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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 11.06.13, 10:13
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
a) Masse im Raum hat immer einen Schwerpunkt.
Und?
Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
b) Erfahren kann man immer nur über Wirkungen auf Sensoren, also durch Energieübertrag.
Wie sieht der "Energieübertrag" auf ein Polarisator aus?
Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
c) Die zeitliche Entwicklung des energetischen Zustandes eines Quantenobjektes wird durch eine Wellenfunktion beschrieben.
Und? "Wellenfunktion" könnte man auch sonst wie nennen.
Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
d) Jeder Energieübertrag verändert die Wellenfunktion in sehr kurzer Zeit.
Gibt es schon Experimente, die ein (/diesen) "Energieübertrag" beobachten?
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Was bringt das alles?
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Gruß, Johann
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  #12  
Alt 11.06.13, 10:25
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Singularität
 
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von Philipp Wehrli Beitrag anzeigen
- Ist sie gar nicht real? Bedeutet dies, dass der Energieerhaltungssatz falsch ist?
- Ist sie immer genau an einer Stelle? Weshalb gibt es dann ein Interferenzmuster?
Mir scheint, dass die "Energieerhaltung" eher eine Forderung ist. (Eine von mehreren, die je nach Anforderungen aufgestellt werden können.) Die auch erfüllt wird (werden).

PS: Passt es noch zum Thema, was hier gerade anfängt?
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  #13  
Alt 11.06.13, 13:16
RoKo RoKo ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Hallo JoAx,

Zitat:
Zitat von JoAx Beitrag anzeigen
Und?
Folglich ist er immer irgendwo.
Zitat:
Wie sieht der "Energieübertrag" auf ein Polarisator aus?
Ein Energieübertrag hat kein Aussehen und an einem Polarisator findet nicht immer einer statt - z.B. wenn man Licht mit ihm polarisiert. Wenn man ihn hingegen mit z.B. faulen Eiern bewirft, dann schon.
Zitat:
Und? "Wellenfunktion" könnte man auch sonst wie nennen.
Alle Begriffe der Physik könnte mn auch sonst wie nennen.
Zitat:
Gibt es schon Experimente, die ein (/diesen) "Energieübertrag" beobachten?
Beobachten ist Energieübertrag.
Zitat:
Was bringt das alles?
Man kann auch über prinzipiell unbeobachtbares Schlussfolgerungen ziehen.
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mit freundlichem Gruß aus Hannover

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  #14  
Alt 11.06.13, 13:36
RoKo RoKo ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von Philipp Wehrli Beitrag anzeigen
Die Frage ist doch: Wo ist die Energie, solange du nicht hinschaust?
- Ist sie über den Raum verschmiert? Weshalb kommt sie dann immer genau an einer Stelle an, wenn du hinschaust? Steht das nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie, wenn sich die Energie schlagartig auf einen Punkt zusammen zieht?
- Ist sie gar nicht real? Bedeutet dies, dass der Energieerhaltungssatz falsch ist?
- Ist sie immer genau an einer Stelle? Weshalb gibt es dann ein Interferenzmuster?
a)Energieausbreitung und Energiefluss sind nicht identisch. Siehe Elektrodynamik.
b) Die Lokalitätsannahme, die oftmals in die SRT hineininterpretiert wird, ist falsch. Näherungsweise lokal ist lediglich der Energieübertrag; und etwas anderes kann man nicht "beobachten".
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mit freundlichem Gruß aus Hannover

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  #15  
Alt 11.06.13, 13:38
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Folglich ist er immer irgendwo.
Warum? Was heisst - "immer irgendwo"?
Was muss man tun, um es zu überprüfen?
Zwei Massen haben auch ein Schwerpunkt, dieser liegt im allgemeinen irgendwo, insbesondere auch außerhalb der materiellen Objekte - Schwerpunkt ist also kein materielles Ding.
Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Ein Energieübertrag hat kein Aussehen und an einem Polarisator findet nicht immer einer statt - z.B. wenn man Licht mit ihm polarisiert.
Warum hat es dann einen Einfluss auf die Statistik?
Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Man kann auch über prinzipiell unbeobachtbares Schlussfolgerungen ziehen.
Schön. Und weiter?
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Gruß, Johann
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  #16  
Alt 11.06.13, 13:50
RoKo RoKo ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von JoAx Beitrag anzeigen
Warum? Was heisst - "immer irgendwo"?
Was muss man tun, um es zu überprüfen?
Nachdenken!
Zitat:
Zwei Massen haben auch ein Schwerpunkt, dieser liegt im allgemeinen irgendwo, insbesondere auch außerhalb der materiellen Objekte - Schwerpunkt ist also kein materielles Ding.
Von einem materiellen Ding habe ich auch nicht gesprochen. Übrigens: Für eine dritte Probemasse spielt der Schwerpunkt schon eine Rolle.
Zitat:
Warum hat es dann einen Einfluss auf die Statistik?
Weil es die Energieausbreitung ändert.
Zitat:
Schön. Und weiter?
Gleich gehts weiter.
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  #17  
Alt 11.06.13, 14:14
Maxi Maxi ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Hallo JoAx, Philipp Wehrli und Roko.


Zunächst ein Auszug aus der Abiturprüfung 2013
(soweit es mein Problem betrifft)

2. Doppelspaltexperiment mit Heliumatomen
(...)
Im Jahr 1991 wurde ein Doppelspaltexperiment mit Heliumatomen durchgeführt, das die Theorie von de Broglie auch für Atome bestätigt. Gehen Sie im weiteren davon aus, dass sich He4-Atome der Masse 4,002603 u mit der Geschwindigkeit v = 9,7 mal 10 hoch 2 m/s auf einen Doppelspalt zubewegen.
(...)
Hinter der Doppelspalt, der den Spaltmittenabstand d = 8 Mikrometer besitzt, ist im Abstand a = 64 cm ein Detektorschirm parallel zur Doppelspaltebene montiert. Auf dem Detektorschirm zeigt sich ein typisches Interferenzmuster. Das nebenstehende Diagramm stellt die Anzahl der in einer gewissen Zeit auf dem Detektorschirm registrierten Heliumatome in Abhängigkeit vom Ort x relativ zum Maximum 0. Ordnung dar.
(...)
In einer Abwandlung des oben beschriebenen Doppelspaltversuchs wird die Teilchenzahl so stark reduziert, dass die He4-Atome auf den Detektorschirm einzeln und nacheinander registriert werden können. Der Versuchsaufbau selbst bleibt unverändert. Nehmen Sie zu jeder der folgenden Aussagen begründet Stellung:
i) Der Auftreffort eines Atoms auf dem Detektorschirm lässt sich nicht korrekt vorhersagen.
ii) Jedes registrierte Atom hat genau einen der Spalte passiert.
iii) Über die Verteilung der Auftrefforte auf dem Detektorschirm, die sich nach vielen Stunden zeigt, lässt sich keine Aussage machen.



Wie schon erwähnt schreibt Feynman in seinen Vorlesungen zur Aussage ii):

"(...) wenn man sich nicht um eine Aussage über den Weg der Elektronen bemüht, wenn es nichts in dem Versuch gibt, was die Elektronen stören könnte, dann darf man nicht sagen, dass ein Elektron entweder durch Loch 1 oder durch Loch 2 geht. Wenn jemand das doch behauptet und aus dieser Behauptung anfängt Schlüsse zu ziehen, dann wird er in der Auswertung Fehler machen. Das ist das logische Drahtseil, auf dem wir gehen müssen, wenn wir die Natur erfolgreich beschreiben wollen."


Ich stelle vier Punkte in den Raum, die (meiner Meinung nach) richtig sind:

1. Zur Beschreibung des Verhaltens von Quantenobjekten benötigt man den "Welle-Teilchen-Dualismus". Dies bedeutet gleichzeitig: ein Quantenobjekt ist weder ein klassisches Teilchen, noch eine klassische Materiewelle (wie etwa eine Wasserwelle, Schallwelle, ...). Das Objekt zeigt lediglich in verschiedenen Versuchen Eigenschaften, die teils charakteristisch für klassische Teilchen und teils charakteristisch für klassische Wellen sind.
2. Gelingt es den Ort des Quantenobjekts zu messen, so findet man stets das gesamte Quantenobjekt an diesem registrierten Ort vor, aber niemals nur die Hälfte oder lediglich einen Bruchteil seiner gesamten Masse. Fliegt also ein Quantenobjekt einzeln auf den Doppelspalt zu, so kann (bzw. könnte) es eindeutig entweder unmittelbar vor dem linken bzw. vor dem rechten Spalt gemessen werden, niemals aber gleichzeitig vor beiden Spalten. Am größten ist natürlich die Wahrscheinlichkeit, dass es keines der beiden Löcher trifft und für den Versuch verloren ist. Feynman beschreibt in oben angeführten Kapiteln eine Methode, das jeweilige Elektronen unmittelbar nach dem Passieren des Doppelspalts zu orten, um es genau einem der beiden Löcher zuordnen zu können; dass durch diesen Messvorgang das Interferenzbild zerstört werden kann, ist an dieser Stelle ohne Belang.
3. Die "Materie-Welle" bedeutet also nicht, dass die Materie des Quantenobjekts räumlich verschmiert wäre; sie beschreibt lediglich die orts- und zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsamplitude, deren Quadrat die Wahrscheinlichkeit wiedergibt, das Quantenobjekt als Ganzes zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort antreffen zu können.
NB: In diesem Sinn ist das Quantenobjekt (nach meinem Empfinden) seinem Wesen nach eher ein Teilchen als eine Welle; denn die Wahrscheinlichkeitsamplitude ist ja mehr oder weniger nur ein rein mathematisches Konstrukt zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit dafür, das "Teilchen" bevorzugt in bestimmten Bereichen antreffen zu können. (Analog zu den Orbitalen der Elektronenschalen bei den Atomen)
4. Bestehen für die einzelnen monochromatischen Quantenobjekte (halbwegs) die gleichen Wahrscheinlichkeiten sowohl das eine wie das andere Loch zu treffen, und werden die Quantenobjekte bei ihrem gesamten Flug von der Quelle bis zur Detektorwand nicht gestört, so zeigen sie ein Interferenzbild, das dem gleichen mathematischen Modell entspricht, wie es bei der klassischen Wasserwelle zur Anwendung kommt. Dass die zugehörige Wellenlänge exakt der De Broglie-Wellenlänge entspricht ist nicht minder staunenswert.

Zurück zu meinem Problem:
Angenommen, man hat gegen diese vier Aussagen keine Einwände. Weshalb soll es dann verboten sein zu sagen, dass das einzelne an der Detektorwand angekommene Quantenobjekt genau eines der beiden Löcher passiert hat? Natürlich weiß man nicht, welches der beiden Löcher es war; aber eines von beiden war es mit Sicherheit.
Ich sehe hingegen keinen Sinn in der Feststellung: das Quanten-Dingsda geht durch beide Spalte, da dies jedem Messergebnis (vor wie nach dem Doppelspalt) widerspricht. Somit bin ich (notgedrungen) der Auffassung, dass allein die rein theoretische Möglichkeit, durch das eine wie durch das andere Loch gehen zu können, zur Interferenzerscheinung führt, nicht jedoch die physikalisch (erdachte) Gegebenheit, dass das Quantenobjekt tatsächlich beide Spalte passiert habe.
Im Grunde ein irres Prinzip, man kann's wohl nicht verstehen, aber man kann sich dran gewöhnen, genau so wie an das Phänomen der verschiedenen Wechselwirkungskräfte.

Zieht man keine weiteren Schlüsse, hat vielleicht auch Feynman nichts dagegen?
Kurzum, ich bin gespannt auf 'QED - Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie'; (es ist unterwegs).

Nochmals vielen Dank für den Hinweis.

Gruß an alle, die sich drum bemühen
Maxi
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  #18  
Alt 11.06.13, 14:39
RoKo RoKo ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Hallo zusammen,

das Eingangsstatement enthielt folgende Aussage von Feynman:
Zitat:
Zitat von Maxi Beitrag anzeigen
..
Zitat:
Was wir (zur Vermeidung falscher Voraussagen) sagen müssen ist folgendes: Wenn man die Löcher anschaut, oder besser, wenn man ein Gerät hat, das in der Lage ist festzustellen, ob die Elektronen durch Loch 1 oder durch Loch 2 gehen, dann kann man sagen, dass sie entweder durch Loch 1 oder durch loch 2 gehen. Aber wenn man sich nicht um eine Aussage über den Weg der Elektronen bemüht, wenn es nichts in dem Versuch gibt, was die Elektronen stören könnte, dann darf man nicht sagen, dass ein Elektron entweder durch Loch 1 oder durch Loch 2 geht. Wenn jemand das doch behauptet und aus dieser Behauptung anfängt Schlüsse zu ziehen, dann wird er in der Auswertung Fehler machen. Das ist das logische Drahtseil, auf dem wir gehen müssen, wenn wir die Natur erfolgreich beschreiben wollen.
Geht Feynman  um den absolut sicheren Boden nicht zu verlassen  in dieser seiner Schlussfolgerung nicht unnötigerweise einen Schritt zu weit?
Ja, er geht einen Schritt zu weit! Richtig ist lediglich, dass man aus dem beschriebenen Versuch nicht die Schlussfolgerung "Loch A oder Loch B" ziehen kann. Das berechtigt aber nicht dazu, den Gehirnapparat auszuschalten, alles andere Wissen über das Verhalten von Natur zu vergessen.

Experimentell prüfbar beim Doppelspaltversuch ist, dass eine Ladung e- die Quelle verlassen hat und irgendwo hinter dem Doppelspalt am Schirm angekommen ist. Gleiches gilt für Masse und Energie. Aus den Erhaltungsprinzipien folgt die Kontinuität. Aus dem Absolutquadrat der Wellenfunktion folgt die Wahrscheinlichkeit, die ebenfalls eine Erhaltungsgröße ist. Wenn man weiss, wo das Elektron registriert wurde, weiss man durch Anwendung der Kontinuitätsgleichung auch, welchen Weg es gegegangen ist.
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mit freundlichem Gruß aus Hannover

Unendliche Genauigkeit ist eine Illusion
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  #19  
Alt 11.06.13, 14:57
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Experimentell prüfbar beim Doppelspaltversuch ist, dass eine Ladung e- die Quelle verlassen hat und irgendwo hinter dem Doppelspalt am Schirm angekommen ist.
Hallo RoKo,

da kann ich zustimmen.

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Aus dem Absolutquadrat der Wellenfunktion folgt die Wahrscheinlichkeit, die ebenfalls eine Erhaltungsgröße ist..
Auch das leuchtet mir ein.

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Wenn man weiss, wo das Elektron registriert wurde, weiss man durch Anwendung der Kontinuitätsgleichung auch, welchen Weg es gegegangen ist.
Da muss ich nachfragen.
1. Was versteht man unter der "Kontinuitätsgleichung"?
2. "Welchen Weg es gegangen ist" ist das gleichbedeutend mit "durch welches Loch das Elektron gegangen ist?

M.f.G. Eugen Bauhof
__________________
Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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  #20  
Alt 11.06.13, 15:12
amc amc ist offline
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Standard AW: Unmöglichkeit der Wegentscheidung

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
Ja, er geht einen Schritt zu weit! Richtig ist lediglich, dass man aus dem beschriebenen Versuch nicht die Schlussfolgerung "Loch A oder Loch B" ziehen kann. Das berechtigt aber nicht dazu, den Gehirnapparat auszuschalten, alles andere Wissen über das Verhalten von Natur zu vergessen.
Hi RoKo,

danke für den Hinweis, dass Feynman sein Gehirnapparat ausgeschaltet hatte. War mir nicht bewusst.

Grüße, amc
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