Quantentheorie und Verschränkung

ispom

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„die Quantentheorie ist die erfolgreichste Theorie aller Zeiten“

schreibt Michio Kaku (ein Professor für mathematische Physik in NY und Bestsellerautor) in seinem Buch „im Paralleluniversum“ (seite 207).

Das mag sein, ich glaube es den Fachleuten, auch wenn sich der „gesunde Menschenverstand“ (den ich selbstverständlich auch für mich in Anspruch nehme) dagegen sträubt. Schließlich hat sich sogar Einstein zeit seines Lebens nicht damit abfinden können, daß eine so „widersinnige“ und nur auf Postulaten gegründete Theorie (wie die Unschärferelation) richtig sein könnte.

Dagegen sind die Ergebnisse der Relativitätstheorien (etwa das Zwillingsparadioxon) noch richtig plausibel.

Was ich aber überhaupt nicht verstehen kann, ist das angeblich bewiesene Phänomen der Verschränkung.
Es bringt zum ausdruck, daß Woodoo im Prinzip funktionieren kann, weil wegen quantenmechanischer Tatsachen (ein Teilchen ist nicht nur hier, sondern mit geringeren Wahrscheinlichkeiten überall im Universum anzutreffen) ein hier ablaufendes Ereignis an anderen Orten des Universums Wirkungen zeigt, ohne daß die Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit der Informationsübertragung diese „Fernwirkung“ verhindern kann.

Ich fass es nicht…..:confused:
Gramvolle grüße von Ispom

achja, warum schreibe ich das?
erklären kann mir das vermutlich niemand,
aber ich suche Leidensgefährten:eek:
 

ispom

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da sich noch kein Leidensgefährte gemeldet hat, schließe ich, daß die anderen user
entweder die Quantenmechanik verstehen
oder es ist ihnen gleichgültig, daß sie sie nicht verstehen.

Ebenso unverständlich wie die Verschränkung ist mir die Rolle des Beobachters in der QuM.

Also, Schrödingers Katze ist sowohl lebendig als auch tot. Erst wenn jemand nachsieht, kollabiert ihre Wellenfunktion, und der Beobachtungsprozess entscheidet über ihren endgültigen Zustand. Ob sie lebt oder nicht, das ist abhängig davon, ob sie jemand beobachtet. Wenn ich sie in einem eindeutigen vitalen Zustand sehe, ist ihre Wellenfunktion schon nicht mehr existent.

Nun frage ich mich, ob der Beobachter ein mit der QuM vertrauter Physiker sein muß, ob es auch ein Mensch sein kann, der noch nie etwas von der QuM gehört hat, oder eine Maus oder eine Bakterie?

Tröstlich für mich ist, daß Einstein davon überzeugt war, es gibt eine absolute Wirklichkeit außerhalb der menschlichen Erfahrung (die "objektive Realität"), und dieser Auffassung, daß Objekte ohne unseren Eingriff und unsere Beobachtung in eindeutigen Zuständen existieren, schließe ich mich an.

Ist hier jemand, der die Ansicht von Niels Bohr vertritt, dnach der es die realität erst dann gibt, wenn eine Beobachtung vorgenommen wurde?

fragt Ispom
 

Hosch

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Hmm.. vorab - der Bezug auf Einstein ist nicht ganz passend, er war zwar der Meinung, jedoch wurde seine Ansicht widerlegt. Er war zwar ein großartiger Physiker, aber sich immer wieder auf seine Ansichten zu berufen ist einfach nicht richtig.

Die Sache mit Voodoo ist auch nicht ganz so einfach, denn diese Verschränkungen sind sehr sehr anfällig und gehen in Wechselwirkung mit makroskopischen Systemen sofort verloren.
Das ist auch der Grund weswegen sich das Militär bis jetzt nicht für die Quantenkryptographie funktioniert - die Verbindung wäre zwar sicher, liese sich aber leicht stören. Man müsste nur ein EM Feld anlegen und schon kann man den Schlüssel gar nicht mehr austauschen. Im Prinzip reicht auch schon ein Gewitter um den selben Effekt zu erzielen.

Weiters findet keine Informationsübertragung statt. Wenn du ein beschränktes Photon beobachtest, und es dadurch erst einen Messwert erhält (zB. die Polarisation oder den Spin), dann weiß man zwar mit 100% Sicherheit, dass das andere genau den gegengesetzten Wert hat, aber Informationsübermittlung ist damit nicht nötig. Man weiß ja vorher nicht welches Messergebnis man kriegen wird, man weiß nur wie sich das andere dann dazu verhält. Das Ergebnis ist rein zufällig.
Um mit dem Wissen um das andere (weit entfernte Photon) etwas anfangen zu können, müsste man zuerst dem anderen (weit entfernten) Messpartner über einen klassischen Kanal(Telefon, Radiowellen) unser eigenes Messergebnis mitteilen. Und das geht aber maximal mit Lichtgeschwindigkeit.

Soweit ich weiß ist Schrödingers Katze eine Konsequenz die sich aus der Kopenhagner Deutung der QM ergibt. Deswegen hat er das auch formuliert, um die seiner Meinung nach irrsinnigen Konsequenzen aufzuzeigen (so wie es auch Einstein immer wieder versucht hat).

Die Kopenhagner Deutung ist aber nicht unumstritten, da sie eben zu derartigen Dingen führt. Vertritt man sie konsequent, muss man sich - grob gesagt - auf den Stanpunkt stellen dass der Mond nicht vorhanden ist wenn ihn niemand beobachtet.

Wie bereits oben erwähnt reicht eine Wechselwirkung mit einem makroskopischen System aus, um die Verschränkung aufzuheben, bzw. die Wahrscheinlichkeitswelle kollabieren zu lassen. Wer das dann macht ist wiederum egal :)
 

ryan

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Aaalso...Schrödingers Katze ist für mich eigentlich nur folgendes:

Solange man einen Gegenstand nicht beobachtet (wie die Katze), kann man nicht sagen, ob dieser Gegenstand existiert oder in welchen Zustand er sich befindet. Ich verstehe diesen Teil der Quantentheorie auch nur dann, wenn ich es auf einen Beobachter beziehe...so zB auch beim Mond. Gehen wir davon aus, wir wüssten nicht, dass der Mond existiert, würden aber davon ausgehen. Solange nun niemand den Mond direkt beobachtet hat, können wir nicht sagen, ob der Mond nun wirklich existiert oder nicht. oder?

mfg
ryan
 

Hosch

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Hmm.. bin mir nicht sicher obs so einfach ist, Denn...

Wenn man davon ausgeht das etwas erst existiert wenn es beobachtet wird, dann stellt sich die Frage wo die Grenze zwischen Quantenwelt und der "Alltagswelt" (sofern es sie gibt) ist. Das ganze lässt sich beliebig fortführen. Wer beobachtet den Wissenschafter nachdem er die Katze beobachtet hat? Und wer wiederum diese Person?
Das Problem dabei ist imho das ein bewusster Beobachter benötigt würde. Läuft sich also alles im Endeffekt auf eine Art Gott raus welcher das Universum beobachtet um es existieren zu lassen. (wobei - wer beobachtet den dann wieder?)

Und genau da liegt das Problem an der Kopenhagner Deutung, die läuft sich so wie ich das verstanden habe darauf hinaus.

Man kann zumindest im Quantenbereich zeigen, dass die gemessenen Eigenschaften nicht schon den beiden weitentfernten Photonen innewohnen - sondern wirklich erst im Moment der Messung Realität werden (Bellsche Ungleichung).

Aber ich bin wie gesagt eher skeptisch mit der Mondsache. Die Kopenhagner Deutung ließe sich zB. dadurch umgehen, dass man eine von folgenden Vorstellungen aufgibt: Die Lokalität unsrers Universums (2 räumlich getrennte Dinge sind immer verschieden) oder die Beschränkung des Informationsaustauschs auf die Lichtgeschwindigkeit.

Und beides hätte ebenfalls weitreichende Folgen, enden aber nicht zwangsläufig in einer logischen Sackgasse wie die oben genannte Deutung..
 

ispom

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Hosch schrieb:
Aber ich bin wie gesagt eher skeptisch mit der Mondsache. Die Kopenhagner Deutung ließe sich zB. dadurch umgehen, dass man eine von folgenden Vorstellungen aufgibt: Die Lokalität unsrers Universums (2 räumlich getrennte Dinge sind immer verschieden) oder die Beschränkung des Informationsaustauschs auf die Lichtgeschwindigkeit.
..

danke, Hosch, ich nehme das als als Andeutung einer Zustimmung für meine (und Einsteins :) ) Ansicht.

Mag die QuM großartige Erfolge in der Mikrophysik und der daraus resultierenden Technik feiern.
Daß der Mond erst irgendwann seine Existenz daran festgemacht hat, daß ein Lebewesen ihn beobachtet hat, scheint mir auch völlig absurd.
Wobei das Lebewesen ja auch eine Archaebakterie gewesen sein könnte, die zwar keine Augen zum sehen hatte aber wohl irgendwie seine gravitationswirkung hätte beobachten können (durch die Gezeiten etwa).

belustigte Grüße von Ispom
 

Hosch

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ispom schrieb:
danke, Hosch, ich nehme das als als Andeutung einer Zustimmung für meine (und Einsteins :) ) Ansicht.

Jein :) Die Verschränkung ist zumindest eine Tatsache die große Konsequenzen hat.

Zumindest Einstein hätte glaub ich mit Nichtlokalität und mit Überlichtgeschwindigkeiten große Probleme gehabt :)
 

ispom

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Hosch schrieb:
Jein :) Die Verschränkung ist zumindest eine Tatsache die große Konsequenzen hat.

Zumindest Einstein hätte glaub ich mit Nichtlokalität und mit Überlichtgeschwindigkeiten große Probleme gehabt :)

Volle Zustimmung!
Einstein und ich sind eben konservativ eingestellt :rolleyes:

da-kann-man-eben-nichts-machen-Grüße von Ispom
 

ryan

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Hosch schrieb:
Wenn man davon ausgeht das etwas erst existiert wenn es beobachtet wird, dann stellt sich die Frage wo die Grenze zwischen Quantenwelt und der "Alltagswelt" (sofern es sie gibt) ist.

Sagt die Quantentheorie denn, dass ein Objekt nicht existiert, wenn es nicht beobachtet wird? Ich sehe das eher so, dass der Zustand des Objekts nicht eindeutig ist, wenn es nicht beobachtet wird. Wenn kein kein Beobachter da ist, so kann niemand sagen, ob das Objekt existiert, das stimmt.
Aber ich kann ja auch behaupten, dass die Erde einen zweiten Mond hat, solang er nicht beobachtet würde, würde er defacto für uns nicht existieren, da nicht beobachtet.
Sagt die Quantentheorie denn, dass ein nicht beobachtetes Objekt nicht existiert?

mfg
ryan
 

Hosch

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Soweit ich weiß besagt ein Teil, dass sich das Teilchen erst zum Zeitpunkt der Messung für einen möglichen Messwert "entscheidet", also der Zustand, genau wie du gesagt hast :) Das mit dem Mond ist ein Beispiel auf das ich beim Lesen oft gestoßen bin, es wird dafür angeführt was für Konsequenzen die Kopenhagner Deutung streng genommen hätte. Bin mir aber nicht mehr sicher ob es etwas nur bildlich verdeutlichen sollte, muss ich bei Gelegenheit mal nachsehen.

Nun zumindest würde ich die QT dahingehend interpretieren (weiß aber viel zu wenig darüber leider), dass ich über ein Eigenschaften eines nicht beobachteten Objekts keine quantitative Aussage machen kann.

Das alles gilt in Mondbeispielen ja nicht ganz, weil der ja auch unbeobachtet einen Einfluss auf uns hat. Bei einem einzelnem isolierten Teilchen ist das aber anders.
 

ispom

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Ja, es gibt eine ganze Reihe von "Gedankenexperimenten" zur QuM und kontroverse Diskussionen darüber,
nicht nur solche historischen debatten wie zwischen Einstein und Bohr.

Wenn es nicht große Physiker wären, die sich da ernsthaft über unglaubliche Dinge unterhalten, würde ich das ganze als Unsinn abtun.
Aber man hat ja wohl die Verschränkung nachgewiesen (nicht nur an einzelnen Atomen sonder sogar an einem "Buckyball", einem 60atomigen Kohlenstoffkristall) und jetzt sind Überlegungen im Gange, das Experiment mit einem Virus, der aus tausenden Atomen besteht, durchzuführen.

Wenn wir auch von Voodoo und Beamen wohl noch ein ganzes Stück entfernt sind, die "erfolgreichste physikalische theorie aller Zeiten" wird das wohl auf den Weg bringen.

sarkastische grüße von Ispom :rolleyes:
 

ispom

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noch erstaunlicher ist, was der berühmte Physiker Feynmann mit seiner sogen. Pfadintegralmethode ausgekundschaftet hat:

wenn ich jetzt von A nach B gehe, dann nehme ich nicht nur den kürzesten Weg (wie mir das in meiner Einfalt so vorkommt), sondern zugleich alle möglichen und denkbaren Wege durch Nachbars Haus, über Mars, Sirius...
und auch durch alle Zeiten: durchdie Steinzeit, durch Perm und Karbon...

und auch alle anderen, die sich bewegen, (Hosch und ryan, bewegt ihr euch gerade jetzt?) die kommen nach dieser Theorie irgendwie durch mein Arbeitszimmer gelatscht (oder geflogen ?)und sind auch in meiner Zukunft zugegen, defilieren vielleicht an meinem Sarg vorbei...

Wundersam ist es schon, was die Mathematik so alles hergibt.
Jedenfalls habe ich vor Zeiten mit der Integralrechnung schöne Flächen berechnet, das hat mir auch Freude gemacht.
Ich kann mir gar nicht vorstellen, wie ich ausrechnen kann, welchen Weg ich jetzt von A nach B nehme. Also, ich gehe jetzt los.
Vielleicht komme ich bei einem von Euch vorbei, wundert Euch nicht, wenn es plötzlich bei Euch spukt, das bin ich auf mei´nem Feynmann-Pfad.

bis gleich, Ispom :)
 

Mark Striper

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Das Problem bei manche ist, daß sie den Mikrokosmos auf den Makrokosmos übertragen.
Die Wellenfunktion eines Teilchens (Elektron, Atom, BuckyBall - egal) kann man
nicht in unsere Welt transferieren.
Für diese Quantenphänomene ist glaube ich eine Superposition von nöten,
die ab einer gewissen Menge störender Außenfaktoren zusammenbricht,
und damit auch die Wellenfunktion des Teilchens.
(Hoofentlich habe ich das jetzt richtig wiedergegeben)

Die Quantenmechanik ist etabliert und man kann ihre Ergebnisse wunderbar voraussagen,
allerdings hat man noch nicht verstanden, WARUM das so ist.
Und das ist das, was MICH interessiert, weshalb ich jetzt Bücher darüber lese.
Leider habe ich bis jetzt noch keine Antwort darauf bekommen. :(
 

ispom

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Hi Striper,
wenn Du eine Antwort hast, dann gib mir (uns) bitte bescheid ;)

Ja, ich bin neugierig, wo denn die praktische Grenzgröße ist. Theoretisch gibts ja keine.
Also den Buckyball hat man schon gebeamt, vielleicht klappts auch mit dem Virus.
die Technik ist noch ganz neu, verglichen mit den ersten drahtlosen Funkverbindungen vor hundert Jahren.
Wenn man diesen Vergleich nimmt, und sich die heutigen globalen und interplanetaren Datentransfers vor augen hält,
dann sollten sich in hundert Jahren wenigstens Versuchsmäuse verschränken und beamen lassen,
und in zweihundert Jahren lassen sich unsere Nachfahren beamen wie Käptn Kirk und Mr. Spok,
die QuM machts möglich :)

Gruß von Ispom
 

zamatgera

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ryan schrieb:
Aaalso...Schrödingers Katze ist für mich eigentlich nur folgendes:

Solange man einen Gegenstand nicht beobachtet (wie die Katze), kann man nicht sagen, ob dieser Gegenstand existiert oder in welchen Zustand er sich befindet. Ich verstehe diesen Teil der Quantentheorie auch nur dann, wenn ich es auf einen Beobachter beziehe...so zB auch beim Mond. Gehen wir davon aus, wir wüssten nicht, dass der Mond existiert, würden aber davon ausgehen. Solange nun niemand den Mond direkt beobachtet hat, können wir nicht sagen, ob der Mond nun wirklich existiert oder nicht. oder?

mfg
ryan

28.07.06 zamatgera
dann stell doch mal ein Zelt bei Mondschein und Ebbe direkt am Strand auf.
Da wirdt Du aber Staunen wie nass Du sein wirst wenn der Mond
nicht mehr da ist
 

Dilaton

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Hy,

hab seit langen nichts mehr gepostet. Da gerade mein Lieblingsthema aktuell ist möchte ich mich mal einklinken.

"Ja, ich bin neugierig, wo denn die praktische Grenzgröße ist."

Genau da, wo Quantenobjekte so groß (massig) sind das Dekohärenzeffekte der Gravitationwechselwirkung eine Rolle spielen. Da man Gravitation nicht abschirmen kann, wird man diesen Kohärenzstörenden Faktor nie eleminieren können.
 

ryan

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zamatgera schrieb:
dann stell doch mal ein Zelt bei Mondschein und Ebbe direkt am Strand auf. Da wirdt Du aber Staunen wie nass Du sein wirst wenn der Mond nicht mehr da ist
ja gut, das Ganze soll aber doch auch nur ein Gedankenexperiment sein, nehmen wir mal an, der Mond würde Ebbe und Flut nicht hervorrufen...

Hosch schrieb:
Nun zumindest würde ich die QT dahingehend interpretieren (weiß aber viel zu wenig darüber leider), dass ich über ein Eigenschaften eines nicht beobachteten Objekts keine quantitative Aussage machen kann.
hm, genau das sagt die QT doch...oder?
ich würde sagen, du hast recht, wenn du sagst, dass das ganze das nur bildlich verdeutlichen sollte. Denn zamatgera hat ja recht, wir würden schon merken, wenn es den Mond auf einmal nicht mehr gäbe

mfg
ryan
 

Hosch

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Hmm.. ich bin mir nicht sicher.. ich denke der grundlegende Unterschied ist, dass die Kopenhagner Deutung der QT zwar davon ausgeht, dass die Wellenfunktion kollabiert.

Allerdings sagt sie nicht wie dies passiert, und insofern wäre in ihrem Rahmen eine Aussage auch für makroskopische Objekte gültig. Dh. dass man auch über sie keine quantitativen Aussagen machen kann, wenn sie von niemandem beobachtet werden.
Und genau deswegen würde die Sache mit dem Mond nicht unbedingt nur bildhaft sein :) Denn nur an der Gravitation kanns dann nicht liegen, denn die gibts ja auch schon im Mikroskopischen Bereich (wenn auch sehr gering)
Aber zum Glück gibts Theorien die sich damit beschäftigen weshalb die Wellenfunktion kollabiert. Da bleibt der Mond dann auch wenn man grade nicht hinschaut.
 

Dilaton

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"wir würden schon merken, wenn es den Mond auf einmal nicht mehr gäbe"

Wenn du mit dem Mond nicht in Wechselwirkung stehst dann nicht.
Um Grunde ist nur das für einen Beobachter existent, was in Form von analog gespeicherter Information in ihm selbst abgebildet ist und was damit zu seinem aktuellen Erleben beiträgt.
Ich kann mit Sicherheit sagen, dass keine Struktur in meinem Körper irgend eine Information über die Anzahl der Grashalme auf einer Wiese im Centralpark abbildet. Das bedeutet praktisch, dass die Anzahl von A nach B und von B nach C usw. springen könnte, ja sogar in einer Superposition A + B + C vorliegen kann ohne das ich als Beobachter in irgendeiner Weise davon etwas bemerken würde.
Das menschliche Gehirn kann einige hundert Gigabit ??? speichern und weit aus weniger simultan verarbeiten.
(Die Informationsmenge die in einem einzigen Grashalm steckt ist weitaus größer).
Die Realität eines Menschen kann daher nie mehr als ein Terabit umfassen.
Natürlich denken wir dass wir uns der ganzen Welt bewusst sind. Das jedoch ist nur eine Illusion, die in unserem Kopf unter einem ziemlich unscharfen und einfachen Bild gespeichert ist.
Wenn ich als Beobachter die Welt studiere, so kann ich nur eine begrenzte Anzahl von Information erfassen. Die restliche Information kann als nicht determiniert angesehen werden (das gilt auch für den eigenen Körper und für den Zustand des Gehirns selbst)
Ließt man ein Buch mit vielen Milliarden Seiten, so kann man sicher sein: Gelangt man ans Ende der Geschichte sich der Anfang in der Art verändert, dass er konsistent zum aktuellen Ende ist. Die Geschichte als ganzes kann aufgrund ihrer Größe nicht (zumindest für einen Menschen) real existieren. Was existiert ist der konsistente Zusammenhang in dieser Geschichte, oder besser in diesen Geschichten, denn niemand kann mit Sicherheit sagen, dass er zweimal die selbe Geschichte ließt, wenn er das Buch zweimal ließt, viel mehr verändert sich die Geschichte stetig desto öfter man das Buch ließt.

Wenn ich nicht weiss, das es einen Mond gibt, das heißt, ist die Datenverarbeitung in meinem Gehirn nicht mit der Existenz des Mondes korreliert, so ist der Mond da und gleichzeitig nicht da.
Ist die Datenverarbeitung in meinem Gehirn mit der Existenz des Mondes korreliert, so ist der Mond zwangsläufig da.
Korrelation der Datenverabeitung mit der Existenz des Mondes und gleichzeitige Nichtexistenz des Mondes würde einen Widerspruch ergeben.
 
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