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Interpretationen der QM

Quantenmechanik, Unschärfenrelation, Welle-Teilchen-Dualismus, Rechenmethoden sowie Interpretation der Quantenmechanik, Quantenfeldtheorie
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Interpretationen der QM

Beitrag von seeker » 30. Jan 2015, 13:03

Das hier schaut auch sehr interessant aus:

Schrödingers Cäsium
22. Januar 2015
Messungen an Cäsiumatomen sprechen gegen makrorealistische Interpretation der Quantenmechanik.
http://www.pro-physik.de/details/news/7 ... esium.html

Vielleicht lassen sich also doch noch einige Interpretationen der Quantenwelt empirisch ausschließen!

Grüße
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von Job » 30. Jan 2015, 15:37

""Anders gesagt: Allein dadurch, dass wir den Ball mit den Augen verfolgen, sorgen wir dafür, dass er sich für eine Flugbahn „entscheidet""

Dieser Satz allein sagt viel aus über die Qualität dieses Artikels. Man achte besonders auf "Flugbahn". Ich habe ja schon viel schwer verdauliches in dieser Richtung gelesen, aber das hier übertrifft es noch. Ansonsten ist alles so vage beschrieben, dass für mich die Aussage = null ist.

ps. Habe heute etwas schlechte Laune :-)

ps. Der Ball zittert genauso wie ein Cäsiumatom, nur ist die Amplitude dieser Zitterbewegungen so klein, dass wir sie nicht messen können. Sie liegt bei 10[up]-42[/up] m.
Alles ist einfacher, als man denken kann, zugleich verschränkter, als zu begreifen ist.
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von tomS » 30. Jan 2015, 21:32

Der Artikel besagt ganz grob, dass (im besprochenen Einzelfall) die mikroskopischen Regeln der QM auch makroskopisch gelten. Das ist prinzipiell nicht weiter überraschend sondern wird von der Mehrheit der Physiker auch so erwartet. Und es wird für andere makroskopische Quantenobjekte (z.B. Bose-Einstein-Kondensate) auch beobachtet.

Evtl. sind dies auch Experimente, die die Viele-Welten-Interpretation weiter stärken können.
Gruß
Tom

«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»

Timm
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von Timm » 31. Jan 2015, 10:49

tomS hat geschrieben:Evtl. sind dies auch Experimente, die die Viele-Welten-Interpretation weiter stärken können.
Interessant, inwiefern?
Angenommen, es ließe sich erhärten, daß sich die Verschränkung (einschließlich Messapparatur), wenn auch als solche nicht mehr wahrnehmbar, auch auf makroskopische Objekte erstreckt (was bliebe einem allerdings anderes als zu extrapolieren?). Inwiefern würde das die Kopenhagener beeindrucken? Würden die nicht sagen, die klassische Welt sei davon nicht unterscheidbar und man könne ja gerne von der "klassischen Welt" sprechen, allerdings nur von einer. Das Potential aller Möglichkeiten werde nicht ausgeschöpft.
Ich sehe im Moment nicht, wie es zu einer Verschiebung der Standpunkte kommen sollte.

FKM
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von FKM » 31. Jan 2015, 12:03

seeker hat geschrieben:Das hier schaut auch sehr interessant aus:

Schrödingers Cäsium
22. Januar 2015
Messungen an Cäsiumatomen sprechen gegen makrorealistische Interpretation der Quantenmechanik.
http://www.pro-physik.de/details/news/7 ... esium.html

Vielleicht lassen sich also doch noch einige Interpretationen der Quantenwelt empirisch ausschließen!

Grüße
seeker
Die Autoren schreiben, dass ihr Experiment die Bohmsche Interpretation der QM nicht ausschließen kann,
nur realistische und lokale Interpretationen, aber das ist doch schon seit den 80er Jahren bewiesen (Aspect..), oder?
Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Bellsche_Ungleichung
Die Bohmsche Interpretation hat kein Problem mit Schrödingers Katze. Deswegen verstehe ich nicht,
was für neue Erkenntnisse das Experiment gebracht hat (und den Artikel in pro-physik demnach auch nicht).
PHYSICAL REVIEW X5,011003 (2015) hat geschrieben:The reported violation of the LG inequality proves
that the concept of a well-defined, classical trajectory is
incompatible with the results obtained in a quantum-walk
experiment. Yet, the concept of well-defined trajectories
in position space can, in part, still be rescued, provided
that one renounces locality. An example is provided by
Bohmian mechanics, whose predictions are shown to be
equivalent to those of nonrelativistic quantum mechanics
... It is therefore clear that Bohmian mechanics is not in contradiction with our
findings

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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von Job » 14. Feb 2015, 10:14

Ich möchte gerne noch mal auf das folgende von mir etwas zu scharf kritisierte (war nicht mein Tag) Zitat aus dem ganz oben verlinkten Artikel zurückkommen.
"Anders gesagt: Allein dadurch, dass wir den Ball mit den Augen verfolgen, sorgen wir dafür, dass er sich für eine Flugbahn „entscheidet""
Diese Aussage enthält aus meiner Sicht einen wichtigen Aspekt, der für den makroskopischen Fall die Kopenhagener Interpretation so unglaubwürdig macht. Es wird suggeriert, dass es wichtig ist, den Ball mit den Augen zu verfolgen, damit etwas mit ihm passiert, um so das "Messen" irgendwie einzubauen.

Die Kernaussage ist meiner Meinung nach eine andere und lässt sich für dieses Beispiel so formulieren.
Allein dadurch, dass wir uns in der Nähe des Balles befinden, sorgen wir dafür, dass seine Flugbahn eine andere ist, als wenn wir nicht da wären.



Dabei spielt es keine Rolle, ob wir den Ball mit unseren Augen anschauen, oder ihm den Rücken zuwenden. Das Ergebnis bleibt das Gleiche. Nur die Verteilung unserer Masse und der Abstand zum Ball sind entscheidend.

Wenn wir das Modell des Poincare-Gases als Teil des Vakuums (siehe meine letzten Beitrag im thread "QM und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik") mal als Annahme zu Grunde legen (ich hoffe, ich gehe Euch nicht so langsam auf die Nerven) und auch, dass sich Wellen darin mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreiten, können wir diese umformulierte Aussage sofort verstehen. Denn die Zitterbewegungen des Balles und seine translatorische Bewegung erzeugen dann ständig Wellen im Poincare-Gas. Diese Wellen treffen auch uns und werden dabei zu einem (sehr) kleinen Teil wieder reflektiert. Diese reflektierten Wellen treffen dann wieder auf den Ball und sorgen dafür, dass er in seiner Bewegung minimal (für uns nicht messbar) beeinflusst wird. Er verhält sich dadurch anders, als wenn wir nicht da wären. Der Ball und wir befinden sich damit in einer Superposition. Bei makroskopischen Objekten spielt dies keine signifikante Rolle. Wir können es nicht einmal messen. Bei sehr kleinen Objekten wie Photonen und Elektronen, kann dies aber zu erheblichen, messbaren Abweichungen führen. Da diese Wellen auch interferieren können, kann damit auch das Doppelspalt Experiment, sowie einige sonst unverständliche Experimente (z.B. mit hintereinander stehenden Polarisationsfiltern) physikalisch verstanden werden. Die Schallgeschwindigkeit des Poincare-Gases beträgt dabei ca. 1,16 * 10[up]21[/up] m/s. Verdammt schnell, aber nicht instantan. Eine Welle im Poincare-Gas braucht nur ein paar Stunden, um den Rand unseres Universums zu erreichen. Mit dieser Geschwindigkeit breiten sich auch die Gravitation und die elektromagnetische Wechselwirkung aus.

Dies würde bedeuten, dass nicht nur die Messung selbst, sondern auch die Anordnung, der Aufbau und die Position der Messinstrumente an sich einen erheblichen Einfluss auf das Ergebnis des Experimentes haben können. Und es würde auch bedeuten, dass eigentlich alles mit allem zusammenhängt.

Die Hauptkritik gegen diese Sichtweise ist sicherlich die überlichtschnelle Ausbreitung der Wellen. Dies scheint Einstein zu widersprechen. Dies ist meiner Meinung nach aber nicht so, da die Aussagen von Einstein bzgl. der Grenzgeschwindigkeit c nur für Teilchen gelten, die sich aus geladenen Teilchen zusammensetzten und der (translatorische) Geschwindigkeitsbegriff <v> hier benutzt wird. Der Lorentzfaktor ist dabei nur abhängig von <v>. Er spielt bei thermischen Bewegungen, wo <v[up]2[/up]> benutzt wird keine Anwendung. Dazu werde ich in einem anderen Beitrag noch etwas ausführlicher eingehen. Ein Elektron in Ruhe hat eine thermische Energie (Zitterbewegung) von 1/2 m<v[up]2[/up]> = 1/2 mc[up]2[/up]. Nach der Maxwell-Boltzmann Geschwindigkeitsverteilung ergibt sich daraus, dass das Elektron sich dann zwischen zwei Treffern der Vakuumteilchen mal mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegt, mal mit Überlichtgeschwindigkeit, je nachdem wie die Trefferlage der Vakuumteilchen sich gerade zufällig gestaltet. Daher können sich auch Teilchen beim Tunneleffekt tatsächlich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, ohne Einstein zu widersprechen. Im Grunde hat man Einsteins Ergebnisse aus meiner Sicht zu stark verallgemeinert und auf alle Massen bezogen, auch auf Massen, die nicht elektromagnetischen Ursprungs sind.

Es ist nun eine Glaubensfrage, welche Interpretation der QM man favorisiert, da man vielleicht keine davon wirklich direkt experimentell beweisen oder widerlegen kann. Der Vorteil der obigen Interpretation wäre, dass sie eine Fülle von neuen Ideen zulässt, weil sie so konkret ist, dass wir sie verstehen können und sie das Ursache-Wirkungsprinzip nicht in Frage stellt.

Der Nachteil der de-Broglie-Bohm Interpretation in Form der dort postulierten unklaren Natur der "Führungswellen" wäre damit aus meiner Sicht zum großen Teil beseitigt. Man kann es ja auch so sehen, dass das Doppelspalt-Experiment eigentlich als Bestätigung dieses Modells angesehen werden könnte. :-)

Viele Grüße
Job
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von tomS » 14. Feb 2015, 14:40

Messungen an Cäsiumatomen sprechen gegen makrorealistische Interpretation der Quantenmechanik.

Kann ein Elfmeterschuss ins Tor und gleichzeitig ins Aus gehen? Für sehr kleine Objekte scheint dies möglich zu sein: Sie können sich zur gleichen Zeit auf verschiedenen Bahnen bewegen. Das besagt zumindest die Theorie der Quantenmechanik. In der Welt der großen Dinge scheinen jedoch andere Regeln zu gelten: Der Fußball fliegt stets in eine definierte Richtung.
Ich halte den Begriff makrorealistisch für seltsam und irreführend. Ich kann durchaus eine realistische Auffassung vertreten, die auf die Makrowelt zutrifft, zum Beispiel die Everett- oder Viele-Welten-Interpretation.

Kein Physiker zweifelt heute ernsthaft daran, dass im Makrokosmos identische physikalische Gesetze gelten, die sich jedoch makroskopisch anders zeigen als mikroskopisch.


Job hat geschrieben:Allein dadurch, dass wir den Ball mit den Augen verfolgen, sorgen wir dafür, dass er sich für eine Flugbahn "entscheidet".
Das ist natürlich sehr unpräzise formuliert. Das entscheidende ist nicht, dass ich den Ball beobachte, sondern dass er mit Licht in Wechselwirkung steht. Wenn ich den Ball beobachten möchte, der Raum aber absolut abgedunkelt ist, passiert einfach nichts. Wenn der Ball mit der Umgebung (hier: Licht) in Wechselwirkung steht, wird er allein dadurch schon lokalisiert (siehe z.B. auch die Blasenkammer). Das funktioniert jetzt wieder ohne weiteres Zutun der reinen Beobachtung.

Die Physiker sind sich weitgehend über die Roll der Dekohärenz und des Effekts des "Erscheinens einer klassischen Welt" einig.


FKM hat geschrieben:Die Autoren schreiben, dass ihr Experiment die Bohmsche Interpretation der QM nicht ausschließen kann,
nur realistische und lokale Interpretationen
Die Bohmsche Interpretation ist in der Tat so nicht auszuschließen.

Präzisierung: du meinst nicht lokale Interpretationen und realistische Interpretationen, sondern lokal-realistische Interpretationen. Die Adjektive müssen jeweils beide auf die Interpretation zutreffen. Ja, du hast recht, diese sind experimentell ausgeschlossen.
Gruß
Tom

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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von Job » 15. Feb 2015, 18:35

tomS hat geschrieben: Wenn der Ball mit der Umgebung (hier: Licht) in Wechselwirkung steht, wird er allein dadurch schon lokalisiert (siehe z.B. auch die Blasenkammer). Das funktioniert jetzt wieder ohne weiteres Zutun der reinen Beobachtung.
Hallo Tom,

es tut mir leid, aber dieser Satz ist für mich genauso unglaubwürdig und unverständlich wie die KI. Wie soll das physikalisch von statten gehen? Reicht ein Photon dafür aus oder müssen es viele sein und wenn ja, wie viele?

Das Problem dabei ist meiner Meinung nach, dass wir für die Dekohärenz bekannte Teilchen wie Photonen als Ursache annehmen (müssen). Dabei sind aus meiner Sicht nicht Photonen, Elektronen, Protonen, etc. die Ursache der Dekohärenz des Balles, sondern die Elektronen, Protonen, etc., aus denen er besteht, selbst sind bereits die Produkte einer Dekohärenz, wenn man es denn so nennen will. Die Dekohärenz (Kondensatbildung) hat bereits zu Beginn des Universums stattgefunden und als Produkte die heute bekannten Teilchen hinterlassen. Diese Teilchen sind stabil, weil sie der Druck des Vakuums weiter zusammenhält. Sie sind echte Teilchen und der Ball ist einfach ein Konglomerat aus ihnen. Auf diesem Level (Ball) ist eine Dekohärenz damit nicht mehr notwendig. Interessanterweise unterliegt der Ball aber trotzdem auch den Gesetzen der Quantenmechanik. Dies gilt zum einen für die Dynamik seiner Atome, zum anderen aber auch für seine Bewegungsgleichungen. Ein Ball in "Ruhe" ist nämlich auch nicht in Ruhe, sondern er zittert genauso wie ein Elektron. Die mittlere freie Weglänge (Compton Wellenlänge des Balles) ist dabei aber so klein (ca. 10[up]-42[/up] m), dass dies nicht messbar ist und wir diese Zitterbewegungen (im Gegensatz zu atomaren Teilchen) daher komplett ignorieren und die Bewegung des Balles mit Newton beschreiben können.

Die Dekohärenz hat damit aus meiner Sicht durchaus einen realen Hintergrund, allerdings mit dem Unterschied, dass die Teilchen, die für diese Dekohärenz sorgen bzw. gesorgt haben, die Vakuum-Teilchen sind und nicht die uns heute bekannten. Mit letzteren kann man es physikalisch einfach nicht begreifen.

Viele Grüße
Job
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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von tomS » 16. Feb 2015, 09:45

Was soll ich dazu sagen? Deine Ideen sind falsch.

Lies dir am besten mal ein paar gute Artikel dazu durch.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dekoh%C3%A4renz
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as ... heText.pdf
http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0312059v4.pdf
Gruß
Tom

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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von seeker » 2. Mär 2015, 11:57

Hier mal noch ein interessantes Update:

Schrödingers Katze ist tot und lebendig
Im alten Dilemma der Quantenmechanik über die Interpretation der Wellenfunktion gibt es nun erstmals experimentelle Fortschritte durch österreichische Physiker in Australien.
http://futurezone.at/science/schroeding ... 12.870.851

Veröffentlichung:
Measurements on the reality of the wavefunction
http://arxiv.org/abs/1412.6213

Grüße
seeker
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seeker


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Re: Interpretationen der QM

Beitrag von deltaxp » 2. Mär 2015, 13:05

Job hat geschrieben: Allein dadurch, dass wir uns in der Nähe des Balles befinden, sorgen wir dafür, dass seine Flugbahn eine andere ist, als wenn wir nicht da wären.
auch das ist nicht nötig. es geht um die Wechselwirkung mit der Umgebung, der für die dekohärenz des quantenmechanischen Ballsystems sorgt. da brauch ich nicht mal in der nähe sein, der ball fliegt ins tor egal ob ich im Stadion sitze oder beim fernsehen zugucke, da so oder so viele Teilchen (Materie und Strahlung) in der ballumgebung sind, mit der er sich verschränkt und die es seinerseits immer weitertun, bis in der tat auch mit , der vor dem fernseher sein Bierchen trinkt.

selbst wenn ich ihm im all abschiesse hab da ich da immer noch den Sonnenwind, kosmische Stahlung, die Strahlung der sonne , der reflektierte Sonnenstrahlung von den Planeten, deren Wärmestrahlung, und last not least die kosmische hintergrundstrahlung.

ansosnsten Job, sind die Literaturangaben von Tom sehr hilfreich. das das Thema verwirrend ist, brauch einen nicht zu wundern, qm muss in unserer welt verwirrend und schräg erscheinen.

zum Thema dekohärenz zu begeninn des Universums. da muss man aufpassen, wie man das interpretert, natürlich gibt es Wechselwirkungen zwischen den Teilchen. aber du kannst das gesamte Universum halt prinzipiell durch eine wellenfunktion darstellen. die Lokalität unseres Universums gemäß der vwt erscheint durch die kausale Unabhängigkeit unseres lokalen wellenmaximums von den andern.

was man aber machen kann: du kannst einen quantenzustand präparieren, bzw ein untersystem von der Umgebung isolieren in einen definierten quantenzustand bringen und den sich entwickeln lassen (ohne Wechselwirkung mit der umgebung), und dann messen (explizit wechselwirken lassen mit der Umgebung). das geht mit einzelnen Teilchen sogar recht einfach, deswegen sind wir menschen ja auch darauf gestossen. und je nachdem wie geschickt du mit der experimentapparatur bist, auch mit mehr teilchen-Systemen: aber die Isolierung von der Umgebung, also dass dein untersystem keinerlei Wechselwirkung mit der Umgebung hat, wird immer immer schwerer. deswegen hat das noch keiner mit nem fussball geschafft. die dekohärenzzeiten sind einfach viel zu kurz. (http://de.wikipedia.org/wiki/Dekoh%C3%A ... renzzeiten) von einem Elektron im Vakuum dagegen sehr gross (es muss ja erstmal ein anderes photon mit ihm wechselwirken), deswegen kann man das Quantenverhalten einzelner Teilchen eben viel besser studieren.

Man kann auch keine scharfe grenze angeben ab wieviel Teilchen dekohärenz erfolgt. Dein reiner quantenmechanischer zustand hat Entropie null, je mehr Teilchen über wiviele ecken auch immer mit ihm wechselwirken desto mehr verschränkt er sich mit der Umgebung und dein Untersystem dekohäriert und kann zunhemend als gemischter Zustand beschrieben mit wachsender Entropie.

wenn die jetzt also ihr cäsium-Atom präpariert haben, was schon schwer ist, und dann "sanft" messen, (auch da dekohäriert es sicherlich bereits), aber eben wohl noch nicht ganz soweit, dass es klassisch beschreibbar wäre, also nur mit etwas gestiegener Entropie, kein reiner zustand mehr mit voller verschränkung, aber eben auch noch kein vollständig gemischter zustand mit maximaler Entropie ohne Verschränkung im Untersystem (ich empfehle da Quantenmechanik tutorial von Leonard susskind zum Thema verschränkung). dann können sie in der tat noch eine aussage zum klassischen oder quantenmechanischen verhalten machen.

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