Welle-/Teilchen Dualismus

[Hawkwind]

Bei der Bewegung eines Teilchens schwingt die Wahrscheinlichkeitsamplitute, sie hat Wellencharakter Harti,

Die Amplitude einer Welle schwingt nicht; sie bezeichnet ja gerade das Maximum bis zu dem hin ausgelenkt wird.

Gruß,
Uli

[fossilium]

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 von Ich

Man kann aber sagen, dass Quanten sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften aufweisen können, je nachdem, was man damit macht. Elektronen sind Quanten. Photonen auch. Es hat keinen Sinn, aus der landläufigen Bezeichnung "Teilchen" irgendwie ableiten zu wollen, dass die sich wie klassische Teilchen verhalten müssen.

"In seinem Wesen" ist es immer ein Quant, das sich nicht darum schert, in welche Schublade du es stecken willst. Dein Beispile beleuchtet den Dualismus sogar besonders schön: In der Wechselwirkung mit dem Target verhält es sich wie ein Teilchen. In der Wechselwirkung mit dem Spalt dagegen wie eine Welle.

Wieso Verletzung der Logik? Das Elektron ist, wie es ist. Dualität und Komplementarität kommen erst dann ins Spiel, wenn man es mit den klassischen Bildern "Welle" oder "Teilchen" beschreiben will. Es ist nun mal keins von beiden, sondern etwas anderes, das Eigenschaften von beiden zeigt.

Du setzt bei Deiner Antwort wie selbstverständlich voraus, dass wir alle die gleiche Meinung darüber haben, was Elektronen „sind“. Du argumentiert mit einem Erklärungsmodell, das wie selbstverständlich davon ausgeht, dass sich Elektronen wie Quanten verhalten (und als wüssten wir alle, was Quanten ist). Ich habe dagegen mehrfach betont, dass ich über die Elektronen gar nichts wesenhaft voraussetze. Das ist sehr wichtig.

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

[amc]

Hallo Fossilium,

Zitat von fossilium

und als wüssten wir alle, was Quanten ist

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 von fossilium

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.

Erstmal soll die QM ja gar nichts erklären, wie die Physik allgemein auch nicht, sondern eher nur mathematische Beschreibungen für Abläufe finden, um daraus Vorhersagen machen zu können, um sich diese Abläufe zu nutze zu machen. Was die QT so erfolgreich wie keine andere Theorie macht. Ich würde aber auch immer unterschreiben, dass zu einer vollständigen Physik genauso das "warum" und nicht nur das "wie" gehört.

Zitat von fossilium

Das kann man als natürlich akzeptieren. Oder eben nicht. Deswegen will ich weg von den (immer unausgesprochenen) Voraussetzungen bei der Interpretation des Versuchs.

Eigentlich geht es erstmal gar nicht um Interpretationen, sondern um Beobachtungen. Man beobachtet Wellenerscheinungen, und man beobachtet Teilchenerscheinungen. Das sind Tatsachen, ist keine Interpretation. Zur Interpretation wird es, wenn man sagt, da gibt es etwas, was sich mal wie Teilchen und mal wie Wellen verhält. Was hier letztlich für die Teilchen-und Wellenerscheinungen verantwortlich ist, das kann man nicht ohne Interpretation sagen, aber diese Erscheinungen sind erstmal beobachtbar.

Zitat von fossilium

Was ich beobachte, ist eine räumliche Streuung der lokalen Wirkungen !

Was genau meinst du nochmal damit?

Zitat von fossilium

Darum geht es. Ich würde eine Erklärung versuchen, wenn ich soll.

Interesse an den Sichtweisen anderer haben bestimmt viele. Aber fühl dich zu nichts genötigt

Zitat von fossilium

Ich habe nach dem Schreiben des Threads überraschend Aufträge bekommen, die ich abarbeiten muss.

Was das verfassen eines Threads so alles mit sich bringen kann.

Grüße, AMC

[fossilium]

Hallo Emi,

gerade (zur nächlichen Unzeit) habe ich gelesen:

http://www.quanten.de/forum/showpost...&postcount=157
http://www.quanten.de/forum/showpost...2&postcount=28

tja, gerade die Unbestimmtheitsrelation wollte ich zur Interpretation der Wirkungsstreuung beim Doppelspaltversich verwenden. Man kann sie aber auch ohne Mathematik ziemlich gut anschaulich beschreiben. Aber das bedeutet doch: ich brauche keine unergründlichen Eigenschaften des wirkungsverursachenden Etwas, das man in speziellen Modellen Elektron oder Quant nennt, sondern nur die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation zur Erklärung der Beobachtungsergebnisse am Doppelspalt. Ich brauche keine wesenhafte Beschreibung des "Elektrons" - was immer dieser Wirkungsversursacher sein mag.
Ich brauche nur die Heisenberg Erkennnis.
Grüsse Fossilium

[amc]

Zitat von fossilium

Ich brauche nur die Heisenberg Erkennnis.

Worauf bezieht die sich denn? Bzw. worauf beziehst du sie dann?

Grüße, AMC

[fossilium]

Hi amc,

Zitat von amc

Man beobachtet Wellenerscheinungen, und man beobachtet Teilchenerscheinungen....Was hier letztlich für die Teilchen-und Wellenerscheinungen verantwortlich ist, das kann man nicht ohne Interpretation sagen,...

Sehr richtig – kann man nicht – also lassen wir die Interpretaionen erstmal beiseite. Bleiben wir bei den Beobachtungen.

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

[Harti]

Hallo zusammen,

noch mal etwas Grundsätzliches zum Thema.
Bei der Doppelspaltdarstellung von "Teilchen" werden doch sowohl bei der Öffnung eines Spaltes wie auch bei der Öffnung von zwei Spalten "Teilchen" auf dem Detektor registriert. Die Frage müsste also lauten, warum erscheint die Bewegung von Teilchen einmal geradlinig und das andere Mal wellenförmig. Anders ausgedrückt: Teilchen werden immer registriert, unterschiedlich erscheinen lediglich die Bewegungen von Teilchen; bei der Öffnung von zwei Spalten wellenförig, bei der Öffnung eines Spaltes geradlinig.

MfG
Harti

[amc]

Moin Harti,

Zitat von Harti

Bei der Doppelspaltdarstellung von "Teilchen" werden doch sowohl bei der Öffnung eines Spaltes wie auch bei der Öffnung von zwei Spalten "Teilchen" auf dem Detektor registriert.

Mel ne Spitzfindigkeit: Wenn nur ein Spalt offen ist, dann ist es kein Doppelspalt.

Ich würde sagen: Es wird ein Energiequantum registriert (ein Wirkung wird detektiert).

Zitat von Harti

Die Frage müsste also lauten, warum erscheint die Bewegung von Teilchen einmal geradlinig und das andere Mal wellenförmig. Anders ausgedrückt: Teilchen werden immer registriert, unterschiedlich erscheinen lediglich die Bewegungen von Teilchen; bei der Öffnung von zwei Spalten wellenförig, bei der Öffnung eines Spaltes geradlinig.

Die Bewegung von Quanten !!! Mit dieser Aussage liegt man sicher erstmal nicht allzu falsch. (Weil sie ja nicht viel aussagt )

Ich würde hier aber vielleicht eher sagen (komlizierter, aber genauer ausgedrückt): Warum erscheint die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Orte, an denen Energie detektiert wird, einmal durch Wellenerscheinungen bestimmt zu sein, und ein anderes Mal durch Teilchenerscheinungen.

Ich denke, mir ist klar, was du meinst. Wenn man nur ein einziges Quant registriert, dann lässt sich keine Aussage darüber treffen, ob lediglich ein Spalt geöffnet war, oder beide. Das, was man am Schirm detektiert, ist immer das gleiche, was auch immer es nun genau ist.

Grüße, AMC

[JoAx]

Hi Leute!

@richy:
Warum soll bei VWI oder BM der Zufall nicht objektiv sein?

Zitat von amc

Die Bewegung von Quanten !!! Mit dieser Aussage liegt man sicher erstmal nicht allzu falsch. (Weil sie ja nicht viel aussagt)

Doch! Damit ist schon (zu) viel gesagt. Denn damit sagst du aus, dass der Ort des Elektrons, bsw., vor und nach dem DS bestimmt ist, und wir diesen nur nicht auslesen können, ohne dabei auch die Bewegung des Elektrons zu beeinflussen. Was wiederum den späteren Ort, an dem das Elektron detektiert werden wird, beeinflusst.

Zitat von amc

Warum erscheint die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Orte, an denen Energie detektiert wird, einmal durch Wellenerscheinungen bestimmt zu sein, und ein anderes Mal durch Teilchenerscheinungen.

Der wahrscheinliche Ort, wo das Elektron auf dem Schirm detektiert wird, wird immer durch eine Wellengleichung beschrieben.

P = Phi^2

P - Aufenthaltswahrscheinlichkeitsverteilung
Phi - Wellenfunktion

Jedes der Spalte "erzeugt" so eine Wahrscheinlichkeits(wellen)funktion. Der Punkt ist nun, dass nach klassischen Vorstellungen, die für ein DS resultierende Wahrscheinlichkeitsverteilung sich aus der Summe der einzelnen Wahrscheinlichkeitsverteilungen resultieren müsste:

Pres = P1 + P2 = Phi1^2 + Phi2^2

In der Tat wird aber das hier beobachtet:

Pres = (Phi1 + Phi2)^2

Warum? Immerhin ist Phi keine reale Welle, wie bsw. eine elektromagnetische Welle es ist. Man kann diese für sich nicht beobachten.


Gruß, Johann

[amc]

Hallo Johann,

Zitat von JoAx

Jedes der Spalte "erzeugt" so eine Wahrscheinlichkeits(wellen)funktion. Der Punkt ist nun, dass nach klassischen Vorstellungen, die für ein DS resultierende Wahrscheinlichkeitsverteilung sich aus der Summe der einzelnen Wahrscheinlichkeitsverteilungen resultieren müsste

Danke für die Ergänzung. Nun ist wohl wesentlicher klarer geworden, wodurch sich der Welle-Teilchen-Dualismus darstellt. Wenn ich es richtig verstehe, dann führt dies:

Zitat von JoAx

Pres = P1 + P2 = Phi1^2 + Phi2^2

dazu, dass sich hinter den Spalten jeweils ein Streifen ergibt. Also, diese Wahrscheinlichkeitsberechnung trifft auch dann zu, wenn sich durch irgendeine Präparation (z.B. Polarisationsfilter) prinzipiell Rückschlüsse auf den Weg des Elektrons/Photons ziehen lassen. Kann man dies nicht, so ergibt sich ein Interferenzmuster, und es gilt eben diese Berechnung:

Zitat von JoAx

Pres = (Phi1 + Phi2)^2

Desweiteren könnte man also auch einen makroskopischen Versuch bauen, bei dem man mit einer Tennisball-Kanone zufällig Bälle durch zwei Spalte auf einen Schirm schießt, auf dem die Bälle Abdrücke hinterlassen. So gilt dann hier auch wieder, wie im ersten Fall (keine Interferenz):

Pres = Phi1^2 + Phi2^2

Stimmt das? Einspruch wenn nicht.

Und die Tennisbälle (klassische Teilchen) wird man eben niemals dazu bringen zu interferieren, auch dann nicht, wenn man nicht hinschaut.

Zitat von JoAx

Warum? Immerhin ist Phi keine reale Welle, wie bsw. eine elektromagnetische Welle es ist. Man kann diese für sich nicht beobachten.

Vielleicht wollen uns die Programmierer der Matrix einfach nur ein wenig ärgern.

Grüße, AMC