Physik ohne Realität: Tiefsinn oder Wahnsinn?

[tomS]

Ich möchte euch an dieser Stelle das Buch Physik ohne Realität: Tiefsinn oder Wahnsinn? von Dieter Zeh empfehlen.

http://www.amazon.de/Physik-ohne-Realit ... roduct_top

Zum Inhalt:

TEIL 1 WELLFUNKTION UND REALITÄT
Realität und Determinismus in der Quantentheorie
Wozu braucht man viele Welten in der Quantentheorie
Von "Viele Welten" zur Quanten-Dekohärenz?
Wieviele Everett-Welten gibt es eigentlich?

TEIL 2 DEKOHÄRENZ UND QUANTENMESSPROZESS
Ist das Problem des quantenmechanischen Messprozesses nun endlich gelöst?
Das Wesen des Dekohärenzkonzepts
Wie groß ist ein Photon?

TEIL 3 ZEIT UND RAUMZEIT
Über die "Zeit in der Natur"
Warum Quantenkosmologie?
Ist M-Theorie Physik?

Eine Warnung vorweg: es handelt sich dabei keinesfalls um leichte Kost im Sinne der üblichen populärwissenschaftlichen Bücher über Physik, Quantenmechanik und Philosophie. Man muss schon etwas Durchhaltevermögen mitbringen. Erleichtert wird das aber insbs. a) durch die o.g. Gliederung in einzelne, isoliert verständliche Aufsätze und b) durch die Tatsache, dass es in Deutsch erschienen ist - selten erscheinen derartige Fachbüchern und Aufsatzsammlungen nicht in Englisch.

Auszugsweise hier eine Rezension von Von Brigitte W.-Picot (von Amazon), der ich mich in weiten Teilchen anschließen möchte

Dieter Zeh ... arbeitet im ersten und zweiten Teil sehr einleuchtend den Zusammenhang zwischen Dekohärenz, Schrödinger-Gleichung und Viele-Welten-Theorie heraus und dabei auch den Gegensatz zu anderen gängigen Interpretationen der Quantentheorie. Insbesondere kommt dabei die Kopenhagener Interpretation unter Beschuss, ... Ein weiterer Aspekt ist, dass Herr Zeh bei dieser Erörterung auch andere fundamentale Begriffe der Quantentheorie (Superposition, Verschränkung, Nichtlokalität, Messprozess, Bellsche Ungleichung) klar im Zusammenhang erklärt. Seine bevorzugte Position ist die Viele-Welten-Theorie, was natürlich zu Diskussionen darüber führt, was man unter diesen ''vielen Welten'' zu verstehen hat.

...

Seine Ausführungen im dritten Teil zum Zeitbegriff und Zeitpfleil, im Zusammenhang von Relativitätstheorie, Kosmologie und Thermodynamik sind ebenfalls sehr aufschlussreich, ... Der Zeitbegriff erweist sich dabei als emergente Erscheinung aus einer fundamentalen Quantenwelt, aufgrund des Dekohärenz-Mechanismus.

...

Obwohl das Buch in einem sehr schönen Stil geschrieben ist, setzen die verschiedenen Aufsätze doch eine gewisse Fachkenntnis voraus, wobei der dritte Teil (über Zeit und Raumzeit) technischer ausfällt als der erste (über Wellenfunktion und Realität) und zweite Teil (über Dekohärenz und Quantenmessprozess). Dagegen erhält der Leser eine gute Begründung der Quantenkosmologie.
Bei einer eventuellen zweiten Auflage wären eine schärfere Fassung des Realitätsbegriffs in der Physik sowie ein Sachwörterverzeichnis hilfreich.

Ich habe insbs. Teil 1 und 2 mit Gewinn gelesen, muss jedoch anfügen, dass ein Punkt etwas zu kurz kommt: Die Dekohärenztheorie, zu der Herr Zeh maßgeblich beigetragen hat, löst das Messproblem oder den Kollaps der Wellenfunktion nicht vollständig (sicher jedoch teilweise), sondern verschiebt ihn (bzw. das, was davon übrig bleibt) sozusagen in die Many Worlds oder Many Minds Interpretation.

Noch eine Anmerkung: ich würde mir das Buch keinesfalls bei Amazon bestellen, sondern mich erst mal ganz genmütlich in eine Buchhandlung setzen und ca. eine Stunde investieren ... die Zeit ist gut investiert

[gravi]

Vielen Dank für die Empfehlung!
Das Buch scheint mir sehr interessant zu sein. Deinen Hinweis, zunächst in der Buchhandlung einen Blick zu riskieren, werde ich gerne aufgreifen...


Gruß
gravi

[seeker]

Danke für die Empfehlung!
Das hört sich interessant an. Ich werde mir das Buch auch mal anschauen...

Grüße
seeker

[Timm]

Ich habe insbs. Teil 1 und 2 mit Gewinn gelesen, muss jedoch anfügen, dass ein Punkt etwas zu kurz kommt: Die Dekohärenztheorie, zu der Herr Zeh maßgeblich beigetragen hat, löst das Messproblem oder den Kollaps der Wellenfunktion nicht vollständig (sicher jedoch teilweise), sondern verschiebt ihn (bzw. das, was davon übrig bleibt) sozusagen in die Many Worlds oder Many Minds Interpretation.

Das Problem ist, daß die Dekohärenztheorie zwar in aller Munde ist, aber nicht jeder dasselbe darunter versteht. Genau darüber beklagt sich Zeh in seiner Schrift Wozu braucht man "Viele Welten" in der Quantenzheorie.

Nach der VWI ist die Kollapsproblematik höchst elegant und vollständig gelöst. Ein Kollaps der der Wellenfunktion steht überhaupt nicht zur Debatte, da ja alle quantenmechanischen Möglichkeiten in einem hochdimensionalen Raum realisiert werden.

Für die Anhänger der Kopenhagener Deutung hingegen entsteht die eine klassische Welt durch eine unvermeidbar zunehmende Verschränkung der quantenmechanischen Systeme mit der Umwelt. Bei dieser Auffassung der Dekohärenztheorie ist in der Tat das Messproblem nicht vollständig gelöst.

Die Dekohärenz als solche wurde ja durch zahlreiche Experiment - insbesondere von Anton Zeilinger - nachgewiesen, was den Raum ihrer Deutung allerdings keineswegs einschränkt. Keine der beiden Auffassungen ist falsifizierbar! Führt man aber die Widerspruchsfreiheit der Quantenmechanik ins Feld, schlägt das Pendel in Richtung VWI aus.

Gruß, Timm

[deltaxp]

hehe, das hab ich gerade letzte woche bestellt. bin aber noch nicht zum lesen gekommen

[tomS]

Timm, genau das meine ich, wenn ich sage "Die Dekohärenztheorie löst das Messproblem oder den Kollaps der Wellenfunktion nicht vollständig, sondern verschiebt ihn sozusagen in die Many Worlds oder Many Minds Interpretation". Ich könnte auch sagen "verschiebt ihn auf die Ebene der Interpretation, u.a. Many Worlds oder Many Minds Interpretation oder auch die Kopenhagener Interpretation". Evtl. ist in diesem Umfeld die MWI weiter verbreitet, ich sehe aber keinen prinzipiellen Widerspruch zur KI.

Ein wichtiger Punkt ist, was denn durch eine Wellenfunktion, einen Zustand bzw. eine Dichtematrix konkret repräsentiert wird; ein System? ein Ensemble von Systemen? die Realität selbst oder nur die (bekannte) Information über die Realität (was problematisch ist, wie d'Espagnat gezeigt hat). Auf all diese Punkte (Interpretationen) gibt die Dekohärenztheorie m.E. im engeren Sinne keine Antwort, auch wenn sie bestimmte Interpretationen nahelegt.

[Timm]

Wir meinen sicherlich dasselbe, Tom. Allerdings sehe ich den Kollaps nicht in die VWI "verschoben", denn die kennt ihn per se nicht.

Dein 2. Punkt wird häufig ziemlich emotional diskutiert. Mich würde Deine persönliche Meinung interessieren. Kommt der Wellenfunktion eine physikalische Bedeutung zu oder handelt es sich lediglich um ein mentales Konstrukt (Zeilinger) zur Ermittlung von Wahrscheinlichkeiten?

Gegen die Problematik - Wellenfunktion beinhaltet keine Information über die Realität - wird gelegentlich die chemische Bindung ins Feld geführt. Dieses Argument verstehe ich allerdings nicht so recht, denn die Kenntnis der Wahrscheinlichkeit Elektronen am Ort x zu finden, ist eigentlich hinreichend.

Gruß, Timm

[tomS]

Wir meinen sicherlich dasselbe, Tom. Allerdings sehe ich den Kollaps nicht in die VWI "verschoben", denn die kennt ihn per se nicht.

Da hast du recht - deutsche Grammatik schwer. Der Satz sollte lauten "Die Dekohärenztheorie löst das Messproblem bzw. den 'Kollaps der Wellenfunktion' nicht vollständig, sondern verschiebt die Lösung (des Messproblems) sozusagen in die Many Worlds oder Many Minds Interpretation".

Dein 2. Punkt wird häufig ziemlich emotional diskutiert. Mich würde Deine persönliche Meinung interessieren. Kommt der Wellenfunktion eine physikalische Bedeutung zu oder handelt es sich lediglich um ein mentales Konstrukt (Zeilinger) zur Ermittlung von Wahrscheinlichkeiten?

Ich habe dazu kürzlich ein Argument von d'Espagnat gelesen, das recht klar zeigt, dass "nur eine Erweiterung des Inforemationsgehaltes" im Zuge von Messungen an verschränkten Zuständen zumindest problematisch ist. Ich gebe das jetzt aber nicht mit eigenen Worten wieder, denn es ist recht subtil, und ich werde das im Orginal posten (oder reinkopieren)

Ich bin der Meinung, dass die Wellenfunktion (wie auch andere physikalische Größen) nicht ausschließlich um ein mentales Konstrukt handelt. Ein ganz allgemeines Argument lautet, dass es dann schon sehr verwunderlich wäre, dass wir in der Lage sind, jetzt ein mentales Konstrukt zu erfinden, das sich dann über viele Jahrzehnte und all die stattfindenden (theoretischen und experimentellen) Erweiterungen als so nachhaltig und beständig erweist. Letztlich sind die Konzepte bzgl. Wellenfunktion, Schrödingergleichung, Observablen usw. seit ihrer Einführung seitens Schrödinger im Jahre 1926 und der Formalisierung seitens Dirac in den darauffolgenden Jahren unverändert geblieben; die Anwendungsbereiche, Phänomene und sogar die "Bedeutung" haben sich jedoch deutlich erweitert (Vielteilchen-QM, Festkörperphysik, ..., Verschränkung, Bellsches Theorem, Dekohärenz, ...). Damit hat man wohl zumindest einen gewissen Zipfel einer unterlagerten "Wahrheit über die Realität" erblickt, den man nicht einfach nur zu einem mentalen Konstrukt degradieren kann.

[seeker]

Kurze Zwischenbemerkung:

Ich habe das Buch nun auch. Wenn ich recht sehe, so haben damit mindestens drei Mitglieder dieses Buch vorliegen.
Da würde es sich doch anbieten vielleicht über einige konkrete Punkte aus dem Buch zu diskutieren? Was haltet ihr davon?

Grüße
seeker

[Timm]

Tom, vielen Dank für Deine Einschätzung der Bedeutung der Wellenfunktion. Siehst Du das ebenso für Ψ² ? Hier finde ich, daß die vielfach bewährte statistische Aussage nicht eine physikalischen Bedeutung der Wahrscheinlichkeitswelle erhärtet. Nicht in dem Sinne, daß da eine Welle daher kommt, die zu jedem Zeitpunkt den energetischen Zustand oder sonstige spezifischen Eigenschaften etwa eines C70 Moleküls repräsentiert. Schon deshalb nicht, weil dieses Molekül, solange es "unterwegs" ist, also in einem gewissen Zeitraum vor der Messung sich in keinem definierten Zustand befindet.

Was Du über d'Espagnat schreibst, leitet sich vermutlich von den EPR Experimenten ab, oder steckt mehr dahinter?

Gruß, Timm






Seealpen/Meeralpen

[tomS]

Tom, vielen Dank für Deine Einschätzung der Bedeutung der Wellenfunktion. Siehst Du das ebenso für Ψ² ?

du meinst |Ψ|²; nun dafür kann bzw. muss man nur eine Interpretation geben, denn |Ψ|² ist nicht fundamental.

Was Du über d'Espagnat schreibst, leitet sich vermutlich von den EPR Experimenten ab, oder steckt mehr dahinter?

u.a. Doppelspalt, EPR / Bell / Aspect), allg. Verschränkung usw.

[Timm]

du meinst |Ψ|²; nun dafür kann bzw. muss man nur eine Interpretation geben, denn |Ψ|² ist nicht fundamental.

Jetzt verstehe ich Dich so, daß Du die statistische Aussage von |Ψ|² als Interpretation wertest. Ich will gewiß keine Haare spalten, aber weshalb sollte eine klare und experimentell verifizierte Aussage eine Interptetation sein? Für mich ist alles darüber hinausgehende, s. meine letze Post, eine Interpretation. Dies wollte ich adressieren.

Gruß, Timm

[tomS]

Nun, man muss etwas mehr ins Detail gehen.

Zunächst ist unklar, ob Ψ(x) eine Beschreibung eines Einzelsystems oder eines Ensembles ist. Demzufolge ist auch unklar, ob mit |Ψ(x)|²dx die Wahrscheinlichkeit bezeichnet wird, ein bestimmtes Teilchen in einem präparierten System im Intervall [x,x+dx] zu finden, oder ob diese Aussage nur für ein Ensemble identisch präparierter Systeme gilt. Experimentell überprüft man eigtl. immer ein Ensemble identisch präparierter Systeme.

Wenn dies aber so ist, dann ist völlig unklar, ob diese Interpretation auch für ein System wie das Wasserstoffatom (oder ein Ensemble von Wasserstoffatomen) gilt, in dem zwar ebenfalls von Ψ(x) verwendet wird, wobei aber noch niemand Ψ(x) oder |Ψ(x)|² direkt gemessen hat. Niemand hat je auf einer Photoplatte direkt die durch Ψ(x) in einem Atom verursachte Schwärzung gemessen.

Insofern ist das zum Teil eben doch eine Interpretation und keineswegs immer direkt experimentell überprüfbar.

[Timm]

Experimentell überprüft man eigtl. immer ein Ensemble identisch präparierter Systeme.

Diese minimalistische Auffassung der Ensemble-Interpretation gewinnt in den letzten Jahren nach meinem Eindruck an Bedeutung, hat aber auch Angriffspunkte. Leider habe ich diese nicht parat, ist schon eine Weile her, daß ich mich damit befasst habe. Wahrscheinlich geht es darum, daß das einzelne Quantenobjekt zu kurz kommt.

Niemand hat je auf einer Photoplatte direkt die durch Ψ(x) in einem Atom verursachte Schwärzung gemessen.

Das nicht, aber andererseits ist die Lage der elektronischen Energieniveaus unabhängig davo, ob man ein einzelnes Atom oder ein Ensemble von Atomen betrachtet.

Was ich eigentlich adressieren wollte, kommt beispielhaft in sich ziemlich unversöhnlich gegenüber stehenden Kommentaren wie diesen zum Ausdruck:

Zeh: Dekohärenz und andere Quantenmißverständnisse, daraus Seite 3:

Mich erinnert etwa die Behauptung, die Wellenfunktion sei nicht real, beschreibe aber "Information", an Argumente aus der Homöopathie. Der wesentliche Unterschied bei diesem Vergleich ist allerdings, daß die Wirksamkeit der Wellenfunktion unstrittig ist - nach normalen Maßstäben ein klares Indiz für ihre Realität.

Zeilinger in "Einsteins Schleier", Seite 194:

... Es ist daher viel einfacher und klarer, die Wellenfunktion Ψ nicht als etwas realistisches zu betrachten, das in Raum und Zeit existiert, sondern lediglich als ein mathematisches Hilfsmittel, mit dessen Hilfe man Wahrscheinlichkeiten berechnen kann. Zugespitzt formuliert, wenn wir über ein bestimmtes Experiment nachdenken, befindet sich Ψ nicht da draußen in der Welt, sondern nur in unserem Kopf.

Wie die Einstein'schen Gleichungen auch, ist man versucht hinzuzufügen.

Zeh, ein führender Vertreter der VWI, kann sich anders garnicht äußern. Wie sonst sollte die VWI den lokalen Realismus bewahren? Dieser Ausweg aus der "Spukhaftigkeit" der Quantenwelt strapaziert den menschlichen Verstand allerdings auf andere Weise und war selbst oder gerade auch für Einstein nicht akzeptabel.

Was heißt "Wirksamkeit der Wellenfunktion" denn genau? Was ist wirksam bei der Berechnung einer Wahrscheinlichkeit, deren Ergebnis ein Interferenz-Muster ist? Woanders als im Kopf spielt sich die Berechnung ab?

Wahrscheinlich sind das aber Pseudoargumente, die den Spielraum für Interpretationen letztlich doch nicht einengen, da bin ich bei Dir.

Gruß, Timm

[deltaxp]

ich hab mal gesehen bei pro-physics dass man mitnem rastertunnel-microskom mit ner dipol-spitze schon ziemlich gut orbitale zumindest der äusseren elektronen scannen kann.

währe das nicht sowas wiene experimentelle überprüfung ?