Physik ohne Realität: Tiefsinn oder Wahnsinn?

[gradient]

Hallo Tom,

ich finde das Thema äußerst spannend. Habe mich auch man im Rahmen eines Projekts mit der Eigenstate Thermalization Hypothesis beschäftigt, die zu erklären versucht, wie thermodynamische Observablen sichtbar werden. [Antwort: Die thermodynamischen Eigenschaften stecken in den Eigenzuständen und sind bei Superposition nicht sichtbar. Erst durch Dekohärenz "sieht" man die thermischen Eigenschaften.]
Dabei hatte ich bisher meine Probleme mit dem Dekohärenzprozess (oder auch mit dem Kollaps), da das für mich immer ein nicht-unitärer Prozess zu sein schien (es entsteht Entropie, usw.). Dieses Thema wollte ich in dem Forum sowieso mal ansprechen...

Die MWI habe ich bisher nie ernst genommen und noch nicht in dem Zusammenhang betrachtet. Verstehe ich das richtig, dass durch die MWI der Dekohärenzprozess "global" unitär ist? D.h., uns erscheint der Messprozess nicht unitär, weil wir nach der MWI nur einen Zustand zu sehen bekommen. (Genauer: die Eigenfunktionen leben nach der Messung in verschiedenen Zustandsräumen, die miteinander nicht wechselwirken können und wir sehen nur einen Zustandsraum???)


Leider habe ich keine Erfahrung mit der Interpretation von Quantenmechanik, daher hoffe ich, keinen Müll geschrieben zu haben. (Bisher sehe ich die QM nur als formales Konstrukt für die Beschreibung von mikroskopischen Prozessen.)

MfG
Patrick

[tomS]

Verstehe ich das richtig, dass durch die MWI der Dekohärenzprozess "global" unitär ist?

Zunächst mal sind Dekohärenz und MWI getrennt zu sehen. Dekohärenz ist quantenmechanisch exakt ableitbar, einige Effekte sind auch experimentell nachweisbar, z.B. typische Dekohärenzzeiten, und als solches ist der Dekohärenzprozess intrinsich quantenmechanisch und (sozusagen trivialerweise unitär.

D.h., uns erscheint der Messprozess nicht unitär, weil wir nach der MWI nur einen Zustand zu sehen bekommen. (Genauer: die Eigenfunktionen leben nach der Messung in verschiedenen Zustandsräumen, die miteinander nicht wechselwirken können und wir sehen nur einen Zustandsraum???)

Ja, so kann man das sehen.

Bisher sehe ich die QM nur als formales Konstrukt für die Beschreibung von mikroskopischen Prozessen.

Die QM muss m.E. auch für makroskopische Objekte anwendbar sein; man kann da keine Trennung einführen, das wäre künstlich. Die Dekohärenz ist ein mathematisch exakter Weg, das zu verstehen. MWI, KI, ... ergänzen diesen Quantenformalismus um Interpretationen hinsichtlich "Realität". Man kann auf letzteres auch verzichten und einen positivistischen "shup up and calculate" Standpunkt annehmen. Damit gibt man sich zufrieden, wenn die Kochrezepte der QM korrekte Vorhersagen machen. Es bleibt aber unklar, warum sie das tun. Wenn ich nach einem derartigen warum frage, betreibe ich im engeren Sinne zwar keine Physik mehr, spannend ist die Fragestellung aber trotzdem. Insbs. ist die Entstehungsgeschichte der QM mit derartigen Warum-Fragen durchsetzt und wir tun gut daran, diese zwar von der Anwendung der QM sauber zu trennen, sie aber nicht gleich zu verbieten (es gibt Physiker, die das anders sehen, jedoch auch nicht wirklich konsistent bleiben; Hawking behauptet von sich, ein Positivist zu sein; wenn man aber seine Bücher liest, stellt man fest, dass er durch und durch Platonist ist und fortwährend beschreibt, wie das Universum "ist"; oder er möchte einfach Geld verdienen und hat festgestellt, dass das mit Positivismus schwierig ist - letztlich käme nach dem Vorwort gleich die Quellenagabe und der hintere Buchdeckel ;-)

[Timm]

In Folge der WW mit dem Detektor (bzw. schon vorher ohne Detektor) findet ebenfalls eine WW mit der Umwelt und somit eine Lokalisierung statt. Hier eine Tabelle der typischen Zeitskalen.

Nun sprechen wir aber nicht von einer Zeitskala, sondern von einem instantanen Ereignis, von der Lokalisierung im Detektor. Und dann stellt sich die angeschnittene Frage, denn die Ausdehnung der Wahrscheinlichkeitswelle im Raum kann im Gedankenexperiment beliebig groß gewählt werden.

Nein, wir sprechen zunächst von einer dynamischen Lokalisierung über eine typische Zeitskala, besser eigtl. über die effektive Diagonaliserung der (partiellen) Dichtematrix handelt. Und dies ist gemäß der Dekohärenz ein kontinuierlicher Prozess, der aus der Unmöglichkeit der Entkopplung von den Umgebungsfreiheitsgraden resultiert.

Tom, ich spreche vom Meßprozess in Verbindung mit dem scheinbar instantanen "Zusammenziehen" einer räumlich beliebig ausgedehnten Wahrscheinlichkeitswelle. Du spricht von Dekohärenz, einem Prozess mit einem Zeitablauf > 0. Somit reden wir wohl aneinander vorbei. Aus Deinem Wiki-Link, http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence:

Spezifically, decoherence does not explain the measurement problem.

Das Argument des instantanen Zusammenziehens der Wahrscheinlichkeitswelle bringen Physiker (vielleicht mit etwas andere Worten), die Dekohärenz experimentell untersuchen. Wenn dieses Argument mit dem Dekohärenzprozess ausgehebelt werden kann, hätten sie es vermutlich nicht gebracht, oder?

Gruß, Timm

[Skeltek]

@Timm: Ohne zu viel Mist absichtlich erzählen zu wollen, aber Wahrscheinlichkeit an sich ist nicht physisch existent. Ich kann mir auch vorstellen, daß in 3 Lichtjahren Entfernung ein Würfel existiert ohne daß sich mein gedankliches Konstrukt mit v>c dort instantan auftaucht und wieder verschwindet. Er kollabiert auch nicht instantan, nur weil ich aufhöre daran zu denken...

ps: Wieso bin gerade ich als Beobachter nach der VWI hier verwirklicht und nicht woanders?

[gradient]

Die QM muss m.E. auch für makroskopische Objekte anwendbar sein; man kann da keine Trennung einführen, das wäre künstlich.

Ja, du hast Recht. Das war ein schlechter Satz von mir.
Natürlich sind die Fragen nach dem Warum interessant, allerdings bin ich mir nicht sicher, ob sich darauf stets eine für unser Gehirn geeignete Antwort erwarten lässt, wenn man es mit einem abstrakten Formalismus zu tun hat. Verbieten möchte ich solche Fragen keinesfalls, allerdings habe ich stellenweise aufgehört, mich von Anschauungen und Interpretationen leiten zu lassen, da diese (zumindest bei mir) häufiger zu Fehlschlüssen führen.

MfG
Patrick

[Timm]

ps: Wieso bin gerade ich als Beobachter nach der VWI hier verwirklicht und nicht woanders?

Genau das fragen sich auch Deine autonomen Zwillinge in anderen Welten.

Herzlichen Gruss aus dieser Welt,

Timm

[tomS]

Tom, ich spreche vom Meßprozess in Verbindung mit dem scheinbar instantanen "Zusammenziehen" einer räumlich beliebig ausgedehnten Wahrscheinlichkeitswelle. Du spricht von Dekohärenz, einem Prozess mit einem Zeitablauf > 0. Somit reden wir wohl aneinander vorbei. Aus Deinem Wiki-Link, http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence:

Spezifically, decoherence does not explain the measurement problem.

Wir reden sicher nicht aneinander vorbei; ich habe genau diese beiden Aspekte oben genannt, aber evtl. missverständlich.

Wir sprechen zunächst von einer dynamischen Lokalisierung über eine typische Zeitskala, besser eigtl. über die effektive Diagonaliserung der (partiellen) Dichtematrix handelt. Und dies ist gemäß der Dekohärenz ein kontinuierlicher Prozess, der aus der Unmöglichkeit der Entkopplung von den Umgebungsfreiheitsgraden resultiert. D.h. zunächst enstehen aus einer quantenmechanischen Superposition "recht + links" die effektiv klassischen Alternativen "rechts" oder "links".

Dies ist der Grund, warum wir klassische Objekte beobachten, keine quantenmechanischen Superpositionen

Die Dekohärenz erklärt die Entstehung der effektiv klassische Alternativen "rechts" oder "links" aus einer quantenmechanischen Superposition "recht + links". Sie erklärt nicht, welche der beiden Alternativen (instantan) realisiert wird (das bleibt auf der Ebene der Interpretation).

Dekohärenz + MWI benötigen keinen nicht-unitären Kollaps, der vollständig außerhalb der QM stattfindet, sondern dass die Enstehung von "effektiv klassischen Alternativen" ohne Verletzung der Unitarität rein durch die Dynamik der QM = der Schrödungergleichung erklärt werden kann. Das ist der wesentliche Fortschritt der Dekohärenz, die damit die Gültigkeit der QM im Gegensatz zur KI deutlich erweitert! Deswegen akzeptieren viele Forscher die MWI, da diese weniger logischen Ballast mit sich herumschleppt. Gemäß der KI existiert eine ausgedehnte, quantenmechanische Wahrscheinlichkeitswelle; gemäß der Dekohärenz existiert jedoch bereits die Überlagerung von "effektiv klassischer Alternativen". Ob letztere nun kollabieren (KI) oder ob sie in veraschiedenen verzweigenden Welten realisiert sind (und nicht kollabieren) bleibt Interpretation.

Die Dekohärenz hilft uns also ein Stückchen weiter, leider nicht ganz

[Timm]

Vielen Dank, Tom, für die Mühe, ich weiß das zu schätzen, auch wenn ich es nicht jedesmal dazu sage.

Gemäß der KI existiert eine ausgedehnte, quantenmechanische Wahrscheinlichkeitswelle; gemäß der Dekohärenz existiert jedoch bereits die Überlagerung von "effektiv klassischer Alternativen". Ob letztere nun kollabieren (KI) oder ob sie in veraschiedenen verzweigenden Welten realisiert sind (und nicht kollabieren) bleibt Interpretation.

Bleiben wir beim Messprozess, um den es mir ausschließlich geht.

Aus dem erwähnten WIKI-Link:
However, decoherence by itself may not give a complete solution of the measurement problem, since all components of the wave function still exist in a global superposition,

Ein konkretes Beispiel: Die Wahrscheinlichkeitswelle eines Teilchens breite sich ungestört aus. Es kann zum Zeitpunkt t mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit im Detektor A oder in einem weit entfernten Detektor B gemessen werden, also KI. Vor der Messung existiert seine Wellenfunktion in einer Superposition Messung bei A + Messung bei B.

Sind wir uns einig, daß die quantenmechanische Wahrscheinlichkeitswelle und die Superposition bei der Messung instantan verschwinden?

Ich denke, Zeilinger's Argument ist insofern ein Scheinargument, als die Ki ja a priori von keiner physikalischen Realität der Wahrscheinlichkeitswelle ausgeht. Nach meinem Verständnis tangiert dieses Argument des instantanen Zusammenziehens der Welle auch nicht die VWI, denn die globale Superposition bleibt hier erhalten.

Gruß, Timm

[seeker]

Sind wir uns einig, daß die quantenmechanische Wahrscheinlichkeitswelle und die Superposition bei der Messung instantan verschwinden?

Das ist die spannende Frage. Vor allen Dingen: räumlich und zeitlich? ...eher nicht - oder? [EDIT: Was ich weinte war: Wie lange dauert das Verschwinden der Wahrscheinlichkeitswelle?]
Sagt uns die Dekohärenz nicht, dass das Entstehen der konkreten Welt ein Prozess in der Zeit ist - oder habe ich das noch nicht ganz begriffen?

Ich möchte noch auf einen anderen Umstand hinweisen:

Wir betrachten meistens (aus Einfachkeitsgründen) den Messprozess eines einzigen Teilchens, beziehen vielleicht noch (per Dekohärenz) dessen WW mit der Umgebung mit ein.
Jedoch geschehen gleichzeitig in der Umgebung zahllose weitere, unabhängige Verschränkungen, Messprozesse/WW, etc., mit dem Messinstrument, mit dem Beobachter und deren Umgebung (und noch zahllose weitere auf Alpha Centauri, usw.).
Dekohärenzzeiten sind auch > 0. Wie kann da überhaupt irgendwo im Multiversum eine konkrete, zusammenhängende, ganze Welt sein (zu einem konkreten Zeitpunkt)?
Ich vermute immer noch, dass die VWI zu einer Fragmentierung der Welt führt, dass wir die Einheit des Universums aufgeben müssen (aus der Froschperspektive), bzw. dass wir aus der Vogelperspektive immer noch eine unscharfe, nebelige Welt vorfinden, die überhaupt keine konkrete Welt erkennen lässt, was wiederum den Realitätsbegriff, den die VWI ja erhalten will, ad absurdum führt.

Grüße
seeker

[Timm]

Jedoch geschehen gleichzeitig in der Umgebung zahllose weitere, unabhängige Verschränkungen, Messprozesse/WW, etc., mit dem Messinstrument, mit dem Beobachter und deren Umgebung (und noch zahllose weitere auf Alpha Centauri, usw.).
Dekohärenzzeiten sind auch > 0. Wie kann da überhaupt irgendwo im Multiversum eine konkrete, zusammenhängende, ganze Welt sein (zu einem konkreten Zeitpunkt)?

Ich würde sagen, solange die Kausalität gewahrt ist, kann man von einer zusammenhängenden Welt sprechen. Aber auch die VWI bringt das unter einen Hut. Die Vielen Welten sind zwar kausal voneinander abgekoppelt (autonom) haben aber gemeinsame Ursachen. Zeh bringt das Beispiel Schwarzes Loch. Man geht zwar davon aus, daß es auch jenseits des EH existiert, aber Kausalität mit der Möglichkeit eines Nachweises besteht nicht. Ich finde allerdings, daß der Verstand bei der Vorstellung der Vielen Welten im Vergleich zur Verlängerung einer Trajektorie erheblich geplagter ist.

Gruß, Timm

[Skeltek]

Der Beobachter und Beobachtungsgegenstand sind auch in der VWI streng paarweise(?hehe) gekoppelt. Zu jeder Realität gehört ein eigenständiger Beobachter.
Auch wenn die Realisation einer Möglichkeit rein zufällig geschehen würde bzw "keinen Grund" hat; kann man dann sagen, daß die Realisation des jeweiligen Beobachters und des Beobachtunsgegenstandes dieselbe "Ursache" hat?
bzw Lässt sich sagen, daß durch die paarweise Kopplung von Beobachter und eingetretenem Ereigniss der Beobachter selbst die Ursache für das Ereigniss ist?

Wieso gerade diese Realität bei der VWI "ausflockt" würde sich wirklich viel einfacher erklären lassen, wenn wir wüssten, wieso gerade WIR uns als Beobachter unserer bewusst sind/hier existieren anstelle unserer "anderen Instanzen". Wieso bin ich jetzt einmal und nach VWI später mehrmals vorhanden?

Es gibt ja zur Not noch eine zeitliche Unschärfe, die manche scheinbare Widersprüche möglicherweise auflösen könnte.

[tomS]

Ein konkretes Beispiel: Die Wahrscheinlichkeitswelle eines Teilchens breite sich ungestört aus. Es kann zum Zeitpunkt t mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit im Detektor A oder in einem weit entfernten Detektor B gemessen werden, also KI.

Gemäß der Dekohärenz und der MWI ist das "oder" ein anderes als gemäß der KI. Und das "also" kann ich so auch nicht unterschreiben; es gibt eben durchaus mehrere Interpretationsmöglichkeiten.

[Timm]

Gemäß der Dekohärenz und der MWI ist das "oder" ein anderes als gemäß der KI. Und das "also" kann ich so auch nicht unterschreiben; es gibt eben durchaus mehrere Interpretationsmöglichkeiten.

Gemäß der VWI gilt das "und", Gemäß der KI das "oder", das hatten wir denke ich schon.

Gruss, Timm

[tomS]

Ja, stimmt.

Ich bin da ggw. in einer Findungsphase.

Die orthodoxe KI ist mir zu wenig physikalisch. Die MWI schleppt schon Ballast mit sich rum, passt aber gemäß Dekohärenz noch etwas besser. Andere Interpretationen kenne ich nicht so gut. Die reine "Informations-Interpretation" halte ich für zu schwach. Die "Ensemble-Interpretation" ist eigtl. keine Interpretation und könnte auch mit "Agnostik" umschrieben werden.

[seeker]

Auch wenn die Realisation einer Möglichkeit rein zufällig geschehen würde bzw "keinen Grund" hat; kann man dann sagen, daß die Realisation des jeweiligen Beobachters und des Beobachtunsgegenstandes dieselbe "Ursache" hat?
bzw Lässt sich sagen, daß durch die paarweise Kopplung von Beobachter und eingetretenem Ereigniss der Beobachter selbst die Ursache für das Ereigniss ist?

Gewöhnlich schließt man daraus eher auf das Erstere, dass ein Drittes die Realisation sowohl vom Beobachtetem als auch vom Beobachter zur Folge hat - aber:
Ja, es lässt sich auch sagen, dass der Beobachter Ursache für die Realisierung ist - und genauso wenig beweisen wie die anderen Interpretationen.
Es wäre auch immer noch genauso wenig erklärt warum oder wie der Beobachter auswählt welche Möglichkeit verwirklicht wird. Man kann höchstens eine emergente, komplexe Verwickelung bzw. Rückkopplung zwischen Beobachter und Beobachtetem vermuten, aus der die konkrete Realität dann emergiert - für den Beobachter.
"Emergenz" ist dabei leider nur eine weiteres Wort für unser Unwissen.
Diese Interpretation führt zu einer idealistischen Deutung der QM, was dem heutigen Paradigma jedoch völlig zuwiederläuft.
Den Geist möchte man ja gerade loswerden... und kommt so zu einer Beschreibung der Welt, in der es weder Platz für Leben noch für Bewusstsein gibt.
Höchstens werden beide rein mechanistisch von außen, wie ein Uhrwerk betrachtet...

Ich weiß dabei nicht, ob es richtig ist den Beobachter krampfhaft außen vor zu lassen und so zwanghaft zu versuchen die Welt völlig zu objektivieren (das tut die reine VWI), denn es existiert zweifellos auch etwas Subjektives in dieser Welt, nämlich zumindest wir Menschen.
Eine Objektivierung des Subjekts Mensch, des Beobachters, DURCH das Subjekt muss letztlich an unüberwindliche Grenzen stoßen: "Objektivierung" bedeutet an diesem Punkt nichts anderes als die Verneinung des Menschen durch den Menschen, eine Selbstauslöschung, Selbstverneinung. Das führt am Ende des Weges zwangsläufig zu einem logischen Widerspruch.

Daher müssen wir m.E. an irgendeinem Punkt aufhören die Welt objektiv beschreiben zu wollen.
Wir kommen auch mit diesem heiligen Gral der Wissenschaft, der Annahme einer "objektiven Welt", an Grenzen.

Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass wir den Materialismus fallen lassen müssen oder einem Idealismus zustreben müssen; es bedeutet, dass wir ab einem gewissen Punkt nur noch eines tun können: Schweigen.

Beste Grüße
seeker