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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #1  
Alt 17.04.16, 16:47
Axel Kirchhof Axel Kirchhof ist offline
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Registriert seit: 17.04.2016
Beiträge: 18
Standard Wellen -in WAS?

Hallo erstmal,
ich bin ein "interessierter Laie", welcher gerade ein Buch schreibt.
Ich hätte da mal eine kleine Erkenntnisfrage, welche mir noch nicht
so ganz klar geworden ist. Klar ist, dass die Quantenphysik von Wellen
handelt. Licht ist teils Welle -teils Teilchen. Ok.

Meine Frage: Diese Wellen -in WAS sind die eigentlich drin? Die müssen
ja da sein -es können aber nicht elektromagnetische Wellen sein -oder
doch oder wie?
  #2  
Alt 17.04.16, 22:50
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 05.03.2009
Beiträge: 4.198
Standard AW: Wellen -in WAS?

Hallo Axel Kirchhof, willkommen bei uns.

Ein paar Fragen.

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
ich bin ein "interessierter Laie", welcher gerade ein Buch schreibt.
Warum steht "interessierter Laie" in Anführungszeichen?
Über was schreibst du das Buch?
__________________
Gruß, Johann
------------------------------------------------------------
Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort.
------------------------------------------------------------

E0 = mc²
  #3  
Alt 18.04.16, 08:23
Axel Kirchhof Axel Kirchhof ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 17.04.2016
Beiträge: 18
Standard AW: Wellen -in WAS?

Hallo,
Nun, ich bin Grafik-Designer, also kein Quantenphysiker.
Das Buch wird über Strukturen handeln, welche entstehen,
wenn Wellen interferieren -über Hologramme.

Man kann ja alle möglichen Wellen zur Interferenz bringen:
Lichtwellen zum Beispiel. Es entstehen Holografien, Beugungsmuster,
wenn man diese Interferenzmuster "einfriert", so dass Hologramme
entstehen.

Ich habe mal Lautsprecher gebaut, mit denen man Schallwellen zur
Interferenz bringt.

Mit elektromagnetischen Wellen lassen sich ebenfalls Holografien
erstellen -die "kleinsten Buchstaben der Welt" sind so entstanden.

Aber: Diese Wellen können ja nicht gemeint sein, da es ja Wellen gibt,
welche "Überlichtschnell" sind. Worin befinden sich diese Wellen? Und
was, wenn man daraus Holografien erstellen könnte?

Was und vor Allem: In WAS sind diese Wellen?
  #4  
Alt 18.04.16, 11:52
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 4.927
Standard AW: Wellen -in WAS?

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
Diese Wellen können ja nicht gemeint sein, da es ja Wellen gibt,
welche "Überlichtschnell" sind.
Aha. Und welche wären das bitte?
  #5  
Alt 18.04.16, 16:39
Axel Kirchhof Axel Kirchhof ist offline
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Registriert seit: 17.04.2016
Beiträge: 18
Standard AW: Wellen -in WAS?

"Die Möglichkeit der Verschränkung gehört zu denjenigen Konsequenzen der Quantenmechanik, die den meisten Widerstand gegen diese Theorie als solche erzeugte. Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen formulierten 1935 den EPR-Effekt, nach dem Quantenverschränkung zur Verletzung des klassischen Prinzips des lokalen Realismus führen würde, was von Einstein in einem berühmten Zitat als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnet wurde.

Auf der anderen Seite konnten die Vorhersagen der Quantenmechanik höchst erfolgreich experimentell belegt werden, sogar Einsteins „spukhafte Fernwirkung“ wurde beobachtet. Viele Wissenschaftler führten dies irrtümlicherweise (siehe unten) auf unbekannte, deterministische „verborgene Variablen“ zurück, die dem lokalen Realismus unterworfen seien, aber zugleich alle Quantenphänomene erklären könnten.

1964 zeigte John Stewart Bell, dass die Effekte der Quantenverschränkung experimentell von den Ergebnissen der auf verborgenen Variablen basierenden Theorien unterschieden werden können (siehe Bellsche Ungleichung). Seine Ergebnisse wurden durch weitere Experimente bestätigt, sodass die Quantenverschränkung heute als physikalisches Phänomen anerkannt ist (bis auf wenige Abweichler). Er veranschaulichte Verschränkung und EPR-Effekt anhand des Vergleichs mit „Bertlmanns Socken“.

Nach Bohm ist trotzdem eine – allerdings nichtlokale – realistische Interpretation mit verborgenen Variablen möglich (siehe De-Broglie-Bohm-Theorie). Der Nobelpreisträger Anthony James Leggett konnte die Bellsche Ungleichung für diesen Fall verschärfen, und eine Forschungsgruppe um Anton Zeilinger[2] behauptet in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature, eine Verletzung auch der verschärften Ungleichung gezeigt zu haben. Dies würde zeigen, dass auch mit einer nichtlokalen Mechanik eine „realistische“ Interpretation der Quantenmechanik ausgeschlossen ist. Es muss jedoch auch in diesem Fall abgewartet werden, bis dies von anderen Wissenschaftlern bestätigt wird.

Unterdessen hat eine Gruppe der Universität Genf um Nicolas Gisin[3] der Geschwindigkeit der „spukhaften Fernwirkung“ eine extrem hohe „untere Grenze“ gesetzt: Die Gruppe konnte im Experiment zeigen, dass zwei verschränkte Photonen bezüglich verschiedener Eigenschaften, unter anderem der Polarisation, mit wenigstens 10.000-facher Lichtgeschwindigkeit kommunizieren müssten, wenn sie denn kommunizierten."

Quelle: WIKI

Die zwei verschränkte Photonen entstehen ja, wenn zwei Wellen interferieren. Man stelle sich zwei kreisförmige Wellen vor: Es bilden sich zwei Schnittpunkte, Interferenzpunkte. An den Interferenzpunkten entstehen
nun die Information über die Photonen. Diese Information ist "spukhaft verschränkt". Die Wellen dieser Information können jedoch nicht elektromagnetischer Natur sein, denn diese Wellen sind so schnell wie das
Licht. Ergo viel zu langsam.

Was mich interessiert: Was sind das für "Informationswellen" welche kollabieren? Und: In WAS sind diese Wellen?
  #6  
Alt 19.04.16, 07:58
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.077
Standard AW: Wellen -in WAS?

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
"..., wenn sie denn kommunizierten."
Wir wissen nichts von einem "Mechanismus", der eine solche Kommunikation ermöglicht; die verschränkten Partner müssten zum Informationsaustausch Energie über eine Wechselwirkung austauschen. So eine überlichtschnelle Wechselwirkung ist nicht bekannt und würde im übrigen die Spezielle Relativität verletzen.
Ich denke, statt von überlichtschnellen Wechselwirkungen zu sprechen, ist es angemessener, den nichtlokalen (und schwer verständlichen) Charakter der Quantentheorie an dieser Stelle zu betonen.


Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen

Quelle: WIKI

Die zwei verschränkte Photonen entstehen ja, wenn zwei Wellen interferieren. Man stelle sich zwei kreisförmige Wellen vor: Es bilden sich zwei Schnittpunkte, Interferenzpunkte. An den Interferenzpunkten entstehen
nun die Information über die Photonen. Diese Information ist "spukhaft verschränkt". Die Wellen dieser Information können jedoch nicht elektromagnetischer Natur sein, denn diese Wellen sind so schnell wie das
Licht. Ergo viel zu langsam.

Was mich interessiert: Was sind das für "Informationswellen" welche kollabieren? Und: In WAS sind diese Wellen?
Das sind "Wahrscheinlichkeitswellen" und mit ihrem sog, Kollaps verlassen wir den soliden Boden der Quantentheorie. Diesen Kollaps beschreibt eine der teils metaphysischen Deutungen der Quantentheorie (die Kopenhagener Deutung), in anderen Deutungen ist dieser Kollaps dagegen nicht erforderlich, aber sie haben dafür andere Merkwürdigkeiten.

Um es mit dem Nobelpreisträger Feynman zu sagen:
"Wer glaubt, die Quantentheorie verstanden zu haben, hat sie nicht verstanden."(Richard Feynman, Nobelpreis 1965)
  #7  
Alt 19.04.16, 08:52
inside inside ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 25.05.2007
Beiträge: 303
Standard AW: Wellen -in WAS?

Ich habe mir das alles mit der spukhaften Fernwirkung mal angesehen, und etwas studiert, ich gebe zu, es nicht verstanden zu haben, es kann aber auch sein, dass ich nicht tief genug studiert habe. Die reden dort von Wahrscheinlichkeiten, mit welchen die die Spiegel so steuern, dass zwei Teilchen in einer Eigenschaft ( bleiben wir mal beim Spin ) , verschränkt werden. Das ist mir schon ein Dorn im Auge. Wenn die die Verschränkung schon beim Erzeugen kennen, dann sollte man sich nicht wundern, warum die später, beim Auslesen eines Spins auch den anderen kennen. Aber, wie gesagt, ich habe sicher nicht tief genug studiert , immerhin, bevor ich anfing, das tiefer zu studieren, war ich auch hin und weg von der spukhaften Fernwirkung. Nun betrachte ich das etwas nüchterner.
  #8  
Alt 20.04.16, 16:47
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.077
Standard AW: Wellen -in WAS?

Zitat:
Zitat von inside Beitrag anzeigen
Ich habe mir das alles mit der spukhaften Fernwirkung mal angesehen, und etwas studiert, ich gebe zu, es nicht verstanden zu haben, es kann aber auch sein, dass ich nicht tief genug studiert habe. Die reden dort von Wahrscheinlichkeiten, mit welchen die die Spiegel so steuern, dass zwei Teilchen in einer Eigenschaft ( bleiben wir mal beim Spin ) , verschränkt werden. Das ist mir schon ein Dorn im Auge. Wenn die die Verschränkung schon beim Erzeugen kennen, dann sollte man sich nicht wundern, warum die später, beim Auslesen eines Spins auch den anderen kennen. Aber, wie gesagt, ich habe sicher nicht tief genug studiert , immerhin, bevor ich anfing, das tiefer zu studieren, war ich auch hin und weg von der spukhaften Fernwirkung. Nun betrachte ich das etwas nüchterner.
Ich halte mir gerne als Beispiel die Verschränkung 2er Spin 1/2 -Teilchen A und B (z.B. Elektronen) vor Augen, die aus dem Zerfall eines Spin-0 Mutterteilchens stammen.
Dann wissen wir, dass aus Gründen der Drehimpulserhaltung, die Spins der verschränkten Teilchen entgegengesetzt sind, denn deren Summe muss ja 0 ergeben. Dazu muss sicher kein überlichtschnelles Signal von A nach B gesendet werden.

Wenn wir also den Spin von Teilchen A als "Spin-Up" messen, dann wissen wir sofort, dass das verschränkte Teilchen B also "Spin-Down" haben muss.

Die Komplikation kommt erst durch die Quantentheorie zustande, die besagt, dass der Spin von Teilchen A vor der Messung (also beim Zerfall) noch gar nicht festgelegt ist.
Erst die Messung erzeugt den wohldefinierten Spin-Eigenzustand ("Spin-Up" z.B.). Aber damit bewegen wir uns schon wieder im Kontext der Interpretationen der Quantentheorie, hier in der Kopenhagener.
  #9  
Alt 20.04.16, 21:34
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 05.03.2009
Beiträge: 4.198
Standard AW: Wellen -in WAS?

Servus!

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
Nun, ich bin Grafik-Designer, also kein Quantenphysiker.
Das Buch wird über Strukturen handeln, welche entstehen,
wenn Wellen interferieren -über Hologramme.
Ich will dich in deiner Kreativität nicht eingrenzen, aber ich muss ehrlich sagen, dass wenn du solche Fragen zum Thema hast, wie jetzt, dann wäre es besser, du beschränkst dich in deinem Buch nur auf das "Technische". Versuche nichts zu schreiben, was die Theorie berühren würde. Wenn du es doch tust, dann wirst du deine Leser entweder völlig in die Irre führen, oder abschrecken.

Das Thema gehört nicht zu denen, die man so nebenbei auf die schnelle begreifen, und dann auch noch darüber selber etwas schreiben kann.

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
Man kann ja alle möglichen Wellen zur Interferenz bringen:
Lichtwellen zum Beispiel. Es entstehen Holografien, Beugungsmuster,
wenn man diese Interferenzmuster "einfriert", so dass Hologramme
entstehen.
Jein. Bereits da müssen ganz bestimmte Anforderungen erfüllt sein, damit ein Hologramm entstehen kann. Jedenfalls kann man diese "Wellen" nicht mit Schalwellen, Wellen in einem Medium, vergleichen. Die EM-Wellen nicht, und die Wellenfunktion in der Quantenmechanik schon gar nicht.

Zitat:
Zitat von Axel Kirchhof Beitrag anzeigen
Was und vor Allem: In WAS sind diese Wellen?
In Nichts.
__________________
Gruß, Johann
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Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort.
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E0 = mc²
  #10  
Alt 21.04.16, 20:16
Axel Kirchhof Axel Kirchhof ist offline
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Standard AW: Wellen -in WAS?

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