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  #21  
Alt 01.11.12, 20:42
Neutrino Neutrino ist offline
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Registriert seit: 29.10.2012
Beiträge: 14
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Will denn keiner mehr antworten?
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  #22  
Alt 01.11.12, 22:26
amc amc ist offline
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Registriert seit: 17.05.2011
Beiträge: 896
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Zwei Fragen noch:
1.Was genau beschreibt die Nichtlokalität? Ist das der Gedanke, dass durch den Urknall alle subnuklearen Teilchen verschränkt sind?

2. Was ist genau damit gemeint, dass alles nur mit Wahrscheinlichkeiten beschrieben wird, liegt das mit der Unschärferelation in Zusammenhang?
Die Nichtlokalität ist eine spannende Sache. Du brauchst aber nicht bis zum Urknall zurück gehen. Es sollte unwahrscheinlich sein, dass Verschränkungszustände, die zum Urknall zurückreichen, noch Bestand haben können. Verschränkungszustände lösen sich schnell auf bei Wechselwirkung mit der Umgebung. Aber wie das genau ist, mit möglichen "Urknall-Verschränkungen", weiß ich auch nicht.

Wenn z.B. ein Atom Energie in Form von zwei Photonen abgibt, können diese verschränkt sein. Verschränkt bedeutet hier, sie müssen voneinander abhängige, bzw. zueinander korrelierte Eigenschaften aufweisen, wenn man sie misst. Um die Erhaltungssätze zu erfüllen, müssen sie diese Korrelationen aufweisen und sie tun es tatsächlich, egal wie weit sie sich voneinander entfernt haben. Es scheint ein instantaner Austausch stattzufinden. Zum Besipiel kann es sein, dass, wenn man die Polarisation des einen Teilchens misst, automatisch klar ist, welche Polarisation das andere Photon aufweisen wird. Und das obwohl die Polarisationen vorher unbestimmt waren und der Zufall im Moment der Messung erst entscheidet.

Das bedeutet nun offenbar, dass ein Vorgang der "hier" stattfindet, nicht nur lokalen Einfluss hat, also nicht nur Einfluss auf die unmittelbare Umgebung hat, sondern dass auch das Verhalten weit entfernter Teilchen (eben das der verschränkten Partnerteilchen) von diesem Vorgang abhängig sein kann. Das Verhalten dieser Teilchen weißt einen nichtlokalen Charakter auf.

Diese Quantenphänomene stehen aus dem Grund nicht im Widerspruch zum Kausalitätsprinzip und widersprechen Einstein deshalb nicht, weil dabei niemals Informationen übertragen werden können, und so niemals Situationen entstehen, die unklare kausale Zusammenhänge erzeugen.

Zur Wahrscheinlichkeit:
Ja, das steht auch im Zusammenhang mit der Unschärferelation. In der klassischen Physik ging man davon aus, dass Ort und Impuls eines Teilchens mit theoretisch beliebiger Genauigkeit bestimmbar wären. Heisenberg hat hier Grenzen gesetzt. Es ist auch so, dass Ort und Impuls offenbar nicht nur nicht beliebig genau bestimmbar sind, sondern sie sind auch offenbar tatsächlich nicht bestimmt, bis man sie misst (unter Einhaltung der nicht zu umgehenden Unschärferelation natürlich), bzw. bis sie in Wechselwirkung mit der Umgebung treten. Es lassen sich auf Quantenebene nur noch Wahrscheinlichkeiten für zu erwartende Ereignisse angeben, der strikte Determinismus ist hier ausgehebelt und es regiert der Zufall, so wird dies üblicherweise gesehen.

In der Quantenphysik wurde die Wellenfunktion eingeführt, mit der sich die Wahscheinlichkeiten für die verschiedenen zu erwartenden Ereignisse ausdrücken lassen. Die Schrödinger-Gleichung beschreibt, wie sich diese Wahrscheinlichkeiten im Laufe der Zeit verändern.

Das faszinierende ist nun der Zusammenhang zwischen der Wellenfunktion (den Wahrscheinlichkeiten) und der Nichtlokalität. Wenn ein Vorgang "hier" dazu führt, dass sich Änderungen in den Wahrscheinlichkeiten ergeben, sich also die Wellenfunktion verändert, dann scheinen alle verschränkten "Partner", egal wo sie sind, von dieser Veränderung stets und instantan zu "wissen".

Du musst bedenken, dass die Wellenfunktion üblicherweise als reines mathematisches Werkzeug betrachtet wird, zu dem es keine reale Entsprechung in unserer Welt gibt. Es ist in jedem Fall so, dass die Nichtlokalität und die Wellenfunktion Fragen aufwerfen, die bisher nicht geklärt sind und es teilweise eine Frage der Interpretation ist. Man könnte sagen, die ontologische Aussage bleibt offen. Aber wir können ja bereits so beindruckend viel Quantenphysik anwenden, obwohl man nicht alles versteht. Und es ist klar, dass die Quantenphysik recht hat, sie wird gebraucht. Und man kann sie als am besten und widerspruchsfreiesten bestätigte physikalische Theorie bezeichnen.

Grüße, amc

Geändert von amc (03.11.12 um 12:03 Uhr)
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  #23  
Alt 02.11.12, 01:40
Neutrino Neutrino ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 29.10.2012
Beiträge: 14
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Gut das hab ich jetzt verstanden, danke amc!

Ich hätte nur noch ein paar Frage zu Planck:

Wie kommt Planck auf den Wert des Wirkungsquantums und was genau hat es für einen Nutzen in der Quantenphysik?
Wie kann ich das möglichst einfach erklären / ist es überhaupt so wichtig, das zu erwähnen?

Grüße,
Neutrino
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  #24  
Alt 02.11.12, 09:12
Philipp Wehrli Philipp Wehrli ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 04.07.2009
Ort: Winterthur
Beiträge: 255
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Gut das hab ich jetzt verstanden, danke amc!

Ich hätte nur noch ein paar Frage zu Planck:

Wie kommt Planck auf den Wert des Wirkungsquantums und was genau hat es für einen Nutzen in der Quantenphysik?
Wie kann ich das möglichst einfach erklären / ist es überhaupt so wichtig, das zu erwähnen?

Grüße,
Neutrino
Planck hat das Wirkungsquantum eingeführt, um die Schwarzkörperstrahlung korrekt zu beschreiben. Er hielt das für einen mathematischen Trick. Ich würde nicht zu lange über diese historischen Dinge reden. Stell besser ein modernes Experiment im Detail vor, das die Neuheit der Quantentheorie möglichst klar zeigt.
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  #25  
Alt 02.11.12, 10:00
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.618
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
1.Was genau beschreibt die Nichtlokalität? Ist das der Gedanke, dass durch den Urknall alle subnuklearen Teilchen verschränkt sind?
Wenn Du unter Nichtlokalität googelst stößt Du schnell auf die berühmten EPR Experimente. Mißt man eines von 2 verschränkten Photonen, ist die entsprechende Eigenschaft (z.B. die Polarisation) des anderen im Prinzip beliebig weit entfernten Photons instantan festgelegt. Das klingt mystisch, ist aber in voller Übereinstimmung mit der Quantenphysik.
Eine relativ gute Einführung findest Du hier, bei Wikipedia natürlich auch,

Gruß, Timm
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #26  
Alt 02.11.12, 18:58
Neutrino Neutrino ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 29.10.2012
Beiträge: 14
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Super danke!

Ab welcher Größeneinheit beginnt eigentlich die Quantenmechanik?
Ich würde schätzen ab dem Molekül, also das Molekül ausgeschlossen (ab 10^-4 m), stimmt das?

Geändert von Neutrino (02.11.12 um 19:08 Uhr)
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  #27  
Alt 02.11.12, 19:28
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 4.967
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Ab welcher Größeneinheit beginnt eigentlich die Quantenmechanik?
Ich würde schätzen ab dem Molekül, also das Molekül ausgeschlossen (ab 10^-4 m), stimmt das?
Meines Wissens ist das noch nicht abschliessend geklärt. Ich erinnere mich an Experimente mit Fullerenen.

So weit ich weiss, ist das Problem bei noch größeren Objekten die Isolation von der Umgebung und damit
das Ausschliessen von Wechselwirkungen mit ebendieser. Stichwort: Dekohärenz.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dekoh%C3%A4renz

Grüsse, Marco Polo
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  #28  
Alt 03.11.12, 14:38
amc amc ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 17.05.2011
Beiträge: 896
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Was haltet ihr von dem Aufbau?
Wie auch immer du es letztendlich machst, ich bin recht sicher, du wirst es ganz gut hinkriegen. Versuche in jedem Fall darauf zu achten, die Leute (und dich selbst) nicht zu verwirren und die Dinge, die (für deine Präsentation) sekundär erscheinen, weg zu lassen.

Es lässt sich auch meistens nur über das gut referieren, was man selber versteht (zumindest halbwegs). Sonst wird man unsicher. Wenn du versuchst, dich darauf zu konzentrieren und dies gut darstellst, ist es vermutlich schon mehr als ausreichend.

Ich denke auch, konzentriere dich überwiegend auf ein Experiment (vielleicht mit Varianten - aus dem DS lässt sich schnell ein Quantenradierer machen), und nehme dies evtl. auch als Thema. Dann ist klar, worum es geht. Und an RoKo's Hinweis anlenend - lege dabei vielleicht drei (+-) wesentliche Punkte fest, die du herausarbeiten möchtest und die nach Möglichkeit bei dem einen oder anderen Zuhörer danach in Erinnerung bleiben sollen.

Und wenn du dies als Hauptteil bestimmst, kannst du deine Präsentation hiervon ausgehend strukturieren. Du siehst dann, wie viel Zeit du dafür brauchst und wie viel Zeit dir für den "Rest" bleibt, bzw. an welcher Stelle (während du das Experiment darstellst) es möglicherweise sinnvoll erscheint, einzuhaken und ein paar Hintergrundinformationen zu liefern. Und du erkennst dann vielleicht auch, welche Dinge du vor dem Experiment kurz darstellen solltest, damit es verstanden werden kann, und welche Dinge hier nur stören und dann ggf. nach dem Experiment erst vorkommen sollten, wenn überhaupt.

Falls du den DS nimmst, ist sicher ein entscheidender Punkt der Welle-Teilchen-Dualismus und die Frage, ob Licht aus Teilchen oder Wellen besteht. Hierzu kannst du kurz die Geschichte erwähnen. Z.B. hat Thomas Young zur Klärung dieser Frage 1802 erstmals einen DS-Versuch durchgeführt. http://de.wikipedia.org/wiki/Welle-T...e_Anf.C3.A4nge

Und diese Fragestellung mündet dann bei Planck und Einstein (ja, es gibt Lichtteilchen), bei de Broglie (ja, auch bisher nur als Teilchen gedachte Objekte besitzen Wellencharakter), und in der quantenmechanischen Deutung dieses Dualismus. http://de.wikipedia.org/wiki/Welle-T...uantenmechanik

Bei allem ist natürlich das Wichtigste, dass du es so machst, wie es für dich richtig bzw. sinnvoll erscheint, und womit du dich sicher fühlst. Hast du noch ein paar Tage oder macht ihr das jetzt schon Anfang dieser Woche?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Weiterführung -> 'Der Mond ist nur da wenn man ihn betrachtet'
Das sollte man sicherhaltshalber nochmal aufgreifen. Willst du erwähnen, dass dies eine durch die Geschichte der Quantenphysik aufgeworfene und berühmt gewordene Frage ist? Oder wie meinst du das? Ich verweise dazu auf die auch schon von Marco angesprochene Dekohärenz:

http://de.wikipedia.org/wiki/Welle-T...he_Betrachtung
Zitat:
In makroskopischen Gegenständen laufen permanent thermodynamisch irreversible Prozesse ab und es werden Photonen (Wärmestrahlung) mit der Umgebung ausgetauscht. Beides führt zur Dekohärenz des Systems, was bedeutet, dass ein anfangs möglicherweise interferenzfähiger Zustand sich sehr schnell in einen nicht interferenzfähigen umwandelt, der sich dann wie ein klassisches Teilchen, also nicht wie eine Welle verhält.
Das System "Mond" wird also durch die physikalischen Prozesse stets "betrachtet" und sollte mit ziemlicher Sicherheit auch dann vorhanden sein, wenn kein Mensch hinsieht.

Es gibt auch die Ansicht, dass "Realität" erst im menschlichen Bewusstsein stattfindet. Somit wäre der Mond nicht da, wenn niemand hinsieht. Das sind aber meist extreme Ansichten.

Grüße, amc

Geändert von amc (04.11.12 um 02:55 Uhr)
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  #29  
Alt 04.11.12, 11:25
Neutrino Neutrino ist offline
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Registriert seit: 29.10.2012
Beiträge: 14
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von amc
Hast du noch ein paar Tage oder macht ihr das jetzt schon Anfang dieser Woche?
Ich halte es am Dienstag.

Zitat:
Zitat von amc
Willst du erwähnen, dass dies eine durch die Geschichte der Quantenphysik aufgeworfene und berühmt gewordene Frage ist? Oder wie meinst du das?
Naja in diesem Video ist das vorgekommen: http://www.youtube.com/watch?v=0xbrjDHCPFE

Ich glaub, dass es vielleicht etwas zum Verständnis weiterhilft ein Beispiel im Makrokosmos zu nennen. Tatsache ist ja, dass auch die Teilchen vom Mond vor einer Messung nur Wahrscheinlichkeitswellen sind, oder?
Aber ich würde natürlich sagen, dass es ein extremer Vergleich ist.


Eine Frage hätte ich noch zu einem Gedankenexperiment, das ich mir ausgedacht habe, also ob das funktionieren würde:

Ich nehme eine kleine Kiste, in die ich ein Elektron lege. Ich verschließe die Kiste und Teile sie in dier Mitte ohne das Elektron zu betrachten/messen. (nun ist es in beiden als Wahrscheinlichkeitswelle 50/50)
Dann nimm ich eine Kiste mit auf die andere Seite der Erde und egal welche Kiste man zuerst öffnet, man wird immer das Elektron finden, weil man dann die Welle kollabieren lässt und erst dann den Standort festlegt.
Stimmt das?


Grüße,
Neutrino
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  #30  
Alt 04.11.12, 13:19
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.321
Standard AW: Quantenphysik in 15 Minuten?

Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen

Ich glaub, dass es vielleicht etwas zum Verständnis weiterhilft ein Beispiel im Makrokosmos zu nennen. Tatsache ist ja, dass auch die Teilchen vom Mond vor einer Messung nur Wahrscheinlichkeitswellen sind, oder?
Nach der Messung aber auch - der Unterschied ist, dass die Wahrscheinlichkeit nach der Messung aus einer einzigen Spitze besteht, nämlich eine Spitze bei dem Messwert. Nach der Messung wird diese Spitze i.a. im Laufe der Zeit auch wieder auseinanderlaufen, verflachen.


Zitat:
Zitat von Neutrino Beitrag anzeigen
Aber ich würde natürlich sagen, dass es ein extremer Vergleich ist.


Eine Frage hätte ich noch zu einem Gedankenexperiment, das ich mir ausgedacht habe, also ob das funktionieren würde:

Ich nehme eine kleine Kiste, in die ich ein Elektron lege. Ich verschließe die Kiste und Teile sie in dier Mitte ohne das Elektron zu betrachten/messen. (nun ist es in beiden als Wahrscheinlichkeitswelle 50/50)
Dann nimm ich eine Kiste mit auf die andere Seite der Erde und egal welche Kiste man zuerst öffnet, man wird immer das Elektron finden, weil man dann die Welle kollabieren lässt und erst dann den Standort festlegt.
Man wird es finden oder auch nicht: die Wahrscheinlichkeit ist 1:1. Findest du es nicht und deine Ortsmessung ist von der Art, dass du eine Hälfte komplett gescannt hast, dann kollabiert die Welle nicht komplett zu einer Spitze sondern zu einer Glocke über die andere Hälfte. Die Wahrscheinlichkeitswelle spiegelt unser Wissen über den Zustand wider.

Übrigens gibt es auch eine Wahrscheinlichkeit, das Elektron außerhalb der Kiste nachzuweisen; das ist der quantenmechanisch Tunneleffekt. Teilchen können in der Quantentheorie Barrieren durchtunneln, die in der klassischen Physik unüberwindbar sind:
http://de.wikipedia.org/wiki/Tunneleffekt

Wäre vielleicht auch eine Erwähnung wert.

Geändert von Hawkwind (04.11.12 um 13:24 Uhr)
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