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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 28.01.19, 02:52
Sargon Sargon ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 28.01.2019
Beiträge: 1
Standard Grundfragen der Quantentheorie

Hallo Forumsmitglieder,
ich bin kein Quantentheorie-Experte, aber irgendwie fasziniert sie mich, obwohl ich an der einen oder anderen Stelle Verständnisprobleme habe, die ich hoffe mit eurer Hilfe hier auszuräumen zu können - als da wären:

1. Heisenbergs Unschärferelationen
Was ist der Grund für die Unschärfe?
1.1 Sind es die thermischen Schwingungen eines Teilchens?
1.2 Ist es möglich, Quanten so zu verstehen, dass, je kleiner die Massen werden, umso mehr der elektrodynamische (Wellen-) Charakter der Objekte zum Tragen kommt und sie deshalb unschärfer werden?
1.3 Ist es die Wechselwirkung der nicht störungsfreien Messung, z.B. der Compton-Effekt?
1.4 Kann man aus der Tatsache, dass man unscharf misst, folgern, dass das Objekt auch unscharf ist? If ja, was ist an dem Objekt unscharf? Sind die Ränder ausgefranst, oder wie?
1.5 Die Kopenhagener Deutung negiert Determinismus & Kausalität. Wie kommt es dann, dass die Experimente & Messungen hoch reproduzierbar sind, was doch zwingend Kausalität voraussetzt?

2. Doppelspalt
2.1 Ist es möglich, Quanten so zu verstehen, dass, je kleiner die Massen werden, umso mehr der elektrodynamische (Wellen-) Charakter der Objekte zum Tragen kommt und sie deshalb Interferenz mit sich selbst zeigen?
2.2 Wenn die DS-Versuche jeweils mit nur einem Objekt (z.B. Elektron) durchgeführt werden, bezieht sich die Auswertung des Detektorschirms doch immer auf das Verhalten eines Ensembles von Teilchen; wäre es nicht stringenter, man würde wirklich nur einen einzigen Auftreffpunkt auswerten, wenn man denn einen Detektor mit so hoher Auflösung hat; ist nicht erst dann wirklich die Selbstinterferenz bewiesen?
2.3 Könnte man die Superposition mit folgender Analogie vergleichen:
Eine Person P fliegt von Berlin nach Paris, wo er von einem Freund F abgeholt wird. Nach dem Einchecken in Berlin gibt P per SMS F Bescheid, der daraufhin die Wahrscheinlichkeit W berechnet, dass P in Paris ankommt und nicht einen letalen Absturz erleidet. Nun befindet sich nach der Kopenhagener Deutung P während des Fluges in einer Superposition von Leben (kommt in Paris an) & Tod (letaler Absturz) – ähnlich wie Schrödingers Katze. Das ist aber offensichtlich eben nicht der Fall, weil P während des Fluges ständig mit seiner Frau telefoniert, also lebt. Ist es nicht vielmehr so, dass nicht die Objekte sich in einer Superposition befinden, sondern lediglich die mathematisch eruierten Möglichkeiten?
Weiter heißt es, dass ψ^2 nichts über das Objekt (P, e-) während des Fluges aussagt, sondern im Falle der Messung bzw. des Betretens des Pariser Bodens die Glg. auf 1 kollabiert. Aber zumindest im Falle von P kann man doch behaupten, dass sich W bei Annäherung an Paris kontinuierlich der 1 nähert & schließlich erreicht; so müsste es eigentlich auch im Falle des e- sein, oder?

Ja, Fragen über Fragen. Ich wäre glücklich, wenn der eine oder andere von euch etwas Licht in meinen Cortex bringen könnte.
Dank im Voraus
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  #2  
Alt 28.01.19, 10:26
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.265
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Hallo Sargon,

Zitat:
Zitat von Sargon Beitrag anzeigen
Ich wäre glücklich, wenn der eine oder andere von euch etwas Licht in meinen Cortex bringen könnte.
ich meine da den folgenden "roten Faden" in deinen Fragen erkennen zu können: https://de.wikipedia.org/wiki/Lokali...Quantentheorie . Mit dieser Nicht-Lokalität in der QM hatte bekanntlich auch ein gewisser A. Einstein so seine Zweifel. Seit Bell wissen wir aber, dass sie unter gewissen anderen Voraussetzungen als experimentell nachgewiesen gelten darf.
__________________
Freundliche Grüße, B.

Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921
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  #3  
Alt 29.01.19, 18:15
Philipp Wehrli Philipp Wehrli ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 04.07.2009
Ort: Winterthur
Beiträge: 255
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Das kommt sehr darauf an, welches Niveau du hast, vor allem mathematisch. Etwa auf Abi-Niveau verstehst du wohl 'Photonen' von Harry Paul. Damit hast du schon mal einen wunderschönen Überblick über verschiedene Quantenphänomene.
Wenn du dich nicht mit Formeln herumschlagen willst, findest du auf meiner Homepage einige Experimente beschrieben:
https://pw.antarius.ch/category/physik/quantentheorie/
Ausserdem ist der Sammelband Quantenphilosophie von Spektrum der Wissenschaft sehr empfehlenswert.
In allen drei Empfehlungen werden vor allem die Experimente vorgestellt. Mir scheint dies der beste Einstieg. Wenn du die Experimente kennst, kannst du dich immer noch mit den philosophischen Konsequenzen befassen.
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  #4  
Alt 11.02.19, 17:04
Korra Korra ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 10.02.2019
Ort: Nahe Köln
Beiträge: 56
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Die unschärfe entspringt dem, dass wir ein Photon brauchen um etwas zu sehen und das die teilchen beeinflusst.
Sehen bedeutet, dass wir licht sehen, welches von einem Gegenstand reflektiert wird. Farben entstehen dabei das bestimmte wellenlängen absorbiert werden und so weiter. Das prinzip sollte bekannt sein.
In der Quantenphysik und Quantenmechnik beschäftigen wir uns mit den kleinsten teilchen des universum. Zumindestens die kleinsten die wir kennen. Die können wurch die entergie vom licht beeinflusst werden. Newtisches gesetz, jede Kraft erzeugt eine gegenkraft. Somit lässt sich nur eins von beidem bestimmten, weil man das teilchen beeinflussen muss um zu sehen was es tut. Deswegen kommt die unschärfe im enteffekt zu stande.

Das Doppelspaltexperiment hat mich schon immer faziniert. Es ist ein beweis, dass der quantenphysik alles egal ist was wir Kausal oder Physik nennen.
Ein teilchen ist keine welle. Also ein Elektron wird nicht zu einer Weller wenn keiner hinschaut. Sondern es kann an zwei orten gleichzeitig sein. Dadurch kann es an zwei stellen gleichtzeitig sein und mit sich selber wechselwirken. Das gibt die Illusion einer welle, weil ein teilchen das mit sich selber wechselwirkt, aussieht wie ein welle.
Das Teilchen kann aber nur mit sich wechselwirken, solange es nicht gesehen wurde. Sobald es gesehen wurde wird sein ort im raum bestimmt und kann nicht an zwei orten gleichzeitig sein und dementsprechend ab dem moment mit sich nicht mehr wechselwirken. Solange das Teilchen unbestimmt ist, nennt man dies eine Superposition. Als es kann überall zur selben zeit sein und der spinn ist auch nciht bestimmt. Lange geschichte.

Das Flugzeugbeispiel ist irgendwie sehr verkompliziert. Anstatt ein Szenario wie von schrödinger katze zu entwerfen, nimm doch einfach schrödinger katze. Sie ist unbestimmt solange keiner hingeschaut. Sie befindet sich in einer Superposition. Also sie lebt und ist tod. Gleichzeitig. Erst wenn man nachschaut entscheidet die Katze sich was der Fall ist. Aber dem moment ist die Katze nicht mehr in einer Superposition sondern bestimmt.

Natürlich habe ich jetzt die SUperposition nur aus dem bereich der QP und QM beleuchtet, nicht aber aus der Wellenforschung. Dort wird die Superposition teilweise für die beschreibung anderer, wenn auch ähnlicher darstellungen genutzt.

Das ist so die leichte zusammenfassung. Ein wenig reduziert und einfach gehalten.


Grüße,
Korra
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  #5  
Alt 12.02.19, 13:45
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.322
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Zitat:
Das Doppelspaltexperiment hat mich schon immer faziniert. Es ist ein beweis, dass der quantenphysik alles egal ist was wir Kausal oder Physik nennen.
Nein, Kausalität ist ein wichtiges Prinzip in der Physik, auch in der Quantenphysik. Du verwechselst da vielleicht Determinismus mit Kausalität.
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  #6  
Alt 12.02.19, 13:53
Korra Korra ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 10.02.2019
Ort: Nahe Köln
Beiträge: 56
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Ich entschuldige mich. Hatte da wohl eine grundlage falsch verstanden. Jetzt macht das alles ein stuck mehr Sinn. Hätte mich mit der Kausalität wohl langer auseinadersetzen sollen.
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  #7  
Alt 15.02.19, 13:30
Ischtar Ischtar ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 15.02.2019
Beiträge: 1
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Ich bin zwar nicht fit in höherer Mathe, aber die Kopenhagener Deutung finde ich äußerst unbefriedigend im Gegensatz zur Bohmschen QT.
Was die Bohmsche Quantentheorie vermeintlich disqualifiziert, ist, dass sie nicht kovariant gegen Lorentztrafos ist.
Wenn ich die LT richtig verstehe, stellen sie sicher, dass durch die Kovarianz kein Bezugssystem ausgezeichnet wird und die entsprechenden Glg. somit unabhängig von irgendeinem Bezugssystem, mithin "universell" gelten.
Meine Frage geht dahin, ob die Forderung nach Kovarianz gegen LT nicht überstrapaziert wird.
Der österreichische Physiker Sallhofer bemängelt an der Kopenhagener D.: „Denn durch die dänische Deutung fallen die umfassenden, topinformativen, analytischen Aussagen der Wellenfunktionskomponenten als nichtssagende Wahrscheinlichkeitsdaten unter den Tisch. Dadurch wiederum sind die Theoretiker gezwungen, sich mit dem stumpfen, unsicheren und unergiebigen Instrumentarium der Symmetrien herumzuschlagen.“ (Hans Sallhofer, Sackgasse Quantenphysik, Universitas-Verlag 2000 S. 71 u.a.).

Warum sollte es nicht ein Bezugssystem geben, welches vllt. doch ausgezeichnet ist und das man charakterisieren kann?

Soweit ich verstanden habe, führte Einstein die Äthervorstellung, die er aus der SRT entfernt hatte, durch die Hintertür in die ART wieder ein, aber wohl eher als Gravitationsäther.
Gibt es Ansätze, die davon ausgehen, dass Raum & Materie (die, wie ich vermute, grundsätzlich elektrodynamischer Natur ist) identisch sein könnten, so dass ponderable Materie nichts anderes ist als stehendes oder verdichtetes "Licht"?
Das würde auch Bohms Vorstellung entsprechen.
Da ich die Bohm'sche QT als wesentlich klarer & "realistischer" als die Kopenhagener Version bezeichnen möchte, meine ich, dass sie unterschätzt wird. Selbst Bell hatte sich sein Leben lang für die de-Broglie-Bohm-QT eingesetzt. Was, wenn Bohm's Führungsfeld der Raum selbst ist?

Sallhofer behauptet, dass Elektrodynamik & Quantentheorie formal identische Theorien sind, dergestalt, dass das Produkt aus Elektrodynamik und Paulivektor gleich Wellenmechanik ist (Maxwell-Dirac-Isomorphie).
Durch das o.a. Verfahren wird die Maxwell-Elektrodynamik in die Dirac-Form transformiert.
Dadurch ergibt sich, „dass zentralsymmetrische Partikellösungen, die von der Elektrodynamik in ihrer Maxwellform nicht zu haben sind, möglich werden.“
Aufgrund dieser formalen Identität „kann man annehmen, dass die Quantenphysik eine Elektrodynamische Theorie ist … so dass die Materie als stehendes Licht verstanden werden könnte … Eine Partikel besteht im Allgemeinen aus elektromagnetischen Wellen, deren Energieschwerpunkt sich als Massenpunkt mitteilt“ (nach Ehrenfest).
Ist da was dran?
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  #8  
Alt 15.02.19, 14:40
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.265
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Warum sollte es nicht ein Bezugssystem geben, welches vllt. doch ausgezeichnet ist und das man charakterisieren kann?
An der Relativitätstheorie führt spätestens seit dem Nachweis der Gravitationswellen eigentlich kein ernsthafter Weg mehr vorbei. Da sind bestenfalls minimale Korrekturen denkbar.

Zitat:
Gibt es Ansätze, die davon ausgehen, dass Raum & Materie (die, wie ich vermute, grundsätzlich elektrodynamischer Natur ist) identisch sein könnten, so dass ponderable Materie nichts anderes ist als stehendes oder verdichtetes "Licht"?
J. Wheeler verfolgte mit seiner Geometrodynamik ähnlich Ideen, die heute aber wenig vielversprechend erscheinen.

Zitat:
Eine Partikel besteht im Allgemeinen aus elektromagnetischen Wellen, deren Energieschwerpunkt sich als Massenpunkt mitteilt“ (nach Ehrenfest).
Ist da was dran?
Meiner Meinung nach eher nicht. Ich bin vielmehr der Meinung, dass so ziemlich alle großen populären "Vereinigungsversuche" in der Physik nicht recht greifen. Wirklich erfolgreich sind vielmehr die ausgearbeiteten Teildisziplinen und es sieht aktuell nicht danach aus, dass sich daran kurzfristig etwas ändern würde.
__________________
Freundliche Grüße, B.

Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921
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  #9  
Alt 16.02.19, 11:12
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
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Beiträge: 2.102
Standard AW: Grundfragen der Quantentheorie

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Was die Bohmsche Quantentheorie vermeintlich disqualifiziert, ist, dass sie nicht kovariant gegen Lorentztrafos ist.

...

Meine Frage geht dahin, ob die Forderung nach Kovarianz gegen LT nicht überstrapaziert wird.
Letzteres ist wohl eher nicht der Fall, denn wir haben schlichtweg keine Indizien dafür, dass Lorentzkovarianz nicht universell gelten würde.

Ersteres ist keine Eigenschaft der Bohmschen Interpretation an sich, sondern ein Artefakt, dass man die Bohmsche Interpretation auf die nicht-relativistische Quantenmechanik anwendet. Man kann sie durchaus auch auf kovariante Gleichungen wie die Dirac-Gleichung anwenden, allerdings verliert sie dann ihren Charme, da man den Spin weiterhin der spinorwertigen Wellenfunktion zuordnen muss und nicht den klassischen Teilchen. Spätestens bei Betrachtung von Quantenfeldtheorien mit Teilchenerzeugung und -vernichtung wird das Unterfangen irgendwie sinnlos kompliziet.

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Der österreichische Physiker Sallhofer ... Sackgasse Quantenphysik
Tatsächliche Veröffentlichungen in allgemein akzeptierten Zeitschriften mit Peer Review finde ich nicht.


Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Soweit ich verstanden habe, führte Einstein die Äthervorstellung, die er aus der SRT entfernt hatte, durch die Hintertür in die ART wieder ein, aber wohl eher als Gravitationsäther.
Der Äther wäre ein ausgezeichnetes Bezugsystem sowie ein „Stoff“.

Beides ist in der ART nicht gegen. Es gilt sowohl lokale Diffeomorphismen- als auch Lorentzinvarianz, und es existiert kein irgendwie gearteter „Stoff“.

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Gibt es Ansätze ... so dass ponderable Materie nichts anderes ist als stehendes oder verdichtetes "Licht"?
Nein.

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Das würde auch Bohms Vorstellung entsprechen.
Das bezweifle ich. Hast du eine Quelle zu dieser „Bohmschen Vorstellung“?

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Da ich die Bohm'sche QT als wesentlich klarer & "realistischer" als die Kopenhagener Version bezeichnen möchte, meine ich, dass sie unterschätzt wird. Selbst Bell hatte sich sein Leben lang für die de-Broglie-Bohm-QT eingesetzt.
Sie wird nicht unterschätzt sondern ernsthaft untersucht. Sie verfehlt jedoch ihr Ziel, nämlich eine einfache, realistische Interpretation zu liefern, spätestens wenn versucht sie auf Quantenfeldtheorien anzuwenden.

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Was, wenn Bohm's Führungsfeld der Raum selbst ist?
Das gelingt nicht, da man der Raumzeit der ART rein mathematisch keine Quantenzahlen wie Spin, Isospin (Flavor), Color usw. zuordnen kann.

Zitat:
Zitat von Ischtar Beitrag anzeigen
Sallhofer behauptet, dass Elektrodynamik & Quantentheorie formal identische Theorien sind, dergestalt, dass das Produkt aus Elektrodynamik und Paulivektor gleich Wellenmechanik ist (Maxwell-Dirac-Isomorphie).
Es mag derartige Dualitäten geben, man muss sie jedoch auch auf Quantenfeldtheorien sowie andere Wechselwirkungen anwenden können. Dazu finde ich nichts. Sallhofer veröffentlicht nicht in physikalischen Zeitschriften.
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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