Quasiteilchen

Jenseits des etablierten Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. Quantengravitation, Supersymmetrie und Supergravitation, Stringtheorien...
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seeker
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Quasiteilchen

Beitrag von seeker » 19. Sep 2017, 14:40

Unter Quasiteilchen versteht man folgendes:
Unter einem Quasiteilchen versteht man eine Anregung eines Vielteilchensystems, die eine Energie-Impuls-Beziehung (Dispersionsrelation) wie ein Teilchen aufweist. Bei einem Quasiteilchen handelt es sich meist um einen kollektiven Zustand vieler Teilchen, eine elementare Anregung oder manchmal auch um den gebundenen Zustand eines Teilchenpaars. Charakteristisch für Quasiteilchen ist jedoch, dass sie außerhalb ihres Vielteilchensystems nicht auftreten können.
https://de.wikipedia.org/wiki/Quasiteilchen

Mir ist nun gerade eine Frage dazu in den Sinn gekommen, gerade auch im Hinblick auf Ideen, die z.B. von Job bezgl. QM und ART vorgestellt wurden (hier: viewtopic.php?f=39&t=3389):

Ist es prinzipiell möglich alle bekannten Teilchen als Quasiteilchen aufzufassen?

Ist das nicht der eigentliche Kern von Jobs Ansatz?
Selbstverständlich müsste man dazu einen Vielteilchen-Hintergrund aus unbekannten Teilchen einer oder mehrer Sorten postulieren.
Aber ginge es prinzipiell? Welche Schwierigkeiten würde man sich damit einhandeln?
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von tomS » 19. Sep 2017, 15:24

Vielleicht mal zur Klarstellung des Begriffs Quasiteilchen:

Zunächst betrachtet man elementare Felder, z.B. das Elektronfeld sowie in gewisser Weise auch die Atomrümpfe in einem Festkörper; aus der mathematischen Methode der Quantisierung resultieren dann "Teilchen", d.h. zunächst mal mathematische Ausdrücke, natürlich verbunden mit realen beobachtbaren Phänomen.

Anschließend formuliert man für einen gewissen Anwendungsbereich bzw. in einer gewissen Näherung bestimmte Gleichungen mathematisch um. Daraus resultieren dann andere mathematische Ausdrücke sowie andere Phänomene, die man wiederum als "Teilchen" auffassen kann. Allerdings handelt es sich dabei nicht um Anregungen des fundamentalen Feldes wie z.B. des Elektronfeldes. Cooper-Paare sind z.B. kollektive Anregungen des Elektronfeldes plus der Gitterverzerrungen. Phononen sind kollektive Anregungen des Kristallgiters. Ein klassisches Beispiel wären Wasserwellen (die man natürlich nicht quantisiert).

Grundvoraussetzung um soetwas zu diskutieren wäre demnach i) theoretisch ein fundamentals Feld, sowie ii) experimentell teilchenartige Phänomene, jedoch gerade nicht für das fundamentale Feld.

Man könnte durchaus bekannte Teilchen als Quasiteilchen auffassen. Das läuft z.B. auf Technicolor, composite Higgs, Rischonen, usw. hinaus. Letztlich sind Hadronen auch nichts anderes als Quasiteilchen, die aus den Quark- und Gluonfeldern resultieren.

Um das zu tun benötigt man m.E. vernünftige Hinweise, dass der (erhebliche) zusätzliche mathematische Aufwand und der theoretische Ballast (des Postulats einer unterlagerten Struktur) gerechtfertigt ist. Jeder der bisher diskutierten Ansätze hat spezifische Probleme. Einer der größten ist, warum derart kleine Quasiteilchen (wie Elektronen und Quarks) einerseits extreme stark gebunden und nahezu punktförmig sind, andereseits jedoch fast masselos; das ist letztlich ein Problem der theoretischen Physik. Die übliche "Lösung" mittels sponatener Symmetriebrechung ist - insbs. für Fermionen - extreme schwierig zu implementieren.

Ein sehr spannender Ansatz war, Rischonen auf Basis von erweitereten Spinnetzwerken, also im Rahmen der LQG zu erklären. Das hat algebraisch recht vielversprechend ausgesehen, aber niemand hat jemals eine vernünftige Dynamik formulieren können.
Gruß
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von seeker » 19. Sep 2017, 16:34

Danke, das ist aufschlussreich!

"Rischonen" als Teilchen-Unterstruktur von Quarks und Leptonen war mir auch neu.

Hierzu habe ich einen interessanten Bericht gefunden:

http://www.zeit.de/1981/33/tohuwabohu-i ... ettansicht

Daraus:
Natürlich gab es auch jede Menge Kritik auf der Heisenberg-Tagung. Harun selbst zögern nicht, sie vorzubringen: Solle man jetzt in den Quarks die man nicht sehen könne, nach weiteren, viel weniger sichtbaren Teilchen suchen Auch besteht die Gefahr, so Hans-Peter Dürr, Direktor des gastgebenden Max-Planck-Instituts für Physik, einen Theorieturm wie eine ineinandergeschachtelte russische Baba-Puppe aufzubauen: eine Theorie in der Theorie in der Theorie... Genauso seien die Physiker von Hadronen zu Quarks und nun zu „Unterquarks“ gelangt, ohne einem endgültigen Fundament wirklich nähergekommen zu sein. Die erste „radikale Vereinheitlichung“ (Dürr) stammte schließlich von Heisenberg aus dem Jahre 1950. Viele seiner – damals revolutionären – Ideen und Konzepte sind heute Gemeingut der Teilchenphysiker.

Die Wurzel der Dinge, argumentiert Dürr, begreift man nicht, wenn man auf jeder tieferen Ebene nur immer wieder nach neuen Teilchen Ausschau hält. Das Konzept von „Bausteinen“ hat dem Max-Planck-Institutsdirektor zufolge nur bei kleineren (nicht relativistischen) Energien Bedeutung. Bei höheren Energien und immer stärkeren Kräften gibt es vielleicht keine teilchenartigen Bestandteile mehr. Das Feld – Heisenbergs Urfeld – sei das grundlegende Konzept: Laut Dürr der einzige Weg, dem Dilemma der russichen Puppe zu entrinnen.
Das ist nachdenkenswert.
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von tomS » 19. Sep 2017, 17:29

Es gibt nicht viele Befürworter des Urfeldes ... Dürr ist da ziemlich einsam ...
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von seeker » 19. Sep 2017, 19:10

War... er lebt ja leider nicht mehr. Er hatte ja zuletzt auch einige Gedanken und Ansichten, die für viele etwas "aus der Reihe" waren.
Aber bedenkenswert ist immerhin, dass man ansonsten womöglich ein Matrjoschka-Puppenspiel vor sich hat.
Ich muss da auch keine Stellung beziehen und das befürworten oder ablehnen, ich kann den Gedanken erst einmal einfach interessant finden.
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von tomS » 19. Sep 2017, 21:13

Der Gedanke ist interessant, da insbs. die drei Fermion-Generationen eine tiefere Ordnung nahelegen. Rabi soll nach der Entdeckung des Myons gesagt haben "Who ordered that?!”

Die Idee der Teilchen auf Basis der Quantenstruktur der Raumzeit selbst finde ich immer noch absolut faszinierend.
Gruß
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von Job » 27. Sep 2017, 16:21

Ich möchte dazu zwei Stellen aus den Aussagen von Hans-Peter Dürr kommentieren.

Auch besteht die Gefahr, so Hans-Peter Dürr, Direktor des gastgebenden Max-Planck-Instituts für Physik, einen Theorieturm wie eine ineinandergeschachtelte russische Baba-Puppe aufzubauen: eine Theorie in der Theorie in der Theorie…
Wenn man tatsächlich einen Theorieturm bräuchte, im Sinne von unterschiedlichen Theorien für jede weitere Ebene, würde ich Herrn Dürr in seiner Kritik zustimmen. Aber so muss es ja nicht sein. Gerade das Beispiel der Baba-Puppen ist ja eher ein Gegenargument. Wenn ich eine Puppe beschreiben kann, kenne ich auch alle anderen. Sie unterscheiden sich nur durch ihre Größe, nicht durch ihre topologische und geometrische Struktur. Sie sind selbstähnlich. Eine einzige Theorie würde hier ausreichen und trotzdem könnte es (beliebig) viele Ebenen mit immer kleineren „Teilchen“ geben.
Die Wurzel der Dinge, argumentiert Dürr, begreift man nicht, wenn man auf jeder tieferen Ebene nur immer wieder nach neuen Teilchen Ausschau hält.
Es ist sicher notwendig, bei der Suche nach dem Aufbau der Natur auf gewissen Grundprinzipien aufzubauen, sonst verliert man sich in der Beliebigkeit. Wenn diese Grundprinzipien aber nicht vollständig richtig sind, können sie uns auch in die falsche Richtung lenken bzw. uns ein Korsett anlegen, aus dem wir nicht herauskommen. Herr Dürr hat sich u.a. für obige Annahme entschieden. Aber es ist halt eine Annahme. Die kann stimmen oder auch nicht. Bewiesen ist diese Aussage nicht. Daher würde ich das auch nicht als entscheidendes Argument ansehen, sondern lediglich als eine Aussage, die wegen der Reputation von Herrn Dürr sicher ein gewisses Gewicht hat.

Eines meiner Grundprinzipien ist, dass es keine Wirkung ohne Ursache gibt. Das kann ich natürlich nicht beweisen. Wenn man dies aber ernst nimmt, kommt man früher oder später zu dem Punkt, dass es in der Natur ein Konzept gibt, dass mit einer abzählbar unendlichen Kette von Baba-Puppen durchaus Ähnlichkeiten hat. Das ist zugegeben nicht einfach zu schlucken, schon allein deswegen, weil es dann zum einen kein kleinstes Teilchen gäbe und zum anderen ganz bestimmte Arten (nicht alle) von Unendlichkeiten zu einem festen Bestandteil der Natur gehörten. Der Hilbertraum der Quantenmechanik hat eine abzählbar unendliche Basis. Dies wäre dann nicht nur eine rein mathematische Angelegenheit, sondern (bei geeigneter Wahl der Basis) eine direkte Berücksichtigung der (selbstähnlichen) Vielfalt der Grundbausteine der Natur. Ob wir diese Unendlichkeiten dann tatsächlich auch wirklich begreifen können, ist eine andere Frage. Dazu werde ich noch einen Kommentar in einem anderen Thread geben.

Viele Grüße
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von seeker » 7. Okt 2017, 11:19

Job hat geschrieben:
27. Sep 2017, 16:21
Wenn man tatsächlich einen Theorieturm bräuchte, im Sinne von unterschiedlichen Theorien für jede weitere Ebene, würde ich Herrn Dürr in seiner Kritik zustimmen. Aber so muss es ja nicht sein. Gerade das Beispiel der Baba-Puppen ist ja eher ein Gegenargument. Wenn ich eine Puppe beschreiben kann, kenne ich auch alle anderen. Sie unterscheiden sich nur durch ihre Größe, nicht durch ihre topologische und geometrische Struktur. Sie sind selbstähnlich. Eine einzige Theorie würde hier ausreichen und trotzdem könnte es (beliebig) viele Ebenen mit immer kleineren „Teilchen“ geben.
Ja. Nur ist die Natur nicht so einfach: Die Ebenen sind nicht selbstähnlich, jedenfalls nicht vollständig. Du kannst gerade nicht durch die Kenntnis irgendeiner Ebene vollständig auf alle anderen Ebenen schließen, weder nach oben noch nach unten. Das hat sowohl praktische als auch prinzipielle Gründe.
Job hat geschrieben:
27. Sep 2017, 16:21
Es ist sicher notwendig, bei der Suche nach dem Aufbau der Natur auf gewissen Grundprinzipien aufzubauen, sonst verliert man sich in der Beliebigkeit. Wenn diese Grundprinzipien aber nicht vollständig richtig sind, können sie uns auch in die falsche Richtung lenken bzw. uns ein Korsett anlegen, aus dem wir nicht herauskommen. Herr Dürr hat sich u.a. für obige Annahme entschieden. Aber es ist halt eine Annahme. Die kann stimmen oder auch nicht. Bewiesen ist diese Aussage nicht. Daher würde ich das auch nicht als entscheidendes Argument ansehen, sondern lediglich als eine Aussage, die wegen der Reputation von Herrn Dürr sicher ein gewisses Gewicht hat.
Sehe ich auch so. Das Spannende -wenn ich Dürr hier richtig verstehe- ist sein Vorschlag, sich nicht primär um das Konzept "Teilchen" zu kümmern, sondern um das Konzept "Feld".
Teilchen und alles andere was sich so tut wären dann nichts weiter als Anregungen eines grundlegenden Feldes.
Job hat geschrieben:
27. Sep 2017, 16:21
Eines meiner Grundprinzipien ist, dass es keine Wirkung ohne Ursache gibt. Das kann ich natürlich nicht beweisen. Wenn man dies aber ernst nimmt, kommt man früher oder später zu dem Punkt, dass es in der Natur ein Konzept gibt, dass mit einer abzählbar unendlichen Kette von Baba-Puppen durchaus Ähnlichkeiten hat. Das ist zugegeben nicht einfach zu schlucken, schon allein deswegen, weil es dann zum einen kein kleinstes Teilchen gäbe und zum anderen ganz bestimmte Arten (nicht alle) von Unendlichkeiten zu einem festen Bestandteil der Natur gehörten.
Darüber habe ich nachgedacht. Ich glaube, dass dieses Baba-Konzept mit einer vollständigen Kausalität unvereinbar ist, dass für eine echte, vollständige Kausalität eine unterste Ebene zwingend notwendig ist.

Grund: Das, was wir "deterministisches Chaos" nennen und der Umstand, dass sich solche Strukturebenen nicht statisch sondern nur dynamisch auseinander ergeben können.

Wenn es auf irgendeiner Ebene Nichtlinearität gibt, negative Rückkopplungen, chaotisch-komplexes Verhalten, das zu Strukturbildung auf der nächsthöheren Ebene führt, dann sehe ich ein Problem. Und wir wissen ja, dass es zumindest ab der Ebene der Chemie und darüber so etwas gibt.

Das führt dann zu folgendem:
Für eine echt-kausale Beziehung Ebene (n) -> Ebene (n+1) müssen auf Ebene n die Anfangswerte, Randwerte und auch die Zwischenwerte völlig exakt bestimmt sein, denn variiert man diese Werte auf Ebene n auch nur minimal, so kann es auf n+1 schon zu einer völlig anderen Struktur kommen. Also muss das (die Exaktheitsforderung) dann auch für Ebene n-1 gelten, für n-2, usw.

Wenn man nun weiter annimmt, dass es eine unterste Ebene (n0) gibt, deren Struktur sich nicht aus einer Dynamik ergibt, die stattdessen völlig statisch und völlig bestimmt ist, dann passt das, die Kausalität ist bis in die obersten Ebenen gewahrt.

Wenn man das nicht annimmt, dann nicht: Dann haben wir nur eine unendliche Reihe von Dynamiken über Dynamiken, die niemals zu einer völligen Exaktheit konvergieren, es liegt dann in der Folge (n), (n-1), (n-2), ... keine Kovergenz der Exaktheit/Bestimmtheit gegen Null vor. Womit dann auch eine echte Kausalität ausgeschlossen ist, stattdessen würde die Natur dann "Gewohnheiten" folgen, nicht-vollständig-kausal (echt-chaotisch) entstandene Strukturen, die hin und wieder und hier und dort für eine gewisse Weile relativ stabil und relativ exakt sind. Diese Strukturen würden wir dann "Naturgesetze" nennen.


Noch ein Gedanke hierzu:
Job hat geschrieben:
27. Sep 2017, 16:21
Eines meiner Grundprinzipien ist, dass es keine Wirkung ohne Ursache gibt.
Was ergibt sich, wenn man das Gegenteil annimmt?
Und was ergibt sich, wenn man ein Drittes annimmt, wenn man also sowohl dieses Postulat als auch seine Negation fallen lässt?
Mein Gedanke hierbei ist: Immer wenn man auf zwei scheinbar unvereinbare Gegensätze stößt, könnte man das in dialektischer Tradition auch dahingehend werten, dass ein Drittes zu suchen ist, das beide transzendiert/überwindet, das den gefundenen Gegensatz aufhebt.
Grüße
seeker


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Re: Quasiteilchen

Beitrag von Job » 13. Okt 2017, 19:48

seeker hat geschrieben:
7. Okt 2017, 11:19
Job hat geschrieben:
27. Sep 2017, 16:21
Wenn man tatsächlich einen Theorieturm bräuchte, im Sinne von unterschiedlichen Theorien für jede weitere Ebene, würde ich Herrn Dürr in seiner Kritik zustimmen. Aber so muss es ja nicht sein. Gerade das Beispiel der Baba-Puppen ist ja eher ein Gegenargument. Wenn ich eine Puppe beschreiben kann, kenne ich auch alle anderen. Sie unterscheiden sich nur durch ihre Größe, nicht durch ihre topologische und geometrische Struktur. Sie sind selbstähnlich. Eine einzige Theorie würde hier ausreichen und trotzdem könnte es (beliebig) viele Ebenen mit immer kleineren „Teilchen“ geben.
Ja. Nur ist die Natur nicht so einfach: Die Ebenen sind nicht selbstähnlich, jedenfalls nicht vollständig. Du kannst gerade nicht durch die Kenntnis irgendeiner Ebene vollständig auf alle anderen Ebenen schließen, weder nach oben noch nach unten. Das hat sowohl praktische als auch prinzipielle Gründe.


Die Grundbausteine und ihre Wechselwirkungen kann man schon selbstähnlich definieren. Das habe ich oben gemeint. Die Kondensate und ihre Bildung, sowie sonstige Emergenzen, die sich daraus ergeben, kann man nur aus einer einzelnen Ebene heraus nicht herleiten, das ist richtig. Aus diesem Grund ergibt sich u.a. die (unendliche) Kaskade.
seeker hat geschrieben:
Job hat geschrieben: Es ist sicher notwendig, bei der Suche nach dem Aufbau der Natur auf gewissen Grundprinzipien aufzubauen, sonst verliert man sich in der Beliebigkeit. Wenn diese Grundprinzipien aber nicht vollständig richtig sind, können sie uns auch in die falsche Richtung lenken bzw. uns ein Korsett anlegen, aus dem wir nicht herauskommen. Herr Dürr hat sich u.a. für obige Annahme entschieden. Aber es ist halt eine Annahme. Die kann stimmen oder auch nicht. Bewiesen ist diese Aussage nicht. Daher würde ich das auch nicht als entscheidendes Argument ansehen, sondern lediglich als eine Aussage, die wegen der Reputation von Herrn Dürr sicher ein gewisses Gewicht hat.
Sehe ich auch so. Das Spannende -wenn ich Dürr hier richtig verstehe- ist sein Vorschlag, sich nicht primär um das Konzept "Teilchen" zu kümmern, sondern um das Konzept "Feld".
Teilchen und alles andere was sich so tut wären dann nichts weiter als Anregungen eines grundlegenden Feldes.
Felder sind ein mächtiges und sehr nützliches Werkzeug. Sie beantworten aber nicht die Frage, was denn die Träger der Feldeigenschaften sind und auch nicht die Frage, wie diese Eigenschaften zustande kommen könnten. Ich wundere mich immer wieder, dass das scheinbar nur wenige interessiert.
seeker hat geschrieben:
Job hat geschrieben: Eines meiner Grundprinzipien ist, dass es keine Wirkung ohne Ursache gibt. Das kann ich natürlich nicht beweisen. Wenn man dies aber ernst nimmt, kommt man früher oder später zu dem Punkt, dass es in der Natur ein Konzept gibt, dass mit einer abzählbar unendlichen Kette von Baba-Puppen durchaus Ähnlichkeiten hat. Das ist zugegeben nicht einfach zu schlucken, schon allein deswegen, weil es dann zum einen kein kleinstes Teilchen gäbe und zum anderen ganz bestimmte Arten (nicht alle) von Unendlichkeiten zu einem festen Bestandteil der Natur gehörten.
Darüber habe ich nachgedacht. Ich glaube, dass dieses Baba-Konzept mit einer vollständigen Kausalität unvereinbar ist, dass für eine echte, vollständige Kausalität eine unterste Ebene zwingend notwendig ist.
Ich glaube, wir haben hier unterschiedliche Auffassungen der Begriffe Ursache und Kausalität. Bei Dir scheint mir der Determinismus eine Rolle zu spielen, bei mir nicht. Das wird vielleicht bei den weiteren Kommentaren klarer.
seeker hat geschrieben:Grund: Das, was wir "deterministisches Chaos“ nennen und der Umstand, dass sich solche Strukturebenen nicht statisch sondern nur dynamisch auseinander ergeben können.
Genau. Deterministisch ist dies bei mir aber nicht.
seeker hat geschrieben:Wenn es auf irgendeiner Ebene Nichtlinearität gibt, negative Rückkopplungen, chaotisch-komplexes Verhalten, das zu Strukturbildung auf der nächsthöheren Ebene führt, dann sehe ich ein Problem. Und wir wissen ja, dass es zumindest ab der Ebene der Chemie und darüber so etwas gibt.

Das führt dann zu folgendem:
Für eine echt-kausale Beziehung Ebene (n) -> Ebene (n+1) müssen auf Ebene n die Anfangswerte, Randwerte und auch die Zwischenwerte völlig exakt bestimmt sein, denn variiert man diese Werte auf Ebene n auch nur minimal, so kann es auf n+1 schon zu einer völlig anderen Struktur kommen. Also muss das (die Exaktheitsforderung) dann auch für Ebene n-1 gelten, für n-2, usw.
Du definierst hier eine „echt-kausale“ Bedingung, die den Begriff der Kausalität recht eng eingrenzt. Bei mir ist er weiter gefasst. Ich mache mal ein Beispiel dazu.
Der radioaktive Zerfall ist heute ein Phänomen, das anscheinend grundlos dazu führt, dass z.B. ein Urankern zerfällt. Wir haben zwar eine gewisse Gesetzmäßigkeit feststellen können, für die Wahrscheinlichkeiten, dass es passiert, aber den Auslöser kennen wir nicht. Manche behaupten sogar, dass wir ihn nicht nur nicht kennen, sondern dass er gar nicht existiert, also eine Wirkung ohne Ursache vorliegt.
Bei mir ist es so, dass der Auslöser eines Zerfalls zufällige und seltene Treffersequenzen der Vakuumteilchen sind, die ingesamt dann einen so hohen Gesamtimpuls in einer sehr kurzen Zeitspanne haben, dass die Bindungsenergien des Atomkernes überschritten werden können. Ich kann nicht berechnen, wann es passiert. Ich kann auch nicht berechnen, welche Teilchenkonstellation nun konkret am Werke war, denn es gibt im Grunde beliebig (unendlich) viele mehr oder weniger wahrscheinliche, verschiedene Konstellationen, die alle zum selben Ergebnis, dem Zerfall führen können. Kurz, mein Wissen über einen künftigen Zerfall unterscheidet sich in keiner Weise von dem, was wir heute darüber aussagen können. Trotzdem hat jeder einzelne Zerfall damit eine Ursache, die einleuchtend ist und die ich verstehen kann. Und auch, warum der Zerfall zufällig ist, ist wegen der stochastischen Verteilung der Impulse der Vakuumteilchen klar. Ich kann das einzelne Ereignis, also die tatsächlich eingetretene Trefferkonstellation bei einem ganz konkreten Fall nicht angeben. Ein einzelner konkreter Vorgang ist nicht deterministisch und hat sogar die Wahrscheinlichkeit 0. Das könnte man auch als objektiven Zufall bezeichnen, wenn man denn will. Er hat bei mir aber nichts damit zu tun, dass es dann auch keine Ursache für den Zerfall gibt, wie es heute oft interpretiert wird.

Nun kann man in diesem Zusammenhang natürlich darüber diskutieren, was eine Ursache ist. In obigem Fall kennen wir die „wahre“ Ursache in dem Sinne, dass wir eine konkrete Treffersequenz, die zu einem Zerfall geführt hat, bis zu ihrem eigentlichen Ursprung zurückverfolgen können, nicht. Das ist bei mir auch nicht möglich, da wir dann irgendwann zu einer ersten Ursache kommen müssten. Diese gibt es bei mir nicht. Trotzdem ist der Zerfall nicht grundlos erfolgt, sondern durch eine Treffersequenz ausgelöst worden. Ich kenne weder die konkrete Treffersequenz, noch könnte ich sie zurückverfolgen, aber in meiner Interpretation kenne ich trotzdem den prinzipiellen (nicht den konkreten) Grund eines Zerfalls. Ich kann nachvollziehen, wodurch er ausgelöst wird und warum das zufällig ist. Mehr geht nicht, aber es ist mehr als wir heute darüber wissen.

Es ist ähnlich wie z.B. bei der Maxwell Boltzmann Verteilung. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen genau die Geschwindigkeit v hat, ist 0. Ich kann nicht voraussagen, welche Geschwindigkeit ein einzelnes Teilchen konkret hat. Ich kann nur Bereiche mit einer Wahrscheinlichkeit > 0 betrachten. Die Entwicklung eines klassischen Gases ist ja im Grunde auch nicht deterministisch, weil die Gasteilchen aus Atomen bestehen, die wiederum zufällig schwingen und somit auch der Schwerpunkt und die Positionen und Impulse der einzelnen Atome der Gasteilchen in gewissen Grenzen zufällig sind. Damit sind auch die Stösse zufällig und nicht wirklich deterministisch. Im klassischen Bereich ist der Determinismus nur dann gegeben, wenn wir von idealisierten Gegebenheiten ausgehen, die es aber in der Natur so nicht gibt. Es gibt sicher Phänomene, die im Rahmen unserer Messmöglichkeiten deterministisch erscheinen, weil die Schwankungen entsprechend klein sind. Ausserhalb unserer Messmöglichkeiten sind sie nicht deterministisch. Es gibt immer wieder die Frage, wo die QM aufhört und die klassische Physik anfängt. Diese Frage ist m.E. obsolet, weil die klassische Physik ebenfalls der QM gehorcht, wir können es ab einer bestimmten Größenordnung, die wir dann klassisch nennen, nur nicht mehr messen. Newton berücksichtigt diese Schwankungen in F = dp/dt indirekt bereits.
Die klassische Physik ging immer stillschweigend davon aus, dass für den dort zugrunde liegenden („leeren“) Raum F = 0 gilt. Die Quantenmechanik zeigt, dass diese Annahme falsch ist. Das Vakuum ist ein aktiver Teilnehmer am Geschehen.

Durch die Unendlichkeiten können sich auch völlig neue Eigenschaften ergeben. Schau Dir die Cantormenge an. Auf jeder Ebene der Teilung gibt es endlich viele Teilintervalle, die jeweils für sich zusammenhängend sind. Das Endergebnis (Emergenz), also die Cantormenge ist aber total unzusammenhängend. Diese Eigenschaft gibt es auf den einzelnen Ebenen nicht. Sie entsteht erst neu durch den Prozess. Unendliche Prozesse können neue Eigenschaften hervor bringen, die wir in den einzelnen beteiligten Bausteinen nicht finden können. Die Cantormenge ist relativ einfach, so dass wir es in diesem Fall mathematisch noch herleiten können. Die Natur ist ungleich komplexer.
seeker hat geschrieben:Wenn man nun weiter annimmt, dass es eine unterste Ebene (n0) gibt, deren Struktur sich nicht aus einer Dynamik ergibt, die stattdessen völlig statisch und völlig bestimmt ist, dann passt das, die Kausalität ist bis in die obersten Ebenen gewahrt.

Wenn man das nicht annimmt, dann nicht: Dann haben wir nur eine unendliche Reihe von Dynamiken über Dynamiken, die niemals zu einer völligen Exaktheit konvergieren, es liegt dann in der Folge (n), (n-1), (n-2), ... keine Kovergenz der Exaktheit/Bestimmtheit gegen Null vor. Womit dann auch eine echte Kausalität ausgeschlossen ist, stattdessen würde die Natur dann "Gewohnheiten" folgen, nicht-vollständig-kausal (echt-chaotisch) entstandene Strukturen, die hin und wieder und hier und dort für eine gewisse Weile relativ stabil und relativ exakt sind. Diese Strukturen würden wir dann "Naturgesetze" nennen.
Ja, so eine unendliche Reihe von Dynamiken ist nicht deterministisch. Es gibt m.E. keine völlige Exaktheit. Es ist eher ein chaotisches System, in dem es aber Inseln der Ordnung geben kann, wie wir bereits wissen. Die Strukturen würde ich nicht „Naturgesetze“ nennen, sondern die grundlegenden Mechanismen, warum es sie überhaupt geben kann. Wir stehen bei der Analyse solcher komplexen Systeme und den sich daraus ergebenen Strukturen und Dynamiken noch ziemlich am Anfang. Und wir haben hier ein hochkomplexes System mit unendlich vielen Teilchen, die auch noch alle untereinander wechselwirken. Eine echte Herausforderung. Die QM ist nicht ohne Grund so komplex.

seeker hat geschrieben:Noch ein Gedanke hierzu:
Job hat geschrieben: Eines meiner Grundprinzipien ist, dass es keine Wirkung ohne Ursache gibt.
Was ergibt sich, wenn man das Gegenteil annimmt?
Und was ergibt sich, wenn man ein Drittes annimmt, wenn man also sowohl dieses Postulat als auch seine Negation fallen lässt?
Mein Gedanke hierbei ist: Immer wenn man auf zwei scheinbar unvereinbare Gegensätze stößt, könnte man das in dialektischer Tradition auch dahingehend werten, dass ein Drittes zu suchen ist, das beide transzendiert/überwindet, das den gefundenen Gegensatz aufhebt.
Ich persönlich sehe keine Veranlassung, mir diese Fragen zu stellen, weil sich die obige Annahme überall in der Natur wiederfindet und seit langer Zeit ein Grundprinzip der physikalischen Forschung ist, das bisher äusserst nützlich war. Bei der QM gibt man diesen Grundsatz (bei einigen Interpretationen) zum Teil auf. Ich sehe aber keinen wirklich triftigen Grund dafür. Im Gegenteil hält uns diese Einstellung m.E. davon ab, zu verstehen, was der physikalische Hintergrund der QM sein könnte.

Viele Grüße
Job
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Re: Quasiteilchen

Beitrag von tomS » 14. Okt 2017, 09:50

Job, ich denke, du musst den Formalismus der Quantenmechanik verstehen und zumindest in Teilen auch anwenden können, bevor du ihn interpretieren kannst. Leider passen deine Interpretationen - soweit ich das sehe - absolut nicht zu diesem Formalismus.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Felder sind ein mächtiges und sehr nützliches Werkzeug. Sie beantworten aber nicht die Frage, was denn die Träger der Feldeigenschaften sind und auch nicht die Frage, wie diese Eigenschaften zustande kommen könnten. Ich wundere mich immer wieder, dass das scheinbar nur wenige interessiert.
Felder sind in der Physik ein Standardwerkzeug. In der Quantenmechanik und Quantenfeldtheorie verschiebt sich der Fokus vom Feld bzw. Quantenfeld zum Quantenzustand als Träger von "Eigenschaften", wobei man diese nicht mehr als klassische Eigenschaften auffassen darf.

Ansonsten verstehe ich nicht, wo du genau ein Problem siehst.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Der radioaktive Zerfall ist heute ein Phänomen, das anscheinend grundlos dazu führt, dass z.B. ein Urankern zerfällt. Wir haben zwar eine gewisse Gesetzmäßigkeit feststellen können, für die Wahrscheinlichkeiten, dass es passiert, aber den Auslöser kennen wir nicht. Manche behaupten sogar, dass wir ihn nicht nur nicht kennen, sondern dass er gar nicht existiert, also eine Wirkung ohne Ursache vorliegt.
Ja, man kann derartige Wahrscheinlichkeiten grundsätzlich berechnen. Nach der "orthodoxen" Interpretation der Quantenmechanik liegt dieser Zufall tatsächlich vor, und es existiert kein Auslöser. Nach der "Viele-Welten-Interpretation" liegt objektiv kein Zufall vor, er erscheint lediglich subjektiv. Die Theorie ist streng deterministisch. Ein Auslöser im klassischen Sinn existiert ebenfalls nicht.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Bei mir ist es so, dass der Auslöser eines Zerfalls zufällige und seltene Treffersequenzen der Vakuumteilchen sind, die ingesamt dann einen so hohen Gesamtimpuls in einer sehr kurzen Zeitspanne haben, dass die Bindungsenergien des Atomkernes überschritten werden können.
Du hast leider einen falschen Begriff von Vakuumfluktuationen oder virtuellen Teilchen. Dabei handelt es sich keinesfalls um soetwas wie klassische Teilchen, sondern lediglich um einen mathematischen Formalismus. Sie übertragen auch nicht einfach einen Impuls, der zum Herauslösen oder Zerfall führt; dieses mechanistische Bild ist leider unzutreffend.

Den Begriff "Vakuumteilchen" kenne ich nicht.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Ich kann nicht berechnen, wann es passiert.
Ich kann berechnen, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein bestimmter Atomkern zerfällt.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Trotzdem hat jeder einzelne Zerfall damit eine Ursache, die einleuchtend ist und die ich verstehen kann.
Das ist im Rahmen der Quantenmechanik und auch unter Berücksichtigung der o.g. virtuellen Teilchen leider falsch. Es gibt keine Formel in der Theorie, die dir das sagt.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Und auch, warum der Zerfall zufällig ist, ist wegen der stochastischen Verteilung der Impulse der Vakuumteilchen klar.
Wie stellst du dir denn diese Verteilung vor? Denkst du an soetwas wie eine stochastische Teilchensuppe, wobei eben ein bestimmtes Teilchen einen bestimmten Impuls trägt und dadurch zum Auslöser des Zerfalls wird? Das trifft so leider nicht zu.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
[Das] hat bei mir aber nichts damit zu tun, dass es dann auch keine Ursache für den Zerfall gibt, wie es heute oft interpretiert wird.
Nun, die orthodoxe Interpretation basiert auf dem Formalismus der Quantenfeldtheorie. Ich kann nicht erkennen, in wie weit deine Interpretation auf dem Formalismus basiert und mit ihm verträglich ist.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
In obigem Fall kennen wir die „wahre“ Ursache in dem Sinne, dass wir eine konkrete Treffersequenz, die zu einem Zerfall geführt hat ... Trotzdem ist der Zerfall nicht grundlos erfolgt, sondern durch eine Treffersequenz ausgelöst worden.
Es gibt keine Formel im Rahmen der Quantenmechanik bzw. der Quantenfeldtheorie, die dies besagt.
Job hat geschrieben:
13. Okt 2017, 19:48
Es ist ähnlich wie z.B. bei der Maxwell Boltzmann Verteilung.
Im Rahmen der klassischen Mechanik und für ein Teilchenensemble kommt jedem einzelnen Teilchen ein fester Impuls zu, auch wenn wir ihn nicht kennen.

Im Rahmen der Quantenfeldtheorie sind virtuelle Teilchen keine Elemente eines Ensembles. Es gibt keine Formel, die dies besagt. Das Bild ist absolut nicht übertragbar.

Grundsätzlich sind virtuelle Teilchen überhaupt keine Träger von irgendwelchen Eigenschaften, denn ihnen entspricht kein Quantenzustand. Man darf sie sich keinesfalls teilchenartig vorstellen.

Eine Übersicht findest du hier: https://www.physikerboard.de/topic,3775 ... lchen.html
Für eine umfassende Kritik siehe hier: https://www.physicsforums.com/insights/ ... tion-myth/
Gruß
Tom

«Hier konnte niemand sonst Einlaß erhalten, denn dieser Eingang war nur für dich bestimmt. Ich gehe jetzt und schließe ihn.»

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