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Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

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

Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 7. Jan 2020, 12:06

Der Nachweis, dass beim DS-Experiment ein einziges Teilchen interferiert, wird angeblich dadurch erbracht, dass die Intensität soweit heruntergefahren wird, dass jeweils nur ein Objekt durch die Apparatur geht und somit nach und nach das Interferenzbild erzeugt wird.

Mir ist aber völlig unverständlich, warum aus dem Interferenzbild eines Ensembles (denn das ist und bleibt es ja!) auf die Interferenz eines einzigen Objektes geschlossen werden kann!

Gibt es einen stringenten Beweis dafür?

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Skeltek » 7. Jan 2020, 18:24

Hi Cosma
Das habe ich mich auch schon öfter gefragt, bereits als ich in diesem Forum gelandet bin. Wir hatten hier früher mehr Profis im Forum, allerdings wurde die Frage aus meiner Sicht nie wirklich beantwortet.
Aus heutiger Sicht würde ich den Energieverlust an der Spannungsquelle versuchen zu ermitteln, wobei ich mir kein Verfahren vorstellen kann, das so akkurat zu messen... Photonen haben im Vergleich zum Energiepool der Energiequelle und den ganzen Störquellen eine extrem kleine Energie. Analog vergleichbar ist es mit dem Messen des Spannungsabfalls an einer Batterie, wenn Energie entnommen wird: Zum Messen der Spannung muss Energie entnommen werden, wobei letztlich Milliarden Elektronen fließen.

Am Ende geht die Rechnung auch nur auf komische Weise auf: Ein einzelnes Teilchen emmitiert ein Photon, dasselbe Photon muss in der Lage sein bei Absorbtion ein Teilchen auch wieder anzuregen. Würde das Teilchen zwei Photonen zur Anregung benötigen, müsste es beim Absenden wegen Energbiebillanz auch immer zwei Photonen emmitieren müssen.
Wären immer zwei oder mehr Photonen bei Absorbtion und Emission mit dem Vakuum getauscht, dann wäre es auch extrem unwahrscheinlich, daß diese beiden Photonen gleichzeitig jeweils den anderen Spalt finden um hinter dem Schirm zu interferrieren. Und selbst falls beide Photonen jeweils unterschiedliche Spalte durchlaufen, müssten sie sich auf dem Photoschirm auch an der gleichen Stelle zum interferrieren treffen.

Ich denke die neue Generation wird offener für solche Fragen und für einige alternative Ansätze sein, die das Phänomen erklären könnten, jedoch müssten erstmal die alten Anhänger der althergebrachten Theorien in Rente gehen, damit neue Betrachtungen ernsthaft ohne verfrühte Kritik durchgedacht werden können.

Messen ist immer ein paasiver Prozess, man misst auch nur den Anteil der Photonen, die es tatsächlich auch auf den Detektor schaffen. Es gibt keine Möglichkeit die Trajektorie von Photonen bereits bei der Genese festzulegen. Man kann nur Photonen erzeugen und durch Tricks wie Linsen und ähnlichem, den Großteil in eine grobe Richtung fokusieren und dann entsprechend mit zwei hintereinander liegenden Spalten die Photonen filtern, welche die gewünschte Trajektorie haben und welche nicht. Oder man richtet alternativ den Laser einfach grob auf den Doppelspalt und es gehen halt nur die Photonen durch, die zufällig durchs Loch fliegen.
Cosma hat geschrieben: Gibt es einen stringenten Beweis dafür?
Ist mir leider unbekannt.
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von tomS » 8. Jan 2020, 02:07

Cosma hat geschrieben:
7. Jan 2020, 12:06
Mir ist aber völlig unverständlich, warum aus dem Interferenzbild eines Ensembles (denn das ist und bleibt es ja!) auf die Interferenz eines einzigen Objektes geschlossen werden kann!
Man betrachte - bei genügend reduzierter Intensität - die beiden Muster bei i) geöffnetem bzw. geschlossenem Spalt A bzw. B, bei ii) geöffnetem bzw. geschlossenem Spalt B bzw. A sowie bei iii) geöffneten Spalten A und B. Öffnet man - ausgehend von entweder i) oder ii) - einen zweiten Spalt und gelang so zu iii) und somit zwei geöffneten Spalten, so stellt man fest, dass es Orte auf dem Schirm gibt, bei denen im Falle von iii) weniger Teilchen registriert werden als bei nur einem geöffneten Spalt.
Cosma hat geschrieben:
7. Jan 2020, 12:06
Gibt es einen stringenten Beweis dafür?
In der Physik existieren keine strengen Beweise.

In der Physik haben wir es mit theoretischen Vorhersagen zu tun, die wir experimentell prüfen. Letzteres bestätigt die theoretischen Vorhersagen der Quantenmechanik. Für diese theoretischen Vorhersagen existiert tatsächlich - ausgehend von einigen Axiomen - ein strenger mathematischer Beweis. Damit ist jedoch nicht bewiesen, dass in der Natur Interferenz vorliegt, sondern es wird lediglich bestätigt, dass der Formalismus mittels mathematischen Interferenztermen zu experimentell bestätigten Vorhersagen führt.
Gruß
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 8. Jan 2020, 11:14

tomS hat geschrieben:
8. Jan 2020, 02:07
Cosma hat geschrieben:
7. Jan 2020, 12:06
Mir ist aber völlig unverständlich, warum aus dem Interferenzbild eines Ensembles (denn das ist und bleibt es ja!) auf die Interferenz eines einzigen Objektes geschlossen werden kann!
... so stellt man fest, dass es Orte auf dem Schirm gibt, bei denen im Falle von iii) weniger Teilchen registriert werden als bei nur einem geöffneten Spalt.
Das sieht nach einer Bilanzierung aus. Irgendwie bekomme ich den Bezug zu meiner Frage nicht hin. Ich versuche noch mal. Es wird so argumentiert:

"1) DS: 2 Spalte offen; Durchfluss: n >>1 Teilchen/Zeiteinheit ----> Ensemble-Interferenzbild bei einem Versuch, I1
2) DS. 2 Spalte offen; Durchfluss: n =1 Teilchen/Zeiteinheit ----> Ensemble-Interferenzbild nach k Versuchen, I2

==> 3) Aus I1/2 folgt: ein einzelnes Teilchen zeigt Selbstinterferenz.
"

Der Schluss ist mir nicht klar.


Es sei denn, dein Beispiel ist so zu verstehen, dass aus der Bilanzierung geschlossen wird, dass bei iii) weniger Teilchen den Schirm erreichen, weil sie sich nachweislich (?) durch Interferenz ausgelöscht haben und diese Tatsache anders nicht erklärt werden kann.

Dann sind die "leeren" Orte, bzw. die "fehlenden" Treffer bei 2) bzw. iii) das Kriterium der Selbstinterferenz?

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von tomS » 8. Jan 2020, 13:01

Ich habe nicht behauptet, dass beim Öffnen eines weiteren Spaltes weniger Teilchen den Schirm erreichen, sondern dass beim Öffnen eines weiteren Spaltes weniger Teilchen an bestimmten Orten (bzw. in bestimmten bereichen) detektiert werden.
tomS hat geschrieben:
8. Jan 2020, 02:07
... so stellt man fest, dass es Orte auf dem Schirm gibt, bei denen im Falle von iii) weniger Teilchen registriert werden als bei nur einem geöffneten Spalt.
Insgs. werden immer noch gleich viele Teilchen detektiert, allerdings an anderen Orten.
Cosma hat geschrieben:
8. Jan 2020, 11:14
Dann sind die "leeren" Orte bei iii) das Kriterium der Selbstinterferenz?
Vorsicht: zunächst mal ist durch die reduzierte Interferenz sichergestellt, dass der Effekt nicht aufgrund einer Wechselwirkung zweier Teilchen entsteht, da sich zu einer Zeit immer nur ein einziges Teilchen im Experiment befindet.

Und nochmal: damit ist nicht bewiesen, dass in der Natur Interferenz vorliegt, sondern es wird lediglich bestätigt, dass der Formalismus mittels mathematischen Interferenztermen zu experimentell bestätigten Vorhersagen führt. Wir kennen einen mathematischen Formalismus, der Intereferenzterme beinhaltet und der experimentell bestätigten Vorhersagen liefert; wir kennen dagegen keinen klassischen Formalismus ohne Interferenzterme jedoch mit Teilchen, der das selbe leistet. Ob wir jetzt daran glauben, dass Quantenobjekt tatsächlich das tut, was der Formalismus beschreibt, ist nochmal eine ganz andere Fragestellung.
Gruß
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 8. Jan 2020, 16:44

tomS hat geschrieben:
8. Jan 2020, 13:01
Ob wir jetzt daran glauben, dass Quantenobjekt tatsächlich das tut, was der Formalismus beschreibt, ist nochmal eine ganz andere Fragestellung.
Ich glaube, mein Anliegen zielt eher auf diese letzte Frage:

Worin besteht die Begründung der folgenden Behauptung der gewöhnlichen QT:
"Die Versuche mit niedriger Intensität zeigen, dass ein einzelnes Q-Objekt am Spalt mit sich selbst interferiert."

Das Interf-Muster mit niedriger Intensität ist doch auch das Resultat eines Ensembles; warum glaubt man hier anhand des Musters die individuelle Interferenz "beweisen" zu können und im Versuch mit hoher Intensität nicht?

Was unterscheidet die zwei Muster voneinander, dass man o.a. Schluss ziehen kann?

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von tomS » 8. Jan 2020, 19:12

Stimmst du mir zu, dass man einen mathematischen Formalismus mit Interferenztermen benötigt, bzw. dass zumindest kein alternativer Formalismus bekannt ist?

Stimmt du mir zu, dass wenn Interferenz benötigt wird und dass wenn sich immer nur ein Teilchen im Experiment befindet, diese Selbstinterferenz logisch zwingend ist?
Gruß
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Skeltek » 8. Jan 2020, 20:04

Ich denke in der Schule wird impliziert, daß eine einzelne Detektion auf dem Photoschirm nur ein Photon bedeutet.
Erhält man nur einen einzelnen Einschlag, nimmt man an, es sei auch nur ein Photon. Das ist soweit ich weiß das einzige Argument, welches für das Einschlagen eines einzelnen Photons im Photoschirm ist. Würden zwei Photonen miteinander interferrieren, gäbe es ja zwei Einschläge auf dem Photoschirm (Im Sinne von 'sie interferrieren einmal an einem Ort und ein weiteres mal am zweiten Eischlagort'), wobei beide Photonen an beiden Stellen einschlagen würden.
Wie gesagt, es klingt ein wenig banal, aber wenn man die Intensität so weit reduziert, daß pro Detektion auf dem Bildschirm eine ganze Minute Zeit liegt, hat man innerhalb dieser Zeit nur einen Einschlag -> also auch nur ein Photon.
Viel mehr spricht eigentlich nicht dafür.

Aber ich denke der wesentlichere Streitpunkt ist, daß der evanescent wirkende Anteil innerhalb des Doppelspaltmaterials in der Regel ignoriert wird, was wohl aber sicherlich beim Passieren der Spalte eine wichtige Rolle spielen dürfte. Leider ist hier immer noch stark das nur angeschnittene Argument aus der Schule präsent, das die wenigsten so hinterfragen. Selbst bei den Diskussionen zum 'EM-Drive' wird selbst von fähigen Ingenieuren der Part der evanescenten Wellen innerhalb des Materials der Reflektionsschicht völlig ignoriert und mit der primitiven anschauung der simplen 'Reflektion bereits an der Materialoberfläche' weiter philosophiert und gesponnen (da entfällt dann der zur Oberfläche horizontal wirkende Vektoranteil).

Daß die Photonen die Schranke nur einzeln passieren ist relativ unstrittig, allerdings wurde meines Wissens nach nie die Verweildauer bzw Interaktionszeit innerhalb des Spaltes genauer untersucht. Egal welches Material es ist, wirken Photonen in der Regel immer ein wenig mit dem Materialinneren, was ähnliche Mechanismen zur Basis hat wie das Tunneln von Elektronen oder sonstigen Teilchen. Man müsste plausiblerweise annehmen, daß das Photon nicht immer den Spalt passiert, sondern immer einen Teil des Spaltmaterials durchquert. Wird aber nicht gemacht und gehört auch nicht wirklich zur Schulphysik.
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 8. Jan 2020, 22:34

tomS hat geschrieben:
8. Jan 2020, 19:12
Stimmst du mir zu, dass man einen mathematischen Formalismus mit Interferenztermen benötigt, bzw. dass zumindest kein alternativer Formalismus bekannt ist?
Stimmt du mir zu, dass wenn Interferenz benötigt wird und dass wenn sich immer nur ein Teilchen im Experiment befindet, diese Selbstinterferenz logisch zwingend ist?
Ich versuch's mal umgekehrt:
Wenn ein Teilchen den Spalt passiert und auf dem Detektor einen Punkt hinterlässt und dieser Punkt bei Vergrößerung ein Interferenzbild zeigt, wäre es m.E. bewiesen.

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 9. Jan 2020, 00:09

Cosma hat geschrieben:
8. Jan 2020, 22:34
Ich versuch's mal umgekehrt:
Wenn ein Teilchen den Spalt passiert und auf dem Detektor einen Punkt hinterlässt und dieser Punkt bei Vergrößerung ein Interferenzbild zeigt, wäre es m.E. bewiesen.
Das ist nicht der Punkt.
Man misst an einzelnen Teilchen keine Interferenz, das ist zunächst empirischer Fakt:

Es wird im Experiment sichergestellt, dass im Experiment immer nur einzelne Teilchen von der Quelle zu einem Detektor fliegen.
Man stellt am Detektor einzelne Signale fest (stellen wir uns das als Punkte auf einem Detektorschirm vor), die als das Ankommen von einzelnen Teilchen gewertet werden. An einzelnen Punkten (man lässt durch das Experiment z.B. nur ein einzelnes Teilchen durchfliegen) ist keine Interferenzerscheinung feststellbar.
Erst wenn man viele Teilchen durch die Anornung schickt, stellt sich am Detektor ein Punktmuster ein, welches bei zwei offenen Spalten so aussieht, wie man es von einer Welle erwarten würde, nicht aber von Teilchen.
(Man könnte wahlweise sogar viele weltweit verteilte DS-Experimente aufbauen und durch jedes nur ein einziges Teilchen schicken und die einzelnen Detektorpunkte dann hinterher zusammenfügen, es käme dasselbe Wellenmuster heraus.)

D.h.: Die Schlussfolgerung Punktverteilungs-Interferenmuster-> tatsächliche Interferenz am Doppelspalt ist eine Interpretation, die logisch durch unsere beste dazu dazu passende Theorie (QM) begründet ist - aber sie ist nicht zwingend, wenn man z.B. die Möglichkeit der Bohmschen Mechanik bedenkt (was die Sache aber keineswegs besser macht).
Die Krux ist ja die (das hat man ja nach diesem Befund als erstes versucht): Sobald man experimentell versucht nachzuschauen, durch welchen Spalt das Teilchen geht bzw. ob es tatsächlich durch beide geht, entsteht kein Welleninterferenz-Punktmuster mehr, stattdessen erscheint dann ein Verteilungsmuster wie man es von Teilchen erwartet.
Grüße
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von tomS » 9. Jan 2020, 00:39

Cosma hat geschrieben:
8. Jan 2020, 22:34
Ich versuch's mal umgekehrt:
Wenn ein Teilchen den Spalt passiert und auf dem Detektor einen Punkt hinterlässt und dieser Punkt bei Vergrößerung ein Interferenzbild zeigt, wäre es m.E. bewiesen.
Ja.

Man beobachtet jedoch etwas anderes; die einzelnen Punkte weisen kein Interferenzmuster auf.

Trotzdem:
tomS hat geschrieben:
8. Jan 2020, 19:12
Stimmst du mir zu, dass man einen mathematischen Formalismus mit Interferenztermen benötigt, bzw. dass zumindest kein alternativer Formalismus bekannt ist?
Stimmt du mir zu, dass wenn Interferenz benötigt wird und dass wenn sich immer nur ein Teilchen im Experiment befindet, diese Selbstinterferenz logisch zwingend ist?
Und wenn du mir nicht zustimmst, dann mit Begründung wo und warum nicht ;-)
Gruß
Tom

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Skeltek » 9. Jan 2020, 00:58

seeker hat geschrieben: Man stellt am Detektor einzelne Signale fest (stellen wir uns das als Punkte auf einem Detektorschirm vor), die als das Ankommen von einzelnen Teilchen gewertet werden.
Es geht doch eben um genau diesen Punkt. Das detektieren eines Einschlags auf dem Photoschirm deutet auf mindestens ein Teilchen hin, welches damit interagiert hat. Die Reduktion von 'mindestens' auf 'eins' ist die Schwierigkeit.

Wie soll ein einzelner Punkt ein Muster erzeugen?
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 9. Jan 2020, 01:42

tomS hat geschrieben:
9. Jan 2020, 00:39
Cosma hat geschrieben:
8. Jan 2020, 22:34
Ich versuch's mal umgekehrt:

Wenn ein Teilchen den Spalt passiert und auf dem Detektor einen Punkt hinterlässt und dieser Punkt bei Vergrößerung ein Interferenzbild zeigt, wäre es m.E. bewiesen.

Ja.
Man beobachtet jedoch etwas anderes; die einzelnen Punkte weisen kein Interferenzmuster auf.

Na, da haben wir jetzt zumindest einen klaren Ausgangspunkt.
Trotzdem:
Stimmst du mir zu, dass man einen mathematischen Formalismus mit Interferenztermen benötigt, bzw. dass zumindest kein alternativer Formalismus bekannt ist?
Ja. Soweit ich weiß, leistet die Schrödingerfunktion das und es gibt keine Alternative.
Stimmt du mir zu, dass wenn Interferenz benötigt wird und dass wenn sich immer nur ein Teilchen im Experiment befindet, diese Selbstinterferenz logisch zwingend ist?
Nein. Weil es dem o.a. von dir bestätigten Unterstrichenen widerspricht. Wenn immer nur ein einzelnes Teilchen auf dem Schirm auftrifft, entsteht auch immer nur ein Punkt und der ist kein Muster oder eine Interferenz; also benötigen wir dafür keine Interferenzbeschreibung; erst die Menge aller Punkte (von mehreren Teilchen) ergibt das Interferenzmuster. Die Interferenz ist hier also die Eigenschaft eines Kollektivs und nicht die eines Individuums.
Außerdem habe ich Probleme mit der Selbstinterferenz. Soweit ich weiß, wird die Interferenz so dargestellt:

(𝝍1 + 𝝍2)2 = (𝝍1)2 + (𝝍2)2 + 2𝝍1𝝍2

Sind dementsprechend nicht immer mind. zwei "Teilchen" für eine Interferenz erforderlich?

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von tomS » 9. Jan 2020, 07:13

Wir benötigen Interferenz deswegen, weil wir ohne den Interferenzterm die falschen Wahrscheinlichkeiten erhalten. Ohne Interferenz sowie für jeweils einen geöffneten Spalt gibt es Orte, an denen Teilchen detektiert werden, wobei genau an den selben Orten bei zwei geöffneten Spalten kein Teilchen detektiert wird. Ohne den Interferenzterm ist das nicht berechenbar.

Die Indizes 1,2 beziehen sich nicht auf Teilchen 1 und 2 sondern auf Komponenten 1 und 2 einer Wellenfunktion für ein Teilchen.
Gruß
Tom

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 9. Jan 2020, 08:12

Skeltek hat geschrieben:
9. Jan 2020, 00:58
seeker hat geschrieben: Man stellt am Detektor einzelne Signale fest (stellen wir uns das als Punkte auf einem Detektorschirm vor), die als das Ankommen von einzelnen Teilchen gewertet werden.
Es geht doch eben um genau diesen Punkt. Das detektieren eines Einschlags auf dem Photoschirm deutet auf mindestens ein Teilchen hin, welches damit interagiert hat. Die Reduktion von 'mindestens' auf 'eins' ist die Schwierigkeit.

Wie soll ein einzelner Punkt ein Muster erzeugen?
Glaubst du, dass in Wirklichkeit zwei Teilchen genau zum selben Zeitpunkt durch den Aufbau, insbesondere den Doppelspalt gehen, von denen aber nur eines am Detektor gemessen wird?
Das kann man vom Messbaufbau her sehr gut ausschließen, ganz ungeschickt sind die Leute ja nicht, aber selbst wenn das so wäre:
Zwei Teilchen interferieren nicht miteinander (denn Interferenz ist ein Überlagerungseffekt, das tun nur Wellen), sie stoßen/streuen höchstens miteinander/aneinander. Dies würde aber ein anderes Verteilungsmuster erzeugen als dasjenige, das man sieht.

Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 01:42
Wenn immer nur ein einzelnes Teilchen auf dem Schirm auftrifft, entsteht auch immer nur ein Punkt und der ist kein Muster oder eine Interferenz; also benötigen wir dafür keine Interferenzbeschreibung
Das ist wenig verwunderlich und auch nicht erforderlich, denn wo der einzelne Punkt konkret auf dem Schirm erscheinen wird, lässt sich ganz prinzipiell nicht vorhersagen.
D.h.: Für solche Einzelereignisse existiert keine Beschreibung, die empirisch prüfbar wäre.
Es ist ja bei einem einzelnen Plutoniumatom dasselbe: Auch wenn wir die Halbwertszeit von Plutonium genau wissen, so sagt uns das dennoch nichts darüber, wann dieses eine Atom zerfallen wird.
Dennoch muss es ja irgendeinen Vorgang geben, der mit dem Zerfall auch dieses einzelnen Atoms endet.
Grüße
seeker


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Cosma

Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 9. Jan 2020, 17:03

tomS hat geschrieben:
9. Jan 2020, 07:13
Wir benötigen Interferenz deswegen, weil wir ohne den Interferenzterm die falschen Wahrscheinlichkeiten erhalten. Ohne Interferenz sowie für jeweils einen geöffneten Spalt gibt es Orte, an denen Teilchen detektiert werden, wobei genau an den selben Orten bei zwei geöffneten Spalten kein Teilchen detektiert wird. Ohne den Interferenzterm ist das nicht berechenbar.
Ja, das verstehe ich. Alle Punkte sind Teil des Kollektivs, dessen Interferenzmuster ohne den Interferenzterm nicht korrekt beschrieben werden kann. Ich sehe aber keine zwingende Erfordernis, die "Selbstinterferenz" eines Teilchens zu postulieren.

Aber mal so rum:
1. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt ein Teilchen ist, klärt das den Auftreffpunkt, aber nicht die Interferenz.
2. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt eine Welle ist, klärt das die Interferenz, aber nicht den Auftreffpunkt.
3. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt sowohl Teilchen als auch Welle ist, lässt sich beides komplementär (?) berechnen.

Na, mittlerweile bin ich mir auch nicht mehr ganz so sicher! 1. und 2. scheiden zur Charakterisierung von Quantenobjekten aus - bleibt 3. Könnte man de-Broglies Materiewellen so deuten, dass nicht von vorherein feststeht, mit welcher Eigenschaft ein Quantenobjekt wechselwirkt, sondern dass die entsprechende Eigenschaft von den Bedingungen abhängt: der DS aktiviert die Welleneigenschaften, der Schirm die der Teilchen.

Nichtsdestoweniger halte ich die Behauptung, man könne bei niedriger Intensität vom Interferenzbild eines Kollektivs auf die Interferenz eines Individuums schließen, für argumentfrei - oder ich erkenne das Argument nicht.

Groetjes
Cosma

Cosma

Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 9. Jan 2020, 18:20

seeker hat geschrieben:
9. Jan 2020, 08:12
Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 01:42
Wenn immer nur ein einzelnes Teilchen auf dem Schirm auftrifft, entsteht auch immer nur ein Punkt und der ist kein Muster oder eine Interferenz; also benötigen wir dafür keine Interferenzbeschreibung
Das ist wenig verwunderlich und auch nicht erforderlich, denn wo der einzelne Punkt konkret auf dem Schirm erscheinen wird, lässt sich ganz prinzipiell nicht vorhersagen.
Die Wahrscheinlichkeit ist hier m.E. nicht ganz so wichtig, denke ich. Es ging ja darum, dass der definitive - ok. der empirische Beweis für die Interferenz eines einzigen Teilchens der Punkt, aufgelöst als Interferenzmuster, wäre.
D.h.: Für solche Einzelereignisse existiert keine Beschreibung, die empirisch prüfbar wäre.
Na, ich denke, so einen Punkt kann man schon soweit auflösen, dass man ein Muster erkennen würde. Tom hat ja auch geschrieben, dass das nicht beobachtet würde.

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 9. Jan 2020, 18:44

Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 18:20
Na, ich denke, so einen Punkt kann man schon soweit auflösen, dass man ein Muster erkennen würde. Tom hat ja auch geschrieben, dass das nicht beobachtet würde.
...und es wird auch nicht von der Theorie vorhergesagt, dass der einzelne Punkt ein IF-Muster haben müsste, also no prob.
Das Detektieren des Einzelobjekts am Schirm ist eine Impulsmessung, also misst man dort auch Teilchen(-Eigenschaft).
Das Zusammenfügen von vielen Punkten zu einem Muster ist eine Ortsmessung, also misst man dort auch Wellen(-Eigenschaft).
Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 17:03
Aber mal so rum:
1. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt ein Teilchen ist, klärt das den Auftreffpunkt, aber nicht die Interferenz.
2. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt eine Welle ist, klärt das die Interferenz, aber nicht den Auftreffpunkt.
3. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt sowohl Teilchen als auch Welle ist, lässt sich beides komplementär (?) berechnen.
Es gibt einige weitere Möglichkeiten:

1.b) Da ist ein Teilchen, das stets einen konkreten Ort hat und Impuls trägt, das aber von einer unbeobachtbaren, nichtlokalen Führungswelle gelenkt wird (die durch beide Spalte geht, das Teilchen durchquert aber nur einen der Spalte): De Broglie-Bohm.

4. Das Objekt ist weder eine Welle noch ein Teilchen
5. Das Objekt verwandelt sich nach seiner Emission (wenn unbeobachtet) am Doppelspalt in eine Welle, und verwandelt sich am Detektor dann in ein Teilchen zurück.
6. Da ist gar kein eigenständiges, isoliertes Objekt mit objektiven, intrinsischen Eigenschaften bezüglich Ort/Impuls
6.a) Diese Eigenschaften kommen nur dem Gesamtsystem zu und sind dort nichtlokal-holographisch codiert
7. Das Experiment stellt keine eine von uns unabhängige objektive Realität fest, sondern nur unser Wissen über diese Realität bzw. ist die Antwort (der Ausgang) des Experiments davon abhängig welche Frage man stellt (wie man den Messbaufbau zielgerichtet gestaltet hat).
...
...
...
Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 17:03
Nichtsdestoweniger halte ich die Behauptung, man könne bei niedriger Intensität vom Interferenzbild eines Kollektivs auf die Interferenz eines Individuums schließen, für argumentfrei - oder ich erkenne das Argument nicht.
Was geschieht dann stattdessen?
Grüße
seeker


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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von FKM » 9. Jan 2020, 20:02

Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 17:03
ch sehe aber keine zwingende Erfordernis, die "Selbstinterferenz" eines Teilchens zu postulieren.

Aber mal so rum:
1. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt ein Teilchen ist, klärt das den Auftreffpunkt, aber nicht die Interferenz.
2. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt eine Welle ist, klärt das die Interferenz, aber nicht den Auftreffpunkt.
3. Wenn wir davon ausgehen, dass das Objekt sowohl Teilchen als auch Welle ist, lässt sich beides komplementär (?) berechnen.
Es ist wohl ein Irrtum, anzunehmen, ein Teilchen (hier ein Photon) würde mit sich selbst interferieren. Nach dem Feynmanschen Pfadintegral-Formalismus, gibt es (unendlich) viele Möglichkeiten, dass ein Teilchen von A nach B, also hier ein Photon vom Strahler zum Detektor via einen oder zwei Spalten gehen kann. Jeder dieser Wege hat eine gewisse Wahrscheinlichkeitsamplitude. Das seltsame und kontraintuitive ist, dass die Wahrscheinlichkeitsamplituden komplexe Zahlen sind und sich deswegen verstärken und auslöschen können so wie man es einer Welle kennt.

So habe ich jedenfalls Josef Gaßners Deutung des Doppelspalt-Experimentes mit dem Pfadintegralformalismus in der Reihe "Von Aristoteles zur Stringtheorie, Folge 38 und 39 verstanden.
Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 01:42
Ja. Soweit ich weiß, leistet die Schrödingerfunktion das und es gibt keine Alternative.
Doch gibt es und muss es geben, weil die Schrödingerfunktion nicht Lorenz-invariant, also nicht mit speziellen Relativitätstheorie verträglich ist und daher nur eine Näherungslösung sein kann. Eine Verallgemeinerung ist die Dirac-Gleichung und eben auch der Pfadintegral-Formalismus (wenn ich da Gaßner richtig verstanden habe, der das ja alles sehr vereinfacht für ein breites Publikum darstellen muss).

Cosma

Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 9. Jan 2020, 21:46

seeker hat geschrieben:
9. Jan 2020, 18:44
Cosma hat geschrieben:
9. Jan 2020, 17:03
Nichtsdestoweniger halte ich die Behauptung, man könne bei niedriger Intensität vom Interferenzbild eines Kollektivs auf die Interferenz eines Individuums schließen, für argumentfrei - oder ich erkenne das Argument nicht.
Was geschieht dann stattdessen?
Die Frage verstehe ich jetzt nicht. Nichts geschieht. Ich halte nur die o.a. Behauptung für falsch oder nicht begründet.

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 10. Jan 2020, 04:29

Was gibt es an der Frage nicht zu verstehen?
Wenn dir ein Lösungsvorschlag nicht gefällt und du ihn als unbegründet ablehnst (und ja, das mit der Selbstinterferenz des Einzelobjekts am DS ist nur als Lösungsvorschlag zu verstehen, nicht als 'bewiesene Wahrheit', so ist Naturwissenschaft), dann musst du doch irgendeinen besseren Vorschlag auf den Tisch legen, der besser begründbar ist? Wenigstens eine Idee davon solltest du doch dann haben, die dir besser erscheint?
Und "Nichts geschieht" kann ja irgendwo auch nicht sein.
Und es ist ja nunmal so, dass der am wenigsten schlechte Lösungsvorschlag immer noch der beste ist...
Grüße
seeker


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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 10. Jan 2020, 10:58

FKM hat geschrieben:
9. Jan 2020, 20:02
Es ist wohl ein Irrtum, anzunehmen, ein Teilchen (hier ein Photon) würde mit sich selbst interferieren. Nach dem Feynmanschen Pfadintegral-Formalismus, gibt es (unendlich) viele Möglichkeiten, dass ein Teilchen von A nach B, also hier ein Photon vom Strahler zum Detektor via einen oder zwei Spalten gehen kann. Jeder dieser Wege hat eine gewisse Wahrscheinlichkeitsamplitude. Das seltsame und kontraintuitive ist, dass die Wahrscheinlichkeitsamplituden komplexe Zahlen sind und sich deswegen verstärken und auslöschen können so wie man es einer Welle kennt.

So habe ich jedenfalls Josef Gaßners Deutung des Doppelspalt-Experimentes mit dem Pfadintegralformalismus in der Reihe "Von Aristoteles zur Stringtheorie, Folge 38 und 39 verstanden.
Man muss hier wirklich streng beachten, dass es sich hier um modellhafte Beschreibungen handelt, nicht um die objektive Realität selber.
Wir können hier nur davon sprechen, welche (unter welchen Grundannahmen) von uns konstruierten, konsistenten, mathematischen Modelle zu den experimentell gewonnenen Daten passen.
Man kann also nicht sagen, was wirklich vorgeht, man kann nur sagen, wie man es derzeit am besten beschreiben kann.
D.h., man kann z.B. auch nicht sagen, dass da wirklich unendlich viele Möglichkeiten sind und dass dass solche Objekte wirklich alle Möglichkeiten nutzen von A nach B zu kommen und dass jedem dieser Wege wirklich eine Wahrscheinlichkeit innewohnt, die wirklich einen imaginären Anteil hat und die wirklich mit sich selbst interferiert.
Grüße
seeker


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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Cosma » 10. Jan 2020, 12:22

seeker hat geschrieben:
10. Jan 2020, 04:29
Was gibt es an der Frage nicht zu verstehen?
Wenn dir ein Lösungsvorschlag nicht gefällt und du ihn als unbegründet ablehnst [...] dann musst du doch irgendeinen besseren Vorschlag auf den Tisch legen, der besser begründbar ist? Wenigstens eine Idee davon solltest du doch dann haben, die dir besser erscheint? [...]
Und "Nichts geschieht" kann ja irgendwo auch nicht sein.
Gaanz ruhig, Brauner... :-) . Ich kann die Frage wirklich nicht einordnen. Einige meiner Antworten bezogen sich auf Tom's Fragen, die er aus einem bestimmten (didaktischen) Grund beantwortet haben wollte; vielleicht waren sie der Grund des Missverständnisses.

Deinen Bemerkungen entnehme ich, dass ich dir mein Problem noch nicht wirklich transparent machen konnte. Ich versuche es nochmal:

1. Die Behauptung: "Einzelne Quantenobjekte haben die Eigenschaft der Selbstinterferenz."
2. Das Argument: "Bei schwacher Intensität, wenn sich jeweils nur ein Teilchen in der Apparatur befindet und mehrere Versuche durchgeführt werden, ergibt sich auf dem Schirm das Interferenz-Muster." (Es geht nur um die Kopenhagener Interpretation)

Mein Gegenargument: auch bei schwacher Intensität ist das resultierende Interferenz-Muster das Ergebnis eines Kollektivs; diese Kollektiv-Eigenschaft auf ein einzelnes Individuum zu übertragen ist m.E. logisch nicht zulässig. Ein echter Beweis wäre, wenn jeder einzelne Auftreff-Punkt am Schirm ein Interferenzmuster zeigen würde, erst dann kann man von individuellen Eigenschaften sprechen. Da das lt. Tom aber nicht beobachtet wird, ergibt sich m.E. der Widerspruch zu 1.).

Ich möchte jetzt bis hierher nur wissen, ob meine Überlegungen richtig sind (in dem Fall würdest du mir zustimmen, denke ich) oder ob in meinem Gegenargument irgendwo ein Haken sitzt: dann wüsste ich gerne, wo.

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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von Skeltek » 10. Jan 2020, 13:34

seeker hat geschrieben: Glaubst du, dass in Wirklichkeit zwei Teilchen genau zum selben Zeitpunkt durch den Aufbau, insbesondere den Doppelspalt gehen, von denen aber nur eines am Detektor gemessen wird?
Nein, das glaube ich nicht. u solltest nicht was ich schreibe mit meiner Meinung verwechseln; man kann ja auch Argumente gegen die eigene Meinung auf den Tisch legen. Ich bin ja auch der Ansicht, daß es sich nur um ein Photon handelt.
Ich bemängel nur die suggerierte Offensichtlichkeit der Argumentation. Ein Einschlag am Detektor, könnte mit viel Phantasie auch immer von jeweils zwei Photonen ausgelöst werden. Dass ein Aufleuchten am Detektor nicht die Messung von zwei am selben Ort einschlagenden Photonen sein soll, halte ich einfach nicht für trivial (auch wenn es relativ offensichtlich ist).

Was du folgend an Cosma geschrieben hast:
seeker hat geschrieben:
10. Jan 2020, 04:29
Wenn dir ein Lösungsvorschlag nicht gefällt und du ihn als unbegründet ablehnst, dann musst du doch irgendeinen besseren Vorschlag auf den Tisch legen, der besser begründbar ist?
Als Frage formuliert sinnvoll. Ich denke, man kann durchaus etwas bemängeln, auch wenn man keinen besseren Vorschlag hat. Bevor es die RT gab, wiesen auch eine nennenswerte Menge an Wissenschaftlern auf Widersprüche und Unstimmigkeiten hin, auch wenn erst Einstein die Lösung entdeckte.
es braucht ja erstmal Leute, die zweifeln, bevor man sich dazu aufrafft, eine Alternativlösung zu suchen. Die Zeitspanne zwischen Zweifel und Entdeckung einer besseren Idee ist die eigentliche Arbeit in der Physik. Den Zweifel zu bemängeln, weil noch keine Alternatividee bereitsgestellt werden kann, halte ich für kontraproduktiv und bremsend.
Es hat auch keiner Einstein bemängelt und von der Suche nach einer besseren Lösung versucht abzuhalten. Hätte er aufgegeben, als er anfing zu zweifeln, hätte er wohl nie Jahre später die RT fertig entwickeln können.
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Re: Rätselhafter Beweis: individuelle Interferenz

Beitrag von seeker » 10. Jan 2020, 15:20

Ich versuche es kurz und knapp auf den Punkt zu bringen, vielleicht verstehst du mich dann besser:
Cosma hat geschrieben:
10. Jan 2020, 12:22
Mein Gegenargument: auch bei schwacher Intensität ist das resultierende Interferenz-Muster das Ergebnis eines Kollektivs; diese Kollektiv-Eigenschaft auf ein einzelnes Individuum zu übertragen ist m.E. logisch nicht zulässig.
Doch, es ist logisch zulässig, aber es ist logisch nicht zwingend.
Cosma hat geschrieben:
10. Jan 2020, 12:22
Ich möchte jetzt bis hierher nur wissen, ob meine Überlegungen richtig sind
Sie sind m.E. richtig, wenn du "nicht zulässig" durch "nicht zwingend" ersetzen tust.
Grüße
seeker


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