Zustandsreduktion im Minkowskiraum

Dilaton

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Hy Sky,

MWI = Many World Interpretation

Ich kenne deinen Standpunkt zum Messproblem. So wie ich das mitbekommen habe vertritts du die Annahme das durch nichtlineare Korrekturen in der Zeitentwicklung des Zustandes ein "realer" Kollaps beschrieben werden kann.
Die sogenanten Newton - Schrödinger Gleichung behandelt eine solche Theorie.
Demnach kollabiert die Wellenfunktion durch gravitative Selbstwechselwirkung.
Das Problem an dieser Theorie ist, das der Kollaps in einer endlich Zeitdauer
vonstatten geht. Die berechneten Zeiten stimmen jedoch nicht mit dem Experiment überein.
Das Problem an der Newton Schrödinger Gleichung und dem damit verbundenen Konzept der Zustandsreduktion, die auch Penrose vertritt, ist, dass hier eine Feldgleichung konstruiert wird die überhaupt nichts mit der Quantentheorie zu tun hat.
Ich möchte das kurz begründen.

Es gibt zwei Möglichkeiten wie man eine Feldgleichung deuten kann.

1. Als Operatorgleichung für die Entwicklung der Koeffizenten eines Hilbertraumvektors im speziellen Basissystem. Die Feldfunktion hat in diesem Fall nicht die bedeutung eines Klassischen Feldes definiert auf einem Raumzeithintergrund.

2. Als klasssiche Feldtheorie eines klasssichen Feldes.

Ich kann die Schrödinger Gleichung als 1. oder 2. deuten.
1. ist Quantentheorie
2. ist klassische Feldtheorie

Wenn ich klassische Feldtheorie betreibe kann ich ungehindert die zugehörige Wirkung allgemein Kovariant ausdrücken und damit die Feldtheorie in das Konzept der allgmeinen RT einbinden. Genau das wird bei der Newton - Schrödinger Gleichung gemacht.

Wenn ich die Schrödinger Gleichung allerdings als Entwicklungsvorschrift für
Hilbertvektorkoeffizienten betrachte lässt diese sich nicht als ein Wirkungsprinzip für ein Feldsystem verstehen und daher auch nicht im herkömmlichen Stil kovariant verallgemeiner (also die Gravitation einbinden).
Genau das ist ja das Problem einer relativistsichen Quanten - Messtheorie.
Eine relativistische Verallgmeinerung der Schrödinger Gleichung bzw. der Pauli Gleichung als klasssiche Feldtheorie führt auf die Klein Gordon Gleichung oder Dirac Gleichung. Beides sind klasssiche Feldtheorien und lösen das Problem der Zustandspräparation in verschiedenen Inertialsystemen nicht.

Die Frage mit den Punkten in den Raumzeiten habe ich nicht richtig verstanden.
In der Quantenmechanik ist der Begriff der Raumzeit eigentlich nicht unbedingt notwendig, da sich alles im Konfigurationsraum abspielt.
Wenn ich von vielen Raumzeiten spreche dann nur zur Veranschaulichung.
Streng genommen bedeutet die Vielewelteninterpretation nicht gleichzeitig das es viele Raumzeiten gibt.
In der Quantenfeldtheorie bekommt die Raumzeit erstmals Bedeutung weil sie die Feldoperatopren parametrisiert.
Doch selbst wenn man alle Feldztustände im Sinne einer Vieleweltentheorie als realisiert annimmt ist der Parameterraum (t,x,y,z) für die Feldoperatoren nur sekundär von Bedeutung. Erst der Beobachter welcher subjektiv Feldzustände präpariert könnte auf die Idee kommen dem Raum eine besondere Rolle zuzuordnen.

Die Klassentheorie hat in der Tat nichts mit der Quantentheorie zu tun, sie ist jedoch wichtig um die Bewusstsseinsdynamik eines möglichen Beobachters in der relativistsichen Quantenwelt besser zu verstehen.
Wir versuchen beispielsweise bestimmte zwingende Renormierungen in der QFT zurückzuführen auf die Einschränkung der möglichen Pfade des Messenden.
Beispielsweise bekommt man bei der kanonischen Quantisierung der freien Felder heraus das der Erwartungswert der Energie unendlich ist.
Wir beobachten jedoch eine vakuumerwartungswert von 0.
Warum?
Ganz klar.
Weil wir durch unsere Existenz den Feldzustand reduziert haben so das der Erwartungswert des so präparierten Zustandes in der tat null ist.
Das Problem ist das die QFT die Existent eines Beobachters nicht berücksichtig und somit müssen wir per hand die Normalordnung für Feldoperatopren einführen um zu einer Nullenergie von null zu kommen.
Man kann noch weiter gehen. Prinzipiell erleiden wir im Rahmen der QFT ständig den kollektiven Quantentot, weil sich der Vakuumzustand immer wieder zu einem Zustand entwickelt dessen Energieerwartungswert unendlich ist.
Das ist das selbe Prinzip wie wenn ich ein Doppelspalt Experiment laufen lasse und immer wenn ein Teilchen in die rechte Hälfte des Schrims prallt wird mein Gehirn durch eine Bombe augenblicklich zerstört.
Mir selbst fällt nur auf das die Quantentheorie nicht mehr stimmt?
Ich muss sie also ändern. Genau das tun wir bei Renormierungsverfahren in der Quantenfeldtheorie.
Ist verrückt nich wahr.
 

Sky Darmos

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Dilaton schrieb:
Ich kenne deinen Standpunkt zum Messproblem. So wie ich das mitbekommen habe vertritts du die Annahme das durch nichtlineare Korrekturen in der Zeitentwicklung des Zustandes ein "realer" Kollaps beschrieben werden kann.

Nein, ich vertrete die Ansicht dass wir eine neue Quantentheorie brauchen in der es nicht mehr zwei unabhängige Bewegungsgesetze gibt. Zu Zeit haben wir ja auf der einen Seite die brechenbar lokal deterimistische, Entwicklung gemäß der Schrödinger Gleichung (U) und dann den nichtlokalen zufälligen Kollaps der Wellenfunktion (R) der Probleme mit der SRT aufwirft. Ich bin der Ansicht, dass die gesamte Quantenmechanik aus einem einzelnen Prinzip abgeleitet werden muss, in dem U und R Teile eines umfassenderen Gesetzes sind.

Dilaton schrieb:
Die sogenanten Newton - Schrödinger Gleichung behandelt eine solche Theorie. Demnach kollabiert die Wellenfunktion durch gravitative Selbstwechselwirkung. Das Problem an dieser Theorie ist, das der Kollaps in einer endlich Zeitdauer vonstatten geht. Die berechneten Zeiten stimmen jedoch nicht mit dem Experiment überein.

Nein, hier irrst du. Ich bewundere zwar Penrose sehr und stimme mit ihm auch in einigen Punkten überein aber in diesem ganz bestimmt nicht! (aus meiner Theorie folgt ein anderes Kollaps-Kriterium).
 

Sky Darmos

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Dilaton schrieb:
Die Frage mit den Punkten in den Raumzeiten habe ich nicht richtig verstanden.

Die Frage ergibt sich, wenn man Hawkings Ansatz zu einer Quantengravitationstheorie wählt und ganze Raumzeiten als Quantenzustände im Hilbertraum betrachtet! Wobei ich das für weniger sinnvoll halte.

Dilaton schrieb:
In der Quantenmechanik ist der Begriff der Raumzeit eigentlich nicht unbedingt notwendig, da sich alles im Konfigurationsraum abspielt.

Milde ausgedrückt, ja. Aber im Grunde steht der Begriff der Raumzeit sogar im Wiederspruch zur Quantentheorie in ihrer jetzigen Formulierung.

Dilaton schrieb:
Streng genommen bedeutet die Vielewelteninterpretation nicht gleichzeitig das es viele Raumzeiten gibt.

Entspricht die Viele-Welten-Interpretation nicht Hawkings Ansatz, ganze Raumzeiten als Quantenzustände zu deuten?

In der Quantenfeldtheorie bekommt die Raumzeit erstmals Bedeutung weil sie die Feldoperatopren parametrisiert.[/QUOTE]

Das hat mit Cauchy-Flächen in der Raumzeit zu tun oder?

Dilaton schrieb:
Wir versuchen beispielsweise bestimmte zwingende Renormierungen in der QFT zurückzuführen auf die Einschränkung der möglichen Pfade des Messenden.

Das leugnen eines Kollaps, ist doch aber gerade etwas das jede Einschränkung verhindert!

Dilaton schrieb:
Wir beobachten jedoch eine vakuumerwartungswert von 0.

Warum das so ist, ist auch so ne Frage die ich mit meiner Theorie beantworte. Und meine Theorie bezieht auch den Beobachter mit ein. Es ist schon erstaunlich wie ähnlich das Feld ist das unsere Theorien beackern.
 

Dilaton

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Ich möchte noch etwas zu den Raumzeiten sagen.
Die Vieleweltentheorie in der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie (Quantengravitation ausgeschlossen) ist keine geometrische Theorie. Ihre Struktur ist ausschließlich durch den abstrakten Hilbertraum geprägt.
Erst wenn ein Quantenfeld direkt auf die Topologie einer Raumzeit Mannigfaltigkeit wirkt kommt der "Quantengeometrie - Faktor" ins Spiel.
Das ist mir allerdings zu kompliziert und nicht Teil der Ausarbeitungen.
Wir betrachten das metrische Feld als klassischen Hintergrund.
Das ist möglich wenn man die Rückwirkung der betrachteten Quantenfelder auf die Metrik vernachlässigt. (Ähnlich wie man das Feld einer Probeladung vernachlässigt wenn man deren Bewegung im elektromagnetischen Feld beschreibt).
Übrigens muss Vieleweltentheorie nichts mit Quantenmechanik zu tun haben. Es gibt auch eine Vielewelteninterpretation der klassischen Mechanik.
Der Hilbertraum ist dann der Funktionenraum aller möglichen Bahnkurven zu allen möglichen Anfangsbedingungen.
Die Anfangsbedigungen bei N Punktteilchen spannen dabei einen 6N dimensionalen Konfigurationraum auf.
Im Gegensatz zur Quantentheorie können sich hier alle Welten vollständig voneinander isolieren weil es keinen Überlapp von Teilchenzuständen im Konfigurationsraum (KR) gibt. ( Teilchenzustände repräsentieren hier Punkte im KR).

Sky, könntest Du zumindest mal ansatzweise erläutern wie es zu einer objektiven Zustandsreduktion kommt. Ich würde Deine Theorie nähmlich gern mal unter die Lupe nehmen.
Macht Deine Theorie überprüfbare Aussagen?
 

ralfkannenberg

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Dilaton schrieb:
Ihre Struktur ist ausschließlich durch den abstrakten Hilbertraum geprägt.
Erst wenn ein Quantenfeld direkt auf die Topologie einer Raumzeit Mannigfaltigkeit wirkt kommt der "Quantengeometrie - Faktor" ins Spiel.
Das ist mir allerdings zu kompliziert und nicht Teil der Ausarbeitungen.
Wir betrachten das metrische Feld als klassischen Hintergrund.
Ist das nicht eine unzulässige Vereinfachung ? Ich würde das zumindest überprüfen und eine Fehlerabschätzung durchführen, nicht dass da ein Fehlerterm unerwartet gleich gross wird wie die Aussage selber oder womöglich gar über alle Grenzen anwächst !
 

Dilaton

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Hallo Ralf,

ich denke eine derartige Vereinfachung ist gerechtfertigt wenn man es mit kleinen Energiedichten tun hat. Die Bedingungen die wir heute im Labor erzeugen können lassen ein Vernachlässigung des Energie - Impulstensors aller Felder (mit Ausnahme des Graviationsfeldes selbst) in den Einsteingleichungen zu. Daher können wir das Gravitationsfeld unabhängig von der Dynamik einer Quantenfeldtheorie beschreiben.
Wir wollen zum Beispiel wissen wie sich Quantentheorie im Gravitationsfeld der Erde beschreiben lässt. Wenn wir beispielsweise den Zustand eines Elektrons beschreiben, vernachlässigen wir, dass dieses kleine Elektron das Erdgravitaionfeld verändert. Was wir aber nicht vernachlässigen ist die Beeinflussung des Gravitaionsfeldes der Erde auf das Elektron.
Ich denke diese Idealisierung ist gerechtfertigt.

Was mich persönlich momentan nicht interessiert ist die gravitative Selbstwechselwirkung von Quantenfeldern. Hier ist das Gravitationsfeld natürlich Quantenmechanisch zu behandeln. Eine Quantengravitaionstheorie gibt es leider noch nicht und ich denke es gibt genug Fragen die man erst einmal Beantworten muss bevor man sich an die Quantiserung der Gravitation wagt.
Darunter zählt wie schon erwähnt die Quantenfeldtheorie nichtmetrischer Felder auf klassischen pseudoriemanschen Hintergründen.
Genau das ist momentan mein Gebiet, insbesondere die Bedeutung von Zustandspräparationen und Reduktion im klassischen Einsteinschen Raumzeitkonzept.

Eine exakte Fehlerabschätzung ist hier nicht unbedingt möglich weil wir ja in der Tat die exakte Theorie nicht haben und daher auch keinen Limes bilden können.
Wie ich mitbekommen habe hast Du Mathe studiert.
In der Mathematik ist natürlich alles exakt, doch um in der Physik brauchbare Aussagen machen zu können muss man immer von idealiserten Modellen ausgehen, die eine akzeptable Näherung darstellen.
Wenn man das nicht tut, wird man überhaupt keinen Schritt vorankommen.
Theoretische Physik ist eigentlich die Kunst das Wesentliche zu erkennen um die unendliche Kompliziertheit der Natur auf ein berechenbares Maß zu reduzieren.
Aber ich denke als Akademiker und noch da dazu als Mathematiker solltes Du das schon wissen.
 
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ralfkannenberg

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Dilaton schrieb:
In der Mathematik ist natürlich alles exakt, doch um in der Physik brauchbare Aussagen machen zu können muss man immer von idealiserten Modellen ausgehen, die eine akzeptable Näherung darstellen.
Wenn man das nicht tut, wird man überhaupt keinen Schritt vorankommen.
Theoretische Physik ist eigentlich die Kunst das Wesentliche zu erkennen um die unendliche Kompliziertheit der Natur auf ein berechenbares Maß zu reduzieren.
Ich sehe, dass Ihr Euch sehr genaue Gedanken gemacht habt :); nur allzuoft wird das aber heutzutage vernachlässigt :(

Ja, die Kunst, das Wesentliche zu erkennen. Deswegen sind wir in den Anfangssemestern auch immer zu den Physikern gegangen, wenn wir einen Frage hatten :eek:, und nicht zu den Mathematikern ;)
 

Sky Darmos

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Dilaton schrieb:
Das ist möglich wenn man die Rückwirkung der betrachteten Quantenfelder auf die Metrik vernachlässigt. (Ähnlich wie man das Feld einer Probeladung vernachlässigt wenn man deren Bewegung im elektromagnetischen Feld beschreibt).

Wenn du das Tust, bekommst du natürlich keine Probleme mit Überlagerten Raumzeitgeometrien. Diese Probleme tauchen aber auch schon bei kleinen Massen, man könnte sagen "Probemassen", sehr schnell auf. Nach der Zeit

t = h/(2*pi*Delta E)

ist deine Theorie also Näherung für eine richtige Quantengravitation nicht mehr brauchbar. Dabei ist Delta E die Energie die nötig ist um das eine Gravitationsfeld der Superposition in das andere zu überführen.
Beispiel: Für einen Wasserpartikel mit einem Radius von 10^-6 Meter, könnte deine Näherung höchstens für eine zwanzigstel Sekunde exakt gültig bleiben. Dannach wird das Plancksche Niveau überschritten und man müsste schauen, wie lange sie noch als Näherung annehmbar ist. Unter diesen Umständen kann ich das Ganze keinesfalls als "relativistische Dekohärenztheorie" bezeichnen.
 
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Dilaton

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"Diese Probleme tauchen aber auch schon bei kleinen Massen, man könnte sagen "Probemassen", sehr schnell auf."

Welche Probleme?
Kannst Du mir mal vorrechnen warum da Probleme auftauchen?
Hast du schon mal was von Standardabweichung gehört?
Die Breite der quantengravitativen Übergangsamplitude F(gij(x)) ist für kleine Massendichten (Laborbedingungen) so gering, dass man getrost die Metrik als fixiert ansehen kann. Jetzt werde ich bestimmt wieder ausgeschimpft, weil ich so ein bösen Fachbegriff erwähnt habe.
Mir ist das jetzt langsam auch zu blöd über solche Theorien in einem Forum zu zu reden.
 

Sky Darmos

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Dilaton schrieb:
"Die Breite der quantengravitativen Übergangsamplitude F(gij(x)) ist für kleine Massendichten (Laborbedingungen) so gering, dass man getrost die Metrik als fixiert ansehen kann. Jetzt werde ich bestimmt wieder ausgeschimpft, weil ich so ein bösen Fachbegriff erwähnt habe.
Mir ist das jetzt langsam auch zu blöd über solche Theorien in einem Forum zu zu reden.

Ist deine Sache ob du hier darüber diskutieren willst. Ich hab dich deswegen nicht angeschimpft.

Ich gebe dir recht, dass du die Rückwirkung auf die Metrik erstmal vernachlässigen kannst. Aber bedenke dass man die Gravitation schon bis in den Bereich von 0,002 mm untersucht hat. Ich kann wirklich nicht gut beurteilen für wie lange deine Näherung akzeptabel ist.
Aber ich denke was hier interessiert ist eine richtige Quantengravitation und keine halbe. Für eine Näherung besteht ja auch kein praktischer Bedarf, also ist man an einer vollständigen Quantengravitation interessiert.
 
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