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THEMA: Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung

Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 16 Mai 2016 00:30 #6117

Ich habe mich in diesem Forum registriert, weil mich eine Frage zum Doppelspaltexperiment schon sehr lange beschäftigt, auf die ich bisher noch keine Antwort gefunden habe:

Warum gilt die Schwärzung eines Korns der Fotoplatte nicht als eine Messung, durch welchen Spalt das Photon geflogen ist? Wenn man die Schwärzung eines solchen Filmkorns als Messung auffassen würde, so müsste ja laut QM das Interferenzmuster zusammenbrechen.

Mal angenommen, ich würde das Experiment immer nur mit einem einzigen Photon durchführen, das ich sorgfältig eingefangen habe und dann auf die Reise Richtung Doppelspalt schicke. Ich führe es aber nicht nur einmal durch, sondern sehr oft. Nach jeder Versuchsausführung suche ich gründlich nach dem geschwärzten Filmkorn und erhalte dadurch die Information, durch welchen Spalt das Photon geflogen ist. Das ist dann doch wohl ein Messwert - und durch die Messung müsste eigentlich das Interferenzmuster zusammenbrechen.

Wenn ich den Versuch sehr oft wiederhole, erhalte ich gemäß den Ergebnissen der durchgeführten Experimente auch dann ein Interferenzmuster, wenn ich die Photonen einzeln losschicke.
Aber wenn ich nach jedem losgeschickten Photon nachsehe, welches Filmkorn geschwärzt worden ist, könnte ich doch von jedem einzelnen Photon sagen, durch welchen Spalt es gegangen ist. (Freileich wäre es teuer, wenn ich für jedes einzelne Photon einen Film entwickeln würde, aber wir nehmen an, dass die finanziellen Mittel dafür zur Verfügung stehen).

Also warum ist die Schwärzung der Fotoplatte keine Messung? Und wenn das keine Messung ist, was macht dann eine Messung aus, die das Interferenzmuster zusammenbrechen lässt? Wo ist da der Unterschied?

Christof

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Letzte Änderung: von Christof_72. Begründung: Verständlichkeit (Notfallmeldung) an den Administrator

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 16 Mai 2016 03:25 #6118

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Christof_72 schrieb: Mal angenommen, ich würde das Experiment immer nur mit einem einzigen Photon durchführen, das ich sorgfältig eingefangen habe und dann auf die Reise Richtung Doppelspalt schicke. Ich führe es aber nicht nur einmal durch, sondern sehr oft. Nach jeder Versuchsausführung suche ich gründlich nach dem geschwärzten Filmkorn und erhalte dadurch die Information, durch welchen Spalt das Photon geflogen ist. Das ist dann doch wohl ein Messwert - und durch die Messung müsste eigentlich das Interferenzmuster zusammenbrechen.

Ich Grüße dich. Um schnell dein recht interessanten Gedanken spiel da zu zerlegen. sobald du Photon eingefangen hast, hast du seine Superposition zerstört, und es bewegt sich klassisch wie ein Teilchen, egal wie Lieb du zu ihm nachhinein sein wirst.

Und das nicht vorhandene Photon an der schwarzen stelle kann so gesehen erst in einem Ausschluss verfahren zum Ergebnis führen, jedoch zur dem Zeitpunkt ist schon alles passiert. Und somit bleibt es bei Klassischen.

Oder du arbeitest mit negativen da ja was entwickeln noch möchtest... also da wird es genau selbe Spiel sobald es sich in Super Position befindet bildet das Gesamtergebnis eine Welle.

Also wenn das Photon an der Platte angekommen ist, ist es sein Ziel. Da folgt ja nix mehr weiter wo eine Messung stattfinden kann, es ist mit diesem einfach vorbei der hat seine Arbeit gemacht und sich auf dieser Fotoplatte entladen.

Eine Messung ist in jeder Vorgehensweise das vergleichen eine grüße, mit einer fest definierten grüße, erst dann spricht man von einer Messung. bei diesen Quanten ist das vergleichen nur indirekt, da gibt es keine Schieblehre dafür :D Und sobald nur etwas geringes damit in kontakt kommt, wo ein Ort besitzt, und daraus dann ein bestimmter punkt als solches sich für das Photon ergibt, kommt es zu dieser "indirekten Messung", das vergessen die Herrn da immer klar und deutlich zu sagen " indirekt,...indirekt,... hmmm, Nein. schwer scheint es nicht zu sein dieses zu sagen.
Ist aber nicht schlimm, glaube mir hier auf dieser Seite hält es sich in grenzen.

Der Ansatz mit der Fotoplatte ist aber recht interessant. Was Wohl passiert wenn ich zwei verschränkte Teilchen jeweils so abstrahle das sie grad so viel Energie besitzen um auf der ersten Fotoemulsion sein bekannten Muster hinterlassen und dann sich weiter bewegen an die nächste unmittelbar hintendran liegende. Ist es dann auch Überlagert? Was wiederum bedeuten wird das eine verschränkte Superposition räumlich definiert werden kann ohne die wellen Funktion zu verletzen. Aber so wie es scheint auch da wird es wohl klassisch weiter gehen nach der ersten Fotoplatte auch wenn diese mit dem abstand eines Photon Durchmessers von der ersten Platte entfernt ist.
Einfach nur dumm diese Quanten.... wieso machen die so eine Schweinerei mit unser Synapsen

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 16 Mai 2016 13:10 #6127

Wenn man ein einzelnes Teilchen losschickt, es durch einen Doppelspalt fliegen lässt und hinterher an einer Wand den Einschlagort detektiert, gibt es zwei Möglichkeiten (unter der Voraussetzung, dass die beiden Öffnungen des Doppelspalts nahe genug zusammen sind):

Es wird nicht explizit gemessen, durch welchen Spalt das Teilchen geflogen ist.

Durch Betrachtung des Aufschlagpunkts alleine wissen wir nicht, durch welchen der beiden Spalte das Teilchen geflogen ist - auch dann nicht, wenn wir uns den Aufreffpunkt jedes Teilchens einzeln ansehen. Daher erhalten wir das typische Doppelspalt-Interferenzmuster.

Es wird explizit gemessen, durch welchen Spalt das Teilchen geflogen ist.

Dann erhalten wir die Summe der beiden Einzelspalt-Interferenzmuster.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 16 Mai 2016 15:00 #6131

ClausS schrieb: Durch Betrachtung des Aufschlagpunkts alleine wissen wir nicht, durch welchen der beiden Spalte das Teilchen geflogen ist - auch dann nicht, wenn wir uns den Aufreffpunkt jedes Teilchens einzeln ansehen. Daher erhalten wir das typische Doppelspalt-Interferenzmuster.


Ok, die Voraussetzung "dass die beiden Öffnungen des Doppelspalts nahe genug zusammen sind" war mir nicht klar. So ein wichtiges Detail verschweigen leider die populärwissenschaftlichen Darstellungen, die ich kenne.
Wenn ich das richtig verstanden habe, ergibt sich das Interferenzmuster nur dann, wenn der Spaltabstand so klein gewählt wird, dass man aus dem Aufschlagpunkt nicht mehr folgern kann, welchen Weg das Teilchen genommen hat.

Interessant.

Was passiert, wenn man den Spaltabstand variiert? Ich vermute, es müsste ja einen kontinuierlichen Übergang geben zwischen klassischem Verhalten und QM. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es eine Unstetigkeit gibt, in dem Sinne, dass exakt ab Abstand D <= Dmax die QM anfängt zu wirken und plötzlich ein Interferenzmuster da ist, wohingegen ich bei einem Abstand D > Dmax noch ein rein klassisches Bild gesehen habe.

Wenn ich den Spaltabstand vergrößere, dann müsste der beobachtete Aufschlagspunkt zunehmend signifikantere Wahrscheinlichkeiten liefern, welchen Weg das Teilchen genommen hat. Dementsprechend stärker müsste ein klassisches Abbild auf der Fotoplatte werden.

Umgekehrt, wenn ich den Spaltabstand verringere, verliert die Information "Aufschlagpunkt bei X" an Aussagekraft, und dementsprechend stärker müsste das Interferenzmuster werden.

Ist das ungefähr so richtig?

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 16 Mai 2016 15:16 #6132

Chris schrieb: Ich Grüße dich. Um schnell dein recht interessanten Gedanken spiel da zu zerlegen. sobald du Photon eingefangen hast, hast du seine Superposition zerstört, und es bewegt sich klassisch wie ein Teilchen, egal wie Lieb du zu ihm nachhinein sein wirst.


Ich grüße dich zurück und bedanke mich für diesen Hinweis. Nachdem ich meinen Text abgeschickt hatte, kam mir der Verdacht, dass es mit einzelnen, mir wohl bekannten Photonen vielleicht nicht funktioniert. Gut, dass das geklärt ist.

Chris schrieb: Also wenn das Photon an der Platte angekommen ist, ist es sein Ziel. Da folgt ja nix mehr weiter wo eine Messung stattfinden kann, es ist mit diesem einfach vorbei der hat seine Arbeit gemacht und sich auf dieser Fotoplatte entladen.


Genau dieses Ankommen des Photons an der Platte hatte ich ja als Messung aufgefasst und genau das war meine Frage: Warum es denn keine Messung ist, wo es nach meiner naiven Auffassung sehr wohl eine Messung sein müsste. Aber ich glaube ClausS hat für mich jetzt mein Missverständnis geklärt: Es ist keine Messung, weil der Spaltabstand zu gering ist, so dass ich aus dem Aufschlagsort nicht schließen kann, welchen Weg das Teilchen genommen hat.

Chris schrieb: Was Wohl passiert wenn ich zwei verschränkte Teilchen jeweils so abstrahle das sie grad so viel Energie besitzen um auf der ersten Fotoemulsion sein bekannten Muster hinterlassen und dann sich weiter bewegen an die nächste unmittelbar hintendran liegende.


Verschränkung von Teilchen ist mir aktuell leider noch zu hoch. Aber das möchte ich auch eines Tages besser verstehen...

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 00:10 #6152

Mir sind noch zwei Fragen zum Thema Doppelspalt eingefallen, dafür möchte ich jetzt kein neues Thema aufmachen.

1. Frage:

Herr Gaßner schreibt in einem anderen Thread zum Doppelspaltexperiment über Dekohärenz: "Es geht allein darum, die Zahl der Wechselwirkungen zu erhöhen - entweder den vorhandenen Molekülen mehr Bewegung verschaffen oder insgesamt mehr Moleküle ins Spiel bringen - egal wie... "

Ich verstehe nicht, warum man dann ganze Moleküle (z.B. Fullerene) am Doppelspalt mit sich selbst interferieren lassen kann. Ich dachte, die Atome im Molekül wechselwirken miteinander, tauschen also Informationen über ihre Position aus. Warum führt das nicht sofort zur Dekohärenz des gesamten Moleküls?

2. Frage:

Gibt es auch die umgekehrte Richtung, dass ein Teilchen, dass bereits "gemessen" wurde, sich also klassisch verhält, wieder in einen Superpositionszustand zurückkehrt?

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 03:16 #6153

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1.) Dieses Molekül ist ein eigenständiges System welches als gesamtes betrachtet werden muss (in diesem fall). Und somit ist es EIN Objekt wie EIN Photon beispielsweise auch. Jedoch ist bei Molekülen ein Absolutes Vakuum nötig, um ein Wellen Ergebnis zu erhalten.

2.) Laut der Kopenhagener Interpretation wird die Wellen-Funktion ZERSTÖRT bei der Messung und ob das System ein Kreislauf besitzt, wie beispielsweise die Superposition in der Elektrotechnik das ist mir nicht bekannt. jedoch handelt es sich da auch um Maschenstrom, somit ist da keine Phänomen wie bei Doppelspalt.
Aber Zerstört ist zerstört, kann dir auch nicht mit 101% belegen ob da was anderes bekannt ist, naja wenn wird hoffe ich sehr ein Prof hier mich bitte verbessern.

Wenn es dich da in der tat mehr interessiert, dann empfehle ich dir die Teile der Kopenhagener Interpretation mal durch zu nehmen, jedoch Vorsicht!!!! es kann auch noch mehr Fragezeichen verursachen :D, aber..... wir sind hier.
Gruß Chris.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 12:19 #6158

Chris schrieb: 1.) Dieses Molekül ist ein eigenständiges System welches als gesamtes betrachtet werden muss (in diesem fall). Und somit ist es EIN Objekt wie EIN Photon beispielsweise auch.


Puh. Heisst das, dass sich die Kohlenstoffatome in dem Molekül sich gegenseitig als getrennte Teilchen "sehen", aber für uns als Außenstehende das Molekül noch gar nicht real "existiert", weil es eine Welle ist? So ähnlich wie bei Schrödingers Katze also. Wenn die Katze in einem Behälter leben würde, der in einem Vakuum schwebt, so könnte man auch sagen, dass das Gesamtsystem des Behälters mit der Katze eine Welle von Möglichkeiten ist. Aber die Katze selbst nimmt sich ja als real wahr, daher hängt es vom Beobachter ab. Nur ist aus unserer Sicht die Katze als Beobachter nur eine Möglichkeit und gar nicht real. Das macht mich irgendwie verrückt.

Chris schrieb: 2.) Laut der Kopenhagener Interpretation wird die Wellen-Funktion ZERSTÖRT bei der Messung


Wenn es kein zurück gibt, weil die Wellenfunktion zusammengebrochen ist, dann frage ich mich, wie überhaupt neue Wellenfunktionen entstehen. Sie müssen ja irgendwie entstehen, sonst würden wir nach einiger Zeit in einer rein klassischen Umgebung existieren und keine QM-Phänomene beobachten können.

Oder anders gefragt: Was ist in dem Doppelspalt-Experiment mit den Fullerenen die Quelle für die Moleküle, die sich in Superposition befinden? Dazu müssten die Fullerene im luftleeren Raum entstanden sein, ohne Kontakt zu irgendeiner Apparatur, die die Fullerene hätte erzeugen können. Das kann ich mir nicht vorstellen. Man muss doch erst die Moleküle aus Kohlenstoffatomen zusammenbauen. Das kann nur in einem Apparat geschehen, der nicht im luftleeren Raum existiert, sondern der in einem Labor steht. D.h. aus unserer Sicht müssten die frisch erzeugten Moleküle klassische makroskopische Objekte sein und sich nicht wie Wellen verhalten. Wie kann man mit diesen ein Doppelspalt-Experiment erfolgreich durchführen? D.h. es müsste meines Erachtens doch eine Möglichkeit geben, wie aus einem Teilchen wieder eine Welle werden kann.

Ich vermute, dass mir die Grundlagen fehlen, um das alles zu verstehen. Ich hoffe, dass meine Fragen nicht zu naiv sind. Aber das ist vielleicht die einzige Möglichkeit, dass meine falschen Vorstellungen zurechtgerückt werden.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 13:49 #6160

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Quantenmechanik verstehen?... Also ich habe da keine Lust auf Depressionen daher lasse ich das mal, sonst kommen Sachen raus wie:
"Muss ich hier an eine Möglichkeit der Virtuellen Welt glauben, die Hinter meinem Kopf ist, bis ich mich umdrehe." Das tut doch weh.

Naja also am besten wir warten auf ein Prof, um genaue antworten auf Quantenmechanik zu bekommen. Und bis dahin hast ja Zeit die Kopenhagener Deutung mal durch zu gehen, und was es da mit Virtuellen Welten auf sich hat bekommt man scheinbar mit "Delayed choice quantum eraser" vorgeführt, Ist es wirklich anzunehmen das unser Universum irgendwo gespeichert ist?? so das ein Ergebnis vor dem auftreffen auf ein Detektor bereits fest steht.

Aber versuche nicht Quantenmechanik zu verstehen, nehme es vorerst so hin wie es ist, das müssen sehr, sehr gebildete Menschen auch tun um kein aua im Kopf zu bekommen, Unser Gehirn ist damit nicht konfrontiert, wir haben da kein sin dafür, das hat mit unser greifbaren Welt nix mehr zu tun.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 20:56 #6163

Christof_72 schrieb: Wenn es kein zurück gibt, weil die Wellenfunktion zusammengebrochen ist, dann frage ich mich, wie überhaupt neue Wellenfunktionen entstehen. Sie müssen ja irgendwie entstehen, sonst würden wir nach einiger Zeit in einer rein klassischen Umgebung existieren und keine QM-Phänomene beobachten können.


Nach meinem Verständnis bricht bei einer Messung die bisherige Wellenfunktion zusammen und nach der Messung bildet sich eine neue.

Dies kann man am Doppelspaltexperiment sehen. Wenn durch eine Messung das Doppelspalt Interferenzbild zusammenbricht, erscheinen zwei Einspalt Interferenzbilder, die sich überlagern.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 21:14 #6165

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ClausS schrieb: Dies kann man am Doppelspaltexperiment sehen. Wenn durch eine Messung das Doppelspalt Interferenzbild zusammenbricht, erscheinen zwei Einspalt Interferenzbilder, die sich überlagern.


Grüße dich ClausS.
Kannst du mir da weiter Helfen?.... ich sehe das nicht. Welche Art der Überlagerung ist es nun, wenn ich Messe?
Ich habe da bei der Messung diese Zwei spalten und auch Zwei streifen... wo ist die Überlagerung?

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 21:21 #6166

Ich hatte meinen Gedanken sehr knapp formuliert, wohl zu knapp. Was ich meinte war:

Bei einem Doppelspalt-Experiment hat man eine "Doppelspalt-Wellenfunktion". Führt man am Spalt keine weitere Messung durch, dann misst man hinten am Detektor ein typisches Doppelspalt Interferenzbild.

Führt man am Spalt eine Messung durch, durch die der durchflogene Spalt bestimmt wird, bricht dadurch die ursprüngliche "Doppelspalt-Wellenfunktion" zusammen. Nach Beendigung der Messung bildet sich aber sofort eine neue Wellenfunktion aus, nämlich die Wellenfunktion, die sich durch Durchfliegen eines Spaltes ergibt. Am Detektor misst man nun das Interferenzbild von Spalt A plus dem Interferenzbild von Spalt B.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 17 Mai 2016 23:19 #6177

ClausS schrieb: Nach Beendigung der Messung bildet sich aber sofort eine neue Wellenfunktion aus, nämlich die Wellenfunktion, die sich durch Durchfliegen eines Spaltes ergibt. Am Detektor misst man nun das Interferenzbild von Spalt A plus dem Interferenzbild von Spalt B.


Achso, du meinst mit "Beendigung der Messung" aber nicht, dass man den Messapparat entfernt oder deaktiviert, sondern den Vollzug einer Messung.

Mit "Wellenfunktion eines Spaltes" deutest du an, dass man ja immer noch nicht genau den Aufschlagsort des Teilchens kennt, wenn man keine exakte Ortsbestimmung durchgeführt hat, sondern lediglich festgestellt hat, ob Spalt A oder B?

Es gibt ja auch noch Beugung an einem Einzelspalt, weshalb z.B. Lochkamera-Bilder immer unscharf sind. (Mir fällt gerade auf, dass ich früher mit meinen selbstgebauten Lochkameras tatsächlich QM-Experimente durchgeführt habe - das war mir damals gar nicht so bewusst.)

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 19 Mai 2016 08:40 #6232

Einmal ganz kurz, weil das in den Popularwissenschaften immer so blöd dargestellt wird: Beobachten oder Messen bedeutet Wechselwirkung.
Wenn man also die Messapparaturen ausschaltet, bleibt das Interferenzmuster immerfort verschwunden, solange das Experiment nicht im Vakuum durchgeführt wurde.

Oft wird das falsch verstanden!

Viele Grüße,
Nirusu

"Wir stehen selbst enttäuscht und sehn betroffen
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- Berthold Brecht, Der Gute Mensch von Sezuan

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 19 Mai 2016 16:58 #6247

Nirusu, ich dachte das Doppelspaltexperiment muss grundsätzlich im Vakuum durchgeführt werden. Mit "Messapparatur ausschalten" meinte ich nicht, dass man die Vakuumpumpe ausschaltet, sondern lediglich, dass man aufhört zu messen, durch welchen Spalt die Teilchen fliegen. Die Vakuumpumpe gehört nach meinen Begriffen eigentlich nicht zur Messapparatur.

Wenn man durch eine Messung ein Interferenzmuster zerstört, dann muss dieses wieder sichtbar werden, sobald man mit der Messung aufhört und alles andere am Versuchsaufbau gleich lässt. Woher sollen denn die nachfolgenden Teilchen wissen, dass ich bis vor kurzem noch gemessen/beobachtet/gewechselwirkt habe? Dass diese Begriffe im Sinne der QM synonym sind, ist mir schon klar.

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Doppelspalt-Experiment: Unterschied Messung / keine Messung 19 Mai 2016 23:41 #6265

Um ehrlich zu sein, warum etwas so ist in der QM weiß ich nicht, dazu bin ich zu sehr der Laie.

Ich weiß aber, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit u.a. von der Wecheslwirkung abhängt.

Wenn du jetzt misst, benutzt du ja einen Laser oder ähnliches, der mit den Teilchen wechselwirken muss, damit du irgendwelche Ergebnisse kriegst.Diese Wechselwirkung lässt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Teilchens "einstürzen", und es gibt nur noch einen sehr kleinen Bereich, in dem es sich aufhalten kann.

Das heißt: Sobald wir messen, ist das Teilchen nicht mehr breit genug, um durch beide Spalte zu kommen, weil wir seine Welleneigenschaften durch das Wechselwirken quasi zerstört haben. Damit kann es nicht mit sich selbst interferieren.

Ich empfehle dazu auch "Quantum Multiverse", ein relativ altes Bucj, dass aber vor allem Feynman Pfadintehrale gut erklärt.

Ich hoffe, das hat geholfen,
Viele Grüße,
Nirusu

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