Messungen ("Beobachtungen") in der Quantenmechanik

[AdMon]

Hallo zusammen,

mich quält wieder einmal eine Laienfrage - diesesmal zur Quantenmechanik, bzw. zum Verhalten der Teilchen im Doppelspalt-Experiment oder jenes von verschränkten Teilchen zum Zeitpunkt der Positions, bzw. Zustandsmessung.

Sämtliche populärwissenschaftlichen Dokumentation beschreiben das Phänomen in der Weise, dass sich Teilchen erst unter "Beobachtung" für einen bestimmten Zustand entscheiden. Was mich stört ist die Verwendung des Begriffs "Beobachtung", da dieser einen passiven, also nichteinflussnehmenden Vorgang meint. Da aber in der Quantenphysik, wie man beim Doppelspalt-Experiment oder der Teilchenverschränkung aufzeigen kann, erst bei Messung ein bestimmter Zustand eingenommen wird, kann die Messung nicht passiv sein - sie MUSS also einen Einfluss auf den Zustand des Teilchens, beispielsweise auf dessen Spin genommen haben.

Meine Frage ist nun - welche Wechselwirkung zwischen Messfeld und zu "beobachtenden" Teilchen findet hier genau statt? Weiß man das?


Gruß
AdMon

 

[Major Tom]

In einem Interview des Magazins Spektrum der Wissenschaft aus dem Jahr 2008 sagt Anton Zeilinger zum Thema Quanteninterferenzen :
"Es geht nicht darum, ob ein Beobachter tatsächlich diese Information besitzt, sondern ob es im Prinzip überhaupt möglich ist, den Weg zu wissen. Damit Interferenzen beobachtet werden, darf es niemandem - wo immer er sich befindet und welche noch so fortgeschrittene Technologie er besitzt - möglich sein, herauszufinden, welchen der beiden Wege das Teilchen genommen hat. "


http://www.schattenblick.de/infopool/natur/physik/npfor575.html

Gruß
MT

 

[Chrischan]

Hallo AdMon,

Was mich stört ist die Verwendung des Begriffs "Beobachtung", da dieser einen passiven, also nichteinflussnehmenden Vorgang meint.

ich glaube genau hier liegt ein Missverständnis vor. Natürlich ist eine Beobachtung nicht passiv und übt sehr wohl einen Einfluss auf das zu beobachtende Objekt aus.
Bei der "klassischen" visuellen Beobachtung wird schliesslich EM-Strahlung genutzt... Diese beeinflusst nätürlich auch das zu beobachtende Objekt.
Wenn man etwas in eine nicht-einflussnehmende Umgebung stecken würde, also in ein feld- und strahlungsloses Vakuum, könnte man nur sehr selten etwas beobachten.

Gruß,
Christian

 

[AdMon]

Hallo Major Tom, Christian

Zitat von Zeilinger: "Damit Interferenzen beobachtet werden, darf es niemandem - wo immer er sich befindet und welche noch so fortgeschrittene Technologie er besitzt - möglich sein, herauszufinden, welchen der beiden Wege das Teilchen genommen hat. "

Das scheint mir eine sehr philosophische Betrachtung zu sein, denn ist es nicht stets so, dass das Teilchen seinerseits allein durch den Messvorgang eine Information erhält von welcher es seinen Zustand abhängig macht? Die Einflussnahme auf den Quantenzustand entsteht hier allein durch den Informationsaustausch, der in der Quantenwelt allerdings immer vom Beobachter ausgeht, in dem er ein in Superposition befindliches Teilchen zwingt, einen zufälligen Zustand einzunehmen. Geradeso, wie ein Beobachter ein Termometer in einen gleichförmigen Wasserstrahl hält, um dessen Temperatur zu messen, dabei aber den Wasserstrahl spaltet. Die Spaltung des Wasserstrahls wäre dann der Quantenzustand, den wir messen.

Zeilinger sagt in seiner Publikation weiter:

Man muss also das System hinreichend von der Umgebung isolieren. Andernfalls vermag das Teilchen zum Beispiel durch Emission von elektromagnetischer Strahlung der Umgebung mitzuteilen, welchen Weg es nimmt - und dann gibt es keine Interferenzen.

Demnach treten also auch keine Interferenzen auf, wenn die Information vom Teilchen ausgeht - es also seine Superposition verlassen hat - obwohl es überhaupt keinen Beobachter gibt, der diese Information verarbeiten könnte?

Hallo AdMon,
ich glaube genau hier liegt ein Missverständnis vor. Natürlich ist eine Beobachtung nicht passiv und übt sehr wohl einen Einfluss auf das zu beobachtende Objekt aus.
Bei der "klassischen" visuellen Beobachtung wird schliesslich EM-Strahlung genutzt... Diese beeinflusst nätürlich auch das zu beobachtende Objekt.
Wenn man etwas in eine nicht-einflussnehmende Umgebung stecken würde, also in ein feld- und strahlungsloses Vakuum, könnte man nur sehr selten etwas beobachten.

Gruß,
Christian

Das ist richtig und genau darauf wollte ich ja auch hinaus, da die meisten populärwissenschaftlichen Dokumentation auf diesen Umstand überhauptnicht eingehen und der Eindruck vermittelt wird, dass die Welt erst durch ihre Vermessung entsteht. Genau wie bei der Fragestellung "Existiert der Mond auch, wenn keiner hinsieht?", werden Quanteneffekte auf die klassische Physik übertragen, was nur zu Missverständnissen und zur Mystifizierung der ohnehin schon schwer zu begreifenden Quantenphysik führt.

Durch Beobachtung im Sinne von Hinsehen eine in der klassischen Physik vom System übermittelte Information aufzunehmen und zu verarbeiten, ist für mich etwas anderes, als in der Quantenwelt durch aktive Messung eine Information an das System abzugeben und somit einen Zustand zu provozieren. In der Quantenphysik gibt es aufgrund der Unschärfe kein klares Bild - ein Beobachter ist hier also zugleich auch immer Bildhauer. Die vermeintlichen Paradoxien entstehen nur, wenn man diese Effekte verallgemeinernd auf die makroskopische Welt projeziert, so, wie es gern getan wird, um es "verständlich" zu machen.

 

[hardy]

In der Quantenphysik gibt es aufgrund der Unschärfe kein klares Bild - ...

Ja, wenn man nur die Wellenfunktion betrachtet.
Was aber oft vergessen wird: Die Lösung der Schrödinger-Gleichung für die Wellenfunktion liefert auch die Eigenwerte der Energie und zwar präzise!

Weshalb sollte denn eine Theorie so überaus erfolgreich sein, wenn sie nur Unschärfe produziert?