Wahrscheinlichkeitswelle und elektromagnetische Welle

[amc]

Zitat von Timm

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

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:

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:

Letztlich zeigt er, dass es sinnlos ist, ohne Messung über eine physikalische Realität zu sprechen.

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