Gedankenexperiment Heisenberg

[soon]

Zitat von Wolfgans

Aber beim Doppelspaltexperiment entstehen doch die Interferenzen durch die Geometrie des Doppelspaltes der in einen Elektronenstrahl gestellt wird und nicht durch Überlagerung entgegengesetzter Teil der Materiewelle eines Elektrons.

Um das zu beantworten und dabei nicht auf ein 'Fettnapfminenfeld' zu geraten müsste ich Hausaufgaben machen und aktuelle Artikel lesen wie diesen von 2013:
http://iopscience.iop.org/article/10...30/15/3/033018

[Wolfgans]

Ich habe den Artikel überflogen und auch noch andere Hinweise zu dem Gedankenexperiment von Feynman gefunden. Dort geht es allerdings um den berühmten Doppelspalt Versuch jedoch auch um die Beantwortung der Frage welchen Weg das Elektron zwischen Doppelspalt und Detektorschirm nimmt. Stellt man dies mit einem kleinen Detektor fest verschwindet das Interferenzmuster auf dem Schirm.
Wenn man also das obige Gedankenexperiment von Heisenberg durch das Muster des Doppelspaltexperimentes interpretiert erhält man die entgegengesetzten Teile der Materiewelle als entgegengesetzte Vektoren der Wahrscheinlichkeitswellen die sich auslöschen
Zitatat aus
http://www.joergresag.privat.t-onlin...htm/chap53.htm
+ + + schnipp + + +
Dort, wo überhaupt keine Elektronen auftreffen, sind die beiden Amplitudenpfeile ψ1 und ψ2 entgegengesetzt zueinander orientiert, sodass ihre Summe einen Pfeil der Länge Null ergibt − die Wahrscheinlichkeit für einen Elektronentreffer ist dann ebenfalls Null. Im Experiment mit den Wasserwellen sind dies die Stellen, wo immer ein Wellenberg des einen Lochs auf ein Wellental des anderen Lochs trifft, sodass sich die beiden Einzelwellen dort gegenseitig neutralisieren.

An den Stellen, wo die meisten Elektronen auftreffen, sind die beiden Amplitudenpfeile dagegen parallel zueinander ausgerichtet, was einen optimal langen Summenpfeil ergibt. Entsprechend groß ist dessen quadrierte Pfeillänge und damit die Trefferwahrscheinlichkeit für die Elektronen.
+ + + schnipp+ + +

[soon]

Ich war zuvor auf dieser Seite gelandet:
http://www.d1heidorn.homepage.t-onli...spalt_2013.pdf

Das hatte ich nicht verlinkt, weil ich nicht allzu viel davon verstehe und somit nicht beurteilen kann, wieviel Privatphysik da drin steckt.

[Bernhard]

Zitat von soon

Das hatte ich nicht verlinkt, weil ich nicht allzu viel davon verstehe und somit nicht beurteilen kann, wieviel Privatphysik da drin steckt.

Es handelt sich dabei um eine seriöse Auseinandersetzung mit eher unorthodoxen Ansichten.

[TomS]

Evtl. hilft es, die Argumentation aus moderner Sicht zu verstehen.

Tatsache ist, dass damals nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht wurden und dass dies in der Community um Bohr eher ein Dogma war. Man wehrte sich nicht nur sachlich gegen andere Ansichten (Einstein, ...) sondern man forderte eher schon einen Glauben an dieses Dogma ein.

Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job of interpreting quantum theory was done 50 years ago.
(Gell-Mann)

Hermann fordert ein, dass die Physiker diese Situation des scheinbaren Verlustes an Kausalität nicht als Faktum sondern als Aufgabe begreifen sollen. Heisenberg entgegnet ihr, man halte diese Kenntniss für vollständig und die Natur teile einem dies mit.

Hermanns Position ist zumindest konstruktiv. Heisenbergs erstes Statement entspricht Bohrs Dogma, letzteres war und ist objektiv falsch! Zu dieser Zeit hatte die Natur den Physikern noch herzlich wenig mitgeteilt, was auch an Bohrs Interdictum lag, sich damit zu befassen.

Erst später begannen kritische Geister sich mit den theoretischen Grundlagen und experimentellen Konsequenzen zu befassen (Bohm, Everett, Bell, ...). Daraus resultierte erstens der Versuch, die Kausalität zu retten - was bei Bohm und Everett in gewisser Weise gelingt - und zweitens die bis heute andauernden Anstrengungen, die Bestimmungslücke genauer zu verstehen.

Aus heutiger Sicht würde man mittels verborgender Variablen argumentieren. Bell zeigte 1964 für bestimmte Situation die theoretischen Konsequenzen verborgender Variablen auf, insbs. als Antwort auf Einstein, Podolsky und Rosen (1935).

Ab den Sechzigern wurden dann auch diesbzgl. Experimente durchgeführt, aus denen die Widerlegung der Existenz der Bestimmungslücke für eine große Klasse von Experimenten folgt, bzw. die weitreichende Einschränkungen für die prinzipielle Möglichkeit einer Bestimmungslücke nach sich ziehen (die Schlupflöcher).

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Bell...Untersuchungen

Sämtliche spätere Bestrebungen, dieses Thema tatsächlich als naturwissenschaftliche Aufgabe zu begreifen und das Wesen der Bestimmungslücke zu verstehen fanden trotz - nicht wegen - der Kopenhagener Schule statt (zu Weizsäcker kann ich diesbzgl. nichts sagen). Die damals einzige „zulässige“ Interpretation der Quantenmechanik war nie an tieferem Verständnis orientiert, sondern am pragmatischen Fortschrittsdenken. Siehe dazu auch das

Kap. 8 - Atomphysik und pragmatische Denkweise (1929)

in dem Heisenbergs Erleichterung zu spüren ist, dass ihm in den USA keine derartigen Fragen gestellt werden und man mit dem Status Quo zufrieden war, solange er funktionierte.

Ich halte den Diskurs zwischen Physik und Philosophie in dieser Zeit im wesentlichen für eine Offenbarung des wenig kritischen Geistes in der Physik sowie für die Veranschaulichung eines naives Physik- und Metaphysikbild der Philosophie.

EDIT: Andersherum ist die Haltung vieler Physiker rein emotional verständlich. Man ist jahrzehntelang in einem mechanistischen Weltbild gefangen, in dem man sich - zusammen mit der Philosophie - schön eingerichtet hat. Leider gelingt es innerhalb dieses Kontextes nicht, wesentliche Phänomene zu verstehen; einige Bereiche der theoretischen Physik stehen vor ihrem jahrzehntelangen Scheitern. Da gelingt einer kleinen Gruppe junger Wissenschaftler durch einen radikalen Bruch - und gegen den Widerstand älterer Kollegen und „deutscher Physiker“ - innerhalb weniger Jahre eine unglaublichen Revolution. Man beachte: Heisenbergs erste Arbeiten stammen aus 1925, die QM war formal abgeschlossen mit Dirac 1926 und insbs. von Neumanns Mathematical Foundations of Quantum Mechanics 1932. 1927 arbeitet Dirac an seiner berühmten Gleichung zur relativistischen QM und ersten Ansätzen zur QED. 1932 publiziert Fermi zur QED, 1933 zum Neutrino und zur Theorie des β-Zerfalls. In diese produktive Phase hinein kommen nun „kritische Fragen“ zu dieser neuen Theorie, die natürlich auch und insbesondere reaktionär aufgefasst werden. Und derartige Fragen kommen nun auch noch von Philosophen, die naturgemäß nicht mal ansatzweise verstanden hatten - und in vielen Fällen bis heute nicht verstehen - um was es im Kern überhaupt geht. Insofern empfinde ich die Diskussion, so wie sie von Heisenberg nachgezeichnet wird, sogar noch für sehr sachlich und geduldig ;-)

[Wolfgans]

Zitat von soon

http://www.d1heidorn.homepage.t-onli...spalt_2013.pdf

Ich glaube in diesem Artikel geht es vor allem darum, zu beweisen, dass das Doppelspaltexperiment nicht dadurch erklärt werden kann, dass die Elektronen am Doppelspalt elektromagnetische Wellen erzeugen, die die Interferenz auslösen.
Wenn jeweils nur ein Elektron den Doppelspalt passiert und dennoch Interferenzmuster enstehen, kann man es so deuten, dass es 'irgendwie' beide Wege durch den Doppelspalt nimmt, solange man nicht einen auszeichnen will.
Dies wird auch in der 'Muthsam-Simulation 'deutlich.

[TomS]

Zitat von Wolfgans

... geht es vor allem darum, zu beweisen, dass das Doppelspaltexperiment nicht dadurch erklärt werden kann, dass die Elektronen am Doppelspalt elektromagnetische Wellen erzeugen, die die Interferenz auslösen.
Wenn jeweils nur ein Elektron den Doppelspalt passiert und dennoch Interferenzmuster enstehen, kann man es so deuten, dass es 'irgendwie' beide Wege durch den Doppelspalt nimmt.

Richtig.

Für el.-mag. Wellen ist die Interferenz nicht das Problem, jedoch das Auftreten einzelner Punkte auf dem Schirm. Für klassische Punktteilchen sind die Punkte auf dem Schirm nicht das Problem, jedoch die Interferenz. Daher folgert man, dass Photonen weder klassisches Teilchen noch Welle sind, sondern fundamental nicht-klassisch.

Die „beiden Wege“ - letztlich unendlich viele Wege - werden im Pfadintegralformalismus explizit berechnet. Ein Einstieg ist Feynmans QED-Büchlein.

[soon]

Zitat von Wolfgans

Wenn jeweils nur ein Elektron den Doppelspalt passiert und dennoch Interferenzmuster enstehen, kann man es so deuten, dass es 'irgendwie' beide Wege durch den Doppelspalt nimmt, solange man nicht einen auszeichnen will.

Wenn wir mehr als darüber spekulieren könnten, dass ein Elektron ein Schwarm von Irgendwas ist, dann wäre diese 'beide-Wege-Vorstellung' naheliegend. Aber so wie die Situation ist, lasse ich lieber klassische und makroskopische Vorstellungen ganz weg, - das bewahrt mich ggf. davor, diese Vorstellungen wieder loswerden zu müssen.

[TomS]

Zitat von soon

Wenn wir mehr als darüber spekulieren könnten, dass ein Elektron ein Schwarm von Irgendwas ist, dann wäre diese 'beide-Wege-Vorstellung' naheliegend. Aber so wie die Situation ist, lasse ich lieber klassische und makroskopische Vorstellungen ganz weg, - das bewahrt mich ggf. davor, diese Vorstellungen wieder loswerden zu müssen.

Wir müssen da nicht spekulieren, wir haben - insbs. seit Feynman - ein präzises mathematisches Modell: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Pfadintegral

[soon]

Zitat von TomS

wir haben - insbs. seit Feynman - ein präzises mathematisches Modell: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Pfadintegral

Ja sicher, aber ich halte es trotzdem für wichtig, verschiedenen Modelle sauber getrennt zu halten, in diesem Fall Quantenmechanik und Alltagsvorstellung.

Dass ein Elektron als Schwarm von Irgendwas durch einen Doppelspalt fliegt ist als Veranschaulichung ungefähr so hilfreich wie die Vorstellung, dass sich ein Elektron genau so um den Atomkern bewegt wie die Erde um die Sonne.