Grundlagenprobleme der Quantenmechanik

[Rainer]

Dennoch hat noch niemand einen Sprung beobachtet.

Eigentlich schon, der Geigerzähler tickt jedesmal.

dass "Messung" (etwa die Anwesenheit eines Geiger-Zählers) den Zerfall verursacht oder "triggert".

Das Gegenteil ist der Fall, durch fortlaufende Messung kann man den Zufall (Zerfall) verhindern, zumindest kann ich mich so ein Paper erinnern.

Hier steht zwar das Gegenteil

Beobachtete Atome zerfallen schneller

Eine der verblüffendsten Erkenntnisse der modernen Physik ist, dass schon die einfache Beobachtung von Mikrosystemen deren Eigenschaften beeinflussen kann…

www.spektrum.de

Theoretisch müssten hinreichend schnell wiederholte Messungen quantenmechanische Prozesse - wie beispielsweise den radioaktiven Zerfall - sogar aufhalten können. Doch dieser so genannte Quanten-Zenon-Effekt stellt nicht die Regel, sondern lediglich eine Ausnahme dar, ergaben neue Berechnungen. In den meisten Fällen beschleunigt die Beobachtung sogar den Vorgang.

 

[TomS]

Das ist wohl ideologisch motiviert. Man stellt sich einfach vor, dass der Zerfall kontinuierlich vor sich gehen muss.

Mag sein.

Tatsächlich findet man aber Modelle, die diese Sichtweise stützen.

Jedenfalls gefallen mir alle Modelle, die versuchen eine Erklärung zu entwickeln, besser, als die Ideologie, man könne das alles überhaupt nicht verstehen.

Quantenmechanik unterscheidet sich offenbar von der klassischen Mechanik. Da hilft eine falsche Analogie auch nicht weiter.

Wieso offenbar? Und wieso falsch?

 

[TomS]

… der Geigerzähler tickt jedesmal.

Ja.

Das ist ein sehr schneller kontinuierlicher Prozess.

Das Gegenteil ist der Fall, durch fortlaufende Messung kann man den Zufall (Zerfall) verhindern, zumindest kann ich mich so ein Paper erinnern.

Du meinst den Quanten-Zeno-Effekt.

 

[antaris]

Für mich ist die Raumzeit nur ein homogener Hintergrund, auf dem Materie verstreut ist wie Reiskörner auf einer Tischplatte.

Prinzipiell mag ich den Gedanken und versuche zu verstehen, ob dieser in einem rein deterministischen Weltbild überhaupt haltbar ist. Sind dann Glattheit und Körnigkeit aber nicht eigentlich 2 Eigenschaften von 2 verschiedenen physikalischen Entitäten?

Entweder diskret oder kontinuierlich. Ich halte die Natur auf der fundamentalen, untersten Ebene für "körnig", und die "geglätteten" Beschreibungen nur für Näherungen. Aber beweisen lässt sich das nicht. Man könnte sich Theorien ausdenken, die Körnigkeit aus einer (kontinuierlichen) Feldtheorie irgendwie herleitet. Ich glaube, Einstein hat bis zuletzt nach einer solchen einheitlichen Feldtheorie gesucht.

Diskret oder kontinuierlich ist aber nicht das gleiche wie indeterministisch oder deterministisch. Ich denke ich verstehe die Argumentation bzw. worauf sie hinausläuft aber ich kann mich damit irgendwie nicht anfreunden.
Letztendlich könnte die Körnigkeit den Ursprung in den invarianten Eigenlängen der massebehaften Objekte liegen. Eine Masse oder Energie ändert sich lokal genauso wenig, wie eine Länge. Im Koordinatensystem der Raumzeit gibt es aber keine festen Längen und damit muss diese, im Gegensatz zu genannte Objekte, kontinuierlich sein?
Man kann sich auch eine diskrete Theorie ausdenken und daraus die Kontinuität ableiten. Die Prof. Neumaier versucht mit der TI aber weder das eine noch das andere. Das ist ein Thema, welches über das Thema hier und über die TI hinaus geht.

 

[Rainer]

Im Koordinatensystem der Raumzeit gibt es aber keine festen Längen und damit muss diese, im Gegensatz zu genannte Objekte, kontinuierlich sein?

Das denke ich auch.
Die Raumzeit (Punkte) ist kontinuierlich, aber es sind nur diskrete Abstände, die eine Rolle spielen.

Jedes Teilchen sieht die Raumzeit daher in einem anderen Raster und auch für jede Wechselwirkung ein anderes.
Für Felder gibt es hingegen kein Raster, wie sollte das denn gehen.

 

[antaris]

Eigentlich schon, der Geigerzähler tickt jedesmal.

Der eigentliche Zerfall findet doch auch nicht im Geigerzähler statt. Wenn die Strahlung gemessen wird, ist der Zerfall immer schon im Vergangenheitslichtkegel der Messung. Das was zum Zerfall führt können wir gar nicht messen, denn dazu müsste der eigentliche Zerfall beobachtet werden können. Der Messprozess (die Auswertung der Messung sowieso) liegt also im Zukunftslichtkegel des Zerfallsprozess.

 

[Jakito]

Das ist wohl ideologisch motiviert. Man stellt sich einfach vor, dass der Zerfall kontinuierlich vor sich gehen muss.

Quantenmechanik unterscheidet sich offenbar von der klassischen Mechanik. Da hilft eine falsche Analogie auch nicht weiter.

Dir selbst scheint aber schon auch irgendeine Art von Ontologie vorzuschweben.

Wenn man jetzt erstmal mit der minimalen statistischen Interpretation, oder auch mit der Consistent Histories Interpretation starten würde, dann müsste man sich erstmals gar nicht auf eine Ontologie bzgl. kontinuierlich, oder körnig festlegen. Der Preis dafür ist halt, dass man zunächst nur von Ensembles reden kann.

Um von dieser Ensemble-Beschreibung zu einer Beschreibung der Einzelexperimente zu kommen, ist es nicht ausreichend, einfach nur auf möglichen Ontologien hinzudeuten. Auch bei Neumaier's (sehr schönem) Quantum tomography explains quantum mechanics paper und seinem detector response principle (DRP) bin ich da ein wenig skeptisch.
Du hattest weiter oben geschrieben, Du hättest ein wenig von Neumaier gelesen, hättest aber nur eine Darstellung/Entwicklung der Quantenmechanik gesehen, keine Interpretation. Dies könnte tatsächlich eine recht zutreffende Beschreibung dieses Papers sein.

Aus meiner Sicht wurde die TI in den 5-Papern von 2019 beschrieben (bzw. in dem Buch, in großen Teilen aus dem Inhalt dieser 5 Paper besteht). Dieser Interpretation gelingt tatsächlich die Beschreibung des Einzelsystems, aber zu einem "nicht-trivialem" Preis.

 

[antaris]

Das denke ich auch.
Die Raumzeit (Punkte) ist kontinuierlich, aber es sind nur diskrete Abstände, die eine Rolle spielen.

Ja Abstände zwischen Objekte. In einer vollkommen leeren Raumzeit ergeben Abstände m.E. keinen Sinn. Abstände zwischen was? Zwischen 2 identische Raumzeitpunkte, ohne sonstige Aussagekraft (eine vollkommen leere Raumzeit sollte flach sein, da keine Massen/Energien enthalten sind, welche die Raumzeit krümmen). Erst wenn das Lineal "in die Raumzeit hineingehalten wird", bekommt der Abstandsbegriff seinen Sinn.

 

[Rainer]

n einer vollkommen leeren Raumzeit ergeben Abstände keinen Sinn

Das auch, ich habe aber oben auch noch ergänzt, das Raster ergibt sich immer beobachterbezogen.

Wobei Raster irreführend ist, denn es geht natürlich um Polarkoordinaten.

 

[antaris]

Das auch, ich habe aber oben auch noch ergänzt, das Raster ergibt sich immer beobachterbezogen.

Wobei Raster irreführend ist, denn es geht natürlich um Polarkoordinaten.

Ist das Koordinatensystem ein mathematisches Hilfsmittel, um überhaupt etwas innerhalb der Raumzeit berechnen zu können oder ist es wirklich in der Natur realisiert?

Jedes Teilchen sieht die Raumzeit daher in einem anderen Raster und auch für jede Wechselwirkung ein anderes.

Nein für jedes massebhaftete Teilchn ist das Raster lokal genau das gleiche, wie für alle anderen massebehaftte Objekte.

Für Felder gibt es hingegen kein Raster, wie sollte das denn gehen.

Die Raumzeit wird nicht als Feld beschrieben?

 

[Rainer]

Ist das Koordinatensystem ein mathematisches Hilfsmittel, um überhaupt etwas innerhalb der Raumzeit berechnen zu können oder ist es wirklich in der Natur realisiert?

Jedes Koordinatensystem ist willkürlich, solange diese Wirkungen nicht wirklich (in der Raumzeit) gequantelt sind.
Die Metrik eines Koordinatensystems ist real, aber diese kann man mit (fast) beliebigen Koordinaten verwirklichen.

 

[antaris]

Jedes Koordinatensystem ist willkürlich, solange diese Wirkungen nicht wirklich gequantelt sind.
Die Metrik eines Koordinatensystems ist real, aber diese kann man mit (fast) beliebigen Koordinaten verwirklichen.

Die Metrik ist ja der invariante Abstand, also die Eigenlänge in der 4D Raumzeit. Erst wenn ich überhaupt Abstände messen kann, hat die Metrik einen Sinn.

Jedes Teilchen sieht die Raumzeit daher in einem anderen Raster und auch für jede Wechselwirkung ein anderes.

Ist nicht für jedes massebehaftete Teilchn das Raster lokal genau das gleiche, wie für alle anderen massebehaftte Objekte, an deren Raumzeitpunkten? Das zeigt sich m.E. am Beispiel in der Invarianz der natürlichen Einheiten. Lokal ist die Raumzeit also m.E. immer invariant und damit flach

Für Felder gibt es hingegen kein Raster, wie sollte das denn gehen.

Die Raumzeit wird nicht als Feld beschrieben?

 

[Rainer]

Die Metrik ist ja der invariante Abstand, also die Eigenlänge in der 4D Raumzeit.

Nein, die Metrik beschreibt die Raumzeitkrümmung, abzulesen an den Raumzeit-Abständen ds, das hat mit der Eigenlänge L° gar nichts zu tun.
Anhand der Metrik kann man lediglich die Eigenlänge in ein anderes Bezugssystem transformieren, zB in der flachen Raumzeit die Lorentzkontraktion.

Das zeigt sich zum Beispiel in der Invarianz der natürlichen Einheiten. Lokal ist die Raumzeit alsom.E. immer invariant und damit flach

Natürliche Einheiten haben nichts mit Invarianz zu tun, und beides hat nichts mit der flachen Raumhzeit zu tun.
Dass Naturkonstanten invariant sind, ist eine andere Frage.

Nein für jedes massebehaftete Teilchn ist das Raster lokal genau das gleiche

Dafür gibt es keinen Grund. Warum sollte ein Elektron die Welt mit den gleichen Augen sehen wie ein Quark?

Die Raumzeit wird nicht als Feld beschrieben?

Die SRT und ART kennt keine Quantisierung. Die Raumzeit ist nach meiner Ansicht sehr wohl als Feld zu beschreiben, da sie eben nicht gerastert ist. Allerdings sehen die Teilchen die Raumzeit gerastert, aber die Raster müssen sich ja nicht decken, denn der Ort für jedes Teilchen ist ja nicht objektiv/absolut gerastert. Außerdem sind diese "Raster" natugemäß sphärisch, können sich also niemals decken.

 

[antaris]

Nein, die Metrik beschreibt die Raumzeitkrümmung, abzulesen an den Raumzeit-Abständen ds, das hat mit der Eigenlänge L° gar nichts zu tun.
Anhand der Metrik kann man lediglich die Eigenlänge in ein anderes Bezugssystem transformieren, zB in der flachen Raumzeit die Lorentzkontraktion.
Natürliche Einheiten haben nichts mit Invarianz zu tun, und beides hat nichts mit der flachen Raumhzeit zu tun.
Dass Naturkonstanten invariant sind, ist eine andere Frage.

Du hast recht. Eignlänge und Raumzeit-Abstand sind nicht das gleiche. Mir wird gerade auch klar woher diese Vermischung stammt. Bisher habe ich den Abstandsbegriff auf alle Abstande bezogen, also a. zwischen 2 verschiedene Ereignisse aber auch b., auf den Abstand (einer Länge) von einem Objekt, wie z.B. dem Anfang und Ende eines Lineals.

a. ist der Raumzeit-Abstand und b. die Eigenlänge.

Dennoch beschreibt die Metrik aber nicht nur gekrümmte Raumzeiten, sondern auch flache, also die spezielle Minkowski-Raumzeit und das lokal an jedem Punkt der, im allgemeinen, gekrümmten Raumzeit

Dafür gibt es keinen Grund. Warum sollte ein Elektron die Welt mit den gleichen Augen sehen wie ein Quark?

Du meinst das Elektron ist die Bakterie und das Quark der Elefant und beide nehmen eine unterschidliche Realität wahr? Ja da stimme ich die zu. Dennoch sind für die Bakterie und dem Elefant die natürlichen Einheiten invariant und somit identisch. Die wahrgenommene Realität hängt somit in die großen Skalen gesehen stark von der eigenen Größe, im Verhältnis zu den anderen Objekten im Universum ab.

Die SRT und ART kennt keine Quantisierung. Die Raumzeit ist nach meiner Ansicht sehr wohl als Feld zu beschreiben, da sie eben nicht gerastert ist. Allerdings sehen die Teilchen die Raumzeit gerastert, aber die Raster müssen sich ja nicht decken, denn der Ort für jedes Teilchen ist ja nicht objektiv/absolut gerastert. Außerdem sind diese "Raster" natugemäß sphärisch, können sich also niemals decken.

Ja das ist richtig aber wenn Felder nicht körnig sein können, wie kann dann die Raumzeit als kontinuierlich Feld und ein Quantenobjekt ein diskretes Feld realisiert sein?

 

[Rainer]

Bisher habe ich den Abstandsbegriff auf alle Abstande bezogen, also a. zwischen 2 verschiedene Ereignisse aber auch b., auf den Abstand (einer Länge) von einem Objekt, wie z.B. dem Anfang und Ende eines Lineals.

Naja, das ist nicht falsch aber unsinnig ;-))
Im eigenen System der Gleichzeitigkeit gilt dt = 0 und daher trivialer Weise ds = dr

nicht nur gekrümmte Raumzeiten, sondern auch flache

flach ist nur eine spezielle Krümmung K=0

die natürlichen Einheiten invariant und somit identisch

Die haben aber nichts mit einer Rasterung der Raumzeit zu tun.
Ich gehe davon aus, dass die Comptonläge das Maß der Dinge sein wird, und die ist für jedes Elementateilchen anders (und gleichwohl invariant).

Die wahrgenommene Realität hängt somit in die großen Skalen gesehen stark von der eigenen Größe

Da sagst Du es ja selber.

wie kann dann die Raumzeit als kontinuierlich Feld und ein Quantenobjekt ein diskretes Feld realisiert sein?

Na, das ist einfach. Nimm ein Bild und setze die Pixelgröße hoch. Wenn Du am linken Rand vorher eine (ursprüngliche) Pixelbreite entfernst, und die Pixelgröße genauso veränderst, dann wird das Ergebnis anders sein. Es kommt auf die Positiion an, von der aus die neuen Pixel konstruiert werden.
Ein Teilchen, das die Welt gerastert sieht, geht immer von der eigenen Position aus. Du kannst die Position zwar ungerastert verändern, aber das gerasterte Bild sieht immer wieder ein bisschen anders aus.

 

[antaris]

@Rainer
Das ist jetzt aber alles Off-Topic zum eigentlichen Thema, welches ich nicht weiter stören will. Ich finde diese "Nebendiskussion" aber sehr interessant und würde das gerne in einen neuen Thread weiter diskutieren.
Meine Meinung zur Stochastik in der QM habe ich soweit geäußert aber wirklich etwas dazu beitragen kann ich eh nicht.

 

[Rainer]

Dauer 1,5 Std, (der Ton beginnt erst nach 20 s).
Es ist nicht so, dass ich alles verstanden hätte, dazu redet Carroll viel zu schnell, bevor ich überhaupt erkenne, ob ich es verstanden habe oder nicht.

 

[blue.moon]

Hi, Rainer!

Carroll spricht auch mir zu schnell aber wenn ich den Text mitlaufen lasse, geht es eigentlich.

Was willst du mit dem Vortrag bzw. seiner Hauptpunkte, die ich unten kurz aufführen will?

Natürlich, unabhängig davon, ich habe nicht so viel drauf wie Tom und Du, und oft stelle ich Fragen, die nicht direkt mit Eurer Diskussion sagen wir harmonieren...

Ich finde das Thema nur so spannend!!! Ansonsten, Rainer, werde ich dich/euch nicht weiter stören und mich auf das Mitlesen beschränken.



Hawkings Vermächtnis z.B. Einheitlichkeit und Informationsverlust bei der Verdampfung von Schwarzen Löchern -
Zwei Wege: semiklassisch und vollständig quantenmechanisch: letzteres: Betrachtung der Wellenfunktion des Universums, bei der Raum (und Zeit) emergent sind. Ziel ist es, die Lokalität und Struktur des Hilbertraums zu verstehen –
QG: u.a. Vorschlag, dass das Universum als ein Vektor im Hilbertraum existiert, der sich glatt entwickelt -
Nicht-Lokalität und Struktur des Hilbertraums (HH): Probleme mit der Faktorisierung des Hilbertraums in Tensorprodukte von Regionen und: Hinweise auf Nicht-Lokalität durch Holographie, Komplementarität und Unitarität -
Feuerwälle und Einheitlichkeit: Vorschlag, dass der HH endliche Dimensionen haben könnte, da mit Gravitation nur eine endliche Anzahl von Ereignissen in einer Region auftreten kann -
Kosmische Expansion und Freiheitsgrade: Modellierung der Expansion des Universums durch Quanten-Schaltkreise und Entanglement von Freiheitsgraden -
Emergenz von Raumzeit-Geometrie durch Quantenverschränkung: Ansatz zur Ableitung der Raumzeit-Geometrie aus der Struktur des HH und der Quantenverschränkung, Vorschlag, dass Einsteinsche Gleichungen aus Entropie und modularer Energie ableitbar sind, Aussichten und Herausforderungen: Hinweise auf die Bedeutung der semiklassischen Gravitation und die Notwendigkeit einer vollständigen Quantentheorie und: Potenzial der Emergenz der Raumzeit aus Verschränkung, wobei die Struktur des HH noch weitgehend unerforscht ist

Ich will mich noch in Ruhe mit dem Thread beschäftigen, denn ich las noch nicht alles, aber Carrolls Vortrag befasst zwar intensiv mit den Konzepten und Herausforderungen der QG und der Emergenz der RZ aus quantenmechanischen Prinzipien und betont die Notwendigkeit, die Struktur des HH und die Rolle der Verschränkung zu verstehen, um die Natur des Universums zu entschlüsseln…

Ja, und??? Ich erwartete Lösungen...
LG Mondlicht

 

[Rainer]

Ja, und??? Ich erwartete Lösungen...

Ich habe es gepostet, weil es wohl um viele ähnliche Fragen geht wie hier, aber eine besser Antwort als von Carroll wirst Du wohl von niemandem bekommen.

 

[blue.moon]

Wieso nicht? Er gibt doch gar keine "Antworten". Der Vortrag fast sehr gut zusammen und er hat mir auch gefallen.

Es gibt QG und jemand wird sie beweisen - oder eben nicht, eine offene Frage, QM & ART passen jedenfalls ohne Ergänzungen wie den Übergang von Mikro zu Makro stattfindet und eine überzeugende Lösung für QG nicht zusammen - die Zukunft wird es zeigen.
Unabhängig davon und auch von eurer Diskussion, will ich mich was Forschung und Papers anbelangt, auf neuen Stand bringen.
Ist Carroll für dich "DIE Koryphäe" auf dem Gebiet btw? Welche Arbeiten kennst du, kannst du welche empfehlen?