Physik ohne Realität: Tiefsinn oder Wahnsinn?

[Timm]

Frage: ist für euch ein elektrisches Feld real?

Verschwindet ein elektrisches Feld instantan, wenn man es an der Quelle abschaltet?
Nach diesem Kriterium ist das elektrische Feld etwas Reales, das sich durch Raum und Zeit ausbreitet.

Das Kriterium der Sichtbarkeit erscheint mir relativ schwach.

Gruss aus dem leider nicht sonnigen Spanien, Timm

[Hawkwind]

Frage: ist für euch ein elektrisches Feld real?

Verschwindet ein elektrisches Feld instantan, wenn man es an der Quelle abschaltet?
Nach diesem Kriterium ist das elektrische Feld etwas Reales, das sich durch Raum und Zeit ausbreitet.

Das Kriterium der Sichtbarkeit erscheint mir relativ schwach.

Gruss aus dem leider nicht sonnigen Spanien, Timm

Der Realitätsbegriff in der Physik muss sich m.E. an experimenteller Überprüfbarkeit orientieren: ein elektrisches Feld kann mittels einer Probleladung vermessen werden. Es ist also "real".
Was die Wellenfunktion angeht, kann höchstens ihr Betragsquadrat, eine Wahrscheinlichkeitsdichte, mittels eines Ensembles von gleichartigen Experimenten vermessen werden. Die Zustandsfunktion selbst ist ja eh nur bis auf eine beliebige absolute Phase relevant.

Allerdings gibt es neuerdings zu meiner Überaschung experimentelle wie theoretische Papiere, wo behauptet wird, die Wellenfunktion sei eine Messgröße
http://www.pro-physik.de/details/news/p ... laid=14130
http://www.spektrum.de/alias/quantenphy ... et/1151810

Was soll man davon halten?
Wäre für mich ein klarer Widerspruch zur Quantentheorie, denn
Psi(x,t)
liefert bekanntlich dieselben Vorhersagen wie
Psi(x,t) * exp(i*const)
Wie kann dann Real- und Imaginärteil von Psi anhand von Beobachtungen bestimmt werden wie im erstgenannten Papier behauptet wird?

[tomS]

Der Realitätsbegriff in der Physik muss sich m.E. an experimenteller Überprüfbarkeit orientieren: ein elektrisches Feld kann mittels einer Probleladung vermessen werden. Es ist also "real".

Das wird schwierig, denn z.B. kannst du einerseits eine elektrische Potentialdifferenz U(x₂) - U(x₁) direkt messen, zum anderen kannst du aufgrund der lokalen Eichinvarianz das Potential U(x) = A°(x) global wegeichen, also A'°(x) = 0! Damit sind Observable Größen sicher nur "modula einer Symmetrieoperation" sinnvoll definierbar.

Wäre für mich ein klarer Widerspruch zur Quantentheorie, denn
Psi(x,t)
liefert bekanntlich dieselben Vorhersagen wie
Psi(x,t) * exp(i*const)

Insofern ist die Wellenfunktion nur modulo einer globalen Phasentransformation beobachtbar, im Falle einer lokalen Eichsymmetrie sogar nur modulo einer lokalen Phasentransformation; man spricht von eineer sogenannten "ray representation" . Das hängt aber von den Details des Systems ab.

Siehe dazu z.B. http://en.wikipedia.org/wiki/Berry_phase

[Hawkwind]

Der Realitätsbegriff in der Physik muss sich m.E. an experimenteller Überprüfbarkeit orientieren: ein elektrisches Feld kann mittels einer Probleladung vermessen werden. Es ist also "real".

Das wird schwierig, denn z.B. kannst du einerseits eine elektrische Potentialdifferenz U(x₂) - U(x₁) direkt messen, zum anderen kannst du aufgrund der lokalen Eichinvarianz das Potential U(x) = A°(x) global wegeichen, also A'°(x) = 0! Damit sind Observable Größen sicher nur "modula einer Symmetrieoperation" sinnvoll definierbar.

Zugegeben: überall, wo es Symmetrien gibt, gibt es entsprechende Transformationen physikalischer Größen, welche die Vorhersagen unverändert lassen.
Allein die Phasenwillkür in der Zustandsfunktion ist somit kein ausreichendes Argument für ihre Irrealität.

Man muss wahrscheinlich eher mit Messprozess und nichtlokalem Kollaps argumentieren so wie Timm schon angedeutet hat.

[Timm]

Man muss wahrscheinlich eher mit Messprozess und nichtlokalem Kollaps argumentieren so wie Timm schon angedeutet hat.

Zumindest kenne ich bis heute keine Widerlegung.

Frage.
Weshalb sollte die Vorstellung, die Wellenfunktion sei nicht real damit kollidieren, dem Quantenobjekt vor der Messung eine wie auch immer geartete aber durch die QT nicht definierte Realitaet zuzubilligen?
D as Kriterium der Messbarkeit wäre dann allerdings nicht zu halten.

Gruss, Timm

[tomS]

Weshalb sollte die Vorstellung, die Wellenfunktion sei nicht real damit kollidieren, dem Quantenobjekt vor der Messung eine wie auch immer geartete aber durch die QT nicht definierte Realitaet zuzubilligen?

Es wäre doch seltsam, der Wellenfunktion, deren Betrag zumindest im Prinzip messbar ist und für die wir eine deterministische Gleichung haben, keine Realität zuzusprechen, dafür aber eine "Ding-an-sich" gemäß Kant hinter den Erscheinungen zu setzen, das sich nun gerade nicht auf die Wellenfunktion bezieht.

[seeker]

Ja, klingt einleuchtend, Tom.

Noch ein paar Gedanken:

Haben wir eine deterministische Gleichung, vollständig deterministisch oder nur halb-deterministisch?
Ich denke wir hängen zu sehr an der Kausalität. Warum müssen denn alle Vorgänge in der Natur streng deterministisch sein? Damit wir sie schöner beschreiben können? Kümmert das die Natur?
Warum fällt es denn so schwer einem echten Zufall eine reale Existenz zuzubilligen - als eingeschränktem, ganz bestimmten Wahrscheinlichkeiten unterworfenem realen Zufall?
Nur weil wir im derzeitigen Begriffsrahmen damit Probleme haben? Ich denke das Problem hängt auch an der Definition des Begriffs "Realität".

Wenn ich 10 Würfel habe (die ich nicht sehe), "Objekte" - und mit jeweils allen vielmals (aber bekannt oft) gewürfelt wird, dann bekomme ich eine sehr schöne Verteilung der gewürfelten Summen (ähnlich den Verteilungen in der QM). Schließe ich daraus dann nicht, dass meine "Objekte" real 10 "Würfel" sein müssen, von denen jeder genau sechs Seiten haben muss?


Auf der anderen Seite bin ich übrigens inzwischen der Meinung, dass Zeh in einigen Punkten durchaus überzeugen kann:

Die VWI ist im ockhamschen Sinne einfacher als die KI, da sie mit weniger Grundannahmen auskommt - allerdings zum Preis unerhörter Folgerungen:
Es gibt keine Teilchen, es gibt unendlich? viele Welten mit unendlich vielen Beobachtern, usw.
Das Problem des Zufalls wird dadurch halt irgendwo auch elegant gelöst, denn wenn jeder Beobachter nur sich selbst und seine Welt wahrnimmt, dann muss das ja zufällig aussehen.

Aber ist das in seiner Gesamtheit akzeptabel?
Das ist das Problem.

Ich könnte mich mit der VWI eher anfreunden, wenn man sie so modifizieren könnte, dass von all den Welten immer nur eine in die Wirklichkeit "emergiert", dass all die anderen Welten "unreal" oder "virtuell" bleiben.
Dann hat man aber wahrscheinlich wieder keine Vorteile mehr gegenüber der KI - oder?

Grüße
seeker

[Timm]

Es wäre doch seltsam, der Wellenfunktion, deren Betrag zumindest im Prinzip messbar ist und für die wir eine deterministische Gleichung haben, keine Realität zuzusprechen, dafür aber eine "Ding-an-sich" gemäß Kant hinter den Erscheinungen zu setzen, das sich nun gerade nicht auf die Wellenfunktion bezieht.

Ja, es mag seltsam sein, der Wellenfunktion "keine Realitaet zuzusprechen". Tut man das aber doch, ist der instantane Kollaps der Wellenfunktion beim Messprozess nicht nur seltsam, er geht mit einer Verletzung der SRT einher. Und diese Problematik löst auch die Dekohaerenz-Theorie nicht.

Um diesem "Wahnsinn" zu entgehen, bleibt einem womoeglich tatsaechlich nur das Kant'sche "Ding-an-sich" und wir sind beim "Tiefsinn". Denn vor seiner Messung muss das Teilchen etwas "Seiendes" gewesen sein, das den hergebrachten physikalischen Masstaeben allerdings trotzt.

Gruss, Timm

[tomS]

... ist der instantane Kollaps der Wellenfunktion beim Messprozess nicht nur seltsam, er geht mit einer Verletzung der SRT einher.

Nein, so ist das nicht. Der Kollaps wird einfach in keinster Weise durch die Physik beschrieben, nicht durch die QM und auch nicht durch die SRT. Er ist "außerphysikalisch". Er verletzt auch in keiner Weise messbar die bekannte Physik. Das Seltsame ist also, dass eine Kollapsinterpretation notwendigerweise in Teilen unphysikalisch sowie unvollständig ist.

[Timm]

... ist der instantane Kollaps der Wellenfunktion beim Messprozess nicht nur seltsam, er geht mit einer Verletzung der SRT einher.

Nein, so ist das nicht.

Du hast unvollständig zitiert. Interpretiert man die WF als etwas Reales, so verletzt der instantane Kollaps die SRT. Das ist uebrigens nicht meine Idee, so sehen es Physiker, die sich mit der Materie beschaeftigt haben. Siehst Du das denn anders?

Gruss, Timm

[tomS]

Ich habe nicht bewusst verkürzt zitiert, ich sehe da keinen Unterschied. Ich kann die WF tatsächlich als real betrachten und ihren Kollaps als im Einklang mit der SRT. Ich kann aber auch die WF als real betrachten und keinen (!) Kollaps annehmen. Da der Kollaps "außerphysikalisch" ist und keine Information, Energie o.ä. transportiert wird, verletzt er keine bekannte Physik. Ich tue mir aber leichter, keinen Kollaps anzunehmen

[Timm]

Ich habe nicht bewusst verkürzt zitiert, ich sehe da keinen Unterschied. Ich kann die WF tatsächlich als real betrachten und ihren Kollaps als im Einklang mit der SRT
.n

Aha, interessante Meinung.

Gruss, Timm

[seeker]

Vielleicht hilft es unserer Einsicht weiter, wenn wir die Sache mal herumdrehen:

Wie wäre eine Welt beschaffen, in der es keinen Kollaps, keine Unschärfe und auch keine (beobachtete) Zufälligkeit bei Mikroeinzelereignissen gibt? Wie müsste eine solche Welt notwendigerweise aussehen?

Könnte eine soche (teilweise oder vollständig klassische) Welt überhaupt konsistent existieren - und könnte es in einer solchen Welt überhaupt Beobachter geben, wie z.B. der Mensch einer ist?
Ist eine quasi-klassische oder klassische Welt mit internen Beobachtern überhaupt konsistent möglich?
(-> Anthropisches Prinzip)

Ich denke dabei nicht mal direkt z.B. an die dann instabilen Elektronenbahnen: Man müsste weiterfragen, ob derlei Probleme durch gänzlich andere Naturgesetze konsistent gelöst werden könnten oder nicht.

Müsste eine solche Welt z.B. nicht auch unendlich teilbar sein (z.B. deren Materie)?
etc.

Grüße
seeker

[Timm]

Vielleicht hilft es unserer Einsicht weiter, wenn wir die Sache mal herumdrehen:

Wie sollte man Einsicht in etwas Unerklärliches gewinnen, indem man es abschafft?

Aber abgesehen davon ist Deine Frage sicherlich interessant. Antworten darauf dürften allerdings noch weitaus spekulativer als Vilenkin's Kosmische Doppergänger sein. Naheliegender erschiene mir die "Flucht" in Everett's "relative Zustände", aus denen später die "Vielen Welten" wurden, wenn man den Kollaps der WF unbedingt loswerden möchte.

Gruß, Timm

[seeker]

Die Dinge auch mal "herumzudrehen" und "von der anderen Seite" zu betrachten ist ein gebräuchliches Vorgehen, das schon oft zu neuen Einsichten geführt hat.
Ja, man müsste sich schon sehr lange und tief mit der Frage beschäftigen, um einigermaßen etwas Sinnvolles herausarbeiten zu können.
Nun, es hätte ja sein können, dass ihr einen Autor kennt, der das schon getan hat...

Neuer Aspekt zum Thema:

Nach der Betrachtung des Zufalls erscheint mir nun ein Konzept mit einfachen, nichtlokalen verborgenen Variablen gar nicht mehr so abstrus wie früher (die Bohmsche Mechanik scheint in diese Richtung zu gehen, sie muss aber nicht der Weisheit letzter Schluss sein):

Es könnte doch tatsächlich sein, dass es eine fundamentalere Ebene unterhalb der direkt beobachtbaren Natur gibt, eine Art "Subraum" oder "Sub-Realität", in der das Lokalitätsprinzip nicht mehr gültig ist und in der einfache kausale Zusammenhänge so in unsere Welt hineinwirken, dass uns das zufällig erscheint.
In so einer Ebene, die nicht-lokal wäre, wäre ja alles mit allem mehr oder weniger verbunden -oder könnte es im Prinzip auf unentwirrbare Weise zumindest sein. Daher wäre es auch gar nicht möglich 2x dassselbe Experiment mit exakt denselben Parametern durchzuführen (schon deshalb, weil keine zwei identische Raumzeitpunkte präpariert werden können, zu denen das Experiment durchgeführt werden kann). Dass dann z.B. zwei nacheinander abgeschossene Einzel-Elektronen hinter einem Doppelspalt nicht am selben Punkt auf dem Schirm auftreffen, wäre dann nicht weiter verwunderlich - im Gegenteil. Auch die Quantenverschränkung wäre so m. E. zwanglos erklärbar.

Meine wichtige Lehre aus dem Mathe-Thread "Zufall?" ist jedenfalls, dass man "echten Zufall" gar nicht sicher von "scheinbarem Zufall" unterscheiden kann.

Daher die begründete These:

Es ist nicht möglich den Nachweis zu erbringen, dass etwas echt-zufällig (also ohne Ursache) geschieht!
Es ist in der Praxis nicht einmal möglich den Nachweis zu erbringen, dass etwas, das uns zufällig erscheint, nicht doch durch einen einfachen kausalen Zusammenhang determiniert ist!

Einwände?

Grüße
seeker