am Doppelspalt wird doch immer gemessen?!

[future06]

Hallo Eugen,

es ist jetzt immer noch nicht klar, was Prof. Zeh mit dieser Aussage meint:

15. Beim „Quantenradierer“ wird (nur) die Information über ein früheres Meßergebnis vernichtet (“ausradiert”), um damit die Interferenz (Superposition) zurückzugewinnen.

Widerspricht die Dekohärenztheorie dem Quantenradierer? So verstehe ich es zumindest.

Gruß!

[Bauhof]

Zitat von future06

Widerspricht die Dekohärenztheorie dem Quantenradierer? So verstehe ich es zumindest.

Hallo future06,

meine Meinung:
Die Dekohärenztheorie widerspricht nicht dem Quantenradierer und der Quantenradierer widerspricht nicht der Dekohärenztheorie.

M.f.G Eugen Bauhof

[future06]

Hallo Eugen,

Zitat von Bauhof

Hallo future06,

meine Meinung:
Die Dekohärenztheorie widerspricht nicht dem Quantenradierer und der Quantenradierer widerspricht nicht der Dekohärenztheorie.

Dann bleibt erstmal offen, was Prof. Zeh am Quantenradierer auszusetzen hat...
Aus meiner - bescheidenen und naiven - Laiensicht ist schon ein Widerspruch zu erkennen. Zum einen geht die Dekohärenztheorie von einer irreversiblen Dekohärenz aus, was ja im Widerspruch zum Quantenradierer steht. Aber möglicherweise ist die Interpretation ja falsch, dass erst die Kohärenz zerstört und danach wieder hergestellt wird. Der gesamte Versuchsaufbau eines Quantenradierers könnte ja maßgeblich sein, d.h. die Koheränz bleibt schlicht und einfach erhalten. Dann würde aber im o.a. Experiment die Kausalität bzw. der Zeitablauf verletzt sein, weil die Photonen ja zuerst den Polarisationsrotator durchlaufen und danach erst den Pol.-Filter, der ja nach gängiger Interpretation, die Koheränz wieder herstellt.
Das zweite Problem habe ich mit der Interpretation von Prof. Zeilinger bezüglich der Quantisierung. Er geht davon aus, dass die Quantisierung durch die Quantisierung der Information - also prinzipiell - begründet ist (Bit als kleinste Informationseinheit). Die Dekohärenztheorie geht m.E. jedoch davon aus, dass die Quantisierung ein reiner Beobachtungsphänomen ist, weil der eigentlich stetige Übergang so schnell erfolgt, dass er nicht beobachtbar ist.

Im aktuellen Spektrum-Sonderheft (http://www.spektrum.de/artikel/1036152&_z=798888) steht in der Titelstory (Realität auf dem Prüfstand) u.a. auch folgendes dazu:

Viele Physiker sind überzeugt, dass Quanteneffekte
bei einer großen Anzahl von Partikeln
verschwinden. Die Teilchen stehen in
ständiger Wechselwirkung miteinander und
mit ihrer Umgebung. Dies »dekohäriert« die
Quantenwelt – wobei Superpositionen ausgelöscht
werden – und erschafft so die von uns
beobachtbare klassische Welt. Die Quantenmechanik
hat gleichsam ihren eigenen Untergang
bereits eingebaut, und dieser läuft so schnell
ab, dass er für uns nicht wahrnehmbar ist.
Zeilingers Gruppe, die die Dekohärenz untersucht
hat, glaubt jedoch nicht, dass es eine
grundsätzliche Obergrenze für die Objektgröße
gibt, um Superpositionen zu beobachten.
Superpositionen sollten selbst bei Objekten,
die wir sehen können, existieren – ähnlich wie
im berühmt-berüchtigten Beispiel von »Schrödingers
Katze«.

Gruß!

[Gandalf]

Hi future06!

Zitat von future06

es ist jetzt immer noch nicht klar, was Prof. Zeh mit dieser Aussage meint:

15. Beim „Quantenradierer“ wird (nur) die Information über ein früheres Meßergebnis vernichtet (“ausradiert”), um damit die Interferenz (Superposition) zurückzugewinnen.

Widerspricht die Dekohärenztheorie dem Quantenradierer? So verstehe ich es zumindest.

Ich denke hier liegen (mehrere) Mißverständnisse vor:
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/...lsruheText.pdf
1) Dekohärenz ist NICHT gleichzusetzen mit dem "Kollaps der WF. Zeh stellt mehrere "Heisenbergschnitte" vor, an denen man den Übergang von quantenmechnaischen zu klassichen Begriffen festmacht.
Zitat: "Anstatt aus der experimentellen Bestätigung der Dekohärenz nun zu lernen, daß die Schrödingergleichung sehr wohl auch auf makroskopische Objekte anwendbar ist, verschieben die meisten beteiligten Physiker die traditionelle Interpretation, also den Heisenbergschen Schnitt, einfach um einen Schritt." Bei Everett/Zeh gibt es keinen solchen "Schnitt" (bzw. dieser ist - das beobachtete und beobachtende 'umfassend')

2) Der besagte "Pkt.15" steht unter der Überschrift: "Einige der m.E. verbreitesten Irrtümer und Mißverständnisse über die Quantentheorie"
Er meint also damit keinesfalls, dass "Information vernichtet" oder die "Superposition zurückgewonnen wird" - sondern das genaue Gegenteil: Das beobachtende System ist - immer - ("vorher", "nachher", "jetzt") mit dem beobachteten verschränkt. Die Dekohärenz wird an keiner Stelle "zerstört",- weil es ganz einfach für das Dekohärenzkonzept nicht nötig ist, das so etwas passiert.

Auch hier wird deutlich wie grotesk und gekünstelt es ist, einen "Kollaps" (bei der Messung, bzw. Informationsgewinnung), bzw. einen "frühen Heisenbergschnitt" anzunehmen, den man dann anschließend durch eine weitere zusätzliche Annahme wieder "wegradiert".

Im übrigen ist hier eine sehr interessante Variante des Experimentes zu sehen, die ebenfalls deutlich macht: "Viel Lärm um nichts". Es ist nur ein geschickt zusammengestelltes EPR Experiment. (die Beschreibung bei wiki kann man vergessen, diese interpretiert ebenfalls nur den Kollaps hinein und heraus)

http://homepage.swissonline.ch/phili...nradierer.html

Zitat von Bauhof

Und wenn noch innerhalb des Systems durch den Quantenradierer verhindert wird, dass die Information über die Zerstörung der Kohärenz "nach außen sickert", dann wird das System nicht dekohärent.

..und wer legt fest, was "innen" oder "außen" ist?

(Du hättest kein besseres Argument 'gegen' einen induzierten Kollaps und gegen Zurek, den Du in diesem Zusammenhang zitiertest, anbringen können)

Grüße

[future06]

Hallo Gandalf,
wenn ich das richtig verstehe, versteht man unter "Dekohärenz" im Sinne der Dekohärenztheorie nur, dass die Verschränkung bzw. Superposition der beteiligten Quantenobjekte - also alles inkl. Messapparatur - dazu führt, dass die Objekte ein "klassisches" Verhalten zeigen. Das Gesamtsystem verhält sich aber immer noch nach der Schrödingergleichung. Deswegen benötigt die Dekohäörenztheorie auch die VWT, weil sie nicht erklären kann, welche der klassisch möglichen Alternativen beobachtet wird. Dann erklärt die Dekohärenztheorie aber nicht, warum die Interferenz beim Doppelspaltversuch verschwindet, wenn versucht wird, den Weg zu messen. Hierzu ein anderer Versuch, aus "Die Wirklichkeit der Quanten" (auch im o.g. Sonderheft enthalten), der ohne Polarisationen, die eine klassische Deutung erlauben könnten, auskommt. Ich habe den Versuch nachgezeichnet:



Hier werden am Kristall impulsverschränkte Photonen erzeugt. An D2 kann Interferenz gemessen werden, wenn die Photonen am oberen Weg durch eine Linse so abgebildet werden, dass keinerlei Information über den Weg möglich ist.

Zitat aus dem Begleittext:
"Wegen dieser Verschränkung kann das erste Photon dazu verwendet
werden, festzustellen, durch welchen Spalt das zweite Photon getreten ist. Dies ist erst dann nicht mehr möglich, wenn das erste Photon auf eine Weise gemessen wird, die keinerlei Rückschluss – nicht einmal im Prinzip – darüber erlaubt, welchen Weg das zweite Photon nimmt. Wie erreicht man das? Das erste Photon wird in einem Detektor registriert, der in der Brennebene einer Linse steht; dadurch werden alle Photonen auf den gleichen Impuls
projiziert, das heißt, es gibt keine Information über den Ort. Nur in diesem Fall – wenn jede Ortsinformation ausradiert ist – treten die Doppelspaltinterferenzen auf.

Ein Interferenzbild entsteht nur, wenn auf Grund der Messung am ersten Photon keinerlei Information mehr darüber vorhanden ist, welchen Weg das Bruderphoton durch den Doppelspalt genommen hat. Wird das erste
Photon nicht registriert, treten keine Doppelspaltinterferenzen
auf, denn es könnte ja jemand das erste Photon so abbilden, dass daraus
Weginformation für das zweite Photon gewonnen werden kann."

Wie passt das jetzt zur Dekohärenztheorie??? Oder liegt es nur an meiner beschränkten Wahrnehmungsfähigkeit?

Gruß!

[Bauhof]

Zitat von future06

Das Gesamtsystem verhält sich aber immer noch nach der Schrödingergleichung.

Hallo future06,

kennst du zu dieser Aussage eine Quelle?

M.f.G Eugen Bauhof

[future06]

Hallo Eugen,

Zitat von Bauhof

kennst du zu dieser Aussage eine Quelle?

in dem schon erwähnten Spektrum-Sonderheft "Quantenwirklichkeit" steht z.B. im Artikel "100 Jahre Quantentheorie" , Tegmark u. Wheeler (ich weiß nicht wann der Artikel zum ersten mal publiziert wurde), im Kasten "Dekohärenz" folgendes:

"Der Dekohärenz-Theorie zufolge verändert schon die kleinste
Wechselwirkung mit der Umgebung – etwa ein einzelnes von der
Karte abprallendes Photon oder Luftmolekül – eine kohärente
Dichtematrix derart, dass sie klassische Wahrscheinlichkeiten
wiedergibt wie bei einem Würfelwurf. Der gesamte Prozess gehorcht
der Schrödinger-Gleichung."

Prof. Zeh kommt dort auch zu Wort ("Gastkommentar"):

... Dekohärenz ist eine zwingende Konsequenz der Schrödinger-Gleichung unter realistischer Berücksichtigung der natürlichen Umgebung eines Systems – unabhängig von allen Interpretationsfragen. Sie beruht auf einer sehr effizienten »Verschränkung« praktisch aller physikalischen Systeme, die lange Zeit einfach übersehen worden ist. Der Dekohärenzprozess ist inzwischen auch experimentell – zuerst durch Serge Haroche (Paris) – direkt nachgewiesen worden. Zur theoretischen Untersuchung dieses Quantenphänomens haben neben Wojciech Zurek (Los Alamos) vor allem Erich Joos (früher Heidelberg) und Claus Kiefer (Freiburg) beigetragen. Max Tegmark, Koautor des vorliegenden Artikels, ist vornehmlich durch seine Anwendung der Dekohärenz auf Gehirnprozesse bekannt geworden; ...

Wichtig ist dabei aber auch folgende Aussage:
"Einschränkung: Die Dekohärenz kommt nicht ganz ohne (Vielwelten- oder Kopenhagener) Interpretation aus."

Es stellt sich für mich die Frage, ob die Kopenhagerer bzw. die VW-Interpretation die Dekohärenztheorie benötigt? Das geht aus diesem Artikel nicht hervor.
Irgendwie habe ich auch den Eindruck, dass die Dekohärenztheorie nur sowas wie ein Rechentrick ist, um klassische Wahrscheinlichkeiten zu erhalten. So zumindest verstehe ich das, was Penrose hier zur "Dichtematrix" schreibt. Penrose dort z.B.:

"Die Dichtematrix ist die beste Lösung, wenn ein Teil des Zustands nicht zugänglich ist. ... Man kann jedoch schwerlich den Standpunkt vertreten, dass die Dichtematrix die Wirklichkeit beschreibt. ... "

Allerdings kann ich den mathematischen Hintergrund leider nicht selbst beurteilen.

Gruß!

[Bauhof]

Zitat von future06

... in dem schon erwähnten Spektrum-Sonderheft "Quantenwirklichkeit" steht z.B. im Artikel "100 Jahre Quantentheorie" , Tegmark u. Wheeler (ich weiß nicht wann der Artikel zum ersten mal publiziert wurde), ...

Hallo future06,

danke für den Hinweis. Ich habe diesen Artikel archiviert und werde ihn demnächst nochmal lesen. Ist aber schon lange her: Aus dem Jahr 2001.

Siehe hier: http://www.spektrum.de/artikel/827483&_z=798888

M.f.G. Eugen Bauhof

[Gandalf]

Hallo future06!

Zitat von future06

wenn ich das richtig verstehe, versteht man unter "Dekohärenz" im Sinne der Dekohärenztheorie nur, dass die Verschränkung bzw. Superposition der beteiligten Quantenobjekte - also alles inkl. Messapparatur - dazu führt, dass die Objekte ein "klassisches" Verhalten zeigen. Das Gesamtsystem verhält sich aber immer noch nach der Schrödingergleichung. Deswegen benötigt die Dekohäörenztheorie auch die VWT, weil sie nicht erklären kann, welche der klassisch möglichen Alternativen beobachtet wird.

Das verstehst Du (imho) völlig richtig!

Zitat von future06

Dann erklärt die Dekohärenztheorie aber nicht, warum die Interferenz beim Doppelspaltversuch verschwindet, wenn versucht wird, den Weg zu messen.

Hier liegt der Hase im Pfeffer: Auch wenn es in populärwissenschaftlichen Magazinen 1.000 te male so steht, dass "die Interferenz verschwinden würde - ist das dennoch völlig falsch!

Die Interferenz verschwindet eben NICHT - sie wird nur nur (viel) schwerer messbar! Würde man nämlich den "Punkt" genauer untersuchen, in dem das Photon "einschlägt", würde man nämlich (wiederum) eine Interferenz aus sehr vielen Welten feststellen können.

Vergl. hier das Beispiel das D. Deutsch angeführt hat:
- Zunächst 'ein' Doppelspalt: (scheinbar) klares Interferenzmuster
- 3 Spalte offen: Photon schlägt "plötzlich" 'nicht mehr' an Stellen auf, in denen es aufschlagen würde, wenn nur zwei Spalten offen sind

- 4 Spalte: dto.
- 5 Spalte: dto.
..
- 46 Spalte: Das Interfenzmuster, das - 'zweifellos weiterhin vorhanden sein muss' (es gibt ja keinen physikalischen Grund, der das irgendwie verhindern können sollte) - wird langsam aber sicher zu einem "diffusen Fleck"
..
- 10 hoch x viele Spalte (offen):
= (nahezu unendlich) viele Spalte offen
= man kann eigentlich gar nicht mehr von Spalten sprechen, da die Stege dementsprechend unendlich dünn werden..
= zusammengefasst: ein einziger "Superspalt"
= kein Spalt
= die Versuchsanordnung die Du beschrieben hast, wenn nicht mehr feststellbar ist welcher Weg (durch welche der unendlich "vielen Spalten") genommen wurde

Und daher wird aus der Aussage:

"Ein Interferenzbild entsteht nur, wenn auf Grund der Messung am ersten Photon keinerlei Information mehr darüber vorhanden ist, welchen Weg das Bruderphoton durch den Doppelspalt genommen hat"

die Aussage:

Ein (eindeutiges) Interferenzbild entsteht nur, wenn auf Grund der Messung am ersten Photon es physikalisch nicht mehr unterscheidbar ist, welchen Weg das Bruderphoton durch den Doppelspalt genommen hat


Meine Meinung: Diese seit Jahrzehnten ständig 'gepflegte Nachlässigkeit' in der Beschreibung der (Nicht-)Interferenz beim Doppelspaltexperiment hat ganze Generationen von "naturwissenschaftlich interessierten Profis und Laien" auf Abwegen und in Sackgassen geführt, die das jeweils unhinterfragt übernommen haben.

Viele Grüße

[richy]

Hi
In diesem Seminar Paper hier (Zeilinger) wird kurz auf das Thema eingegangen :
http://homepage.univie.ac.at/johanne...enmechanik.pdf
(Es gibt im Netz noch ein sehr viel detaillierteres dazu. Finde ich leider gerade nicht mehr.)

Anmerkung zum Paper :
Bereits die Seite 6 finde ich durchaus interessant, obwohl ii, eine VWI nur als Wortspielerei verstanden wird. Eine VWI (dass muss nicht Everett sein) erweitert unsere Defenitionsmoeglichkeiten. Daraus ergeben sich z.B. phyikalisch orientierte, notwendige Definitionen der Begriffe "physikalische Realitaet" und "physikalische Irrealitaet". Das ist ein grundlegender Vorteil. Dass diese Erweiterung typischerweise im Paper fehlt zeigt der Satz :

Alle Zweige (Welten) der Superposition, deren wir uns nicht bewusst sind, sind aber gleicherweise "real".

Hier fehlen jemandem einfach die Worte. Die Welten sind gleicherweise "physikalisch" und nicht "real". Aus der Froschperspektive gibt es dennoch nur eine Realitaet. Aus der Vogelperspektive viele Realitaeten. Nur wenn ich die Physik erweitere kann ich auch neue Definitionen sinnvoll festlegen. Und das ist in der QM notwendig.
Das aber nur am Rande.

Die neue Loesung wird auf Seite 6 wie folgt angegeben :

Daher ist es vernÄunftig, die Grundannahme in Frage zu stellen, nÄamlich die lineare Struktur der Quantenmechanik.

(Ä=ae) Die nichtlilineare Systemdynamik (Chaostheorie) spielt vielleicht doch eine Rolle ? Dem wuerde ich voll und ganz zustimmen Aber ...

- Wie passt das mit einem informationellen Konzept zusammen ?
- und zugegeben, so ganz passt der Quantenradierer unter diesem Aspekt fuer mich zunaechst auch nicht mit der Dekohaerenz zusammen.

Vielleicht sollte man statt der Nichtlinearitaet deren Konsequenz betrachten ?
Die zeitliche Unumkehrbarkeit. Das entspraeche aber keiner kontinuierlichen Dekohaerenz. Denn ein Prozess wird aufgrund der Nichtlinearitaet nicht mehr eindeutig umkehrbar, dann wenn die Umkehrfunktion mehrdeutig wird.
(Siehe bijektive Prototypen) Gibt es halbumkehrbare Funktionen ? Wenn man es mathematisch betrachter, dann ist nicht jede nichtlineare Funktion gleich mehrdeutig. Es kann eine Tendenz zu solch einer nichtlinearen konkaven Funktion geben. Aber die Eigenschaft "mehrdeutig" wuerde ich als eindeutig betrachten. Ausser man nimmt noch irgendwelche Statistik dazu.

Damit kollabiert des Kopenhageners Information nun doch zu einem Stueck Physik ?
Oder des Everett Physikalisten ueberlagerte Realitaet zu einem Stueck Realitaet ?

Beides ist soundso fastdas selbe.

Wie beurteilt "Wien" die Frage ? (1/4=ss)

- Falsche DekohÄarenz: Man nehme an, da¼ nur der Kern des Uranatoms (R) im Youngschen Versuch me¼bar ist, nicht aber die Elektronenwolke (r). Die beiden assoziierten ElektronenzustÄande sind orthogonal, der Zustand ist durch (17) gegeben und die Dichtematrix fÄur den Kern ist von der dekohÄarierten Form (19). Dies bedeutet aber nicht, da¼ keine Interferenz am Beobachtungsschirm gesehen werden kann. Die Elektronen folgen dem Kern adiabatisch; die Elektronenwellenfunktionen Â(r) rekonvergieren genauso wie die beiden Zweige von ª(R). Der Zeitentwicklungsoperator fÄuhrt zu einer RekohÄarenz.

- Echte DekohÄarenz: Dieser Fall tritt auf, wenn durch einen irreversiblen Vorgang
{ beispielsweise die Emission einen Photons vom Uranatom in der NÄahe eines der beiden Spalte { Information Äuber den Pfad prinzipiell verfÄugbar ist. Dann geht die Interferenz am Beobachtungsschirm verloren.

- Echte DekohÄarenz
Was ist der Ausloeser ? Ein Gedankenblitz (Information) ? oder
etwas aus der physikalischen Welt ? (Ein Photon)
Verwechselt Zeilinger die abstrakte Information vielleicht nicht staendig mit der physikalischen Entropie ?
Oder spielt gar beides eine Rolle ? ( Wie ich vermute)
Das Photon kehrt nicht freiwillig in die Antenne zurueck. Und darum ist der Vorgang irreversibel. In welcher Form ist Information irreversibel ? Insbesonderes menschliche ?

Gruesse