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Der Gegenstand der Quantenmechanik

Quantenmechanik, Unschärfenrelation, Welle-Teilchen-Dualismus, Rechenmethoden sowie Interpretation der Quantenmechanik, Quantenfeldtheorie
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Skeltek » 19. Nov 2013, 19:00

seeker hat geschrieben: Ich bin mir nicht sicher, ob es sich um EINEN Formalismus handelt (gerade z.B. deBroglie-Bohm, etc.). Die Aussagen aus verschiedenen Formalismen scheinen aber bis heute gleich zu sein.
Ich glaube man sagt, sie seien mathematisch "isomorph".
Das hatten wir ja schon 2009(älteres ging durch Forenwechsel verloren) das alternative Theorien sich zum Teil bis ins letzte Detail so verhalten können wie unsere Standardphysik. Vielleicht wurde ja ganz am Anfang der physikalischen Grundlagen etwas falsch gemacht und man kann aufgund der phenomenologischen Isomorphie erst im Detail erkennen daß man mit verhaltensgleichen Würfeln statt Dreiecken rechnet.
Lustig ist es auch, wenn Studenten dieselbe physikalische Theorie auf verschiedene Weisen missverstehen und trotzdem beide dieselben richtigen Ergebnisse bekommen.
Skeltek hat geschrieben: ...
So ähnlich ist es mit allem in der Welt. Es gibt auch in der Physik viele Theorien, von denen viele isomorph sind.
...
Egal welche der Größen man nun als die geänderte ansieht: Zieht man den Schluss auf alle bisherigen Erkentnisse und Formeln die man kennt durch, kann man es mit allen drei Theorien erklären. die Betrachtungsweisen sind in meinen Augen isomorph.
Es lässt sich zum Teil nicht sagen ob ein Mensch oder PC der eine Problemstellung bearbeitet die Lösung mit 3-dimensionalem Modell, trigonometrisch oder algebraisch ermittelt hat, wenn die Implikation von A nach B nur eine schwarze Box ist.
Skeltek hat geschrieben: Versuchen sich zwei an derselben Aufgabe oder unterhalten sich, obwohl sie sich etwas anderes vorstellen, werden sie niemals herausfinden können, ob das Subjektive in ihrem Kopf das gleiche ist, solange die Strukturen/Gedankengänge/Lösungswege isomorph oder zumindest homomorph sind(je nachdem, ob die Unterhaltung bidirektional ist oder Monolog).
Worauf ich mit dem ganzen hinaus will ist, daß man Formalismus bereits im alltäglichen Leben gebraucht, indem man nicht versucht zu ermitteln was der andere denkt und welche Prozesse zu seiner Reaktion geführt haben, sondern lediglich feststellen kann, daß der andere nach einer Kette unbekannter(!) Implikationen und zum größten Teil unbewusster/automatisierter Gedankengänge zu denselben Ergebnissen kommt.
Hat man sich in der ersten Grundschulklasse Punkte, Kreise, Äpfel oder Volumina(das wars bei mir) vorgestellt um sich die Addition zu verinnerlichen? Die meisten werden wohl nichteinmal mehr wissen, welches neuronale Konstrukt ihrer Logik eigentlich zugrunde liegt. Trotzdem bekommen wir beim Addieren wohl alle daselbe Ergebniss heraus.

So denke ich ist es nicht zwangsläufig falsch auch bei der Quantenmechanik streng formel die Implikationen und Gesetzmäßigkeiten zunächst hinzunehmen und anzuwenden, wie man es bei verinnerlichten nichtelementaren Implikationen auch durchführt.

Ein physikalisches Model der Realität aufzubauen ist wie das approximieren einer Funktion, mit dem Unterschied daß unsere Messungenauigkeit größer als die Periodizität gewisser Ableitungen ist. Vielleicht wird es eines Tages beweisbar sein, daß es nicht beweisbar ist, welches von phänmenologisch exakt gleichen Konstrukten sich hinter der elementarster Ebene verbirgt.
Übrig bliebe dann zwangsläufig ein Formalismus neben dessen stupider Anwendung kein weiterer Nutzen/Wissen mehr gezogen werden kann.
Wir hatten einst eine Diskussion über Van-der-Waals Kräfte, die sich sowohl als Dipoleigenschaft als auch auf eine völlig andere Weise erklären ließen; leider finde ich den Artikel gerade nicht.
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 00:26

Noch zu den alten Beiträgen, nach meinem Beitrag vom 17. Nov 2013, 21:56 zu den Interpretationen der QM:

@ positronium:
positronium hat geschrieben:- Das
"Zustand A ---(VV)---> Zustand <A> –-(gemäß Theorie T)---> Zustand <B> ---(VV)---> Zustand B"
müsste meiner Meinung nach so aussehen:
"Zustand A ---> Zustand <A>+VV –-(gemäß Theorie T)---> Zustand <B>+VV ---> Zustand B"
Ich weiß was du meinst, aber so wie du das vorschlägst funktioniert das auch nicht.
Warum?
Weil in dem Pfeil von "Zustand A ---> Zustand <A>+VV" nichts drinne steht (was als Zufall gewertet werden muss). Gerade das darf aber dort nicht sein, denn es soll dort ein vollständig kausaler Weg dargestellt werden.
Ich lass es also so wie es ist... und im Grunde passt es m. E. auch: Es sind ja dort die VV, die aus dem QM-Zustand <B> den einen beobachteten/gemessenen/realisierten Zustand B wählen.
positronium hat geschrieben:- Ganz unten würde ich den Punkt zur Kopenhagener Interpretation anders und in zwei Punkten formulieren:
- Quantenobjekte und z.B. VV sind je halb-real, unsere erfahrbare Welt ist vollständig-real
- Quantenobjekte sind halb-real, unsere erfahrbare, vollständig-reale Welt entsteht zufällig aus der halb-realen (Kopenhagener Deutung)
Bei der Kopenhagener Deutung gibt es soweit ich weiß keine VV. Müsste also passen?!
positronium hat geschrieben:- Quantenobjekte sind halb-real, unsere erfahrbare, vollständig-reale Welt entsteht zufällig aus der halb-realen (Kopenhagener Deutung)
... und die Quantenobjekte wiederum aus unserer vollständig-realen Welt, sobald einen Augenblick lang keine WW stattfindet.
Das könnte man noch ergänzen. Ich überlegs mir.
positronium hat geschrieben:
seeker hat geschrieben:Mit A und B sind einzelne, konkrete, reale, messbare Zustände gemeint, während das für Quantenzustände <A> und <B> so nicht gilt; sie sind in der Natur nicht beobachtbar. [Bitte Diskussion!]
Das ist problematisch, und hängt von der Definition der Begriffe ab.
Ein "Zustand" ist ja kein Ding, sondern ein Satz Variablen mit zugewiesenen Werten. Und "beobachten" bedeutet messen, aber was misst man? Misst man den Ort eines Teilchens, so misst man nicht den Zustand sondern einen Wert in einer Distribution; misst man aber die Energie, so misst man tatsächlich eine Eigenschaft des gesamten Zustandes.
Mit dem "so nicht gilt" hast Du Recht. Wenn es um Beobachtung geht, muss man aber wohl Observablen ins Spiel bringen. Eine Observable ist ein Guckloch, durch das man einen Teil des Zustands sieht. D.h. er ist beobachtbar und auch nicht.
Ich meine mit "Zustand" nicht mathematische Formalismen innerhalb einer mathematischen Beschreibung sondern die tatsächlich existierende Gesamtheit der Eigenschaften eines Objekts.
Weiterhin: Nicht nur Impuls/Ort sind komlementäre Eigenschaften und unterliegen der Unschärfe.
Auch für die Paare Energie/Impuls, Energie/Ort, Energie/Zeit und Spineigenschaften trifft das zu. Daher zweifle ich daran, dass die Messung der Energie (zu welchem genauen Zeitpunkt???) tatsächlich eine scharfe Eigenschaft 'des gesamten Zustandes' ist. Wie misst man denn eigentlich die Energie eines QM-Systems?
Ich sehe im Moment nicht, dass man einen QM-Zustand <A> messen könnte.
Ich behaupte: Man kann stets nur klassische Zustände messen!

Das ist deshalb so wichtig, weil aus meiner Sicht genau von daher all die Probleme und Schwierigkeiten herkommen, die wir mit der Quantenwelt haben.

Nochmals:
DIe QM beschreibt etwas, das der direkten Messung prinzipiell verschlossen ist.
D.h. hier wird vom sicheren Ufer der direkten Beobachtung/Empirie mittels der Mathematik eine Brücke gebaut, die weiter als die Empirie führt aber genau deshalb auch in einen zunehmenden Nebel hineinführt, je weiter man sich auf der Brücke vom Ufer entfernt.
So gesehen befinden wir uns in der Quantenwelt des Allerkleinsten in ganz ähnlichem Terrain wie wir es auch im Inneren von SL oder im Urknall oder hinter dem Hubbleradius oder bei der Zukunft vorfinden:
Über all diese Bereiche lässt sich auch nur mithilfe der mathematischen Brücke überhaupt noch etwas aussagen, all diese Bereiche sind der direkten Beobachtung genauso verschlossen.

Beste Grüße
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Skeltek » 20. Nov 2013, 01:48

seeker hat geschrieben:
positronium hat geschrieben:- Das
"Zustand A ---(VV)---> Zustand <A> –-(gemäß Theorie T)---> Zustand <B> ---(VV)---> Zustand B"
müsste meiner Meinung nach so aussehen:
"Zustand A ---> Zustand <A>+VV –-(gemäß Theorie T)---> Zustand <B>+VV ---> Zustand B"
Ich weiß was du meinst, aber so wie du das vorschlägst funktioniert das auch nicht.
Meiner Meinung nach ist das etwas anders gegliedert.
Zustand <A>+VV*--->Zustand A --Formalismus--> Zustand B ---> Zustand <B>+VV*
Die Theorie T versucht folgendes:
Zustand <A>+VV* --Theorie T--> Zustand <B>+VV*
: ohne dass jedoch die nichtlokalen VV* bekannst seien(werd hier demnächst einen Graph einfügen).

Gruß, Skel

ps: Was versteht man unter lokal? Im Punkt, einer Epsilon-Umgebung oder reicht eine Approximation in grober Umgebung des Teilchens?
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 02:00

Hallo Wilfried!
Nein, eine wahre Theorie muss nicht funktionieren, sie funktioniert. Das Attribut "muss" impliziert nämlich, dass es auch anders sein kann.
Jep! Geändert!
Der zweite Satz sollte ein wenig umformuliert werden: [Gemeint ist: "Die Theorie soll wahr sein, die Natur also so oder so ähnlich abbilden, wie sie wirklich ist"]
Eine Theorie soll stets das Bestreben haben wahr sein, damit die Chance die Natur so wahr als sinnvoll machbar abzubilden hoch ist.
Feinheiten, Geschmackssache...
Du setzt in deinem Vorschlag schon eine ganze Menge voraus, nämlich z.B. dass es ja letztlich eh nicht geht und "sinnvoll" in deinen Begriffen. (Es wäre dann erst zu klären, was das bedeuten soll.) Diesen Dschungel will ich hier unberührt lassen.

Ich kann als hohe Forderung einfach sagen: "Eine Theorie soll wahr sein!", ganz unabhängig davon ob das sinnvoll oder machbar oder erkennbar (wenn es denn gemacht wäre) ist oder nicht.
Der wahre Grund, warum ich das fordere ist nämlich die Tatsache, dass ich ein Mensch bin und stets an Wahrheit interessiert bin - nichts weiter.
Dasselbe gilt für 1.: Ich bin ganz einfach auch daran interessiert, dass das, was ich erschaffe auch funktioniert.
Die genannten Forderungen haben also nichts direkt mit der Natur zu tun, sondern mit dem Wesen des Menschen. Sie sind normativ: Sie geben vor, wie etwas sein sollte, nicht wie etwas ist.

Ich habe das mit meinem "so oder so ähnlich" auszudrücken versucht, bin mit der Formulierung aber auch nicht ganz glücklich.
Vielleicht wäre "möglichst so" oder ganz einfach nur "so" besser: "Die Theorie soll wahr sein, die Natur also so abbilden, wie sie wirklich ist"
... das wäre konsequenter, wenn ich Diskussionen um Bedeutungen von zusätzlichen Wörtern/Einschränkungen hier vermeiden will und stattdessen eine möglichst allgemeine Aussage haben will.
Ferner müssen wir unterscheiden zwischen der Hypothese und der Theorie. Eine Hypothese ist ein Arbeitspapier mit Annahmen, welche des Beweises harren. Eine Theorie ist eine bewiesene Hypothese. Fraglich bleibt dabei, inwieweit die Beweisführung korrekt war und wie realistisch die Modellannahmen waren. Daher ist eine zur Theorie erhobene Hypothese noch lange nicht Natur-nahe oder Natur.ähnlich!
Ja. Das sehe ich auch so.
Ich bin mit Deiner Aussage
seeker hat geschrieben: Bei der QM existiert ein wichtiger Unterschied dazu.
Sie produziert lediglich Aussagen der Form:
Zustand <A> ---(gemäß Theorie T)---> Zustand <B>

Mit A und B sind einzelne, konkrete, reale, messbare Zustände gemeint, während das für Quantenzustände <A> und <B> so nicht gilt; sie sind in der Natur nicht beobachtbar. [Bitte Diskussion!]
daher nicht einverstanden. Diese Aussage ist mir -zumindest bezüglich meines jetzigen Verständnisses her- deutlich zu scharf gefasst. Sie lässt keinerlei Bewegungsspielraum zu.
Das ist volle Absicht: Ich versuche die Dinge auf den Punkt zu bringen. Ich will möglichst scharf fassen, damit wir Eckpfeiler erhalten, an denen wir uns orientieren und festhalten können.
Im Kern des QM-Formalismus ist es ja auch genau so. Darauf hat auch Tom gepocht.
Falls es gegen "sie [die QM-Zustände] sind in der Natur nicht beobachtbar" Einwände gibt, bitte ich wie gesagt um Diskussion, damit wir das erörtern können.
Ein wichtiger Punkt für mich!

...
Im Grunde folgst Du mir doch hier -bezgl. meiner Stellungnahme "ich bin nicht einverstanden".
Ich glaube nicht, denn selbst wenn verborgene Variablen existieren sollten, dann sind sie von ihrer Natur her prinzipiell verborgen.
D.h.: Es existiert kein angebbarer mathematischer Formalismus, der kausale Operationen der Form <A> ---> A zulässt.
(Beispiel: Es ist prinzipiell unmöglich zu berechnen, wann genau ein einzelnes Uranatom zerfallen wird - VV hin oder her.)
Einstein bemerkte dieses mit seinem Satz "Gott würfelt nicht".
... und er hatte damit Unrecht.
Wilfried hat geschrieben:
seeker hat geschrieben:3. Die QM ist vollständig, insofern sie die kausalen Mechanismen der Natur vollständig abbildet. Die Natur selbst ist nicht vollständig kausal aufgebaut und trägt ein zufälliges Element. Deshalb bildet die QM alles ab, was überhaupt von einer Theorie abgebildet werden kann: nur den kausalen Anteil der Natur.

Die Kopenhagener Interpretation ist ein Vertreter dieser Klasse.
Puuhhh, das ist wieder so eine spekulative Annahme. Deine Aussage, dass die Natur selbst ist nicht vollständig kausal ist, kann ich nicht nachvollziehen. Die Natur reagiert meines Erachtens nach schon kausal, nur wir haben sie noch lange nicht verstanden. Beispiel: Wetter. Können wir nicht vorhersagen, da die Menge an Parametern zu groß und die Anzahl der Messtationen demzufolge deutlich zu wenig und die Messungen auch in allen Raumrichtungen mit unvorstellbarer Präzision und Messdichte durchgeführt werden müssten. Das täte jede real durchgeführte Messung auch auf sehr sehr sehr lange Sicht unmöglich machen. Schau Dir nur die lokale Wolkenbildung bei einem Spaziergang an oder die Nebelbildung über einem kleinen Wäldchen. All diese hat Einfluss. So auch in der QM. Daher sage ich, auch die QM ist deterministisch und kausal, nur wir -wir als messende und modellbildende Menschen- vermögen das auf Grund der Datendichte nicht so zu sehen.
Ich versuchte in meinem Beitrag zunächst eine neutrale Übersicht der möglichen Interpretationen darzustellen, ohne Stellung zu beziehen.
Die dargestellten Interpretationen sind alle sowohl in Einklang mit der aktuellen Datenlage als auch logisch konsistent.
Unter diesen beiden Gesichtspunkten bleiben nur ganz wenige Varianten übrig, WIE die QM überhaupt interpretiert werden kann.
Das hat also nichts mit Spekulation zu tun, sondern mit der Darstellung und Herausarbeitung der (möglichst aller) verbleibenden Möglichkeiten.

Eines dürfen wir nicht tun: Wir dürfen nicht a priori diejenigen Möglichkeiten als spekulative Annahmen ablehnen, die uns nicht gleich schmecken wollen.
Dein Beispiel mit dem Wetter greift nicht. Dort handelt es sich um deterministisches Chaos. Das ist etwas völlig anderes.
Das Wetter verletzt nicht die Bellsche Ungleichung.

Über eines dürfte kein Zweifel mehr herrschen:
Die Quantenwelt ist nicht-klassich!
Es existiert keine realistische und lokale QM-Theorie und es existiert keine kausale und lokale QM-Interpretation!

Das bedeutet, dass es bei keiner widerspruchsfreien QM-Interpretation noch darum gehen kann den Zufall vollständig zu eliminieren.
Es kann nur noch darum gehen, wo man diesen hinschiebt: in die objektive Welt, in den subjektiven Beobachter, in die vielen Welten oder Minds, in den Gesamtzustand des Universums, in die Natur dessen, was eine "Messung" ist, usw.

Wenn du Skeltek die Experimente zur Bellschen Ungleichung anzweifelst und du Wilfried ihm dabei zugeneigt bist, dann muss ich fragen: Wohin kämen wir dann, wenn dem so wäre, wenn die Ungleichung nicht verletzt wäre?
Kämen wir dann nicht zu einer kausalen und lokalen Theorie, ganz so wie es sich Einstein gewünscht hat?
In dem Fall wäre doch die gesamte heutige QM hinfällig, falsch!
Und dann müsste man sich doch sehr wundern, dass sich die QM gerade so verhält 'als ob' es Zufall gäbe, obwohl es keinen gibt - und zwar genau der Teil-Zufall, der im Rahmen der QM erlaubt ist. Dass so etwas bei der genauesten Theorie vorliegt, die wir jemals hatten halte ich für mehr als unwahrscheinlich, von den Verschränkungsgeschichten ganz zu schweigen.

Nein, ich denke, wir sollten heute auf Basis der Datenlage urteilen, die zur Verfügung steht. Und die besagt, dass die Bellsche Ungleichung verletzt ist.
Soweit ich weiß herrscht darüber auch im Lager der Profis praktisch völlige Einigkeit.
Tiefsinnige und kluge Zweifel und genaue Überprüfung sind dabei natürlich immer gut und wichtig. Nur: Wir dürfen diese nicht als Basis für unsere Interpretationen der QM heranziehen, so lange kein dahingehender Nachweis gelungen ist, denn DAS wäre dann wilde Spekulation. Wir müssen stets aufpassen, dass nicht der Wunsch Vater des Gedankens wird.

Beste Güße
seeker
Grüße
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von tomS » 20. Nov 2013, 09:07

Das sind ein paar sehr wichtige Gedanken.

Evtl. zur Präzisierung: ich würde eine Theorie nicht als wahr sondern höchstens als "zutreffend" oder "passend" bezeichnen. Darunter würde ich verstehen, dass sie bisher korrekte Vorhersagen geliefert hat, dass sie also zum Experiment und zur Beobachtung "passt".

Ich würde auch eine Theorie nicht als bewiesene Hypothese bezeichnen, denn bewiesen wird in der Physik gar nichts (na ja, innerhalb des Formalismus schon, aber nicht bzgl. der Anwendung des Formalismus auf die Natur). Eine Theorie ist eine "ausreichend gut bestätigte" Hypothese, im Sinne von "oft verifiziert" und "noch nie falsifiziert". Dabei ist auch der Kontext wichtig; z.B. ist die Newtonsche Mechanik streng genommen bereits falsifiziert, aber sie ist innerhalb eines bestimmten Gültigkeitsbereiches natürlich immer noch eine passende Theorie.

Zur Quantenwelt: ja, der Quantenzustand ist nicht beobachtbar. Ich denke, das kann man für jede mathematische Entität in einer Theorie behaupten, es sei denn, wir identifizieren Realität und Formalismus. Man muss unterscheiden zwischen "ein System wird durch einen Zustandsvektor beschrieben" und "ein System IST ein Zustandsvektor". Letzteres würden nicht sehr viele Physiker unterschreiben.

Zur Kausalität in der QM: diese hängt stark von der Interpretation ab. Zunächst mal ist im Kern des Formalismus alle streng kausal, die Zeitentwicklung eines Quantenzustandes folgt der unitären (kausalen) Zeitentwicklung der Schrödingergleichung. Aber wir vermuten, dass diese nicht vollständig ist und suchen eine Vervollständigung innerhalb des Formalismus oder eine entsprechende Erweiterung. Dazu ein paar Ideen:

Kopenhagen / Kollaps-Interpretationen:
Dieser Aspekt (jenseits des Kerns des Formalismus) ist nicht deterministisch, also auch nicht kausal. Wir wissen nicht, wann und warum ein radioaktiver Atomkern zerfällt, und warum genau dieser und nicht der daneben.

DeBroglie-Bohm:
Die Theorie ist streng deterministisch. Sie enthält allerdings eine Dopplung der ontologisch relevanten Entitäten, nämlich Teilchen plus das Führungsfeld. Zudem ist sie nicht relativistisch und schon gar nicht für die Quantenfeldtheorie formulierbar (zumindest kenne ich keine umfassende Ausarbeitung dazu).

Statistische Interpretation:
Diese ist nicht deterministisch. Wir beschreiben eine statistische Sicht auf eine unterlagerte, verborgene oder auch gar nicht existente Realität.

Many-Worlds:
Diese ist streng deterministisch, da sie auch eine Messung im Kontext der unitären Zeitentwicklung interpretiert. Eine Messung eines Spins mit möglichen Ergebnissen "up" und "down" führt dann zu einem Zustandsvektor, der seine wesentlichen Komponenten in zwei (unendlich-dimensionalen) Unterräumen wie "Spin-up und Zeiger-zeigt-up und Physiker-sieht-up ..." sowie "Spin-down ..." hat. Im Gegensatz zur Kollaps-Interpretation verschwindet die eine Komponente nicht, es bleiben beide "real" existent entsprechend der unitären, deterministischen und kausalen Dynamik. Die durch die Komponenten ausgezeichneten Unterräumen (Zweige, Welten, ...) sind dynamisch entkoppelt und stabil, d.h. sie bleiben unter der Dynamik des Systems erhalten. Wir interferieren nicht mit unseren anderen Ichs in den anderen Unterräumen (dafür sorgt die Dekohärenz). Diese Interpretation ist keine Interpretation sondern lediglich eine Anwendung des Formalismus. Sie hat jedoch Probleme damit, zu erklären, warum wir statistisches Verhalten entsprechend der Bornschen Regel beobachten (die wir nicht mehr als Axiom benutzen dürfen, sondern die mathematisch abgeleitet werden müsste). Hier ist das Problem also gerade umgekehrt: die Theorie IST streng kausal und deterministisch, hat jedoch Probleme, die statistischen Phönomene zu erklären.
Gruß
Tom

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Hawkwind » 20. Nov 2013, 09:24

tomS hat geschrieben: ...
Zur Kausalität in der QM: diese hängt stark von der Interpretation ab. Zunächst mal ist im Kern des Formalismus alle streng kausal, die Zeitentwicklung eines Quantenzustandes folgt der unitären (kausalen) Zeitentwicklung der Schrödingergleichung.
...
Ist sie das wirklich? Die Lösungen der Schrödingergleichung sind auch nach der Transformation t -> -t noch Lösungen. Man sieht den Lösungen also nicht an, was Ursache und was Wirkung ist: ich sehe da keine Kausalität. Die Richtung des Zeitpfeils wird nach meinem Verständnis erst im Makroskopischen in Vielteilchensystemen festgelegt ("Entropie").
Oder was bedeutet hier "Kausalität" - du schränkst anscheinend ja auch etwas ein mit "streng kausal"?
Kausalität nach Wiki:
Kausalität (lat. causa „Ursache“) bezeichnet die Beziehung zwischen Ursache und Wirkung oder „Aktion“ und „Reaktion“, betrifft also die Abfolge aufeinander ...

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 09:42

Interessanter Punkt, Hawkwind! :D
Ja, wie ist das?

Grüße
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Skeltek » 20. Nov 2013, 10:30

Das meinte ich damit, daß Kausalität nicht die Zeit bedingt sondern die Zeitachsen(ohne Richtungsangabe) Kausalität erst emergieren lassen.

Übrigens:
Ihr wisst genau, daß zur quantenmechanischen Unschärfe noch die von Heissenberg ursprünglich gemeinte Unschärfe ins Spiel kommt.
Er mag missverstanden worden sein, aber seine Aussage wirkt sich mit aus auch bei Messungen auf Quantenebene.
Das heißt wir haben:
Quantenmechanische Unschärfe
Unfähigkeit genaue Position der Atome an Kristallgitter oder Durchgansspalten für die Pfadermittling der Photonen zu bestimmen
Durch Durchgangsöffnungen der Spalte sind nicht exakt rund
Grenzwert für gefilterte Photonen geht gegen Null, wenn die Öffnung nicht geringfügig größer als die Durchlaufende Welle ist.
Unschärfe der Zeitpunkte der Durchgänge
Unfähigkeit brownsche Bewegung der Atome an den Öffnungen zu unterdrücken
Die Auswirkung der Vakuumfluktuationen auszuschließen(gigantischer Verbund nichtlokaler nichtmessbarer Zustandsgrößen von Feldern und ähnlichem)
Teilchen selbst haben eine interne "Mechanik" die schneller(!) prozessiert als vorausberechenbar
Messung verläuft passiv, das heißt man kann vorgegebene Menge Photonen nur filtern und keine Photonen mit gewünschten Eigenschaften gezielt generieren.
Die Kausalität eines zukünftigen Ereignisses bedingt wird durch den gesammten Inhalt des zukünftigen Vergangenheitslichtkegels; dessen Gesammtheit zu messen nicht einmal möglich ist, wenn sich die Messapparatur selbst innerhalb dessen befindet.

Die Aussage, daß trotz Kenntniss weniger lokaler Parameter, das Ergebniss dem Zufall unterliegt bzw "vor Abschluss nicht determiniert ist".
Hawkwind hat geschrieben: Ist sie das wirklich? Die Lösungen der Schrödingergleichung sind auch nach der Transformation t -> -t noch Lösungen. Man sieht den Lösungen also nicht an, was Ursache und was Wirkung ist: ich sehe da keine Kausalität. Die Richtung des Zeitpfeils wird nach meinem Verständnis erst im Makroskopischen in Vielteilchensystemen festgelegt ("Entropie").
In einem anderen Thread schrieben wir einmal, daß die Richtung des Zeitflusses lediglich durch die Berechenbarkeit impliziert wird.
Kurzfassung: Unter der Annahme, daß sowohl Zukunft als auch Vergangenheit bereits determiniert sind, kann die Zukunft wegen Mächtigkeitsargumenten, Entropie und Komplexitätszunahme nicht berechnet werden, wobei eine ganze Schar von möglichen Gegenwarten dieselbe Vergangenheit hätte; dadurch erscheint uns aus unserer Sicht die Vergangenheit als determiniert und die Zukunft als nicht voraussehbar/berechenbar.
So gibt Entropiezunahme vor, wieviel und welche Informationen wir über bereits determinierte Vergangenheit und Zukunft in Erfahrung bringen können. Lebewesen mit einem invertierten Zeitempfinden sind so gesehen gar nicht möglich.
Zuletzt geändert von Skeltek am 20. Nov 2013, 12:22, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 20. Nov 2013, 11:14

Guten Tag zusammen

@Tom

was Du in Deiner letzten Antwort schreibst ist sehr wichtig:

a) mir gefällt Deine Formulierung ausnehmend gut :

Eine Theorie ist eine "ausreichend gut bestätigte" Hypothese, im Sinne von "oft verifiziert" und "noch nie falsifiziert".

Damit ist exakt das ausgedrückt, was ich auch sagen wollte, aber eben nicht so schön formuliert habe. Danke dafür!

Frage:

Du schreibst zur Quantenwelt: ... es sei denn, wir identifizieren Realität und Formalismus.

Für mich ist der Formalismus das, was unsere Modellgleichungen (kurz gesagt Modelle) benötigen: die mathematischen/physikalsicehn Formalismen,
Das sind Methoden,wie die Modelle erstellt und auch wie diese gelöst werden.

Das Modell kann nur eine möglichst zufriedenstellende Abbildung der Realität (Natur) darstellen. Zufriedenstellend hinsichtlich der Allgemeingültigkeit des Modells verbunden mit den dazu gehörenden Ergebnisse, die aus dem Vergleich Messung - theoretische Vorhersagen (Berechnungen -Simulationen- zusätzlich gestützt -hier erhalten wir die Verifikation- werden. Somit kann weder das Modell noch der Formalismus eigenständig bzw. unabhängig voneinander existieren. Daher ist es eine Notwendigkeit beide -Modell und Formalismus- für eine befruchtende Diskussion zu kennen und deren Eigenschaften stets zu berücksichtigen. Erst dann bekommen eine Vorstellung davon, was ein Modell zu leisten vermag und wie seine Grenzen gestaltet bzw. auch erweitert werden können. Damit begründet sich das Verständnis von oft nicht verstandenen Prozeduren (hier verweise ich mal auf die Eichtheorie, die im Grunde ein einfacher Mechanismus ist, deren Verständnis, also das "warum gerade so und nicht anders?" doch nicht einfach zu verstehen ist.


Ferner interpretiere ich Deine Antwort so, dass Du unter "Identifikation" den Unterschied des benutzten Modells (Formalismus) zur Realität meinst.
Dies kann auch als Modellfehler angeschaut werden und diesen beobachten wir doch auch oder nicht?

Deine Ansicht zur Kausalität teile ich. Dazu meine Antwort an der Stelle zu Hawkwind:

Die Schrödinger Gleichung ist eine DGL, deren Lösungen schnell in einer undurchschaubaren Vielfalt als auch in Instabilitäten enden können. So kann nicht einfach gesagt werden, die Schrödinger ist kausal / nicht kausal. Die Schrödinger besitzt Anfangswertbedingungen und Randwertbedingungen. Diese erst bestimmen, ob das System an sich kausal "wird" und auch stabil ist. Sie muss durch unsere Formalismen erst fokusiert, stabilisiert und kausal gemacht werden.
Mit dem Begriff der Kausalität kann man nicht so schnell argumentieren ohne hier auf den jeweiligen Sachverhalt des Lösungsweg einzugehen. Ich kann die Schrödinger u.a. auch zeitunabhängig hinschreiben.

Zurück zu Toms weiteren Antworten. Ich möchte die Sätze, zur Kopenhagener Schule, zu deBroglie-Bohm etc gerne so wie sie hier stehen als zusätzliche Informationen übernehmen.

Ralf, damit haben wir doch bereits eine interessante Separation bekommen, denn innerhalb der Diskussion des Umfeldes, was denn der Gegenstand der QM ist haben wir einerseits den Gegenstand selber deutlicher fassen können und auch wesentliche Werte seiner Einschränkungen fassen können. Diese Einschränkungen sind ja das, was die QM letztlich überhaupt erst "fassbar" gestaltet und damit eine Modellbildung zulässt.

Ach ja: ich vermeide absichtlich das Wort Formalismus. Eventuell ist sogar wichtig hier herauszuarbeiten was der Unterschied zwischen Formalismus und Modell ist. Ich verstehe unter einem Modell eine mathematische Formulierung eines ablaufenden Geschehens. Diese Formulierung wird oft als Differentialgleichung (das muss nicht zwangsneurotisch eine DGL sein, kann auch eine andere Gleichungsart sein!!) niedergeschrieben. Ein Formalismus ist die Art wie diese Gleichung gelöst wird. Zum Beispiel welche Integrationsmethode wird angewandt usw.

Ist diese Formulierung so in Ordnung, können so alle mitgehen? Wenn nicht, dann bitte ich um Neuformulierung.

Mir ist das deshalb wichtig, da Tom in diesen diesen Diskussion völlig richtig stets Wert legt auf den angewandten Formalismus oder den formalen Kern. Daher muss dieser Begriff jedem klar sein, sonst entstehen Missverständnisse, Missdeutungen und damit laufen Diskussionen schnell in eine völlig falsche Richtung.

Lieber seeker:

zu Deinen Stellungnahmen:

ich habe den Eindruck, dass wir langsam in Richtung einer konsolidierten Niederschrift unseres Themas driften, denn die Diskrepanzen werden immer geringer. Das ist schön.

Zum Punkt: Feinheiten, Geschmackssache möchte ich vorschlagen (oben bereits erwähnt) Toms Formulierung zu übernehmen, dann sind wir -hoffe ich- alle miteinander einer Meinung.

Aber: wir müssen schon unterscheiden zwischen dem Mensch und der Wissenschaft. Du sagst: Der wahre Grund, warum ich das fordere ist nämlich die Tatsache, dass ich ein Mensch bin und stets an Wahrheit interessiert bin - nichts weiter.
Das akzeptiere ich und denke ja durchaus auch so. Aber die Wissenschaft vermag das häufig nicht, denn was ist wahr? Ist es wahr, was mir messen? Was ist denn dann mit dem Messfehler? Ist ein Messfehler zuzuordnen zu einem Begriff wie wahr/unwahr?

Vorschlag daher: Wir schauen in dieser Diskussion nicht auf den Mensch, sondern auf das Vermögen des Menschen die Natur zu beschreiben. Das ist es, worum es geht. Damit relativiert sich der Begriff der Wahrheit zu:
Modellgenauigkeit, Genauigkeit (einer Messung, einer Rechnung, einer Theorie) ...
Wahrheit heißt demzufolge für uns hier: wissenschaftliche Korrektheit / Pünktlichkeit (vielleicht finden wir noch einen besseren begriff)

Das sagst Du ja auch ein wenig später: "Die Theorie soll wahr sein, die Natur also so abbilden, wie sie wirklich ist" und ich denke, dass dieses der hier notwendige Konsens ist.

Weiter:

sie [die QM-Zustände] sind in der Natur nicht beobachtbar

Ja Einwand!

Die verborgenen Variablen sind momentan verborgen, wer aber sagt mir glaubhaft, dass wir nicht morgen die ein oder andere davon finden oder wir morgen eine Theoriemodifikation erfahren, die diese Situation ändert?

Vorschlag: Modifikation dieser Aussage in:

sie [die QM-Zustände] sind in der Natur mit unserer heutigen Technologie und unserem momentanen Wissen nicht beobachtbar. Das mag sich eventuell zu einem späteren Zeitpunkt ändern, wenn neue Erkenntnisse verbunden mit neuen Technologien ein tieferes Eindringen in diese Welt ermöglichen sollten.


Und Dein Zusatz zu "Gott würfelt nicht" ist ähnlich zu sehen. Die Natur -das ist was Einstein mit Gott anspricht- würfelt tatsächlich nicht. Die Natur kennt weder Physik noch Mathematik. Die Natur handelt. Physik und Mathematik sind wie alle Wissenschaften Konstrukte eines intelligent arbeitenden Intellekts und damit künstliche Fragmente eines Seienden. Diese beinhalten Ungenauigkeiten, die vom Wissenstand des Formulierenden direkt abhängen.
Die Natur hat das alles nicht nötig, sie existiert und entwickelt sich jenseits jeden Intellekts. Die Natur ist über jeden Intellekt stets erhaben, sie reagiert und entwickelt sich.

Daher mein Veto und da bleibe ich hart!

Sonst Zustimmung.

Netter Gruß

Wilfried
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Fuzzlix » 20. Nov 2013, 12:22

wilfried hat geschrieben:Das sagst Du ja auch ein wenig später: "Die Theorie soll wahr sein, die Natur also so abbilden, wie sie wirklich ist" und ich denke, dass dieses der hier notwendige Konsens ist.
Ich glaube dieser absolute Anspruch ist unerfüllbar. Wie die Natur ist, werden wir möglicherweise nie erfahren. Wir können nur beschreiben, wie wir die Natur wahrnehmen. Diese Wahrnehmung ist und wird immer begrenzt bleiben. Wer versucht alles zu erklären, muss meiner Überzeugung nach scheitern.
Eine Theorie kann nur inenrhalb bestimmter Grenzen wahr sein und diese Grenzen muss ich erkennen, akzeptieren und benennen.

Fuzzlix.
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 20. Nov 2013, 13:21

Guten Tag Fuzzlix

volle Zustimmung zu Deiner Äusserung!

Eventuell habe ich das ein wenig missverständlich geschrieben oder den Zusammenhang zu seeker nicht genügend hergestellt, denn dieser Satz stammt ja von seeker, ich hatte ihn nur ein wenig anders formuliert.
und dieser Satz steht eben genau, wie Du es ja feststellst in der Kritik und kann in dieser Schärfe nicht stehenbleiben oder er muss im Zusammenhang des von seeker gesagten gesehen werden.

Schau was ich in der letzten Stellungnahme schrieb:

Das Modell kann nur eine möglichst zufriedenstellende Abbildung der Realität (Natur) darstellen. ...


So verstehe ich das

netten Gruß

Wilfried
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Fuzzlix » 20. Nov 2013, 13:26

wilfried hat geschrieben:volle Zustimmung zu Deiner Äusserung!
Eventuell habe ich das ein wenig missverständlich geschrieben oder den Zusammenhang zu seeker nicht genügend hergestellt, denn dieser Satz stammt ja von seeker, ich hatte ihn nur ein wenig anders formuliert.
Ja das war einfach der erste Punkt in der Diskussion wo ich hätte widersprechen wollen. Da musste ich einfach die Chance nutzen :wink:

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Skeltek » 20. Nov 2013, 13:54

Wäre nicht denkbar, daß eine wahre Theorie die Zusammenhänge erkennt aber aufgrund von z.B. fraktalen Verhältnissen auf subatomarer Ebene es nicht möglich ist sie durch ein endliches mathematisches Formelkonstrukt vollständig zu erfassen/berechnen?
"Le's do it now. Le's make the world bedda"
'Sure, right now. I gotta. We gotta"

Unentscheidbarkeit für Dummies: Dieser Satz ist wahr

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 20. Nov 2013, 14:03

Guten Tag

@Skeltek

nein, n icht in diesem Zusammenhang mit dem Begriff "wahr". in unserer Diskussion sehen wir den Begriff wahr als "exakt folgend der Natur" an und das vermag ein Modell niemals herzugeben. Ich sage mal auch dann nicht wenn wir 1 Million Jahre in die Zukunft schauen.

Meines Erachtens nach ist eine Theorie stets aufgebaut aus Natur nahen Konstruktionen, wird jedoch deshalb niemals ein exaktes Abbild der Natur sein, weil sie sich auf Konstruktionen von "Wesen" (hier bei uns sind das die Menschen) stützt. Diese wurden von Gehirnen erdacht und können nur so mächtig sein, wie der Stand der Naturwissenschaften und der Technologie der betrachteten Zivilisation zulässt. Und dieser kann nur endlich gut sein.

Wie ich bereits sagte, sehe ich die Natur nicht als "rechnend" an, die Natur weiß nichts von Mathe, Physik, Quanten und all dem anderen zauber, die Natur ist da und funktioniert. Warum und wie sie das tut weiß ich nicht, aber sie tut es. Sie hält sich nicht an Gesetze, die von Wesen erschaffen wurde, die Natur steht darüber, sie selber hat ja diese Wesen erst zur Verfügung gestellt.

Lieber Fuzzlix

diese Chance hast Du erfolgreich genutzt. Danke auch dafür. Es ist halt sehr schwierig in all den Texten und Antworten die Übersicht zu bewahren.

Netter Gruß

Wilfried
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 15:22

Hallo Wilfried,

ja wir kommen voran! das ist schön und kann demnächst konsolidiert werden.
In vielen Punkten haben wir m.E. Einigkeit erreicht.

Jedoch, du schreibst:
wilfried hat geschrieben:Vorschlag: Modifikation dieser Aussage in:

sie [die QM-Zustände] sind in der Natur mit unserer heutigen Technologie und unserem momentanen Wissen nicht beobachtbar. Das mag sich eventuell zu einem späteren Zeitpunkt ändern, wenn neue Erkenntnisse verbunden mit neuen Technologien ein tieferes Eindringen in diese Welt ermöglichen sollten.


Und Dein Zusatz zu "Gott würfelt nicht" ist ähnlich zu sehen. Die Natur -das ist was Einstein mit Gott anspricht- würfelt tatsächlich nicht. Die Natur kennt weder Physik noch Mathematik. Die Natur handelt. Physik und Mathematik sind wie alle Wissenschaften Konstrukte eines intelligent arbeitenden Intellekts und damit künstliche Fragmente eines Seienden. Diese beinhalten Ungenauigkeiten, die vom Wissenstand des Formulierenden direkt abhängen.
Die Natur hat das alles nicht nötig, sie existiert und entwickelt sich jenseits jeden Intellekts. Die Natur ist über jeden Intellekt stets erhaben, sie reagiert und entwickelt sich.

Daher mein Veto und da bleibe ich hart!
Na gut. Aber in dem Fall möchte ich dich nicht so einfach davonkommen lassen und vorschlagen, dass wir diesen Punkt noch genau erörtern.
Ich schlage der Übersichtlichkeit halber vor, dass du dazu ein neues Thema aufmachst, wo du genauer darstellst, was du genau meinst.
U.a. muss in dem Zusammenhang auch gekärt werden, was unter "(echter) Zufall" eigentlich zu verstehen ist.
Dazu kann ich einige wichtige Gedanken beitragen.

@ Fuzzlix: Natürlich ist diese Forderung letztlich nicht 100%ig erfüllbar. Der Satz "Die Theorie soll wahr sein, die Natur also so abbilden, wie sie wirklich ist" ist ein Ideal, wo hier gefordert wird, dass man versuchen soll sich dem anzunähern.

Man muss nämlich bedenken, dass es auch noch eine Gegenposition dazu gibt, die besagt, dass selbst diese Annäherung nicht erreicht bzw. festgestellt werden kann, zu 0%! (z.B. konstruktivistisches Gedankengut) Auch diese Position hat gute Argumente für sich!
Daher sagt diese Position, dass wir uns nur um Punkt 1. kümmern sollen/können: "Die Theorie soll funktionieren!" und damit bescheiden müssen.
Diese Position behauptet, dass wir über "Wahrheit" und "Realität" nichts, aber auch gar nichts fundiertes aussagen können und daher zu diesen Punkten schweigen sollen.

Unabhängig von diesen beiden Positionen, davon, welche Recht haben mag, konnte ich dennoch feststellen, dass beide Forderungen 1. und 2. zumindest in dem Sinne existieren, dass sie der Mensch einfach stellt, von seiner Natur her gar nicht anders kann.
Darum ging es mir!

Beste Grüße
seeker
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 20. Nov 2013, 15:36

seeker hat geschrieben:Hallo Wilfried,

Na gut. Aber in dem Fall möchte ich dich nicht so einfach davonkommen lassen und vorschlagen, dass wir diesen Punkt noch genau erörtern.
Ich schlage der Übersichtlichkeit halber vor, dass du dazu ein neues Thema aufmachst, wo du genauer darstellst, was du genau meinst.
U.a. muss in dem Zusammenhang auch gekärt werden, was unter "(echter) Zufall" eigentlich zu verstehen ist.
Dazu kann ich einige wichtige Gedanken beitragen.
Na gut ... aber dazu ist bestimmt kein eigenes Thema von Nöten. Mit "Gott würfelt nicht" ist sicherlich gemeint, dass die Natur eben "macht" und sich nicht darum schert wie dieses zu berechnen ist, welche Theorien dazu notwendiger Weise beachtet werden müssen etc.

Die Natur macht es eben. Während wir das nicht können und auch nicht das wie macht sie denn das dahinter verstehen.
Die Natur kennt keinen Zufall, nur wir kennen dieses, eben weil wir nur unvollkommen denken und arbeiten können. Wir haben keine Chance jemals etwas zu beschreiben, exakt dem Folgend wie die Natur das tatsächlich macht.

So sehe ich das, daher bin und bleibe ich an dieser Ecke hart, die Natur steht weit über uns und wir können der Natur nicht das Wasser reichen. Daher meine harte Meinung.
seeker hat geschrieben: Unabhängig von diesen beiden Positionen, davon, welche Recht haben mag, konnte ich dennoch feststellen, dass beide Forderungen 1. und 2. zumindest in dem Sinne existieren, dass sie der Mensch sie einfach stellt, von seiner Natur her gar nicht anders kann.
Darum ging es mir!

Beste Grüße
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Es ist keine Frage des Recht habens, die wir diskutieren, sondern eine Frage des Verstehens, des Lernens und des Akzeptierens.

netter Gruß

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 18:23

Hallo Wilfried!
wilfried hat geschrieben:Es ist keine Frage des Recht habens, die wir diskutieren, sondern eine Frage des Verstehens, des Lernens und des Akzeptierens.
Genau! Ich bin da hoffentlich nicht missverstanden worden?
Ich habe selbst auch noch gar keine Stellung bezogen, sondern bisher nur gesagt, dass es diese beiden Positionen gibt.
wilfried hat geschrieben:Mit "Gott würfelt nicht" ist sicherlich gemeint, dass die Natur eben "macht" und sich nicht darum schert wie dieses zu berechnen ist, welche Theorien dazu notwendiger Weise beachtet werden müssen etc.

Die Natur macht es eben. Während wir das nicht können und auch nicht das wie macht sie denn das dahinter verstehen.
Die Natur kennt keinen Zufall, nur wir kennen dieses, eben weil wir nur unvollkommen denken und arbeiten können. Wir haben keine Chance jemals etwas zu beschreiben, exakt dem Folgend wie die Natur das tatsächlich macht.

So sehe ich das, daher bin und bleibe ich an dieser Ecke hart, die Natur steht weit über uns und wir können der Natur nicht das Wasser reichen. Daher meine harte Meinung.
Ich akzeptiere deinen Standpunkt aber lass uns das gemeinsam näher anschauen, damit wir daraus etwas lernen können.

Mit "Gott würfelt nicht" hat Einstein m.E. seiner Überzeugung Ausdruck verliehen, dass die Welt aus seiner Sicht vollständig kausal sein muss.
Das kam auch nicht von Ungefähr, denn zu dieser Zeit wirkte Laplace mit seinem Dämon noch viel stärker als heute.
Man war fest davon überzeugt, dass die Welt wie ein Uhrwerk ist, völlig determiniert. So etwas wie tatsächlicher Zufall, also Wirkungen ohne vollständige Ursache waren völlig undenkbar.

Dann kam die QM...

Wenn du dich darauf zurückziehst, dass die Welt einfach macht und wir nur unvollkommenes Wissen darüber erlangen können, dann hast du damit natürlich Recht.
Du benutzt es m.E. dazu um zu begründen, warum es eben doch sein kann, dass es doch keinen Zufall gibt.
Dagegen ist nichts einzuwenden.
Nur: Mit demselben Argument kann ich dann auch das Gegenteil begründen: Es kann dann auch sein, dass es echten Zufall gibt.

Mit diesem Argument müssen wir leben, nur hilft es uns hier nicht weiter, weil wir sehr schnell zu Aristoteles kommen und erkennen:
"Ich weiß, dass ich nichts weiß! Nicht einmal das weiß ich!"
Ab dem Moment könnten wir eigentlich alle Wissenschaft sein lassen und schweigen...
Das wollen wir nicht. Also MÜSSEN wir davon ausgehen, dass es möglich ist etwas zu wissen... und dann sollten wir dem, was wir wissen mehr Gewicht schenken als dem, was wir nicht wissen (können).

Ich bin aber trotz meiner Bedenken bereit die Möglichkeit "Welt ohne Zufall" als weitere alternative QM-Interpretation aufzunehmen.
Wir müssen dann aber noch weiter analysieren, was der Preis für diese Annahme ist? Was kostet das? Kann man heute noch vernünftig für eine Welt plädieren, die vollständig kausal und lokal ist?

Kommen wir zum Zufall:
Wir müssen fragen: Was ist Zufall? Lässt er sich als Zufall erkennen?

Ich betrachte Zahlenfolgen.
Erscheinen diese zufällig, so ist das immer dann so, wenn keine irgendwie geartete Struktur in der Folge enthalten ist.
Strukturen können jedoch beliebig kompliziert sein...
D.h.: Ob eine Folge echt-zufällig ist, lässt sich erst im Unendlichen entscheiden, also in der Realität gar nicht.

Eines lässt sich aber bei endlichen Folgen schon sagen: Je länger sie sind, mit desto größerer Sicherheit lässt sich beurteilen, ob die Folge aus Zufallszahlen besteht oder nicht.
Wenn man schon sehr viele Zahlen vor sich hat und dennoch noch immer keine Struktur darin gefunden werden kann, dann wird die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um Zufallszahlen handelt schon sehr groß.

Ein Kriterium zur Unterscheidung von Nicht-Zufallszahlen bzw. zum Auffinden von Struktur ist z.B. die Verteilung bei der Abfolge, wie die einzelnen Zahlen vorkommen.
Es gibt einige weitere Merkmale.
Man kann festhalten: Echte Zufallszahlen haben ganz bestimmte Eigenschaften bzw. Nicht-Eigenschaften, die sich klar erfassen lassen.

Nun zur QM:
Nach 100 Jahren QM und zahllosen Messdaten hat man immer noch keine Struktur in diesen Einzelereignissen gefunden (Kollaps oder was auch immer), die über das hinausgeht, was die QM als Grundstruktur vorgibt.
Im übertragenen Sinne: Die QM gibt vor wie viele Würfel wie schnell geworfen werden und wie viele Seiten sie haben. Den Rest lässt sie frei.
Und genau diese Freiheit scheint nach allen Daten, die wir bisher gesammelt haben, tatsächlich von der Natur stets ausgenutzt zu werden.
D.h.: Nach bestem Wissen und Gewissen können bzw. müssen wir heute sagen, dass sich dieser Teil der Quantenwelt so verhält 'als ob' echter Zufall am Werk wäre.

Das macht die Vermutung, dass es sich dabei nur um scheinbaren Zufall handelt dann doch recht unwahrscheinlich... wobei man es tatsächlich nie wird ganz ausschließen können (s.o.) - da gebe ich dir Recht.
Nur erwarte ich nicht, dass sich an dieser Situation noch etwas ändert, sprich: ich bin der festen Überzeugung, dass wir niemals ein Gesetz finden werden, dass uns ermöglicht genau zu berechnen, wann dieses Uranatom dort drüben nun zerfallen wird.

Wenn etwas aussieht wie ein Apfel, riecht wie ein Apfel, schmeckt wie ein Apfel, dann nenne ich es Apfel und nicht Orange. Beim Zufall gilt für mich dasselbe.
Jede andere Erkärung müsste dieses 'als ob' erklären... Warum soll sich etwas so verhalten 'als ob' und dann dabei noch hervorragend funktionieren?

Was ist so unannehmbar daran, wenn man annimmt, dass die Kausalität Lücken hat? Warum soll denn alles vollständig durchmechanisiert sein müssen?
Warum muss denn alles vollständige Ursachen haben?

(Nix für ungut Wilfried, aber du hast doch für harte Diskussionen plädiert? Mein Ziel dabei ist es nicht Recht zu behalten, sondern dazuzulernen. Ich hoffe das kommt nicht anders rüber.)

Beste Grüße
seeker
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 20. Nov 2013, 18:46

Oh lieber Ralf

das mit meinem RECHT haben kam falsch rüber und war auch falsch formuliert. Ich wollte damit auf Deinen Text reflektieren:

Unabhängig von diesen beiden Positionen, davon, welche Recht haben mag,

und dieses RECHT haben habe ich gemeint. jetzt klar??

Zum Zufall:

mein Naturverständnis habe ich dargelegt, damit ist die Natur absolut kausal. Soll heißen, dass die Natur selber wie ich mehrfach aussagte einfach existiert und nichts von Wissenschaften weiss. Zufall ist ein Produkt von Endlichkeit und Unvollkommenheit.

Die Quantenwelt verhält sich statistisch, weil wir das so empfinden und weil wir das nicht anders bewerten und messen können. Wir schauen ja nur äusserst begrenzt in dieses Geschehen hinein. Äusserst begrenzt wegen:
a) Messmethoden - alle haben Fehler, es gibt keine Mehtode mit Messfehler Null
b) Beobachtungszeitraum - der ist einfach zwischen t1 und t2.
Beispiel Fourierreihen. wir machen tolle Freqnuenzanalysen und erzielen darin sehr hohe Genauigkeiten. Aber
1. ist das mit Felher behaftet weil das Fourierintegral von negativ nach positiv unendlich Zeit läuft und
2. ist das Integral nicht machbar da
- mit analog Rechner: endliche Verstärkung und endliche Bandbreite der Operationsverstärker bedingen Messfehler => Integration nur endlich genau
-- mit digitalem Rechner: wir sind behaftet mit Diskretisierungsfehler /endliche Bitbreite), endliche Abtastzeit und endlicher Speicher

Damit ergibt sich alles nur Fehler behaftet
Nur erwarte ich nicht, dass sich an dieser Situation noch etwas ändert, sprich: ich bin der festen Überzeugung, dass wir niemals ein Gesetz finden werden, dass uns ermöglicht genau zu berechnen, wann dieses Uranatom dort drüben nun zerfallen wird.

Ja, wir werden niemals so ein Gestz finden. Schon deshalb weil wir eben nicht unendlich lange etwas beobachten kööen oder unendlich viele Parameter erfassen können. Das widerspricht unserer Erfahrung, nicht unserer Hoffnung. ;a

Daher bleibe ich mit dieser Ansicht so halsstarrig, bockbeinig

Netter Gruß

Wilfried
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von tomS » 20. Nov 2013, 22:51

Hawkwind hat geschrieben:
tomS hat geschrieben: ...
Zur Kausalität in der QM: diese hängt stark von der Interpretation ab. Zunächst mal ist im Kern des Formalismus alle streng kausal, die Zeitentwicklung eines Quantenzustandes folgt der unitären (kausalen) Zeitentwicklung der Schrödingergleichung.
...
Ist sie das wirklich? Die Lösungen der Schrödingergleichung sind auch nach der Transformation t -> -t noch Lösungen. Man sieht den Lösungen also nicht an, was Ursache und was Wirkung ist: ich sehe da keine Kausalität.
Determinismus bedeutet, dass aus bei gegebener Ursache (Anfangszustand) die Wirkung (der Endzustand) eindeutig festgelegt ist. Dies gilt in der QM insofern streng, als der Endzustand |a,t> aus einem gegebene Anfangszustandes |a,0> eindeutig gemäß |a,t> = exp(-iHt) |a,0> berechenbar ist. Dies gilt ebenso in der relativistischen Quantenfeldtheorie, in der zudem die in der SRT festgelegte Kausalstruktur des Lichtkegels respektiert wird (man kann des mathematisch exakt beweisen).

Auch in der klassischen Mechanik, Elektrodynamik etc. geht durch die von dir genannte Zeitspiegelung eine Lösung in eine neue Lösung über.



@Skeltek: die Unschärfenrelation tangiert die Kausalität nicht. Auch in einer klassischen Feldtheorie gilt diese Unschärfenrelation als fundamentale Eigenschaft der Fouriertransformation zwischen Orts- und Impulsraum. Sie wird in der QM nur dann wichtig, wenn wir eine Interpretation (!) im Sinne von Teilchen einführen. Das ist jedoch nicht mehr Gegenstand des Kerns des Formalismus.



@Wilfried: die Unbeobachtbarkeit eines Quantenzustandes resultiert aus der einfachen Feststellung, dass der Quantenzustand (als Vektor in einem Hilbertraum) Gegenstand des Formalismus (des Modells) ist, das Objekt, das durch den Quantenzustand beschrieben wird, jedoch Bestandteil der Realität. Solange wir Realität und Modell nicht identifizieren bleibt das Modell unbeobachtbar, denn wir beobachten das Elektron selbst, nicht den Hilbertraumvektor.
Gruß
Tom

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 23:06

wilfried hat geschrieben:Ja, wir werden niemals so ein Gestz finden. Schon deshalb weil wir eben nicht unendlich lange etwas beobachten kööen oder unendlich viele Parameter erfassen können. Das widerspricht unserer Erfahrung, nicht unserer Hoffnung. ;a

Daher bleibe ich mit dieser Ansicht so halsstarrig, bockbeinig
Hallo , lieber Wilfried,

du hast mir meine Frage aber noch nicht beantwortet.
Ich stelle mich jetzt einmal ganz dumm und frage nochmals:

Wie kommst du denn DA drauf, dass jede Wirkung eine Ursache haben muss???

Ich wünsche mir, dass du das reflektierst.
Was also sind die tatsächlichen Gründe dafür, dass du an dieser Annahme so festhälst, dass sie dir so wichtig ist?
Welche Argumente hast du dafür?

Viele Grüße
seeker
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von seeker » 20. Nov 2013, 23:24

Tom, ich glaube du nimmst die Perspektive des Theoretikers ein, was ja bei dir auch ganz natürlich ist.
Deshalb nimmst du den mathematischen Formalismus als Dreh- und Angelpunkt deiner Überlegungen.

Ich frage dich hierbei: Ist das nicht auch nur eine Perspektive?

Welche Perspektive wird der Experimentalphysiker einnehmen?
Wird der nicht sagen:
"Nein, im Gegenteil! Dreh- und Angelpunkt sind unsere Messergebnisse, unsere Daten. Die sind der Ausgangspunkt, von dem aus wir unsere Überlegungen starten müssen! Sie sind der Kern der Quantenphysik!"
...und wird damit wieder zu anderen Schlussfolgerungen als du kommen.

Beste Grüße
seeker
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von tomS » 21. Nov 2013, 01:54

seeker hat geschrieben:Tom, ich glaube du nimmst die Perspektive des Theoretikers ein, was ja bei dir auch ganz natürlich ist.
Deshalb nimmst du den mathematischen Formalismus als Dreh- und Angelpunkt deiner Überlegungen.

Ich frage dich hierbei: Ist das nicht auch nur eine Perspektive?

Welche Perspektive wird der Experimentalphysiker einnehmen?
Wird der nicht sagen:
"Nein, im Gegenteil! Dreh- und Angelpunkt sind unsere Messergebnisse, unsere Daten. Die sind der Ausgangspunkt, von dem aus wir unsere Überlegungen starten müssen! Sie sind der Kern der Quantenphysik!"
...und wird damit wieder zu anderen Schlussfolgerungen als du kommen.

Beste Grüße
seeker
Zunächst mal ist das sicher nur eine (von mehren möglichen) Perspektiven. Physik ist sicher ein Wechselspiel von Theorie und Experiment.

Es gibt hier jedoch zwei besondere Merkmale.

Zum ersten ist aus der Gesamtheit der heute bekannten Experimente und ihrer Resultate keine Vorhersage weiterer Resultate möglich. Man kann aus Milliarden von Kollisionen am LHC keine einzige weitere Kollision vorhersagen, wenn man nicht (und sei es nur implizit) eine Theorie zu Hilfe nimmt. Um Wissenschaft zu betreiben ist also die Induktion ausgehend von einer Sammlung von Fakten hin zu einer (einzigen) Theorie bestehend aus einer kleinen Anzahl von Regeln notwendig, um daraus wiederum weitere (neue) Phänomene abzuleiten. Allein dass du morgen aufstehst und ins Bad gehst hat als Grundlage die Theorie, dass das Bad unabhängig von dir weiter existiert und dir morgen noch zur Verfügung steht. Insofern ist die Position der Theorie die stärkere. Ich denke, dass letztlich jeder Physiker eine platonische Position und damit irgendeine realistische Position einnimmt, die die Existenz einer realen, erkennbaren und gewissen Regeln folgende Welt als gesetzt annimmt.

Zum zweiten handelt es sich mit der QM im eigentlichen Sinne nicht um eine Theorie, sondern um eine Metatheorie (mir wird das eben erst richtig bewusst). Die QM behauptet nämlich nicht, dass sie zur Beschreibung bestimmter Phänomene herangezogen werden kann, sondern dass sie einen Begrifflichen Rahmen bildet, innerhalb dessen eine Beschreibung aller Phänomene möglich ist. Atomphysik, Molekülphysik, Chemie, Molekularbiologie, Festkörperphysik, QED und QCD, sogar Stringtheorie folgen sämtlich einem einzigen begrifflichen Rahmen (QM verhält sich zu Atomphysik so wie "Sprache" zu "Latein"). Und insofern ist die Position der QM eine sehr starke im Vergleich zu einzelnen Phänomenen und Experimenten, die ja notwendigerweise einen enger gefassten begrifflichen Rahmen haben. Wie sollen der Astrophysiker, der die Sonne beobachtet, und er Chemiker, der eine Reaktion in einem Reagenzglas herbeiführt, einen einheitlichen begrifflichen Rahmen schaffen? Die QM tut es.

Damit ist die QM als Paradigma natürlich nicht prinzipiell unangreifbar oder vorbehaltlos universell, aber sie ist es in der Praxis dahingehend, dass sie sich (bisher) als uneingeschränkt gültig erwiesen hat. Seit der Formulierung der QM ist kein Phänomen aus ihrem begrifflichen Rahmen herausgefallen. Jedes Phänomen konnte durch eine quantenmechanische Theorie beschrieben werden.

Und jetzt bin ich wieder beim Kern des qm Formalismus: er besteht letztlich aus den folgenden Elementen:
1) ein separabler Hilbertraum
2) eine Menge selbstadjungierter Operatoren, die die Obsevablen repräsentieren
3) ein darin ausgezeichneter Operator H, sowie der daraus ableitbare Zeitentwicklungsoperator U(t) = exp(-iHt)
3') letzteres ist äquivalent zur Schrödingergleichung
(4) die Bornsche Regel (die evtl. - glaubt man der Viele-Welten-Interpretation - aus (1-3) ableitbar und daher überflüssig ist)
Gruß
Tom

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 21. Nov 2013, 09:24

Guten Tag zusammen
tomS hat geschrieben:
@Wilfried: die Unbeobachtbarkeit eines Quantenzustandes resultiert aus der einfachen Feststellung, dass der Quantenzustand (als Vektor in einem Hilbertraum) Gegenstand des Formalismus (des Modells) ist, das Objekt, das durch den Quantenzustand beschrieben wird, jedoch Bestandteil der Realität. Solange wir Realität und Modell nicht identifizieren bleibt das Modell unbeobachtbar, denn wir beobachten das Elektron selbst, nicht den Hilbertraumvektor.
Ja, das ist so. Daher formulierte ich meine Sätze ja auch so:
Wilfried hat geschrieben: .... Für mich ist der Formalismus das, was unsere Modellgleichungen (kurz gesagt Modelle) benötigen: die mathematischen/physikalsicehn Formalismen,
Das sind Methoden,wie die Modelle erstellt und auch wie diese gelöst werden.
.....
Das Modell kann nur eine möglichst zufriedenstellende Abbildung der Realität (Natur) darstellen. Zufriedenstellend hinsichtlich der Allgemeingültigkeit des Modells verbunden mit den dazu gehörenden Ergebnisse, die aus dem Vergleich Messung - theoretische Vorhersagen (Berechnungen -Simulationen- zusätzlich gestützt -hier erhalten wir die Verifikation- werden. Somit kann weder das Modell noch der Formalismus eigenständig bzw. unabhängig voneinander existieren. Daher ist es eine Notwendigkeit beide -Modell und Formalismus- für eine befruchtende Diskussion zu kennen und deren Eigenschaften stets zu berücksichtigen.
Und damit ist Deine Ansicht -2. Satz von Dir- das was ich ja auch meine. => Völlige Übereinstimmung!

@seeker
seeker hat geschrieben:Wie kommst du denn DA drauf, dass jede Wirkung eine Ursache haben muss???
Nun, dadurch dass ist hier ganz klar trenne zwischen der Natur und einem intelligenten Verstand. Die Natur, so ist meine Meinung agiert, sie tut und das tut sie -so sehe ich das eben- kausal. Unser intelligenter Verstand hat eine Intelligenz, demzufolge ein Konstruktionsvermögen, das jedoch nicht alle Parameter erfassen kann. Mit unserem Verstand haben wir unsere Technologie aufgerichtet. Diese wird zunehmend besser, jedoch wird auch diese sicherlich nicht im Stande sein alle Parameter aufzunehmen und zu bearbeiten und das sogar in Echtzeit.
Daher wird ein vom Verstand geprägtes Mess- und Auswertesystem -in diesem Fall die Physik mit all ihren Methoden und Technologien- stets ein limitiertes, modellhaftes Bild zeichnen. In vielen Fällen erkennen wir durchaus kausale Zusammenhänge, in anderen Fällen bedienen wir uns der Statistik um aus Abweichungen Schlüsse zu ziehen. Auch haben wir gerade in den QM Disziplinen immer wieder die Situation, dass wir über Kausalität nichts vermerken können, da wir den Ablauf -hier schreibe ich absichtlich das Wort zeitlichen nicht hin!!- nicht ermitteln können. Die Natur jedoch kann das, denn sie ist das. Die Natur kennt keine Zeit, sie ist die Zeit. Die Natur kennt keine Physik, sie ist die Physik. Und so geht das weiter.

Wir können die Natur selber nicht beschreiben, dies ist uns -zumindest bis jetzt- nicht möglich. Wir haben schlicht weg keinerlei Vorstellung, wie das in der WIRKLICHKEIT abläuft. Wir gehen mit unseren Mitteln und Möglichkeiten hin und erdenken uns Vorstellungen, die den Naturablauf so gut wir es vermögen auch beschreiben.

Das ist unsere reale Physik. Wenn wir also hier diskutieren, dann reden wir über unsere reale Physik. Ein ganz klein wenig -das was ich jetzt sage, ist ein wenig an den Haaren herbeigezogen, aber trifft die Grundaussage- sehe ich das in der Verschiedenheit der Standpunkte zwischen uns (Diskussionspartnern). Tom sieht die Dinge aus seiner Perspektive als aktiv arbeitender Physiker mit seinem Erfahrungshintergrund, seeker sieht das aus Sicht des fragenden und des forschenden Geistes, der etwas verstehen will, ich sehe das aus meiner Sicht als arbeitender Ingenieur und Hochschullehre, also ein wenig pragmatisch und manchmal auch ein wenig von didaktischer Perspektive -wie sag ich, wie kann ichs verständlich machen?
So kommen die verschiedenen Meinungen zueinander, stoßen und reiben sich, aber sind alle samt und sonders Verstand getrieben. Die Natur schert sich einen feuchten Kericht darum, die kümmert sich nicht darum ob Tom sagt: das ist eine Metatheorie. Die Natur kennt kein Meta!

Jetzt ein wenig klarer?

Soll heißen, wir müssen das, was wir tun und machen in dem Licht des Machbaren sehen, im Licht des Realismus und uns von der Natur anleiten lassen. Das Verständnis von Naturvorgängen darf nicht aus einem willkürlichen Akt konstruktiver Maßnahmen entstehen, sondern die konstruktiven Maßnahmen sollten so beschaffen sein, dass diese möglichst nahe der Wirklichkeit sind.

Das aber ist die Schwierigkeit und das ist meines Erachtens nach auch der Konflikt in dem wir uns dauernd befinden.

Netter Gruß

Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von Fuzzlix » 21. Nov 2013, 11:18

Ich kann Dir, Willfried nur zustimmen. Das ist genau der Knackpunkt.

Wenn ich nicht bereit bin, manche Dinge als unbeschreibbar zu akzeptieren, werde ich versuchen diese zu erklären. Diese Erklärungen müssen dann automatisch falsch und irreführend sein. Ich nenne sowas dann Gedankenblasen. Diese haben zwar einen möglicherweise wissenschaftlich begründeten Ursprung, lösen sich in ihrer weiteren Entwicklung immer weiter von der erkennbaren Realität ab. Das Problem dabei: Diese Gedankenblasen sind a) nicht beweisbar und b) nicht widerlegbar. ... und somit schwehr zu erkennen und aufzugeben.

Akzeptiere ich hingegen manche Dinge als nicht erklärbar und manche Fragen als nicht beantwortbar, so hat das aus meiner Sicht einen großen Vorteil: Ich bekomme Kräfte frei, um mich auf andere, lösbare Fragen zu konzentrieren.

Fuzzlix.
Sagt das eine Nichts zum anderen "Ich bin nicht du."

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Re: Der Gegenstand der Quantenmechanik

Beitrag von wilfried » 21. Nov 2013, 12:29

Guten tag Fuzzlix
Fuzzlix hat geschrieben:Ich kann Dir, Willfried nur zustimmen. Das ist genau der Knackpunkt.

Wenn ich nicht bereit bin, manche Dinge als unbeschreibbar zu akzeptieren, werde ich versuchen diese zu erklären. Diese Erklärungen müssen dann automatisch falsch und irreführend sein. Ich nenne sowas dann Gedankenblasen. Diese haben zwar einen möglicherweise wissenschaftlich begründeten Ursprung, lösen sich in ihrer weiteren Entwicklung immer weiter von der erkennbaren Realität ab. Das Problem dabei: Diese Gedankenblasen sind a) nicht beweisbar und b) nicht widerlegbar. ... und somit schwehr zu erkennen und aufzugeben.

Akzeptiere ich hingegen manche Dinge als nicht erklärbar und manche Fragen als nicht beantwortbar, so hat das aus meiner Sicht einen großen Vorteil: Ich bekomme Kräfte frei, um mich auf andere, lösbare Fragen zu konzentrieren.

Fuzzlix.
Das sehe ich ein klein wenig "entspannter". Solche Gedankenblasen sind manchmal!!! schon hilfreich, denn bei "wachem" Verstand und sorgfältiger Anwendung dieser Blasen können diese auch hilfreich sein. Sie können dazu führen, dass aus unverstandenen Dingen sich im Zug der Beschäftigung mit diesem Unbekannten auch unter der zunächst als unbeschreiblich oder sogar falschen Darstellung ein neuer Aspekt ergibt. Das aber muss zwingend mit sehr wachem Verstand und viel viel Vorsicht gemacht werden. Insofern eben meine leichte Abschwächung zu Deinem Beitrag.

Netter Gruß

Wilfried
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