Jenseits der Dimensionen? - Tunneln und verschränkte Teilchen

Schnapprollo

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weiterführend zum Thema Einige Fragen zu Schwarzen Löchern... http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=816 Beitrag 19

Hallo Joachim,

Könnte man also bewirken, dass ein entferntes Atom zeitgleich mit der lokalen Anregung zerfällt, so kann der entfernte Zerfall für einen anderen Beobachter in er Vergangenheit erfolgen.

jein: Du gehst davon aus, dass alle 3 Systeme (Beobachter 1 -> B1, Beobachter 2 -> B2 und das verschränkte System [bleiben wir mal bei 2 verschränkten Atomen]) dieselbe Dimensionierung (3x Raum + Zeit) haben.
Für die Beziehung B1 <-> B2 ist alles "normal": jeder bringt seine eigene Raumzeit mit und alles was wir aus der Relativitätstheorie wissen trifft zu. Jetzt erzeugt B1 2 verschränkte Atome eines Isotops, welches igendwann zerfällt (lassen wir mal die Wahrscheinlichkeit weg, wann das geschieht). Durch die Verschränkung sind beide Atome zwar räumlich getrennt, "teilen" sich aber die Zeitdimension beim Erzeugen der Verschränkung. Eins der beiden Atome bringen wir z.B. auf die Sonne zu B2. B1 sagt B2 über Funk (Lichtgeschwindigkeit) bescheid, wann "sein" Atom zerfällt. B2 beobachtet aber den Zerfall schon ca. 8 Minuten bevor der Funkspruch eingeht (aber nicht früher). Sendet B2 ein Signal wenn "sein" Atom zerfällt braucht diese Rückmeldung ebenfalls ~8 Min. Die Kausalität bleibt in diesem Fall erhalten.

Benutzen wir statt B2 ein weiteres verschränktes System, was sich ändert wenn das erste Atomsystem zerfällt (um die Information mit Übelichtgeschwindigkeit zu erhalten). Es kommt lediglich zu einer minimalen Verzögerung an den Raumzeit-Grenzen der einzelnen Systeme. Selbst in diesem Szenario kommt die "Rückmeldung" nie vor dem Startereignis maximal zeitgleich. Also egal ob ich einen Teil des verschränkten Systems auf dem Labortisch, der Sonne oder in der nächsten Galaxis bringe ich habe einen "Raumschlauch" erzeugt und die Zeitdimension zusammengefaltet (Anfang=Ende).

Gut, soweit erstmal.

Bis dann
Schnapprollo
 

Schnapprollo

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Also bis zur Übertragung von Quanteneffekten auf den Makrokosmos schon, aber eine "regulierende Instanz" würde ich persönlich ausschliesen.

MfG
Gunter Krocker
 

Sheela3004

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Hallo Gunter

Schnapprollo schrieb:
Also bis zur Übertragung von Quanteneffekten auf den Makrokosmos schon, aber eine "regulierende Instanz" würde ich persönlich ausschliesen.

Also da hatte ich dich richtig verstanden:
Also bis zur Übertragung von Quanteneffekten auf den Makrokosmos schon

aber
"regulierende Instanz" damit kann ich grad nichts anfangen. Was meinst du damit?
 

Joachim

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Hallo Schnapprollo,

was mich zunächst interessiert ist, wie du eigentlich darauf kommst, dass es möglich ist, zwei Isotope in einen gemeinsamen Zustand zu präparieren, aus dem heraus sie gleichzeitig zerfallen. Wie soll soetwas gehen?

Dann kann man weiter darüber spekulieren, wie das sie Kausalität verletzten könnte. Dazu stell dir einfach vor, die Atome würden tatsächlich in dem Ruhesystem, in dem sie erzeugt wurden, gleichzeitig zerfallen. Nun erzeugen wir Zwei Paare (A und B) in verschiedenen Inertialsystemen und bringen je ein Atom auf die Erde und eins auf den Mond. Regen wir nun beide Atome auf dem Mond an, so zerfällt das eine Früher auf der Erde. Richtig?
Wir nennen die Erdatome Ae und Be und die Mondaatome Am und Bm. Wenn wir Am und Bm gleichzeitig anregen, zerfällt zunächst Ae und dann Be.

Im zweiten Schritt stellen wir uns vor, wir würde zunächst das Be anregen, das im obigen Fall auf der Erde später zerfallen wäre. Damit zerfällt der Partner Bm auf dem Mond und könnte einen Mechanismus auslösen, der das andere Atom auf dem Mond (Am) zum Zerfall anregt. Damit würde aber auf der Erde der Partner Ae zerfallen, bevor wir Ae angeregt haben und wir könnten aus der Beobachtung berechnen, wann wir Ae anregen werden.

Deshalb glaube ich nicht, dass solche Zustände möglich sind.

Gruss,
Joachim
 

Aragorn

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Hallo Joachim,

das erinnert mich an die Sache mit den überlichtschnellen Tachyonen. Die Existenz solcher Teilchen würde zu Kausalitätsparadoxien führen (Relativität der Gleichzeitigkeit ). Hier verhält sich das doch nicht anders, oder?

Wenn zwei räumlich getrennte Ereignisse kausal mit vx>c zusammenhängen, gibt es:

* viele Bezugssysteme mit v<f(vx), indenen die Emission vor der Absorption liegt
* ein Bezugssystem indem beide Ereignisse zusammenfallen (->wenn es sich um eine Emission und Absorption handelt verschwindet das Ereignis)
* viele Bezugssysteme mit v>f(vx), indenen die Absoption vor der Emission liegt

mit f(vx)<c

Salopp gesagt:
Wenn es kausale Ereignisse gäbe, deren Wirkübertragung mit wesentlich größerer Geschw. als der des Lichts erfolgt (vx>>c), dann würde bereits das Tempo eines Fußgängers ausreichen, um Bezugssystem zu erhalten, indem das am Boden zerschellte Ei wieder auf den Tisch hüpft und sich von selbst zusammensetzt.

Gruß
Helmut
 

Schnapprollo

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Hallo Christian,

dies ist nur die interpretation von Einsteins Aussage: "Gott würfelt nicht" als er nicht wahrhaben wollte dass die Quantenmechanik mit Wahrscheinlichkeiten und nicht mit festen Parametern funktioniert. Aber für diese Vorraussetzung währe halt eine "Instanz" (Gott?) notwendig, die weitere Naturkonstanten definiert (je nach Betrachtungsweise) um die Welt so erscheinen zu lassen wie wir sie wahrnemen (können).

Gruß
Gunter
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hallo Joachim,

...wie du eigentlich darauf kommst, dass es möglich ist, zwei Isotope in einen gemeinsamen Zustand zu präparieren, aus dem heraus sie gleichzeitig zerfallen. Wie soll soetwas gehen?

Dann werd ich dir eben meine Quellen verraten :cool: :
Prof. Claus Kiefer: "Quantentheorie"
Prof. Gerhard Börner: "Kosmologie"
Prof. Klaus Richter, Prof. Jan-Michael Rost: "Komplexe Systeme"
Brian Green: "Das elegante Universum"

in der ersten Quelle ist zur Verletzung der Bell'schen Ungleichung ein Experiment erwähnt, welches M. Lamehi-Rachti und W. Mittig 1976 in Saclay mit Protonen (steht wirklich da) durchgeführt haben und für Leptonen gibt es ja massenhaft Experimente. Also warum nicht auch für ein Proton-Elektron-System?

Und zum "Versuch" hatte ich eher an: Ae -(instantan)-> Am -(konservativ)-> Bm -(instantan)-> Be gedacht.

bis später
Gunter

PS.: sehr gute HP hast du da
 

Schnapprollo

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Hallo Christian,

"regulierende Instanz" damit kann ich grad nichts anfangen. Was meinst du damit?

ich meine den Umstand, dass für die Gültigkeit der EPR (weil sie eben die Wahrscheinlichkeiten der QM umgehen will) "verborgene Variablen" braucht, die auf einer anderen Ebene als die Realität liegt.

Gruß
Gunter
 

Sheela3004

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Hallo Gunter

Schnapprollo schrieb:
ich meine den Umstand, dass für die Gültigkeit der EPR (weil sie eben die Wahrscheinlichkeiten der QM umgehen will) "verborgene Variablen" braucht, die auf einer anderen Ebene als die Realität liegt.

Aber den experimentellen Nachweis durch Alain Aspect von 1982 zweifelst du nicht an? Ich war nämlich damals sehr überrascht, als diese Meldung im Fernsehen kam.
 

Schnapprollo

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Hallo Christian,

Entsprechende Experimente (u. a. durch Alain Aspect) bestätigen die quantenmechanischen Vorhersagen und verletzen ebenfalls die Ungleichung. Das heißt, sie zeigen eine Korrelation, die größer ist, als dies klassisch denkbar wäre. Damit wurden die Vorhersagen der Quantenmechanik bestätigt und Einsteins Vorstellungen von einer lokal realistischen Welt widerlegt

(aus Wikipedia)

Ich weiss jetzt nicht was du meinst. Die QM wird bestätigt und die ERP (die durch die Bell'sche Ungleichung bewiesen werden sollte) wird wiederlegt. Wo ist das Problem?

bis dann
Gunter
 

Sheela3004

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Schnapprollo schrieb:
Ich weiss jetzt nicht was du meinst. Die QM wird bestätigt und die ERP (die durch die Bell'sche Ungleichung bewiesen werden sollte) wird wiederlegt. Wo ist das Problem?

Dies entspricht einer Bestätigung der spukhaften Fernwirkung, die von Einstein als Argument gegen Bohrs Deutung der Quantentheorie 1935 vorgebracht worden war.

auch wikipedia, das meine ich. Es gibt in wikipedia einen Widerspruch.
 

Schnapprollo

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Hi Christian,

hier nochmal ein Zitat von www.nurindeinemkopf.de was die Sache nochmal darstellt:

[FONT=Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif]Die Theorie der Verborgenen Variablen stammt von Albert Einstein, auch wenn er sie nie so explizit formulierte. Einstein war nicht sonderlich glücklich über die Ergebnisse der Quantenphysik, was in dem Ausspruch Gott würfelt nicht mit dem Universum zum Ausdruck kam. Die verborgene Variable steht für eine mögliche Ebene unterhalb (oder oberhalb) der Quantenrealität, die in sich selbst wieder logisch ist und dem rationalen Weltbild mehr entspricht. Diese Subquantenebene ist für das anarchistische Verhalten der Teilchen verantwortlich, für die Wissenschaft aber noch nicht erkennbar. In ihr würden sich Quanten wieder so verhalten, wie es wissenschaftlich wünschenswert ist. So umging Einstein das Problem der Wahrscheinlichkeiten, ohne die wahrscheinlichkeitstheoretische Interpretation der Quantenmechanik anzugreifen. In den Makrokosmos übertragen, installiert diese Theorie eine externe Instanz, die den Überblick über die Realität behält. Man könnte sie auch Gott nennen. Diese Theorie wurde auch als Einstein-Rosen-Podolsky (ERP)-Effekt bekannt.[/FONT]

Ist zwar etwas spartanisch formuliert, stimmt aber mit anderen Quellen überein.

bis denne
Gunter
 

Sheela3004

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Hallo Gunter

Hier noch mal Wikipedia ganz oben der Teil

Der EPR-Effekt (nach den Autoren des Artikels, in dem er das erste Mal thematisiert wurde – Einstein, Podolski, Rosen), zuweilen auch EPR-Paradoxon genannt, ist ein zunächst als Gedankenexperiment, später aber auch im Labor nachgewiesener Effekt in der Quantenmechanik, der gegen die Regeln des klassischen lokalen Realismus verstößt. In der ursprünglichen Formulierung ihres Gedankenexperiments ging es EPR darum nachzuweisen, dass die quantenmechanische Beschreibung der physikalischen Wirklichkeit unvollständig sein muss.

Einstein hat nur nicht geglaubt, dass es diesen Effekt gibt. Aber nachgewiesen ist er experimentell.

EPR-Experiment

(EPR-Paradoxon), nach A.[FONT=Uc_251]ÿ[/FONT]Einstein, B.[FONT=Uc_251]ÿ[/FONT]Podolski und N.[FONT=Uc_251]ÿ[/FONT]Rosen benanntes Gedankenexperiment (1939) zum Verhalten verschränkter Zweiteilchenzustände bei der Messung an einem Teilchen. Die Quantenmechanik sagt vorher, dass eine Messung am Teilchen A ein gleichzeitig an einem weit entfernten Teilchen B ausgeführtes Experiment beeinflusst, wenn beide sich in einem [FONT=Uc_211]’[/FONT]verschränkten Zustand befinden. Diese Aussage der Quantenmechanik widerspricht dem »gesunden Menschenverstand«, sie wurde aber 1999 experimentell an verschränkten Photonen zweifelsfrei bestätigt. Das Experiment beweist das Vorhandensein nichtlokaler Korrelationen bei Superpositionszuständen und ist die Grundlage für die Quantenkryptologie und die Quantenteleportation.
(c) Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2005

Ähnliches im Brockhaus
 
Zuletzt bearbeitet:

Schnapprollo

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Hallo Christian,

na dann ist doch alles geklärt. Die ERP geht ohne zusätzliche "verborgene Variablen" nicht in die QM ein, die QM kommt aber nachweislich ohne zusätzliche Variablen aus. Ausserdem bezieht sich die ERP auf eine lokale Realität, die sich aus der RT ergibt. Die QM bezieht sich auf eine Nichtlokalität (die nicht im Wiederspruch zur RT steht) die eine instantane (zeitgleiche) Änderung in einem räumlich getrennten verschränkten 2 Teilchensystem zulässt.

Bis später
Gunter
 

Sheela3004

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Hallo Gunter

Schnapprollo schrieb:
na dann ist doch alles geklärt. Die ERP geht ohne zusätzliche "verborgene Variablen" nicht in die QM ein, die QM kommt aber nachweislich ohne zusätzliche Variablen aus. Ausserdem bezieht sich die ERP auf eine lokale Realität, die sich aus der RT ergibt. Die QM bezieht sich auf eine Nichtlokalität (die nicht im Wiederspruch zur RT steht) die eine instantane (zeitgleiche) Änderung in einem räumlich getrennten verschränkten 2 Teilchensystem zulässt.

Ich glaube jetzt haben wir die gleiche Basis.:)
 

Joachim

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Hallo Gunter,

Schnapprollo schrieb:
Also warum nicht auch für ein Proton-Elektron-System?

Keine Frage, auch ich bin überzeugt, dass Verschränkung auch für beliebige zusammengesetzte Systeme gilt. Aber verschränkt sind immer Eigenschaften, die schon bei der Erzeugung des Teilchens eine gemeinsame Erhaltungsgrösse bilden. Zum Beispiel der Spin oder die Polarisation oder die Anregung. Dabei ergibt sich: Wenn ich die Polarisation des einen Photons oder der Spin des einen Protons messe, dann kenn ich die Wahscheinlichkeiten für mögliche Messungen der Polarisation (des Spins) beim Partnerteilchen. Und die Korrelation (die bedingte Wahrscheinlichkeit) ist stärker als durch eine klassische Theorie mit verborgenen Variablen zu erwarten wäre.

Das ansich ist erstaunlich und es ist sowas wie eine "geisthafte Fernwirkung", aber eben keine, mit der sich Informationen übertragen lassen. Denn das Messergebnis am Ort A ist zufällig und es beeinflusst zwar die Wahrscheinlichkeiten für den Ausgang einer Messung am Punkt B, aber das ist nur in der Korrelation, also wenn man beide Ergebnisse vergleicht, erkennbar. Im einzelnen Experiment merkt man am Ort B nichts von einer Beeinflussung durch die Messung an A.

Der Zerfall der Teilchen ist z.B. nicht durch eine Erhaltungsgrösse bei der Erzeugung determiniert. Ein Myon-Antimyon-Paar befindet sich nach der Erzeugung in einem verschränkten Spinzustand. Dennoch ist der Zerfall beider Teilchen unabhängig voneinander.

Schnapprollo schrieb:
Und zum "Versuch" hatte ich eher an: Ae -(instantan)-> Am -(konservativ)-> Bm -(instantan)-> Be gedacht.

Das war doch genau, was ich beschrieben habe. Der Punkt ist jetzt nur, dass "instantan" nach der Relativitätstheorie nicht klar definiert ist. In welchem System soll hier etwas instantan passieren?

Hast du schonmal von "quantum eraser" gehört? Die gegenseitige Beinflussung der Messungen verschränkter Zustände kann sogar rückwärts in die Zeit wirken. Da ist keine Gleichzeitigkeit nötig.

Gruss,
Joachim

P.S.: Brian Green ist meines Wissens auch Professor
 
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Joachim

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Hallo Helmut,

Aragorn schrieb:
das erinnert mich an die Sache mit den überlichtschnellen Tachyonen. Die Existenz solcher Teilchen würde zu Kausalitätsparadoxien führen (Relativität der Gleichzeitigkeit ). Hier verhält sich das doch nicht anders, oder?

Richtig, würde der Zerfall zweier Teilchen durch die Verschänkung gleichzeitig erfolgen, so würde sich logisch das selbe Problem ergeben, wie bei der Existenz von Tachyonen.

Aber wie Douglas Adams sagt: Das eigentliche Problem bei Zeitreisen ist nicht, dass man sein eigener Vater werden könnte. Damit kommt eine gute Familientherapie zurecht. Das Problem ist die Grammatik ;)

Gruss,
Joachim
 
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