion nicht umgehen wie mit einer Variablen. Das mag von mathematischem Interesse sein, beschreibt aber keine physikalischen Prozesse.

Ich gehe also davon aus, dass Verschränkung ( in Übereinstimmung mit Schrödinger 1935) kein irreversibler Prozess ist, sondern dass sich diese Verschränkung wieder auflöst durch mikroskopische Energieumwandlungsprozesse (und jeder Messprozess ist ein solcher!) Und nun kommt Zeilinger ins Spiel: Dabei behaupte ich nicht, dass es Zeilinger darauf angelegt hätte, die VWI zu widerlegen. Als Anhänger der KD käme er da mit sich selbst in Widerspruch. Mir geht es auch nicht um seine DS-Versuche, sondern um die Versuche mit Verschränkungen. Hier zeigt sich doch, das Verschränkungen nur mit großem technischen Aufwand aufrecht erhalten werden können. Also sind sie nicht irreversibel.

Darüber hinaus hatte ich auf die Dissertation von Jens Sperling verwiesen, durch die m.E. experimentel nachgewiesen wird, dass in kondensierter Materie Verschränkungen entstehen und vergehen.

Bevor hier jetzt wiederum vorschnelle Antworten mit mir bekannten Allgemeinplätzen kommen, bitte ich um die inhaltliche Beschäftigung.

[Uli]

Zitat von RoKo

...
Ich ziehe aus Schrödingers Artikel in Verbindung mit meinen ingenieurwissenschaftlichen Kenntnissen jedenfalls den Schluß, dass das Messproblem eine Fata Morgana ist; die entsteht, wenn man unzulässigerweise versucht, eine Gleichung, die einen Energietransportprozess beschreibt, auf einen Energieumwandlungsprozess anzuwenden.

Was willst du denn damit sagen ?

Zitat von RoKo

Daraus ziehe ich wiederum den Schluß, dass Verschränkungen unter normalen Bedingungen zwar sehr kurzzeitig entstehen, aber auch wieder aufgelöst werden.

Das ist allgemeiner Konsens.

Zitat von RoKo

Die Vorstellung von einer universellen Wellenfunktion auf Grund irreversibler Verschränkung halte ich daher für falsch. Das wiederum hat zur Konsequenz, dass sich das physikalische Geschehen "Dekohärenz" anders abspielt, als es von Zeh und seiner Schule dargestellt wird.

Der Begriff "Dekohärenz" steht doch für Aufhebung von Verschränkungen. Und das ist es ja auch, was die Dekohärenz-Deutung besagt: Verschränkungen lösen sich immer wieder aufgrund von Wechselwirkungen auf.

Zitat von RoKo

Damit fällt natürlich auch die Annahme eines "Kollaps" der Wellenfunktion wie die Aufspaltung in "Viele Welten". Bei genauer Betrachtung sind beide Interpretationen im Grunde identisch. Man vergleiche Joos 2007 Seite 23 die "Gleichungen" 58 und 59. Beide "Gleichungen" sind absurd, weil Äpfel mit Birnen verglichen werden. Wenn man Schrödinger 1935 genau gelesen hätte, dann wüsst man auch, warum: Man kann mit der Wellenfunktion nicht umgehen wie mit einer Variablen. Das mag von mathematischem Interesse sein, beschreibt aber keine physikalischen Prozesse.

Ich gehe also davon aus, dass Verschränkung ( in Übereinstimmung mit Schrödinger 1935) kein irreversibler Prozess ist, sondern dass sich diese Verschränkung wieder auflöst durch mikroskopische Energieumwandlungsprozesse (und jeder Messprozess ist ein solcher!) Und nun kommt Zeilinger ins Spiel: Dabei behaupte ich nicht, dass es Zeilinger darauf angelegt hätte, die VWI zu widerlegen. Als Anhänger der KD käme er da mit sich selbst in Widerspruch. Mir geht es auch nicht um seine DS-Versuche, sondern um die Versuche mit Verschränkungen. Hier zeigt sich doch, das Verschränkungen nur mit großem technischen Aufwand aufrecht erhalten werden können. Also sind sie nicht irreversibel.
...

Dem kann man nur zustimmen und das tut Zeh sicherlich auch. Über die unterschiedlichen Deutungen findet man übrigens hier bei quanten.de einen recht interessanten Newsletter:
http://www.quanten.de/schroedingers_katze.html

Zitat von daraus

...
In den letzten Jahren wurde die Kopenhagener Deutung mehr und mehr von der Theorie der Dekohärenz verdrängt. Demnach kollabiert die Wellenfunktion nicht erst durch einen Beobachter, sondern durch Wechselwirkungen des Systems mit der Umgebung. Der Mechanismus der Dekohärenz kann quantenmechanisch beschrieben werden. Die Dekohärenz-Zeit, also die Zeit, die das System zum Kollabieren benötigt, ist umso kürzer, je größer die Masse des Systems ist. ...

Das ist das, was die Kohärenzdeutung aussagt: ständiger Kollaps von Verschränkungen: das krasse Gegenteil von dem, was du verstanden hast.

Ich habe den Eindruck, du bist da völlig "auf dem falschen Dampfer".

Gruß,
Uli

[Timm]

Hallo Uli,

Ich denke wir sind uns einig, daß der Dekohärenz-Begriff, wie er in Deinem Link - den ich sehr hilfreich finde - beschrieben wird, mit Dekohärenz nach Zeh nichts gemein hat.

Zitat aus: http://www.quanten.de/schroedingers_katze.html
Des Rätsels Lösung liefert uns die Dekohärenz auch nicht, denn der Übergang zum einzelnen Messwert kann sie auch nicht erklären. Aber wir sind einen Schritt weiter, denn wir müssen die Wellenfunktion nicht mehr künstlich kollabieren lassen.

Denn genau dieses Rätsels Lösung beschreibt Zeh mit seiner Version der Dekohärenztheorie. In der einen Welt lebt die Katze, in der anderen ist sie tot.

Gruß, Timm

[RoKo]

Hallo Uli,

ich beziehe mich jetzt auf den von dir genannten Artikel. Dort heisst es:

Der Haken an der Sache (quantenmechanisches Messproblem): Wenn wir keine Messung durchführen, entwickelt sich das System gemäß der Schrödinger-Gleichung. Führen wir hingegen eine Messung durch, so kollabiert das System abrupt, und die Schrödingersche Zeitentwicklung wird kurzfristig außer Kraft gesetzt.

Ich würde statt dessen schreiben:

Wenn kein mikroskopischer Energieumwandlungsprozess stattfindet,dann entwickelt sich das System gemäß der Schrödinger-Gleichung. Führen wir jedoch eine Messung durch, oder findet auf andere Art ein mikroskopischer Energieumwandlungsprozess statt, dann wird die Schrödingersche Zeitentwicklung kurzfristig durch einen Prozess abgelöst, der je nach Art der Energieumwandlung durch andere, noch herauszufindene Gleichungen beschrieben werden müsste. Sofern das betrachtete System dabei nicht vollständig absorbiert wurde, setzt danach die Schrödinger-Dynamik erneut ein.

Es findet also weder ein Kollaps noch eine Aufspaltung in "Viele Welten" statt, sondern ein noch zu erforschender Prozess. Zu diesem Prozess hat Schrödinger 1954 in "Are there Quantum Jumps" immerhin den Hinweis gegeben, dass es sich um einen Resonanzeffekt handeln könnte. Durch diesen Hinweis kann man eine Analogie zur Elektrodynamik ziehen: Ein Messgerät wirkt wie ein Empfänger einer elektromagnetischen Welle. Es entsteht in der Antenne eine stehende Welle, egal in welcher Schwingslage sich die elektromagnetische Welle gerade befindet. Damit bleibt letztere natürlich nicht so, wie sie war, da ihr Energie entzogen wurde.

Nun nochmals zurück zur Quantenmechanik. Wenn ein Elektron auf ein Proton zufliegt (verzeihe dies "klassische" Bild), dann kann dieser Vorgang durch die Schrödinger-Gleichung beschrieben werden. Und nun kommt das eigentlich verblüffende - Wenn sich Elektron und Proton treffen, dann findet kein Energieumwandlungsprozess statt! Vielmehr haben wir es dann mit zwei Energietransporten zu tun, die bezüglich ihrer Lage zu einander stehende Wellen sind. Die Bildung eines Atoms und die Beschreibung des Atoms selbst kann daher vollständig mittels Schrödingergleichung verstanden werden. Und jetzt kommt das nächste verblüffende: Ohne Atome kann es keine Energieumwandlungsprozesse geben.

Wärmeenergie ist z.B. chaotische Energie, (die es - zumindest im Sinne von Boltzmann) nur geben kann, wenn es viele Atome gibt, die auf Grund ihrer Kräftebeziehungen zueinander eine Sollposition haben, von der sie durch die komplexen Beziehungen chaotisch abweichen (z.B. zusätzlich vibrieren).

Elektrische Energie entsteht, wenn Ladungen wider getrennt werden.

Elektromagnetische Strahlung entsteht durch bewegte Ladungen entweder als Licht oder als Temperaturstrahlung.

Facit: Die Gesetze der klassischen Physik entstehen nicht dadurch, dass die Schrödinger-Dynamik durch einen klassischen Limes in die Newtonssche Mechanik übergeht, sondern eben durch die Atombildung.

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Schlussbemerkung: Da es nicht meine Absicht ist, einen Weltanschaungskrieg zu führen, brauchen wir uns nicht darüber zu streiten, ob ich Zeh oder Joos falsch verstanden habe. Ich verstehe Dekohärenz jedenfalls so, wie es in dem von dir zitierten Artikel steht.

[RoKo]

Nachtrag:

Im Kopf dieses Forums ist für jeden sichtbar die Schrödinger-Gleichung dargestellt. Was sagt sie uns?

Energie (des betrachteten Systems) = - kinetischer Energie (des Systems) + potentieller Energie (= seine Relationen zum Rest des Universums)

Die zeitliche Entwicklung des Systems bleibt solange unitär, wie sich lediglich seine Relationen zum Rest des Universums verändern. Deshalb ist die QM holistisch und nichtlokal.

Sobald aber dem betrachteten System kinetische Energie entzogen oder hinzugefügt wird, also ein Energieumwandlungsprozess stattfindet, endet die Gültigkeit dieser Gleichung.

[Uli]

Hallo Roko,

Zitat von RoKo

Wenn kein mikroskopischer Energieumwandlungsprozess stattfindet,dann entwickelt sich das System gemäß der Schrödinger-Gleichung. Führen wir jedoch eine Messung durch, oder findet auf andere Art ein mikroskopischer Energieumwandlungsprozess statt, dann wird die Schrödingersche Zeitentwicklung kurzfristig durch einen Prozess abgelöst, der je nach Art der Energieumwandlung durch andere, noch herauszufindene Gleichungen beschrieben werden müsste. Sofern das betrachtete System dabei nicht vollständig absorbiert wurde, setzt danach die Schrödinger-Dynamik erneut ein.

Es ist also eine Dynamik enthalten, die man noch nicht kennt - das klingt ein wenig nach einer "hidden variables" -Theorie. Tatsächlich haben sich die "Altvorderen" wie Heisenberg, Pauli und Schrödinger ausgiebig damit beschäftigt, siehe z.B.:

Heisenberg (and Schroedinger, and Pauli) on Hidden Variables

Diese Diskussionen gehören der Vergangenheit an.

Zitat von RoKo

Nun nochmals zurück zur Quantenmechanik. Wenn ein Elektron auf ein Proton zufliegt (verzeihe dies "klassische" Bild), dann kann dieser Vorgang durch die Schrödinger-Gleichung beschrieben werden. Und nun kommt das eigentlich verblüffende - Wenn sich Elektron und Proton treffen, dann findet kein Energieumwandlungsprozess statt! Vielmehr haben wir es dann mit zwei Energietransporten zu tun, die bezüglich ihrer Lage zu einander stehende Wellen sind. Die Bildung eines Atoms und die Beschreibung des Atoms selbst kann daher vollständig mittels Schrödingergleichung verstanden werden. Und jetzt kommt das nächste verblüffende: Ohne Atome kann es keine Energieumwandlungsprozesse geben.

Die Gesamtenergie eines jeden abgeschlossenen Systems bleibt erhalten. Es kann also nicht überraschen, dass die Lösungen der Schrödingergleichung für gebundene Zustände (Atome) auf stationäre Zustände führt; man erhält die Orbitale der Atome als Energie-Eigenzustände zur Schrödinger-Gleichung.

Schiesst du Protonen und Elektronen aufeinander, so reicht die Schrödinger-Gleichung zur Beschreibung bei höheren Energien nicht mehr aus. Du benötigst relativistische Quantenfeldtheorien, in denen Teilchen aus Energie erzeugt werden und umgekehrt. Da wird also auch ohne Atome Energie umgewandelt.

Gruß,
Uli

[richy]

Hi Uli

Hat das tatsächlich ein Physiker geschrieben ?
Es ist einfach falsch; Photonen kommunizieren nicht mit 10 000 facher Lichtgeschwindigkeit oder noch schneller miteinander.

Nur nach der Kopenhagener Deutung muessen sie das tun. Ebeso bei einer VWT Betrachtung aus unserer Perspektive heraus.
Oder in der harten Version von Zeilinger kommuniziert wahrscheinlich das Bewusstsein der Beobachter.
Bertelmans Socken zeigen dies doch sehr schoen, wenn man den Vergleich tatsaechlich konsequent durchspielt.

Das Beispiel soll verdeutlichen :
Aufgrund der "Messung" der Farbe der Socke A ist instantan die Farbe der Socke B bekannt. Und dies wiederspricht nicht der RT, da die Messung weder die Farbe der Socke A, noch die der Socke B veraendert. Es wird keine Information instantan uebertragen.
Und deshalb ist deine Aussage nicht zutreffend :

Das wäre dann auch übrigens zweifelsfrei ein Falsifikation der Speziellen Relativität, wenn das denn so wäre.

Das Beispiel ist trivial weil die Messung die Farb Eigenschaft der Socken nicht veraendert ! Weil die Farben nicht erst durch die Messung "kollabieren", ausgewaehlt werden.
Das ist der entscheidende Unterschied des trivialen Sockenmodells zur KD.
Dagegen ist die VWT zu Bertelmans Socken in dieser trivialen Weise voellig kompatibel, denn hier bricht keine Wellenfunktion zusammen. Die hochdimensionale Sockenwelle bleibt was sie ist. Die Messung bedingt nur, dass fuer uns eine spezielle Auswahl realisert wird.
Wir wuerden auch nicht bei folgendem Analogon auf die Idee kommen, dass die Information ueber das Fortschreiten der Zeit in irgendwelcher Weise einem Transportvorgang entspricht.

Bertelmans Socken waeren somit wie du bereits festgestellt hast eine Falsifikation der KD, die sich aber wie folgt beheben laesst

1)
Die KD trifft keine Aussagen ueber den physikalischen Mechanismus vor der Messung. Damit legt sie auch nicht fest ob die Messung irgendeinen Zustand physikalisch veraendert. Im Prinzip kein Argument, sondern man KANN keinen konkreten physikalischen Vorgang angeben.
"Ich weiss nicht ob das ueberhaupt Sochen sind wenn ich sie nicht messe, geschweige denn ob sie ueberhaupt eine Farbe aufweisen."
Naja, weniger Ueberzeugend
Daher wird dies leider auch meist hilflos umschrieben. Z.B. dass an der Stelle nun mit den Vorhersagen der Quantenmechanik argumentiert wird. Das ist aber keine Interpretation.
Und dies hier die typische Privatinterpretation nach Lesch :

Dieses Wissen wird in der Quantenmechanik durch die Wellenfunktion repräsentiert; sie stellt eben keine unmittelbar messbare physikalische Größe dar, sondern symbolisiert "unser Wissen über das System"

Was soll dies konkret aussagen ?
Zusaetzlicher Einwand :
Gerade die Beschreibung des Vorganges formuliert einen Wellencharakter. Und damit musst du mit deiner Aussage :

das mit der instantanen Fernwirkung ist einfach Blödsinn.

... einen Welle Teilchen Dualismus ausschliessen.

Oder man argumentiert :
2)
Wir koennen nur die Farbe der Socke A von Herrn Bertelman bestimmen. Wir koennen sie aber nicht veraendern. Ihm keine andere Socke anziehen. Und damit gibt es auch keinen Konflikt zur RT.
Und das ist das eigentliche Argument, dass Bertelmans Socken vermitteln sollen.

Halt Nikolausi oder Osterhasi
Aber Osterhasi gibt es im Grunde nicht ohne "Fernwirkung". Auch wenn das nur mehr oder weniger ein Wort ist.
Gruesse :-)

[richy]

Hi Johann

Ich denke, dass ein VWI-ler darauf so antworten würde, dass eine Verschränkung bei jeder Messung vorliegt. Nur verschränken sich dabei nicht zwei Photonen, wie es in den Experimenten gemacht wird (z.B), sondern das ganze Universum (zumindestens aber die Apparatur, die misst). Wir schauen nur nicht danach. (bzw. können es gar nicht)

Ich bin zwar kein typischer Everett oder Zeh Spezialist, aber ich meine deine Aussage ist richtig. Zeh verwendet den Begriff der Verschraenkung allgemeiner. Vielleicht als "Zugehoerigkeit zu einer Realitaet" beschreibbar. Die "Fernkorrelation" ist dann ein Spezialfall, dass die korrelierten Zustaende jeweils zu einer gemeinsamen Realitaet gehoeren. Bertelmans Socken in einfachster Form.
Das scheint auch Roko verwechselt zu haben.

[RoKo]

Hallo Uli,

Es ist also eine Dynamik enthalten, die man noch nicht kennt - das klingt ein wenig nach einer "hidden variables" -Theorie.

Wenn einem kein Argument einfällt, dann bringt man einfach ein negatives Schlagwort, um sich unbequeme Wahrheiten vom Halse zu schaffen.

Wenn die Messdynamik(en) bis heute nicht bekannt sind, dann ist das ein Armutszeugnis der Physiker, weil sie entweder
- als Pragmatiker sich an der Lösung der QM-Probleme nicht beteiligen wollen,
oder
- ihren liebgewonnenen Interpretationen anhängen (da gehören dann alle in einen Sack)
oder
- ihre Geheimnisse nicht verraten wollen.

Fakt ist, dass es auch für den Bereich der QM Messgeräte gibt, die offensichtlich funktionieren. Will man ernsthaft der Messdynamik auf die Spur kommen, muß man erkunden, wie sie funktionieren.

Fakt ist darüber hinaus, dass jede Form von Messen auf das Messobjekt irgendwie einwirken muss, wo zu auch Licht oder Druck etc. gehört. Jede Form von Messung erfordert ein Minimum an Energieumwandlung zwecks Informationsgewinnung. Das eine ist ohne das andere nicht zu haben.

Da wird also auch ohne Atome Energie umgewandelt.

virtuell.