Quanteneffekt + Reise mit halber Lichtgeschw. = paradox?

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo Forum,

ich schlage mich schon seit längerem mit einem Gedanken herum .... und finde dazu keine passende Antwort.

Ich bin in Sachen Quanten etc. absoluter Laie - also habt bitte Nachsicht mit mir wenn meine Fragen/Ausführungen nicht besonders wissenschaftlich sind.

Folgendes soll nur ein Gedankenexperiment sein........

Wenn ein Photon durch einen halbdurchlässigen Spiegel geleitet wird dann "teilt" sich das Photon ja in "zwei" Teile. Es ist zwar das "Selbe Teil" - kann sich aber an verschiedenen Orten "aufhalten" und beide "wissen" voneinander. Das heißt, wenn an dem "einem Teil" eine Änderung vorgenommen wird dann tritt diese Änderung auch sofort beim anderen "teil" auf - egal wie weit beide voneinander entfernt sind.(Quanteneffekt)

Sooo ..... jetzt startet ein Raumschiff von der Erde und beschleunigt auf 1/2 Lichtgeschwindigkeit und entfernt sich von der Erde. Ein "Quantum/Teil" wurde im Raumschiff mitgenommen - das zweite "Teil/QUantum" verbleibt auf der Erde.

Es ist ja nun so, dass die Zeit auf dem Raumschiff mit 1/2 c viel langsamer vergeht als auf der Erde (relativ gesehen).

Für dieses Gedankenspiel setze ich das mal folgendermaßen fest (ist nicht wissenschaftlich richtig aber nur zum besseren Verständnis)

Wenn auf der Erde 60 Minuten vergehen dann vergeht auf dem Raumschiff (1/2 c) nur ca. 15 Minuten ......(relativ gesehen)

Wenn nun aber auf der Erde an dem einen Quantum(Teil) eine Änderung vorgenommen wird dann müsste diese ja sofort und zeitgleich auch beim Quantum(Teil) auf dem Raumschiff erfolgen.

ok.... wir versetzen nun das eine Qantum auf der Erde für 60 Sekunden in "Schwingung" o.ä. Diese 60 sekündige Veränderung müsste ja nun aber GENAU SO bei dem Qantum auf dem Raumschiff erfolgen oder???

Wenn die Zeit aber auf dem raumschiff viel langsamer vergeht - dann würde diese Änderung ja nicht mehr 60 Sekunden betragen sondern nur 15 Sekunden. Dies würde aber die Gesetze der Quanentheorie verletzen oder sehe ich das falsch???? (die Änderung des einen "teils" erfolgt ja GENAU SO beim zweiten teil - sie "wissen" ja voneinander)

Und eine Änderung beider Quanten für jeweils 60 Sekunden würde die gesetze der Relativitätstheorie verletzen ....... Die zeit vergeht ja auf dem Raumschiff viel langsamer daher könnte das Quantum dort nicht auch 60 Sekunden (Erdzeit) "schwingen"

Es wäre nett wenn dazu jemand - von Euch Fachmännern - etwas sagen könnte.

Vielen Dank schonmal

Matthias
 

Alex74

Registriertes Mitglied
Hallo,

die Lösung ist recht einfach:
Beide Lichtquanten sind, sowohl vom Raumschiff als auch von der Erde aus gesehen, immer mit der gleichen Geschwindigkeit unterwegs, nämlich der Lichtgeschwindigkeit.
Die Lichtgeschwindigkeit ist immer in allen Bezugssystemen exakt die gleiche. Die Geschwindigkeit des Raumschiffes addiert sich also nicht zu dem im Raumschiff "gefangenen" Lichtquant.
Könnte die Besatzung das Photon auf der Erde irgendwie "gleichzeitig" sehen so würden sie die Wirkung bei beiden Photonen gleichzeitig wahrnehmen.

Gruß Alex
 

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo,

aber wie wäre es denn wenn sich das Raumschiff nur für 60 Minuten Erdzeit von der Erde entfernt (mit 1/2 c) und dann wieder zurück kommt.

Auf der Erde sind dann 60 Minuten vergangen aber auf dem Raumschiff nur 15 Minuten (relativ gesehen)

Wenn nun aber an dem Quantum auf der Erde für 60 Minuten ein "Zeitintervall" angelegt wird dann kann dieses Intervall ja überhaupt nicht auf dem Raumschiff-Quantum angekommen/erfolgt sein weil die Besatzung ja nur 15 Minuten (Ihrer Zeit - auf die Uhr geschaut) "unterwegs" war .......


Somit wäre z.B. eine einstündige Radiosendung (auf das Erd-Quantum übertragen) überhaupt nicht auf dem raumschiff empfangabr gewesen - die waren ja nur 15 Minuten unterwegs - da fehlen doch dann 45 Minuten der "Radiosendung"

Aber das würde die Quantentheorie verletzen ..... wie kann die Raumschiffbesatzung eine 60 minütige Radiosendung "empfangen" obwohl die "nur" 15 Minuten "unterwegs waren??????

oder sehe ich das falsch???? Grübel .....
 

Alex74

Registriertes Mitglied
Das Licht trifft mit Lichtgeschwindigkeit beim Raumschiff ein, egal wie schnell es fliegt. Das ist ja die Krux an der Relativität, wie gesagt:

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen immer die gleiche.

Die Konsequenz daraus lautet eben u.a.daß sich ein Raumschiff noch so schnell von der Erde entfernen kann - ein von der Erde ausgesandtes Signal erreicht das Raumschiff trotzdem mit Lichtgeschwindigkeit, nur eben entsprechend rotverschoben, also langwelliger.
Beim Rückflug ist es dafür kurzwelliger. Insgesamt haben sie die gleichen Informationen bekommen, nur einmal gedehnt und einmal gestaucht und insgesamt eben nur 15 Minuten lang statt 60.

Mit Quanten hat das gar nichts zu tun, auch wenns hier um Lichtquanten als Informationsüberträger geht, zumal hier die Wellenbetrachtung das ganze eher verständlich macht.

Da sich z.B.bei den getrennten Lichtquanten trotzdem beide ständig mit Lichtgeschwindigkeit bewegen müssen (Licht kann weder beschleunigt noch abgebremst werden) bewegen sie sich für jeden beliebigen Beobachter, ob auf der Erde oder im Raumschiff ebenso immer identisch.

Gruß Alex
 

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo Alex,

ich glaube wir reden da aneinader vorbei.

In meinem beispiel erfolgt die Übertragung von einem Quantum zum schwesterquantum ja nicht über eine welle sondern "direkt" von Quantum zu Quantum.......

Wenn die beiden Schwesterquanten über 10 Milliarden Lichjahre voneinander entfernt werden, tritt ja eine Änderung des einem Quantum SOFORT ein wenn die Änderung an dem anderen Quantum vorgenommen wird und erfolgt NICHT über eine Welle (die bräuchte ja über 10 Milliarden Jahre ) bis diese bei Ihrer "Schwester" eingetroffen ist.

Die Übertragung der Information bei Schwesterquanten muss anderes verlaufen als eine "normale" Übertragung wie wir Sie kennen - per Radiosignal / Welle / Licht etc.

Sie sind zwar "ein und das Selbe" aber durch eine Trennung über z.B: einen halbdurchlässigen Spiegel werden ja aus einem "teilchen" zwei teilchen obwohl diese GLEICH sind - und sie "wissen" von einander!!!!!!!

Es muss also - nach meinem verständnis - eine Verbindung zwischen beiden geben .... die nicht mit Wellen etc. erklärt werden können oder????

Denn die Änderung eines Schwesterquantum erfolgt doch immer SOFORT und ohne zeitverlust - selbst wenn diese Milliarden Lichtjahre voneinader entfernt sind (egal wie weit)
 

Ionit

Registriertes Mitglied
In der Theorie ist es doch schon angedacht, dass das Quantenphenomän - wenn es denn in Zukunft technisch umgesetz werden kann - sämtliche probleme der Datenübertragung über SEHR weite Strecken auflöst.

Im Moment richtet sich eine Datenübertragung ja nach der Geschwindigkeit der Welle (annähernd Lichtgeschwindgkeit) - die Übertragung vom/zum Mars dauert z.B. schon ziemlich lange und eine Kommunikation Realtime ist UNMÖGLICH.

Anders bei den Quanten - dort wäre eine Übertragung REALTIME immer möglich (ohne Zeitverlust) - selbst wenn "Sender" und "Empfänger" 1000 Milliarden Lichjahre voneinader entfernt sind.

Man nennt dies ja auch Quanteneffekt und nicht "Quantenübertragung" ..........
 
Zuletzt bearbeitet:

Alex74

Registriertes Mitglied
Kein Signal, keine Art Informationsübertragung kann schneller als mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen.
Sämtliche Überlicht-Phänomene die wir kennen haben einen Haken: es findet keine Informationsübertragung statt.

Das Quantenphänomen mit den verschränkten Teilchen dient ebenso nicht dazu Informationen zu übertragen. Mit der Messung des ersten Photons steht zwar der Quantenzustand des zweiten Photons fest. Aber welcher das bei der Messung sein wird weiß vorher keiner.
Man kann nicht dem ersten Quant sagen "Du bist jetzt so und so" und daraufhin ist es das andere auch.

Für alle Sci-Fi Fans ist das sehr desillusionierend, ich weiß, aber die Lichtgeschwindigkeit ist die höchste physikalisch relevante Geschwindigkeit.

Dieser "sofortige" Effekt spielt sich jedenfalls auch im Raumschiff genau zeitgleich mit einer Messung des Lichtquants auf der Erde ab - da beide Photonen sowohl für den Erdling als auch fürs Raumschiff immer gleich schnell unterwegs sind, nämlich mit Lichtgeschwindigkeit; aber die Leute im Raumschiff erhalten keine Informationen durch die Messung des Erd-Photons.

Gruß Alex
 

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo Alex,

ich glaube jetzt habe ich es verstanden. Danke.

Kennen Sie zufällig ein paar Webseiten auf denen "Überlicht-Phänomene" erklärt/aufgefüht werden.

Besten Dank schonmal.

Gruß Matthias
 
Zuletzt bearbeitet:

Alex74

Registriertes Mitglied
Leider nein, vielleicht hilft ein wenig googeln ;)

Mir persönlich fällt spontan noch ein Beispiel ein:

Die Übertragung einer Melodie über einen Hohlleiter mit ca.4-facher Lichtgeschwindigkeit.
Eigentlich ist das ganze sehr interessant und kommt durch den Tunnel-Effekt zustande. Für einen Weltraumflug müßte man halt aus dem Weltall einen Hohlleiter machen :D und vom Raumschiff was da durchgejagt wird kommt dann noch der Steuerknüppel an oder so; denn dahinter verbirgt sich einfach die Tatsache daß in der Quantenwelt nichts absolut bestimmt ist und ein Teilchen mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit ein Hindernis trotzdem überwinden kann, was es dann auch quasi plötzlich tut. Oder anders ausgedrückt: von ein paar Millionen Teilchen kommt ne Handvoll noch an, diese Handvoll ist zwar dann überlichtschnell aber kein Mensch kann vorher sagen welche Teilchen rüberkommen und welche nicht, das Gesamtsignal am anderen Ende ist sehr schwach und verrauscht.

Gruß Alex
 

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo Alex,

das habe ich auch schonmal gehört. Das ist verdammt interessant!

Ich stelle mir gerade die Frage - wie schaffen es die "paar"(Handvoll) Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit "durchzukommen" ....???? Es dürfte ja eigentlich nicht möglich sein! (Nichts ist schneller als das Licht)

Allein das wenigstens ein "paar" Teilchen durchkommen, kann man doch schon als eine Art Information anerkennen oder??

Ich verstehe die Information zwar nicht aber allein die Tatsache, dass ein paar "fetzen" Teilchen durchkommen, reicht doch schon aus um zu erkennnen/anzunehmen, dass ein möglicher "Sender" irgendetwas "geschickt" hat = Information! Ursache -> Wirkung!
 
Zuletzt bearbeitet:

Alex74

Registriertes Mitglied
Ich habe hier eine nette Erklärung auf wikipedia gefunden:

Superluminares Tunneln

In der Universität zu Köln wurde der Effekt des superluminaren Tunnelns von Mikrowellenphotonen (allgemeiner auch „Tunneleffekt“ genannt) als erstes nachgewiesen. Medienwirksam wurde dort mit frequenzmodulierten Mikrowellen ein Teil einer Mozart-Sinfonie übertragen. Das Experiment wurde durch andere Gruppen (u.a. Steinberg und Chiao von der Universität Berkeley) nachgeprüft und bestätigt. Experimente mit Photonen anderer Wellenlänge, insbesondere mit sichtbarem Licht, haben stattgefunden und die Beobachtungen wurden auch hier bestätigt. In allen Experimenten wird festgestellt, dass sich eine superluminare Geschwindigkeit dann einstellt, wenn sich zwischen der Quelle und dem Detektor eine Barriere befindet, welche die Photonen erst überwinden (durchtunneln) müssen.

Diese Experimente stehen in völliger Übereinstimmung mit der Relativitätstheorie, da keine Informationsausbreitung mit Überlichtgeschwindigkeit stattfindet. So kann man z.B. zeigen, dass ein Wellenzug beim Tunneln stärker im hinteren Teil gedämpft wird als im vorderen, so dass sich sein Intensitätsmaximum nach vorne verlagert. Definiert man die Lage des Maximums als Position des Wellenzuges, so kann man eine Überlichtgeschwindigkeit errechnen, ohne dass irgendein Teil des Wellenzuges mit Überlichtgeschwindigkeit vorangeschritten wäre.

---

Was Quanteneffekte allgemein angeht muß man immer sehr vorsichtig sein, sie lassen sich nicht in unsere makroskopische Welt übertragen, das gilt für Schrödingers Katze wie für den Tunneleffekt.

Gruß Alex
 

Emil

Registriertes Mitglied
Hallo Leute,

in dieser Diskussion ist möglicherweise einiges durch einander geraten?

Zuerst einmal: Ein Photon teilt sich nicht in zwei Teile, die identische Informationen zu unterschiedlichen Orten mitschleppen; ein Lichtstrahl (bestehend aus vielen unabhängigen Photonen) dagegen schon. Daher verstehe ich das Gedankenexperiment nicht so recht.

Der Tunneleffekt wurde erwähnt, okay, dieser existiert in der Quantenwelt; und auch die Tatsache, daß Quanteneffekte und die makroskopische Welt zwei verschiedene Paar Schuhe sind. - Löst sich das "Paradoxon" vielleicht von alleine auf...?

Schöne Grüße,
Emil
 

Alex74

Registriertes Mitglied
Ionit meint sicher die Verschränkung zweier Photonen, so habe ich jedenfalls sein Gedankenexperiment verstanden.
 

Ionit

Registriertes Mitglied
Hallo,

genau .... ich meine die Verschränkung. Wie oben erwähnt, ich bin (noch) "Laie" auf dem Gebiet der Quanten.

Gruß Matthias
 

Dilaton

Registriertes Mitglied
Hallo Ionit,

ich möchte Dein Problem mal in die Sprache der Physik übersetzen.

Du präparierst in einem bestimmten Lorentzframe an einem Punkt X ein verschränkten Zustand. Nun willst du wissen, wie man eine Messung an diesem Quantensystem, die in zwei verschiedenen Lorentzframes stattfindet, beschreiben muss. Aufgrund der Nichtlokalität des verschränkten Zustandes und der Quantentheorie allgemein, ist dieses Problem keineswegs trivial.
Die Bedeutung "Instanten" ist abhängig von der Geometrie der Raumzeit sowie den Ruhesystemen der Messeinrichtungen und Korrelationsquellen.
Um Dein Problem zu lösen musst Du wie folgt vorgehen:

Zustand im Ruhesystem Q der Quelle aufschreiben.
Die Korrelation zwischen den beiden Teilchen

( übrigens kann man bei deinem Beispiel im Sinne der QFT auch von einem verschränkten Paar "virtueller" Photonen sprechen, die sich im kohärenten System |w> = |Photon 1 > |kein Photon 2 (vakuum) > + | kein Photon 1 (vakuum)> |Photon 2> befinden obwohl nur ein "reales Photon" existiert )


bezieht sich nun immer auf die Geraden t= konst. Wobei t die Zeitkoordinate in Q ist. In gekrümmten Raumzeiten bezieht man sich nicht auf t = konst, sondern auf die Geodäte(n) deren
Tangentenvektor am Ort der Quelle, bzgl. lokaler Minkowskikoordinaten (t,x,y,z) keine t - Komponente hat.
Wenn du die Geodäten kennst, dann kannst für jedes Punktepaar berechnen wie das System da zeitlich korreliert ist.
Ist die Metrik der Raumzeit nicht statisch, existiert also kein zeitartiger Killingvektor, dann wird es noch komplizierter.

Wichtig dabei ist, wie schon angesprochen wurde, dass das Kausalitätsprinzip bewahrt wird. Wenn Du also irgendeine Paradoxe raumzeitliche Korrelation gefunden hast, wurde entweder falsch gerechnet oder deine Geodäten sind geschlossene Trajektorien.

superluminale Informationsübertragung:

Klassische Information kann man niemals mit v > c übertragen.
(Es gibt allerdings kein, im Rahmen der bekannten Physik, bewiesenes Theorem, dass diese Aussage untermauert, alles eine Frage des Glaubens nicht des Wissens)


Quanteninformation (QI) (kohärente Qubits oder höherdimensionale Quantensysteme) kann man allerdings mit v = unendlich übertragen.
Der Mensch kann allerdings mit "reiner Quanteninformation" nichts anfangen".
Er benötigt, um aus dem Qubit - Datenstrom nützliche Informationen gewinnen zu können, noch "klassische Schablone". Legt man die Schablone über die Quanteninformation erkennt man plötzlich was in ihr steckt. (siehe "Quantenteleportation" und "Ghost Interference")
 
Zuletzt bearbeitet:

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
Dilaton schrieb:
Legt man die Schablone über die Quanteninformation erkennt man plötzlich was in ihr steckt. (siehe "Quantenteleportation" und "Ghost Interference")
Und diese "Schablone" drückt die Informationsgeschwindigkeit wieder unter die Lichtgeschwindigkeit, oder ? :confused:
 
Oben