Grundlagenprobleme der Quantenmechanik

Bernhard

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Kannst du dich da irgendwo einsortieren?
Möchte ich erstmal verschieben ;) .

Meine Beiträge oben enthalten ja auch persönliche Ansichten und ich denke, dabei sollten wir es innerhalb dieser Diskussion auch belassen, um Leser dieses Themas nicht unnötig mit persönlichen Überzeugungen zu konfrontieren.

Wichtiger wäre es mMn weiterhin gerne auch verschiedene Weltbilder darzustellen und auf die interne Widerspruchsfreiheit auch im Bezug auf experimentelle Daten hin zu untersuchen. So kann sich dann jeder Leser selbst ein passendes Weltbild erarbeiten.

EDIT: Generell wird mich wohl der oben skizzierte feldtheoretische Ansatz erstmal weiter beschäftigen. Der bringt für mich aktuell am meisten "Licht" in's "Chaos" der verschiedenen Interpretationen ;-) . Wobei auch da schon wieder die Frage auftaucht, aus was die Felder denn eigentlich bestehen. Dieser Frage kann man noch entgegnen, dass das aktuell experimentell/technisch nicht zugänglich ist.
 
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TomS

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Wichtiger wäre es mMn weiterhin gerne auch verschiedene Weltbilder darzustellen und auf die interne Widerspruchsfreiheit auch im Bezug auf experimentelle Daten hin zu untersuchen.
1) Ich gehe davon aus, dass alle Weltbilder und deren Anwendung auf die Quantenmechanik - woraus sich dann im Detail die Interpretationen ergeben - nicht im Widerspruch zu den experimentellen Daten stehen.

2) Außerdem gehe ich von einem widerspruchsfreien und unumstrittenen Kern der Quantenmechanik aus - Hilbertraum mit dem sich daraus ergebenden Eigenschaften, Zustandsvektor, unitäre Zeitentwicklung / Schrödingergleichung.

3) Dabei fehlt die Definition, Modellierung und Beschreibung des Messprozesses. Der Ausgangspunkt ist für mich wieder das Maudlin-Trilemma.

Damit blende ich bei (2) z.B. GRW, Penrose u.a. aus - nicht weil das nicht interessant sein könnte, sondern weil es dann nicht mehr um Weltbilder sondern tatsächlich um neue Theorien ginge.

EDIT: Generell wird mich wohl der oben skizzierte feldtheoretische Ansatz erstmal weiter beschäftigen. Der bringt für mich aktuell am meisten "Licht" in's "Chaos" der verschiedenen Interpretationen ;-)
Dann ist der Thermal Interpretation evtl. ein guter Ausgangspunkt.

The thermal interpretation of quantum physics (arnold-neumaier.at)
Foundations of quantum physics II. The thermal interpretation | PhysicsOverflow
On the thermal interpretation of quantum mechanics | PhysicsOverflow
Interview with Mathematician and Physicist Arnold Neumaier | Physics Forums
 
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ralfkannenberg

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Hallo zusammen,

ich will mich nicht einmischen, ich möchte Euch nur mitteilen, dass Ihr eine Leserschaft von mindestens einer Person habt.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bernhard

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Ich "spinne" das mal kurz weiter.
Interpretiert man die Wellenfunktion als Repräsentant für ein reales physikalisches Feld, kann man Superpositionen von Eigenfunktionen einfach als Feldkonfiguration, bzw. Form des Feldes interpretieren.

Repräsentiert die Wellenfunktion kein reales physikalisches Feld, kann man sich zumindest überlegen, ob es so etwas wie ein Quantenfeld/Elektronenfeld o.ä. nicht geben müsste.
 

TomS

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Interpretiert man die Wellenfunktion als Repräsentant für ein reales physikalisches Feld, kann man Superpositionen von Eigenfunktionen einfach als Feldkonfiguration, bzw. Form des Feldes interpretieren.
Zunächst richtig, aber das ist noch gar nicht das Problem.

Das Problem besteht nach wie vor darin,
1) entweder eine befriedigende Interpretation oder
2) einen neuen Mechanismus
(jeweils im Rahmen des bekannten Formalismus) zu entwickeln, woraus im Zuge einer Detektion immer lokalisierte teilchenartigen Effekte trotz eines zunächst nicht-lokalisierten Feldes folgen.

Du müsstest dich zumindest festlegen, ob dir irgendeine existierende Interpretation taugt (wenn ja, welche), ob du eher an (1) denkst, oder doch (2) in den Blick nehmen willst.
 

Bernhard

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woraus im Zuge einer Detektion immer lokalisierte teilchenartigen Effekte trotz eines zunächst nicht-lokalisierten Feldes folgen.
Das ist doch gar nicht immer der Fall. Es gibt das Beispiel der Atomspektren. Dort haben wir nur ein Feld mit einer physikalischen Eigenschaft. d.h. einer bestimmten Energie.

Du müsstest dich zumindest festlegen, ob dir irgendeine existierende Interpretation taugt (wenn ja, welche), ob du eher an (1) denkst, oder doch (2) in den Blick nehmen willst.
Will ich nicht.

Mich interessiert vielmehr ein Minimalkonsens: Was ist unverzichtbar?

Sonst sieht man doch irgendwann den Wald vor lauter Bäumen (=Interpretationen und Meinungen) nicht mehr.
 

TomS

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Das ist doch gar nicht immer der Fall.
Im Zuge einer Detektion ist es immer der Fall.

Es gibt das Beispiel der Atomspektren. Dort haben wir nur ein Feld mit einer physikalischen Eigenschaft. d.h. einer bestimmten Energie.
Wir detektieren aber nicht das Elektronenfeld, sondern wiederum ein lokalisiertes Photon der entsprechenden Übergangsenergie.

Mich interessiert vielmehr ein Minimalkonsens: Was ist unverzichtbar?
shut-up-and-calculate zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Messwerten.

Aber auch der Minimalkonsens hängt letztlich von deinem Weltbild ab.

EDIT: Letzteres muss ich erklären. „shut-up-and-calculate“ zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Messwerten ist sicher ein Minimalkonsens dahingehend, dass er genau das leistet: die zutreffende Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Messwerten. Es ist aber kein Minimalkonsens bzgl. der Erklärungskraft, weil schon bzgl. der philosophischen Grundhaltung kein Konsens vorliegt. Instrumentalisten behaupten, es sei nicht Aufgabe der Physik, Erklärungen dafür zu liefern, was in der Realität wirklich geschieht. Und andere Physiker verlangen genau das - Erklärungen. Letztere bestreiten natürlich keineswegs, dass shut-up-and-calculate in der genannten Hinsicht funktioniert; sie empfinden diese Sichtweise jedoch als zu beschränkt und unvollständig.
 
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TomS

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Da wird zwar das Feld eines Photons lokalisiert nachgewiesen, aber das stellt doch kein erklärungsbedürftiges Problem dar. Oder?
Doch, ist es.

Das Photon hat in sehr guter Näherung eine scharfe Energie, d.h. entspricht (klassisch) einer monochromatischen und daher nicht-lokalisierten Welle. Wir stehen wieder vor dem bekannten Problem.
 

Bernhard

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Das Photon hat in sehr guter Näherung eine scharfe Energie, d.h. entspricht (klassisch) einer monochromatischen und daher nicht-lokalisierten Welle. Wir stehen wieder vor dem bekannten Problem.
Da wechselwirkt ein Feld mit einem Schirm und erzeugt eine lokalisierte Reaktion auf einem Schirm. Warum sollte das alleine mit Feldern nicht beschreibbar sein?
 

TomS

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Warum sollte das alleine mit Feldern nicht beschreibbar sein?
Wir drehen uns im Kreis.

Wie beschreibst du diese Lokalisierung einer ausgedehnten Feldkonfigurationen zu einem lokalisiert „Photon“, das von genau einem Atom im Detektor absorbiert wird?

Das ist jetzt seit ca. 90 Beiträgen die Frage, wie ausgehend von der Annahme,

dass eine Messung quantenmechanisch modelliert werden kann, liefert der Formalismus eine Superposition von Messergebnissen, im Widerspruch zu unserer Beobachtung eindeutiger Messergebnisse; letztere werden häufig durch Detektorereignisse o.ä. angezeigt, wobei der Formalismus im Widerspruch zu unserer Beobachtung keine Lokalisierung von Einzelereignissen liefert.

Der quantenmechanische Formalismus basierend auf der Dynamik gemäß der Schrödingergleichung ist demnach unvollständig und bedarf einer Interpretation oder Ergänzung.
 
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Bernhard

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Wie beschreibst du diese Lokalisierung einer ausgedehnten Feldkonfigurationen zu einem lokalisiert „Photon“, das von genau einem Atom im Detektor absorbiert wird?
Ich vermute, das würde man mit ausreichend Informationen über den Schirm noch hinbekommen.

Wirklich fragwürdig wird die Deutung mit Feldern, wenn man Experimente mt verschränkten Photonen betrachtet.

Das ist jetzt seit ca. 90 Beiträgen die Frage, wie ausgehend von der Annahme,
EDIT: Neue Frage zum Thema. Was ist der physikalische Gehalt einer quantenmechanischen Wellenfunktion? Informationen können sich instantan ändern, was wir beim Kollaps der Wellenfunktion kritisiert hatten.
 
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TomS

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Ich vermute, das würde man mit ausreichend Informationen über den Schirm noch hinbekommen.
Ich sage ja, wir drehen uns im Kreis.

Wenn die Wellenfunktion eines Elektrons oder Photons die Ausdehnung von einem Meter hat, wie kollabiert sie dann zu einem teilchenartigen Detektorereignis?

Bitte nicht vermuten sondern ein konkreter Ansatz :)

Wirklich fragwürdig wird die Deutung mit Feldern, wenn man Experimente mt verschränkten Photonen betrachtet.
Die Wellenfunktion ist auch nur ein Feld, und sie entspräche dann der Ortsdarstellung eines verschränkten Zustandes. Sie ist jedoch eine Funktion auf dem Konfigurationsraum.

Etwas komplizierter aber nicht fragwürdig.
 
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Bernhard

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Wenn die Wellenfunktion eines Elektrons die Ausdehnung von einem Meter hat, wir kollabiert sie dann zu einem teilchenartigen Detektorereignis?
Falls du da ein konkretes mathematisches Modell sehen willst, schlage ich ein neues Thema mit einem anderem Titel vor, zB Quantenmechanische Simulation eines teilchenartigen Detektorereignis.
 

TomS

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Falls du da ein konkretes mathematisches Modell sehen willst …
Das war eher rhetorisch gemeint.

Der Punkt ist, dass es ganz offensichtlich diese Lokalisierung im Detektor gibt, jedoch - genauso offensichtlich - kein quantenmechanisches Modell, dass diese beschreibt. Deswegen - und letztlich nur deswegen - benötigt man Kollapsinterpretationen, Many-Worlds, Bohmsche Mechanik oder GRW u.ä.: weil Alternativen - Methoden alleine auf Basis der unitären Zeitentwicklung, aus denen diese Lokalisierung folgt - unbekannt (oder sogar unmöglich?) sind. Das ist die eine-Million-Euro-Frage.

Ich erwarte nicht, dass du etwas präsentierst, was noch nicht entwickelt wurde :cool:
 
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Bernhard

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Der Punkt ist, dass es ganz offensichtlich diese Lokalisierung im Detektor gibt, jedoch gerade kein quantenmechanisches Modell, dass diese beschreibt.
Das sehe ich anders und hatte deswegen das Modell aus meiner Diplomarbeit vorgestellt. Dort wird eine Lokalisierung modelliert, allerdings auch nur mit gewissen Wahrscheinlichkeiten.

Deswegen - und letztlich nur deswegen - benötigt man Kollapsinterpretationen, Bohmsche Mechanik oder GRW u.ä.: weil es nicht gelungen ist, im Rahmen der Quantenmechanik alleine auf Basis der unitären Zeitentwicklung Methoden oder Modelle zu entwickeln die diese Lokalisierung beschreiben. Das ist die eine-Million-Euro-Frage.
Inzwischen würde ich da aus oben genannten Gründen auch die Annahme zulassen, dass die Quantenmechanik keine fundamentale Theorie ist, d.h. dass die Schrödinger- und Dirac-Gleichung durch eine fundamentalere Theorie ersetzt werden kann. Gerade die Schrödingergleichung modelliert bekanntlich auch sehr gut stochastische Prozesse.

Es bleibt damit auch die Frage nach dem physikalischen Gehalt der Wellenfunktion vorerst offen.

Ich erwarte nicht, dass du etwas präsentierst, was noch nicht entwickelt wurde :cool:
Ok. Auch wenn ich da insgesamt schon höhere Erwartungen habe. Ich klebe sicher nicht an irgendwelchen Dogmen. Sollte es eine neue fundamentalere Theorie geben, aus der sich dann mit Hilfe von stochastischen Annahmen die QM ableiten läßt, nur her damit. Wenn wir dazu einen kleinen Beitrag leisten können, hat sich das Thema schon gelohnt :D . Trivial ist diese Aufgabe nicht.
 

TomS

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Das sehe ich anders und hatte deswegen das Modell aus meiner Diplomarbeit vorgestellt. Dort wird eine Lokalisierung modelliert, allerdings auch nur mit gewissen Wahrscheinlichkeiten.
Deswegen schrieb ich „alleine auf Basis der unitären Zeitentwicklung“.

Dein Modell ist bzgl. der Lokalisierung unvollständig, da es diese eben gerade nicht erklärt, sondern du sie (mit gewissen Wahrscheinlichkeiten) zusätzlich postulieren musst - z.B. mittels Kollaps, von dem wir jedoch festgestellt haben, dass er in vielen Fällen schlicht falsch ist.

Du scheinst immer noch nicht verstanden zu haben, was der Kern des Problems ist. Eventuell habe ich das aber auch noch nicht klar genug herausgearbeitet.

Inzwischen würde ich da aus oben genannten Gründen auch die Annahme zulassen, dass die Quantenmechanik keine fundamentale Theorie ist, d.h. dass die Schrödinger- und Dirac-Gleichung durch eine fundamentalere Theorie ersetzt werden kann. Gerade die Schrödingergleichung modelliert bekanntlich auch sehr gut stochastische Prozesse.
Wie gesagt, das ist eine Möglichkeit, an der manche arbeiten.

Ich sehe jedoch immer noch die Chance, das Problem im Rahmen der QM zu lösen. Mein Argument ist dabei nicht-technisch sondern hat etwas mit dem konservativen Betrieb in der Physik zu tun:

Nach Bohr war seine Schule für Jahrzehnte dominant, Alternativen waren unerwünscht. Alternativen wie die von Everett, später verbessert von Zeh et al. (Dekohärenz) lagen wiederum Jahrzehnte in der Schublade. An Modellen zur “unitären Lokalisierung” arbeitet fast niemand (ich bin immer noch am recherchieren). Dass es keine Modelle gibt, liegt also evtl. nicht daran, dass sie unmöglich sind, sondern dass sie nicht wirklich ernsthaft gesucht werden.

Ok. Auch wenn ich da insgesamt schon höhere Erwartungen habe.
Wir beide sollten uns erst mal darauf einigen, was das Problem ist, das wir zu lösen gedenken. Ich habe nicht den Eindruck, dass wir den Punkt schon glasklar herausgearbeitet haben.
 
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Bernhard

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Wir beide sollten uns erst mal darauf einigen, was das Problem ist, das wir zu lösen gedenken. Ich habe nicht den Eindruck, dass wir den Punkt schon glasklar herausgearbeitet haben.
Hast recht, es ist jetzt wohl an der Zeit zurück zum ersten Beitrag zu gehen :D , bzw. diesen auf die Frage, die du in #93 nochmal hervorgehoben hast, zu beschränken.

In meinen Worten:

Wie kommt man von den Wahrscheinlichkeitswerten der QM zu den real beobachteten Messwerten.

Tiefsinnige Frage mit möglicherweise mehreren tiefsinnigen Antworten. Auch für mich selbst, sammle ich deshalb mal zugehörige Punkte:

a) Die Lösung wird im Rahmen des bekannten Formalismus der QM gesucht. Zu erwähnen wäre in diesem Zusammenhang mMn auch noch das https://de.wikipedia.org/wiki/Ehrenfest-Theorem , welches in dieser Hinsicht einige Erklärungen bietet.

b) Der Formalismus der QM wird selbst in Frage gestellt. In diesem Zusammenhang sieht man sich schnell auch mit der Frage konfrontiert, ob man prinzipiell so etwas wie einen Zufall akzeptiert, im Sinne Einsteins Behauptung: "Der Alte würfelt nicht". Es gibt in diesem Zusammenhang die interessante Vorstellung, dass in unserer Welt ständig zwischen verschiedenen physikalischen Möglichkeiten automatisch ausgewählt wird, was man dann als Zufall bezeichnen kann.
 
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