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THEMA:

Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 17 04. 2020 22:41 #67562

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ClausS schrieb: Aus meiner Sicht gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen der Ziehung der Lottozahlen und einer quantenmechanischen Messung.

Die Ziehung der Lottozahlen ist ein chaotisches System. Theoretisch wenn man die Anfangsbedingungen ganz genau kennen würde, dann könnte man die Zahlen berechnen. Es ist natürlich nur theoretisch möglich, aber nicht praktisch.

Bei einer quantenmechanischen Messung dagegen kann man prinzipiell nur Wahrscheinlichkeiten angeben. Man kann im voraus prinzipiell nur Wahrscheinlichkeiten angeben.


Natürlich gibt es Unterschiede. Habe ich auch nicht bestritten.
In der Makro Welt ist mir beispielsweise das interessante mathematische Konzept einer komplexen Quadratwurzelfunktion einer Wahrscheinlichkeitsverteilung nie begegnet.
Trotzdem sind Vergleiche erlaubt.
Warum macht es für diese Diskussion einen Unterschied ob wir ein makroskopisches System im Prinzip als determinisisch betrachten, ein Quantensystem aber nicht. Unter philosophischen Aspekten ist das sicher interessant, aber für die Diskussion hier unbedeutend.
Ob ein Phänomen inherent probalistisch ist oder für uns nicht anders händelbar ist (zum Beispiel das Wetter) ist für die Mathematik egal.
Wenn es zu einem Event in diesem Wahrscheinlichkeitsraum kommt, warum ist das plötzlich ein Kollaps?
Irgedwo muss ja das Elektron oder das Photon am Schirm auftauchen?

Wenn ich würfle und ich kann die Anfansparameter nicht kontroliieren, dann hat jedes mögliche Ergebnis eine gewisse Wahrscheinlichkeit.
Ich würfle einmal. Es kommt eine 4. Jetzt habe ich Gewissheit, 4 hat die Wahrscheinlichkeit 1 und jede andere Möglichkeit die Wahrscheinlichkeit 0 für diesen Wurf angenommen.
Was ist der Unterschied. Redet da irgend jemand von einem Kollaps?
Nein, wir reden von einem Event in einem Wahrscheinlichkeitsraum, genauso wenn es morgen regnet.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 17 04. 2020 22:55 #67564

Pragmatisch kommt es aufs Gleiche heraus.

Für den Quantenphysiker ist das aber ein grundsätzlicher Unterschied, ob man etwas nicht weiß oder ob es unmöglich ist, eine bestimmte Information zu haben.

Das ist wie mit dem Ereignishorizont. Und genau da taucht ja auch die Frage auf, was mit verschränkten Teilchen passiert, von denen eines hinter einem Ereignishorizont untertaucht (zB Hubblehorizont). Obwohl es wiederum unmöglich ist, das Ergebnis dann jemals zu vergleichen.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 17 04. 2020 23:24 #67565

ClausS schrieb: Aus meiner Sicht gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen der Ziehung der Lottozahlen und einer quantenmechanischen Messung.

Die Ziehung der Lottozahlen ist ein chaotisches System. Theoretisch wenn man die Anfangsbedingungen ganz genau kennen würde, dann könnte man die Zahlen berechnen. Es ist natürlich nur theoretisch möglich, aber nicht praktisch.

Das sehe ich auch so. Allerdings ist der Unterschied zwischen echtem (radioaktiver Zerfall z.B.) und subjektivem Zufall (Würfel, Lottozahlen) in der Praxis nicht besonders bedeutend. Bei random.org kann man Zufallszahlen beziehen, die als Computer-Bits aus dem Rauschen der Atmosphäre gewonnen werden. Sie stammen auch "nur" aus einem chaotischen System, sind aber trotzdem sehr zufällig. Also was solls? Sieht aus wie Ente, watschelt und quakt wie eine Ente, also ist es eine Ente, basta. Da hat rhm schon recht:

rhm schrieb: Wenn ich würfle und ich kann die Anfansparameter nicht kontroliieren, dann hat jedes mögliche Ergebnis eine gewisse Wahrscheinlichkeit. [...] Was ist der Unterschied.

Wie sollte man auch die alle nötigen Parameter für die Lottoziehung von nächster Woche ermitteln, wenn das nicht mal unmittelbar vor der Ziehung unter Laborbedingungen gelingen kann?

Aber die Ansicht, dass man wegen der weitgehenden Ähnlichkeit zu echtem Zufall auch bei Quantenphänomenen nicht von einem Kollaps reden dürfte, ist m.E. ganz falsch, weil Quantenobjekte nach der Detektion einer Eigenschaft weiter existieren, Lottozahlen aber nicht. Quanten existieren und haben zufällige Eigenschaften auch ohne Detektion, Lottozahlen entstehen erst durch eine Detektion und haben dann keine physikalische Existenz mehr. Das ist der Grundlegende Unterschied, weshalb man bei Quanten von einer Wellenfunktion und auch vom Kollaps reden kann und bei Lottozahlen nicht... da müsste man es dann Vernichtung nennen, was sich erübrigt.

Also sprach das Photon: Wo wir sind ist vorne! Und sollten wir mal hinten sein, dann ist hinten vorne!

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 17 04. 2020 23:25 #67566

Haha, was machen eigentlich Photonen, wenn sie auf einen Dreifachspalt treffen?
Es ändert sich das Interferenzmuster!, ja klar, muss es auch!

Und wie ändert es sich?

Naja, ganz charakteristisch.Es werden den Hauptmaxima kleine Nebenmaxima sozusagen eingelagert.

Siehe hierzu Spektrum der Wissenschaft 4.20 , Seite 65.

Wenn man jetzt mit den Pfadintegralen rechnen will, wird’s beliebig kompliziert. Denn man muss Korrekturterme im Vergleich zum Doppelspalt einführen.

Wie das im Einzelnen funktioniert, siehe Literaturhinweise am Ende des Artikels.

Interessant wäre auch zu sehen, welche Interferenzbilder erzeugt werden, wenn man die Zahl der Spalte weiter erhöht und deren Abstände und Spaltbreite variiert.

Das muss man doch schon gemacht haben, würde mich wundern, wenn nicht!

Thomas

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 17 04. 2020 23:43 #67567

Thomas schrieb: Haha, was machen eigentlich Photonen, wenn sie auf einen Dreifachspalt treffen?

Gute Frage... und was machen sie wohl, wenn sie nach der Detektion am Spalt nicht direkt auf einen Schirm treffen, sondern erneut durch einen Doppelspalt geschickt werden und dann erst auf den Schirm? Dann würden sie wohl wieder ein Interferenzmuster zeigen. Also ist ihre Wellenfunktion bei der Detektion am ersten Doppelspalt lediglich kollabiert, nicht etwa gestorben wie die der Lottozahlen.

Thomas schrieb: Interessant wäre auch zu sehen, welche Interferenzbilder erzeugt werden, wenn man die Zahl der Spalte weiter erhöht und deren Abstände und Spaltbreite variiert.
Das muss man doch schon gemacht haben, würde mich wundern, wenn nicht!

Damit hat sich meines Wissens Richard Feynman ausgiebig beschäftigt. Es müssten sich noch Videos von seinen Vorlesungen im Netz finden lassen.

Also sprach das Photon: Wo wir sind ist vorne! Und sollten wir mal hinten sein, dann ist hinten vorne!

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 18 04. 2020 00:20 #67569

Worauf ich eigentlich hinweisen wollte, ist der Gedanke, dass man mithilfe der Pfadintegrale zwar eine unglaubliche Genauigkeit in der mathematischen Beschreibung bekommt,

Dass man aber nicht sicher sein kann, ob diese mathematische Genauigkeit auch die richtige Physik beschreibt. Berechenbar ja, aber physikalisch richtig, das ist nicht belegt.

Wir haben hier unter den Videos eines, das da heißt: Photonen in ihrem Lauf beobachtet.

Mal nachschauen!

Thomas

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 18 04. 2020 15:08 #67582

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Wir scheinen ein wenig vom ursprünglichen Thema abzuschweifen.
Mir ging es eigentlich um den Zusammenhang zwischen Physik, Quantenmechanik, und Realität und welche Rolle dabei Messungen und Beobachter zukommen.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 18 04. 2020 23:38 #67626

rhm,

wenn man es schafft, durch ultraschnelle Bildaufnahmen, Photonen im Flug zu beobachten, dann weiß ich nicht, wo denn da das Thema verfehlt sein sollte.
Bei dieser Messmöglichkeit sind wir mitten drin im Thema!

So etwas sichtbar zu machen, war bisher nicht möglich.

Die Welt der Photonen und Elektronen wird durch die Quantenmechanik beschrieben, sie ist Teil der Physik und damit der beste Versuch, der Wirklichkeit nahe zu kommen.

Ich kann nicht sehen, dass wir vom Thema abschweifen!

Thomas

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 14:38 #67651

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Thomas,

Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge.
Erklär doch bitte mal was die Aussage "Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch" hier bedeutet.
War dein Photon bis zum Messsvorgang woanders (Superposition)?
Es wird doch dauernd von namhaften Physiker behauptet man kann den Pfad eines Photons in der Quantenwelt garnicht bestimmen bzw. schon die Frage sei Unsinn etc..

Was stimmt den nun?

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 15:19 #67654

rhm schrieb: Thomas,

Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge.

Nein.
Messvorgang ist nur die Bestrahlung mit einer Welle, um dann die Reflexion aufznehmen.

rhm schrieb: Es wird doch dauernd von namhaften Physiker behauptet man kann den Pfad eines Photons in der Quantenwelt garnicht bestimmen bzw. schon die Frage sei Unsinn etc..

Genau davon hat Thomas gesprochen. Die Natur legt sich erst im Moment der Messung fest.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 15:39 #67658

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ra-raisch schrieb:

rhm schrieb: Thomas,

Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge.

Nein.
Messvorgang ist nur die Bestrahlung mit einer Welle, um dann die Reflexion aufznehmen.


Dann erklären Sie bitte wie Sie zu Ihren Bildern kommen?

Natürlich ist das ein Messvorgang im Sinne der Quantenphysik (manchmal auch allgemein als Dekohärenz bezeichnet)

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 16:02 #67661

ra-raisch schrieb:

rhm schrieb: Thomas,

Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge.

Nein.
Messvorgang ist nur die Bestrahlung mit einer Welle, um dann die Reflexion aufznehmen.


Das sehe ich so wie rhm. Im klassischen Sinne eine indirekte Messmethode, und ja, auf jeden Fall auch „ein Messvorgang im Sinne der Quantenphysik“. Genauer: Alle klassischen Messmethoden sind auch Messungen im Sinne der Quantenphysik.

The truth is often what we make of it; you heard what you wanted to hear, believed what you wanted to believe.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 17:44 #67667

Die Bildaufnahmen messen natürlich die Photonen, die ins Objektiv gelangen. Das ist doch trivial.....
Was man (mittelbar) filmt, ist aber das, was diese Photonen aussendet bzw reflektiert, die das Bild formen.
Die Beleuchtungsphotonen sind es, die das gefilmte Objekt stören und nicht die späteren Bildaufnahmen der Reflexion, des Schattens oder von Lumineszenz.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 20:13 #67669

ra-raisch schrieb: Die Bildaufnahmen messen natürlich die Photonen, die ins Objektiv gelangen. Das ist doch trivial.....
Was man (mittelbar) filmt, ist aber das, was diese Photonen aussendet bzw reflektiert, die das Bild formen.
Die Beleuchtungsphotonen sind es, die das gefilmte Objekt stören und nicht die späteren Bildaufnahmen der Reflexion, des Schattens oder von Lumineszenz.


Dann scheinen wir uns ja einig zu sein. Allerdings passt zu dieser Aussage dann nicht, dass du zu ultraschnellen Biladaufnahmen sagst, diese seien keine Messvorgänge. Ein Messvorgang ist eben nicht „nur die Bestrahlung mit einer Welle, um dann die Reflexion aufznehmen“. Es geht in diesem Fall einfach nur darum, die Reflexion aufznehmen.

Zusammengefasst: „Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge“

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 19 04. 2020 21:09 #67670

Arrakai schrieb: Ein Messvorgang ist eben nicht „nur die Bestrahlung mit einer Welle, um dann die Reflexion aufznehmen“. Es geht in diesem Fall einfach nur darum, die Reflexion aufznehmen.

Zusammengefasst: „Ultraschnelle Biladaufnahmen sind auch nur Messvorgänge“

Wer die Bestrahlung ausübt, spielt natürlich keine Rolle, egal ob künstlich oder natürlich etc. Aber das Auswerten der Bestrahlung hat jedenfalls keinen Einfluss auf das Objekt, und nur darum ging es doch wohl.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 20 04. 2020 00:36 #67675

Soweit ich das verstanden habe, wurden die Photonen, die man da im Flug beobachtet hat, nicht von Messphotonen bestrahlt, die dann ihrerseits von den „Flugphotonenen“ reflektiert wurden.

Die beobachteten Photonen sandten ihrerseits Streuphotonen aus, die vom Detektor in extrem hoher Frequenz festgehalten wurden.

Sie nahmen dadurch in ihrer Zahl ab, gerade ausreichend, um im Flug beobachtet werden zu können, also dem bildgebenden Detektor eine ausreichende Zahl von gestreuten Photonen aus der Ausbreitungswolke zu liefern.

Thomas

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 20 04. 2020 14:47 #67698

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Es ist vollkommen egal wie Sie zu Ihrer Beobachtung kommen oder wie Sie Bilder bzw. Filmchen erzeugen.
Es bleibt ein Messvorgang im Sinne der Quantenphysik und es unterliegt der Unschärferelation.

Zu mindestens für mich ist das gut belegt.
Was für mich nicht so klar ist, ist dass der Messvorgang an sich die Natur angeblich zu einer Entscheidung zwingt und der Vorgang vorher anders zu beurteilen ist.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 20 04. 2020 18:26 #67717

rhm schrieb: Was für mich nicht so klar ist, ist dass der Messvorgang an sich die Natur angeblich zu einer Entscheidung zwingt und der Vorgang vorher anders zu beurteilen ist.

Genau darum geht es und allein das ist der Grund für die Unschärfe.
Um zu beobachten, muss ja eine Interaktion stattfinden, selbst, wenn diese von dem Teilchen selbst erzeugt wird (zB Zerfall). Danach ist das Teilchen eben verändert und der zweite Wert kann nicht mehr mit der selben Genauigkeit festgestellt werden. Und dabei spielt es überhaupt keine Rolle, ob der Zerfall oder was auch immer anderweitig beobachtet wurde. Allein, WENN er beobachtet wurde, steht fest, dass das Teilchen bereits verändert ist.

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Die Natur legt die Karten erst im letzten Moment auf den Tisch 20 04. 2020 23:59 #67752

rhm,

Was du meinst sind wahrscheinlich die Feynmanschen Pfadintegrale, also die Möglichkeiten aller Wege, die ein Photon zurücklegen kann, wenn es von A nach B unterwegs ist.

Dazu gibts hier Videos von Josef, in denen das schön erklärt wird.
Das sind die Videos, in denen die Wahrscheinlichkeiten der Wege sich wegkringeln und nur die wahrscheinlichsten Wege tatsächlich Strecke machen.

Danach sind die Möglichkeiten, die ein Photon hat, einen Weg zurückzulegen, zunächst riesig.
Die Summe all dieser Wahrscheinlichkeiten liefert am Ende den Weg der minimalsten Wirkung.

Und da wird auch noch gar nichts gemessen.

Gemessen wird erst am Ort des Eintreffens des Photons am Detektor und der zwingt das Photon zu sagen, hallo, jetzt bin ich da.

Ich hoffe, ich hab richtig verstanden, um was es dir ging.

Videos anschauen.

Thomas

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