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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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  #11  
Alt 11.12.12, 14:14
amc amc ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
ich glaube nicht, daß man bei einem Quantenobjekt von einem festgelegten Weg, bzw. einer klassischen "Teilchenbahn" sprechen kann, denn es erhält seine Eigenschaften erst bei der Messung.

Gibt es ein Experiment, das die Wahrscheinlichkeit für das Auffinden des Teilchens an einem vorbestimmten Ort zu 100% festlegt? Ich kenne keines. Aber selbst dann wäre der Begriff Teilchenbahn problematisch. Kann man diesem ansonsten vor der Messung eigenschaftslosen 'Etwas' - ob man seine Wellenfunktion nun ontisch sieht oder nicht - den Status Teilchen verleihen? Aus meiner Sicht nicht,
Hallo Timm,

mir ist nicht ganz klar, worum es dir geht. Grundsätzlich spricht man ja vom Welle-Teilchen-Dualismus.

Ich skizziere einfach mal das Prinzip eines Quantenradieres, ist also jetzt nicht unbedingt direkt an dich gerichtet:

Einfaches DS-Experiment: Einzelne Quanten (z.B. Elektrone oder Photonen) werden durch einen DS "geschossen". Sind die Wege unterscheidbar, tritt keine Interferenz auf -> Teilchencharakter. Lassen sie sich nicht unterscheiden, tritt Interferenz auf -> Wellencharakter.

Welle–Teilchen–Dualismus und „Welcher–Weg“–Information
Zitat:
Lassen sich bei einem Versuch ähnlich dem Doppelspaltexperiment die Wege einzelner Quanten unterscheiden, so benimmt das Licht sich teilchenartig (keine Interferenz); sind die Wege ununterscheidbar, so offenbart es seinen Wellencharakter (Interferenzstreifen)[3]. Ein „Welcher-Weg“-Detektor, mit dessen Hilfe man den Weg eines Quantenobjekts bestimmen kann, legt dieses auf den Teilchenaspekt des Quantenobjekts fest, man beobachtet also aufgrund des Vorliegens der „Welcher-Weg“-Information statt Interferenzstreifen eine Häufungsverteilung um einen einzelnen Punkt.
[...]
Während sich das System beim Auftreten des Interferenzmusters in einem Zustand befindet, bei dem sich die beiden möglichen Wege überlagern, führt eine Messung des tatsächlichen Weges (eben der „Welcher-Weg“-Information) dazu, dass auch nur noch dieser „benutzt“ wird (also kein Interferenzmuster auftritt).
Also, "keine Interferenz" geht einher mit "Teilchencharakter".

Und dies ist, worum es mir ging:

Zitat:
Wenn also Photonen oder Elektronen eine entsprechende Anordnung durchlaufen, beispielsweise eine Doppelspaltanordnung, hängt das Interferenzmuster davon ab, ob man herausfinden kann, welchen Weg (durch Spalt 1 oder Spalt 2) das Quantenobjekt nahm. Dies gilt auch, wenn der Weg des Quantenobjekts nicht schon beim Passieren der Spalte, sondern erst später festgestellt wird (verzögerter Messprozess). Nur wenn der Weg objektiv unbestimmt ist in dem Sinne, dass eine Gewinnung der „Welcher-Weg“-Information nie erfolgte, ergibt sich hinter dem Doppelspalt ein Interferenzbild.
Jetzt mach ich noch weiter, damit klar wird, warum man von Quantenradierern spricht und warum diese so anders sind, als klassische Physik:

Zitat:
Letztlich zeigt er, dass es sinnlos ist, ohne Messung über eine physikalische Realität zu sprechen.
Zitat:
Ein typisches Beispiel für die Gewinnung der „Welcher-Weg“-Information sind unterschiedlich (senkrecht zueinander) ausgerichtete Polarisatoren bei den zwei Spalten.
[...]
Als Quantenradierer dient in diesem Beispiel ein zusätzlich vor dem Schirm angebrachter weiterer Polarisator, der diese Information wieder zunichtemacht (das geschieht, wenn seine Polarisationsrichtung jeweils 45° zu den beiden Spalt-Polarisatoren ausgerichtet ist).
[...]
Der Quantenradierer zeigt, dass sich in der Quantenphysik die Spuren eines Beobachtungsvorgangs völlig beseitigen lassen. Man muss nur dafür sorgen, dass die dabei gewonnene Information noch innerhalb des Systems – das heißt, bevor sie zu einem äußeren Beobachter gelangt – spurlos gelöscht wird. Das erscheint dann paradox, wenn man (irregeleitet durch die Alltagserfahrung mit makroskopischen Objekten) glaubt, dass die Erhebung der „Welcher-Weg-Information“ das Quantenobjekt augenblicklich verändert, ihm im obigen Beispiel etwa eine bestimmte Polarisation „mitgibt“. Das Ausbleiben der Interferenz erscheint dann als kausales Ergebnis dieser Änderung, ein Aufheben dieser Veränderung ist nicht denkbar. Aus Experimenten wie dem Quantenradierer muss man aber zwingend schließen, dass die physikalische Realität ohne Messung nicht existiert, das heißt die Polarisation manifestiert sich erst dann, wenn sie gemessen wird, nicht durch den Polarisator.
Also dann, wenn "der Weg" unabänderlich gemessen wurde (eine Wechselwirkung / ein Energieaustausch hat stattgefunden), dann erst ist er festgelegt.

Also entscheidet ein zukünftiges Verhalten darüber, ob man sagen können wird, dass ein Quant diesen einen oder jenen anderen Weg / Spalt durchquert haben muss oder ob dies als unbestimmt gewesen gelten muss.

Das ist eben dieser rückwirkend erscheinende Charakter der Nichtlokalität, der sich auf Quantenebene offenbart. Eine Übertragung / Anschauung dieser Vorgänge in unsere Alltags-Vorstellungen erscheint mehr als schwierig.

Grüße, amc

Ge?ndert von amc (11.12.12 um 14:28 Uhr)
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  #12  
Alt 11.12.12, 15:05
PentaFox12 PentaFox12 ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Hi Timm

Zitat:
ich glaube nicht, daß man bei einem Quantenobjekt von einem festgelegten Weg, bzw. einer klassischen "Teilchenbahn" sprechen kann, denn es erhält seine Eigenschaften erst bei der Messung.
Ok, dies gilt aber doch auch für den Elektromagnetismus als "Eigenschaft" des Teilchens!

Sehe ich dann richtig, wenn ich vermute:

Licht breitet sich auch nicht wirklich als EM-Welle aus?
Vielmehr entsteht diese EM-Eigenschaft auch erst im Moment der Messung?
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Herzliche Grüße von PentaFox
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  #13  
Alt 11.12.12, 16:46
Hermes Hermes ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Interessant finde ich, dass Joachim Schlulz die Bornsche Wahrscheinlichkeits-Interpretation als erste, rein physikalische Interpretation darlegt.
M.f.G. Eugen Bauhof
Das ist Wunschdenken.
Das ist keine Interpretation, sondern praktische Handhabung. Eine Interpretation muß erklären, warum der Ausgang der Messung eine bestimmte Wahrscheinlichkeit hat. Laut wikipedia ist die 'Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation' "ein wesentlicher Bestandteil der Kopenhagener Interpretation ", deren Kollaps als Erklärung Joachim selbst als Spekulation bezeichnet. Die Interpretation besteht lediglich darin zu sagen "daß es eben so ist", und ist damit nicht mehr als eine Worthülse. interpretatio= „Auslegung, Übersetzung, Erklärung“
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  #14  
Alt 11.12.12, 17:59
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Hi amc,

Zitat:
Zitat von amc Beitrag anzeigen
mir ist nicht ganz klar, worum es dir geht. Grundsätzlich spricht man ja vom Welle-Teilchen-Dualismus.
Es macht bestimmt Sinn zumindest in der populärwissenschaftlichen Literatur an diesem Dualismus festzuhalten, obschon er seine Bedeutung verliert, wenn man tiefer (nicht ich ) in die QED eindringt, jedenfalls so mein Stand. Ich meinte nicht den Weg im Sinne von geht durch den linken Spalt, sondern den Begriff "Teilchenbahn".

Gruß, Timm
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #15  
Alt 11.12.12, 18:24
amc amc ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Ich meinte nicht den Weg im Sinne von geht durch den linken Spalt, sondern den Begriff "Teilchenbahn".
Ich weiß ehrlich nicht so recht, worum es dir geht. Den Begriff "Teilchenbahn" hab ich gar nicht benutzt, oder?

Und dann ging es mir eigentlich "nur" um die Delayed-Choice-Experimente. Und auch darum, dass hier ein besonders deutlicher Bruch mit der klassischen (Teilchen-)Mechanik offenbar wird. Es zeigt sich also hier deutlich, dass Newton, Maxwell und Einstein nicht ausreichen.

Das muss man erstmal realisieren. Ich denke damit ja auch an PentaFox's Fragen.

Grüße, amc
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  #16  
Alt 11.12.12, 18:41
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Hi PentaFox,

Zitat:
Zitat von PentaFox12 Beitrag anzeigen
Ok, dies gilt aber doch auch für den Elektromagnetismus als "Eigenschaft" des Teilchens!

Sehe ich dann richtig, wenn ich vermute:

Licht breitet sich auch nicht wirklich als EM-Welle aus?
Vielmehr entsteht diese EM-Eigenschaft auch erst im Moment der Messung?
Das sichtbare Licht repräsentiert einen kleinen Teil des Spektrums der elektromagnetischer Wellen. Der Elektromagnetismus befasst sich aber mit ganz anderen Phänomenen, theoretischen Grundlagen und Fragestellungen (Wirkungen von Ladungen und Strömen, Ausbreitung von EM-Wellen in Medien ...) als die Quantenphysik. Was im Moment der Messung passiert, gehört zur Domäne der Quantenphysik.

Gruß, Timm
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  #17  
Alt 11.12.12, 18:48
PentaFox12 PentaFox12 ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

hab jetzt mal im web so einiges nachgelesen - und bin schon etwas erstaunt, wie viel Halbwissen da auch vermittelt wird:

"Licht breitet sich als elektromagnetische Welle aus"

Wo breitet sie sich aus? Natürlich im Raum, wo sonst

Die QPhysik ist mit ihren Ergebnissen so herrlich weit von unseren Alltagserfahrungen entfernt, dass man vielen Formulierungen einfach nicht trauen kann, selbst wenn sie sehr offiziell verbreitet werden.

Mein jetziger Stand: Da breitet sich gar nichts im Raum aus! Auch keine EM-Welle.
Das einzige, was gesagt werden kann:
Eine komplexwertige Wahrscheinlichkeit breitet sich aus, die aber keine physikalische Realität ist.
Und: es wird dabei ein Bündel an Informationen von einem Sender zu einem Empfänger übertragen. Aus diesem Infopaket wird dann eine Form der Ausbreitung rekonstruiert, interpretiert.

Mein Vorschlag. Streichen wir das Wort "Ausbreitung einer physikalischen Realität im Raum".

Und fragen wir doch mal ganz anders: Was ist denn "Raum" eigentlich?
Denn ich bin mir mittlerweile sicher, dass da der Hund begraben ist.

Mich wundert ohnehin schon lange, dass z.B. Energie/Materie den Raum so einfach krümmen kann, ohne dass irgendwie klar ist, was für eine Realität dahinter steckt.
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Herzliche Grüße von PentaFox
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  #18  
Alt 11.12.12, 18:53
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Zitat:
Zitat von amc Beitrag anzeigen
Ich weiß ehrlich nicht so recht, worum es dir geht. Den Begriff "Teilchenbahn" hab ich gar nicht benutzt, oder?
Keine Frage, amc. Mich hat "festgelegter Weg" lediglich inspiriert, die "Teilchenbahn" ins Spiel zu bringen.

Gruß, Timm
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  #19  
Alt 11.12.12, 22:02
PentaFox12 PentaFox12 ist offline
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Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Nachdem ich hier einige Antworten gefunden und Tipps bekommen habe, allen ein herzliches Dankeschön. Ich weiß nun, in welche Richtung es weiter geht und werde mich da weiter einlesen.

Eine gute Adresse war Joachim Schulz, dank an Bauhof für den Tipp.

Wer von euch hat noch Physiker, Forscher, die einigermaßen verständlich diese komplexen Inhalte vermitteln können?

Mein momentaner Stand ist:
Raum, Zeit und Materie/Energie bilden ein System, dass nur als Ganzes verstanden werden kann. Es muss irgendwie gelingen, viele Details richtig zu deuten - und dann ein paar Schritte zurückzugehen und aus diesen Fragmenten ein ganzes Bild zu erkennen.

Es wird also richtig natur-philosophisch einige Detailaspekte konnte ich hier klären.
Wer noch den einen oder anderen Tipp bzgl. eines verständlichen Experten hat (kein VieleWelten-Anhänger, das habe ich ausgeschlossen) - besten Dank dafür.

Ansonsten vielleicht in ein paar Wochen wieder,
__________________
Herzliche Grüße von PentaFox
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  #20  
Alt 11.12.12, 22:03
Ich Ich ist offline
Moderator
 
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Beitr?ge: 2.423
Standard AW: Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

Um nochmal auf die Anfangsfrage einzugehen:

Zitat:
Oder kann man bei einem einzelnen Photon gar nicht von einer EM-Welle sprechen?
Darf man die beiden Wellen-Modelle nicht zusammendenken?
Richtig. Eine EM-Welle entspricht eher einem Glauber-Zustand mit unbestimmter Photonenanzahl.
Den Widerspruch kann man sich auch leicht klarmachen: wenn ich zu einem Photon ein zweites "in Phase" dazugebe, dann wäre die Feldstärke verdoppelt und die Energie vervierfacht - im Widerspruch zu E~hf. So geht das also nicht, Zustände mit definierter Photonenanzahl sind keine klassischen EM-Wellen.
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