Welle Teilchen Dualismus

fossilium · #1 27.01.14, 00:05

Hallo zusammen,

habe eine Frage, die wahrscheinlich leicht zu beantworten ist, aber die Antwort fällt mir nicht ein:

Eine elektromagnetische Welle passiert einen Doppelspalt und trifft auf einen Schirm. Dort werden parallel zur Schirmoberfläche periodische Intensitätsänderungen gemessen (Interferenz). Besteht nun der Schirm aus einem Metall, werden evtl. (z.B. am Ort der Intensitätsmaxima) Elektronen aus dem Metall freigesetzt.

Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Wo ist der Gedankenfehler ?

Vielen Dank für Eure Hilfe bei der Klärung dieser Frage.

Grüsse
Fossilium

Philipp Wehrli · #2 27.01.14, 10:02

Zitat:

Zitat von fossilium

Hallo zusammen,

habe eine Frage, die wahrscheinlich leicht zu beantworten ist, aber die Antwort fällt mir nicht ein:

Eine elektromagnetische Welle passiert einen Doppelspalt und trifft auf einen Schirm. Dort werden parallel zur Schirmoberfläche periodische Intensitätsänderungen gemessen (Interferenz). Besteht nun der Schirm aus einem Metall, werden evtl. (z.B. am Ort der Intensitätsmaxima) Elektronen aus dem Metall freigesetzt.

Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Wo ist der Gedankenfehler ?

Vielen Dank für Eure Hilfe bei der Klärung dieser Frage.

Grüsse
Fossilium

Ich bin nicht sicher, ob ich dich richtig verstehe. Den Doppelspaltversuch kann man mit einzelnen Photonen durchführen. Du hast dann einzelne Photonen, die genau an einer Stelle auftauchen, aber nach den Regeln der Wellenlehre gehäuft bei den Intensitätsmaxima. Das ist so.

Hawkwind · #3 27.01.14, 10:46

Interferenz am Spalt und Doppelspalt mit Licht lässt sich doch rein klassisch durch die Wellennatur des Lichtes erklären: Huygens'sches Prinzip.
Dafür brauchst du keine Quanten oder Korpuskeln.m Siehe z.B.
http://expweb.phys.ethz.ch/05/10/802/bes.pdf

Timm · #4 27.01.14, 18:50

Zitat:

Zitat von fossilium

Bei diesem Experiment müsste man aus dem Ergebnis schlussfolgern, dass die elm Wechselfelder in diesem Experiment vor dem Auftreffen auf dem Schirm sowohl dem Ideal einer Welle, als auch dem eines Teilchens entsprechen - also kein Dualismus, sondern gegensätzliche Wesensmerkmale gleichzeitig zeigen.

Soweit mir bekannt, löst sich der Welle-Teilchen Dualismus auf der tieferen Verständnisebene der QED ohnehin auf.
Darüber sehe ich in Deinem Beispiel eigentlich keinen Widerspruch, denn ob Welle oder Teilchen ist Aspekt des untersuchten Phänomens. Dann gilt Doppelspalt -> Welle, Nachweis durch den Detektor -> Teilchen. Der angesprochene Dualismus behauptet ja nicht, daß nach dem Durchgang als Welle diese Manifestation erhalten bleiben muß.

Gruß, Timm

fossilium · #5 27.01.14, 22:48

Hallo Philip Wehrli,

danke ! Habs verstanden. Strahlung kann lokale Wirkungen haben, der Ort der Wirkung streut bei Wiederholungsmessungen statistisch entsprechend einem Interferenzmuster. Eine statistische Menge von Messungen kann - als Gesamtmessung interpretiert - , sehr wohl Wirkungen nachweisen, die von Objekten herrühren, die beide Aspekte (Welle und Teilchen) in sich vereinen.

Von Dualismnus kann man da eigentlich nicht mehr sprechen, dieser schliesst ja die physikalische Wirkung von Objekten, die beide Aspekte gleichzeitig in sich tragen, aus.

Aber egal, ich werde den Begriff Welle-Teilchen-Dualismus zukünftig einfach nicht mehr benutzen.

Grüsse Fossilium

Philipp Wehrli · #6 28.01.14, 18:28

Die Begriffe 'Dualismus' und 'Komplementaritaet' wurden vor allem von Niels Bohr betont. Bohr sagte auch, die Welt lasse sich nur durch sich widersprechende Bilder vollständig beschreiben. Dies war ein Hauptstreitpunkt in seiner Debatte mit Einstein. Heute wird meist behauptet, Einsteins Standpunkt sei widerlegt. Dass Bohr seine Ansicht viel mehr revidieren musste, wird fast nie erwähnt.

Bauhof · #7 28.01.14, 21:12

Zitat:

Zitat von Philipp Wehrli

Die Begriffe 'Dualismus' und 'Komplementaritaet' wurden vor allem von Niels Bohr betont. Bohr sagte auch, die Welt lasse sich nur durch sich widersprechende Bilder vollständig beschreiben. Dies war ein Hauptstreitpunkt in seiner Debatte mit Einstein. Heute wird meist behauptet, Einsteins Standpunkt sei widerlegt. Dass Bohr seine Ansicht viel mehr revidieren musste, wird fast nie erwähnt.

Hallo Philipp Wehrli,

wann und in welcher Weise musste Nils Bohr seine Ansichten revidieren?

M.f.G. Eugen Bauhof

Philipp Wehrli · #8 29.01.14, 20:41

Zitat:

Zitat von Bauhof

Hallo Philipp Wehrli,

wann und in welcher Weise musste Nils Bohr seine Ansichten revidieren?

M.f.G. Eugen Bauhof

Leider komme ich zur Zeit nicht an meine Kartei ran. Möglicherweise steht das in Selleri, 'Die Debatte um die Quantentheorie'.
Nur so aus meiner Erinnerung: Niels Bohr hat unter dem Einfluss seiner esoterisch orientierten Frau die Idee der Komplementarität sehr grosszügig auf viele Bereiche ausgedehnt. Dies gipfelte in der Behauptung, es brauche zwei sich widersprechende Theorien, um die Welt korrekt zu beschreiben. Widersprüche waren seiner Ansicht nach in der Wissenschaft also nicht verboten, sondern sogar zwingend notwendig!
Ich denke, unter Physikern wird dieser Standpunkt heute klar abgelehnt. Wie, ob und wann Bohr sich davon gelöst hat, weiss ich nicht.

Hawkwind · #9 30.01.14, 09:35

Vielleicht passt dieser Quote zur Thematik?

Zitat:

Zitat von Bandyopadhyay

In its most orthodox form, Bohr's Complementarity Principle states that a quanton (a quantum system consisting of a Boson or Fermion) can either behave as a particle or as wave, but never simultaneosuly as both. A less orthodox interpretation of this Principle is the "duality condition'' embodied in a mathematical inequality due to Englert [B-G Englert, Phys. Rev. Lett., Vol. 77, 2154 (1996)] which allows wave and particle attributes to co-exist, but postulates that a stronger manifestation of the particle nature leads to a weaker manifestation of the wave nature and vice versa.

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0003073

Anscheinend wird da immer noch drüber debattiert. So recht verstehen kann ich's nicht. Orts- und Impulsdarstellung hängen in der Quantenmechanik über eine Fouriertransformation zusammen: je schärfer der Impuls ("ebene Wellen-Charakter") desto unschärfer der Ort ("Korpuskularcharakter") und umgekehrt. Was bleiben denn da noch für Fragen offen?

Englerts Statement erscheint deshalb ganz plausibel.

Als Einsteins großes Verdienst in dieser Debatte sehe ich an, dass er den "Finger in die offene Wunde legte" - den Verlust des "lokalen Realismus" in der QM betonte und hinterfragte.