Quanten.de Diskussionsforum  

Zurück   Quanten.de Diskussionsforum > Schulphysik und verwandte Themen

Hinweise

Schulphysik und verwandte Themen Das ideale Forum für Einsteiger. Alles, was man in der Schule mal gelernt, aber nie verstanden hat oder was man nachfragen möchte, ist hier erwünscht. Antworten von "Physik-Cracks" sind natürlich hochwillkommen!

Antwort
 
Themen-Optionen Ansicht
  #1  
Alt 15.04.08, 17:40
Benutzerbild von Mr. Quant
Mr. Quant Mr. Quant ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 01.04.2008
Beiträge: 1
Standard Kausalität

Hi,

ich bin auf die Begriffe schwache und starke Kausalität gestoßen. Weiß jemand was dies genau bedeutet?

Ich danke schon mal.
__________________
"Den Rest meines Lebens möchte ich damit zubringen, darüber nachzudenken, was Licht ist."
Einstein
Mit Zitat antworten
  #2  
Alt 16.04.08, 00:02
Benutzerbild von Uranor
Uranor Uranor ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 2.428
Standard AW: Kausalität

salve Mr. Quant!

Mit den beiden Begriffen wird nicht "geschossen". Die Übergänge sind fließend. In Fallbetrachtungen werden unvorhersehbare Störungen (Erdbeben oder harmloseres) nicht mitberücksichtigt. Sowas kann separat nach statistischen Wahrscheinlichkeiten behandelt werden.

Betrachte ein scheinbar ganz simples Regulator-Pendel. Läuft die Anlage sauber, ist der weitere Pendelweg gut vorhersagbar. Perfekte und damit völlig starke Kausalität gibt es nicht. Im Quantenbereich gilt letztlich nur noch der perfekte, also absolut unvorhersagbare Quantenzufall.

Jetzt stoße das Pendel etwas asymmetrisch an. Versuche nun, den Pendelweg vorherzusagen. Man wird vor allem nur noch vorhersagen können, dass sich wegen der oben justierten Führung wieder ein regelmäßiger Pendelweg einstellen wird. Allerdings sind die Freiheitsgrade eingeschränkt. Die Pendelaufhängung pendelt ja mechanisch weiter. Also kann man ggf. einen noch überschaubaren Möglichkeitensatz erhalten. Denn imerhin ist die Teststörung definierbar.

Nun hänge eine symmetrische Kugel senkrecht an einem punktbefestigten Faden frei pendelbar auf. Ziehe die frei hängende Kugel etwas auf dich zu. Dann gib ihr beim Loslassen einen Drall, eine zusätzliche Bewegung mit. Nun wird die Vorhersage nicht mal mehr auf das erste Wegstück möglich sein. Wenn doch, war es noch nicht die wirklich schwache Kausalität.

Außer der Quanten-Unvorhersagbarkeit weiß ich keine perfekte Unvorhersagbarkeit. Irgendwelche kaum erkenbare Makro-Regeln sollten immer findbar sein.

Also stark mein, gut vorhersagbar. Schwach meint, gar nicht mehr vorhersagbar. Selbst das brodelnd kochende Wasser zeigt sich nicht völlig ohne Symmetrie-Ansätze.

Du kannst dich bei weiterem Interesse mit der Chaostheorie befassen. Sie untersucht solche Fragen so weit es gelingt bis in die Tiefen. Alltägliche Beobachtung wird genau betrachtet und dann beschrieben. Es gibt auch ein gleichnamiges Forum. Und sicher werden einige hier noch detailierteres einbringen.

Gruß Uranor
Mit Zitat antworten
  #3  
Alt 16.04.08, 16:46
Uli Uli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.798
Standard AW: Kausalität

Zitat:
Zitat von Mr. Quant Beitrag anzeigen
Hi,

ich bin auf die Begriffe schwache und starke Kausalität gestoßen. Weiß jemand was dies genau bedeutet?

Ich danke schon mal.
Aus einem älteren Physical Review D - Artikel:
http://www.npl.washington.edu/npl/int_rep/gat_80/

Starke Kausalität: eine Ursache muss in allen Bezugssystemen immer früher geschehen als alle ihre Auswirkungen.

Schwache Kausalität: dasselbe wie oben, aber auf makroskopische Ursachen und makroskopische Auswirkungen eingeschränkt.


Makroskopische Ursache = eine Ursache, die durch einen Beobachter verursacht wird.
Makroskopische Auswirkung = eine Auswirkung, die es einem Beobachter erlauben würde, Informationen zu erhalten.


Wir könnnen sicher sein, dass das schwache Kausalitätsprinzip von der Natur respektiert wird: Verletzungen des schwachen Kausalitätsprinzips sind auch im Konflikt mit der Relativitätstheorie.

Die Autoren sagen, das EPR-Paradoxon verletze die starke Kausalität, aber nicht die schwache.

Als ein anderes Beispiel geben die Autoren die Situation mit Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten bei elektromagnetischen Wellen an: die Phasengeschwindigkeit kann c überschreiten, aber so können keine makroskopischen Informationen transportiert werden; die Gruppengeschindigkeit steht für den makroskopischen Informationsfluss und kann c nie überschreiten. Wenn man davon ausgehen kann, dass die Phase einer Welle einen mikroskopischen Informationstransport darstellt, dann würde hier die starke Kausalität verletzt.


------------------
meine Eindruck: starke Kausalität ist etwas dubios; sie hängt davon ab, was man als eine "mikroskoische Information" ansieht. I.a. meint man wohl schwache Kausalität, wenn man von Kausalität spricht.

Gruss,
Uli
Mit Zitat antworten
  #4  
Alt 16.04.08, 19:23
Uli Uli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.798
Standard AW: Kausalität

Uranor, du redest hier über Determinismus (Vorbestimmtheit, 100%ige Vorhersagbarkeit). Das ist eine noch stärkere Forderung als Kausalität. Die Quantentheorie z.B. ist nicht-deterministisch (wegen ihrer statistischen Natur), genügt aber durchaus dem schwachen Kausalitätsprinzip.

Gruß,
Uli
Mit Zitat antworten
  #5  
Alt 16.04.08, 21:31
Benutzerbild von Uranor
Uranor Uranor ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 2.428
Standard AW: Kausalität

salve Uli,

die Chaostheorie erforscht ja dynamische Zusammenhänge im Makro. Ich muss mir zu deinem Post noch weiter Gedanken machen. Die QM harmoniert zwar auf der Kausalitäts-Perspektive. Doch was wäre dort starke Kausalität? Wahrscheinlich soll ich QM-Gesichtspunkte bewusst gar nicht mehr mit einbeziehen? Iregndwie komme ich mir jetzt wie Dichterstunde vor. Die erweiterte Ansicht dürfte nix taugen.

Ich kann nicht mal sagen, wieso ich die QM hier mit einbeziehe. Der gleiche Begriff, unkritische Nutzung wahrscheinlich. Auch Fehler werden mit der Zeit vertraut.

Gruß Uranor
Mit Zitat antworten
  #6  
Alt 17.04.08, 20:17
Benutzerbild von Gandalf
Gandalf Gandalf ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.079
Standard AW: Kausalität

Hallo!
@uli
Zitat:
Die Quantentheorie z.B. ist nicht-deterministisch (wegen ihrer statistischen Natur), genügt aber durchaus dem schwachen Kausalitätsprinzip.
mit der Beschreibung, bzw. dem link zur Kausalität bin ich überhaupt nicht zufrieden:

Zitat:
Starke Kausalität: eine Ursache muss in allen Bezugssystemen immer früher geschehen als alle ihre Auswirkungen.
Wer sagt denn, das eine Ursache immer "früher" geschehen muss als ihre Auswirkung? Wenn ich mir z.B. ein Puzzle betrachte, kann ich defintiv nicht erkennen, welches Teil die Ursache für die Lage aller anderen Teile ist. Erst nachdem ich(!) mich auf ein Teil (in der 'Nachhersage'!) festlege, kommt diese Ursachen-Wirkungs-Maschinerie in Gang.

Folgerichtig ist Kausalität in der QT anders zu definieren als unser voreingenommener Alltagsverstand im wahrsten Sinne des Wortes 'vorgibt' (den aber die klassische Naturwissenschaft unkritisch mit übernommen hat):

In der QT ist der Kausalitätsbegriff besonders streng auszulegen: Nur wenn alle physikalisch möglichen Zustände 'B' in Abhängigkeit von Zustand 'A' ergeben, kann man von Kausalität sprechen. Ergibt sich 'B' jedoch auch aus 'C', ist 'A' nicht die Ursache von 'B'
__________________

Warum soll sich die Natur um intellektuelle Wünsche kümmern, die "Objektivität" der Welt des Physikers zu retten? Wolfgang Pauli
Mit Zitat antworten
  #7  
Alt 17.04.08, 21:50
Benutzerbild von Uranor
Uranor Uranor ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 2.428
Standard AW: Kausalität

salve!
Zitat:
Zitat von Gandalf Beitrag anzeigen
Folgerichtig ist Kausalität in der QT anders zu definieren als unser voreingenommener Alltagsverstand im wahrsten Sinne des Wortes 'vorgibt' (den aber die klassische Naturwissenschaft unkritisch mit übernommen hat):
@Gandalf,

genau der Klammervermerk war eben weder kritisch noch unkritisch nicht realisiert. Dynamik konnte damals nur als statische Einzelsequenzen verarbeitet werden. Die Reihenvolge der aufgearbeiteten Momentaufnahmen spielt keine Rolle. Man leitete daraus eine Symmetrie ab, die T-Invarianz. Sie ist bis heute fester Bestandteil der QT, wird aber für den Fall der tatsächlichen Auswirkung als blanker Horror für die Expirimentalphysiker verstanden.

Die Chaostheorie bezieht sich auf die Entropierichtung und konnte endgültig Schluss machen mit dem groben Unfug. Wie kann eine Zeitung in den Briefkasten gelangen, wenn gar keine Druckerschärze hergestellt wird? Wurde die Zeitung in der Zukunft hergestellt und nach Reduktion, Entreißen, entknüllen und zurückfalten vom Briefkasten-Inneren her umständlich durch den Schlitz nach außen geschoben?

Die Chaostheoretiker hatten sich entschuldigt für den größten Unsinn der Geschichte seitens der gesamten Kollegenschaft.

Gruß Uranor
Mit Zitat antworten
  #8  
Alt 17.04.08, 22:25
Uli Uli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.798
Standard AW: Kausalität

Zitat:
Zitat von Uranor Beitrag anzeigen
salve!

@Gandalf,

genau der Klammervermerk war eben weder kritisch noch unkritisch nicht realisiert. Dynamik konnte damals nur als statische Einzelsequenzen verarbeitet werden. Die Reihenvolge der aufgearbeiteten Momentaufnahmen spielt keine Rolle. Man leitete daraus eine Symmetrie ab, die T-Invarianz. Sie ist bis heute fester Bestandteil der QT,
...
Gruß Uranor
@Uranor
Gerade in der Quantentheorie - nämlich in der Theorie der schwachen Wechselwirkung - wird diese Symmetrie ja gebrochen. Ansonsten sind die Bewegungs- und Feldgleichungen - sei es nun Quantenphysik oder z.B. die Newtonsche klassische Mechanik oder Maxwells Elektrodynamik invariant unter Zeitumkehr.
Will sagen: hast du einmal eine Lösung, dann kannst du darauf wetten, dass - wenn du t durch -t ersetzt, dies auch eine Lösung ist.
Mal abgesehen von der oben erwähnten winzigen Verletzung der T-Invarianz durch die schwache Wechselwirkung ermöglicht es erst die Thermodynamik bzw. die statistische Mechanik einen Zeitpfeil zu definieren. Dabei sind die zeitlich umgekehrten Abläufe nicht wirklich verboten, aber so extrem unwahrscheinlich, dass man getrost sagen kann: es gibt sie nicht.


@Gandalf
mir ging es nur darum, die gestellte Frage zu beantworten; drum hatte ich mal nachgeschlagen, wie das mit dem starken und dem schwachen Kausalitätsprinzip war. Irgendwo hatte ich auch schon mal davon gehört, aber natürlich wieder vergessen. Das geschilderte schwache Kausalitätsprinzip beschreibt das Kausalitätsverständnis der Physik aber sicher sehr gut. Für mich ist Kausalität eine minimale Forderung, die an eine jede "vernünftige" Theorie zu stellen ist. Dabei sollte man den Bogen aber nicht überspannen: die oben beschrieben "schwache Kausalität" ist m.E. eine sehr sinnvolle Anforderung an eine konsistente Theorie. Ich sehe keine Sinn darin, darüber hinauszuschießen und "starke Kausalität" oder irgendwelche Forderungen an Zusammenhänge zwischen quantenmechanischen Zuständen zu stellen. Letztendlich geht es um Beobachtungen=Messungen und nicht um quantenmechanische Zustandsfunktionen.

Uli
Mit Zitat antworten
  #9  
Alt 17.04.08, 23:09
Benutzerbild von Uranor
Uranor Uranor ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 2.428
Standard AW: Kausalität

salve @Uli, @all,

gerade die Symmetrieverletzung der schwachen WW konnte ich für mich bisher noch nicht erschließen. Dazu bräuchte ich Expirimentalbeispiele, sollte mir die Abläufe und Beobachtungen vorstellen können. Gut verstehbare Schriften zu finden, ist bei nicht-Mode-Themen meist nicht einfach. Wen jemand praxisorientierte Links kennt, ich wäre dankbar.

Je tiefer ich allerdings versuche, in die T-Verletzung reinzuschauen, desto grotesker erscheint mir das Anliegen. Bis zu einem gewissen Grad mag die entropische Symmetrie noch lokal vorstellbar sein. Allerdings, aus Schnipseln eine Zeitung entreißen wird bereits am nicht realisierbaren Kittbedarf scheiter. Hier wird man keine Wahrscheinlichkeit mehr eintragen könen. Man bräuchte völlig andere Zusammenfüge-Voraussetzungen, als sie für das Zerreißen benötigt wurden. Genau an solchen unüberbrückbarem Sprungbedarf setzt die Chaostheorie an.

Völlig undenkbar ist es gar, irgend etwas regelrecht als aus der Zukunft kommend annehmen zu wollen. Die Zustandssituationen bestanden niemals. Wie soll auf ihnen ein Ereignis gründen? Solange mich Prozesse nicht überholen können, zeigt sich eine regelrecht negative t-Annahme schlicht als unrealisierbar. Die schnell düsende Lula und der zurückbleibende Ich verlassen die relative Gleichzeitigkeitsebene nicht.

Gruß Uranor
Mit Zitat antworten
  #10  
Alt 18.04.08, 11:21
Uli Uli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.798
Standard AW: Kausalität

Zitat:
Zitat von Uranor
gerade die Symmetrieverletzung der schwachen WW konnte ich für mich bisher noch nicht erschließen. Dazu bräuchte ich Expirimentalbeispiele, sollte mir die Abläufe und Beobachtungen vorstellen können. Gut verstehbare Schriften zu finden, ist bei nicht-Mode-Themen meist nicht einfach. Wen jemand praxisorientierte Links kennt, ich wäre dankbar.
Ich fürchte, diese Experimente sind einem Nicht-Teilchenphysiker nicht so leicht zugänglich, zumal der Nachweis indirekt ist (über den Nachweis einer CP-Verletzung). Du könntest also nach CP-Verletzung googeln (Asymmetrie zwischen der Physik von Teilchen und Antiteilchen) und müsstest jede Menge Treffer zur Physik der K- und B-Mesonen finden.
Da davon ausgegangen wird, dass CPT - zumindest in einer flachen Raumzeit - eine exakte Symmetrie ist, folgt aus der Verletzung von CP eine komplementäre Verletzung von T sodass das Produkt CPT wieder erhalten ist.

Zitat:
Zitat von Uranor
Je tiefer ich allerdings versuche, in die T-Verletzung reinzuschauen, desto grotesker erscheint mir das Anliegen. Bis zu einem gewissen Grad mag die entropische Symmetrie noch lokal vorstellbar sein. Allerdings, aus Schnipseln
eine Zeitung entreißen wird bereits am nicht realisierbaren Kittbedarf scheiter. Hier wird man keine Wahrscheinlichkeit mehr eintragen könen. Man bräuchte völlig andere Zusammenfüge-Voraussetzungen, als sie für das Zerreißen benötigt wurden.
Genau an solchen unüberbrückbarem Sprungbedarf setzt die Chaostheorie an.

Völlig undenkbar ist es gar, irgend etwas regelrecht als aus der Zukunft kommend annehmen zu wollen. Die Zustandssituationen bestanden niemals. Wie soll auf ihnen ein Ereignis gründen? Solange mich Prozesse nicht überholen können, zeigt sich eine regelrecht negative t-Annahme schlicht als unrealisierbar.
Die schnell düsende Lula und der zurückbleibende Ich verlassen die relative Gleichzeitigkeitsebene nicht.
Es geht auch gar nicht um irgendwelche Wirkungen, die aus der Zukunft kommen; das wäre ja akausal und deshalb indiskutabel.
Es geht einfach darum, ob Abläufe oder Prozesse - wenn sie in zeitlich umgekehrter Folge ablaufen - immer noch zulässig sind und dabei die gleiche Dynamik aufweisen.

Es gibt Streuprozesse
elektron + positron -> myon + antimyon

die Wahrscheinlichkeitsamplitude für den zeitlich umgekehrten Prozess
myon + antimyon -> elektron + positron

ist identisch, da er durch elm. WW zustande kommt und diese T-Invarianz espektiert.

Gruss, Uli
Mit Zitat antworten
Antwort

Lesezeichen

Themen-Optionen
Ansicht

Forumregeln
Es ist Ihnen nicht erlaubt, neue Themen zu verfassen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, auf Beiträge zu antworten.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Anhänge hochzuladen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Ihre Beiträge zu bearbeiten.

BB-Code ist an.
Smileys sind an.
[IMG] Code ist an.
HTML-Code ist aus.

Gehe zu


Alle Zeitangaben in WEZ +1. Es ist jetzt 13:52 Uhr.


Powered by vBulletin® Version 3.8.8 (Deutsch)
Copyright ©2000 - 2019, vBulletin Solutions, Inc.
ScienceUp - Dr. Günter Sturm