Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

[SuperpositionSimon]

Prinzipiell ja.

Praktisch fehlt uns natürlich das vollständige Wissen.

Das ist meine Überzeugung, damit jedoch keine absolute und bewiesene Wahrheit.

Siehst du das bei Schrödingers Katze

a) im klassischen Gedankenexperiment genauso?

b) in speziellen Gedankenexperiment genauso (Katze anstelle eines radioaktiven Atoms eine Woche ohne Nahrung in einer Box)?

Steht ihr Schicksal in beiden Fällen schon vor dem Öffnen der Box fest?

Aber es freut mich zu lesen, dass auch deiner Ansicht nach nicht ausgeschlossen ist, dass es nicht fest steht

Kannst du mal aufhören, überall irgendwas mit „Überlagerungszustand“ usw. zu schreiben, was wir noch gar nicht definiert haben.

Einfach mal Reset. Vor 100 Jahren. Vor der Quantenmechanik. Die bist in einer Philosophieprüfung und Prof. Husserl fragt dich, ob der Mond existiert. Deine Antwort lautet?

Meine Antwort lautet: was ich nicht weiß steht noch nicht fest. Erst wenn ich den Mond wahrnehmen kann (und wenn nur indirekt über ein Messgerät) existiert er.

Nebenbei bemerkt, wie hättest ihr es denn gerne zukünftig. Ich setze "ist nicht festgelegt" = "ist in einem Überlagerungszustand" = "ist undefiniert" = "ist in Superposition"
Aber mein Eindruck ist, dass dies unangenehme quantenphysikalische Emotionen in euch weckt .

[Bernhard]

Zitat von SuperpositionSimon

Aber mein Eindruck ist, dass dies unangenehme quantenphysikalische Emotionen in euch weckt .

Siehe hier: https://www.youtube.com/watch?v=v1wqUCATYUA (Consciousness and Quantum Mechanics: How are they related?, S. Hossenfelder)

An dem Video gefällt mir sehr die generelle Einstellung mal klar und präzise über die QM nachzudenken und dabei "auf dem Teppich" zu bleiben. Wer weiß schon, wie man in hundert Jahren über die QM denkt. Vermutlich lacht man dann über die heutigen Probleme und schüttelt darüber nur den Kopf.

[TomS]

Zitat von SuperpositionSimon

Meine Antwort lautet: was ich nicht weiß steht noch nicht fest. Erst wenn ich den Mond wahrnehmen kann (und wenn nur indirekt über ein Messgerät) existiert er.

Dann ist das keine Definition von Existenz, sondern eine Definition von Wissen bzgl. Existenz.

Wenn du nicht weißt, ob der Mond existiert, folgt daraus für die Existenz des Mondes schlicht nichts.

Zitat von SuperpositionSimon

Nebenbei bemerkt, wie hättest ihr es denn gerne zukünftig. Ich setze "ist nicht festgelegt" = "ist in einem Überlagerungszustand" = "ist undefiniert" = "ist in Superposition"
Aber mein Eindruck ist, dass dies unangenehme quantenphysikalische Emotionen in euch weckt .

Es geht nicht um Emotionen. Ich melde mich jetzt im einen Forum über Landwirtschaft an und definiere “Heuwender = Spin”. Verstehst du, was ich meine?

[SuperpositionSimon]

Wenn du nicht weißt, ob der Mond existiert, folgt daraus für die Existenz des Mondes schlicht nichts.

Das würde ich so nicht stehen lassen. Wenn ich nicht weiß, ob er existiert, steht zu diesem Zeitpunkt nicht fest, ob er existiert oder nicht. Ob er existiert oder nicht zeigt sich erst, wenn er das nächste mal beobachtbar ist.

Es geht nicht um Emotionen. Ich melde mich jetzt im einen Forum über Landwirtschaft an und definiere “Heuwender = Spin”. Verstehst du, was ich meine?

Ich verstehe was du meinst. Dabei geht es um den klassischen Äpfel - Birne Vergleich. Ich habe hier bereits viel dazu gelernt und bin auch weiter motiviert dazu zu lernen.
Daher will ich jetzt auch verstehen warum folgende Gleichnung nicht korrekt ist:

"ist nicht festgelegt" = "ist in einem Überlagerungszustand" = "ist undefiniert" = "ist in Superposition"

Beispiel:
das radioaktive Atom von Schrödingers Katze kann vor der Beobachtung wie folgt als Superposition beschrieben werden
|p> = |zerfallen> + |nicht zerfallen>

Das Atom ist dabei in einem Überlagerungszustand von "zerfallen" und "nicht zerfallen"

Ob es zerfallen, oder nicht zefallen ist, ist vor der Beobachtung noch nicht festgelegt.

Der Zustand ist aus mathematischer Sicht als Superposition definiert. Da das Atom "zerfallen" und "nicht zerfallen" gleichzeitig ist, wäre zumindest vom Verständnis her der Zustand undefiniert.

Ich freue mich über Rückmeldung, warum diese Annahmen falsch sind.

[TomS]

Zitat von SuperpositionSimon

Das würde ich so nicht stehen lassen. Wenn ich nicht weiß, ob er existiert, steht zu diesem Zeitpunkt nicht fest, ob er existiert oder nicht.

Du sagst exakt das selbe wie ich und merkst es nicht.

„Wenn ich nicht weiß, ob er existiert, steht zu diesem Zeitpunkt nicht fest, ob er existiert oder nicht“ ist eine Aussage über das Wissen bzgl. der Existenz.

Siehe oben

Dann ist das keine Definition von Existenz, sondern eine Definition von Wissen bzgl. Existenz.

D.h. es ist nach wie vor richtig, dass

wenn du nicht weißt, ob der Mond existiert, folgt daraus für die Existenz des Mondes schlicht nichts [nur etwas über das Wissen bzgl. der Existenz].

Nun weiter …

Zitat von SuperpositionSimon

das radioaktive Atom kann vor der Beobachtung wie folgt als Superposition beschrieben werden
|p> = |zerfallen> + |nicht zerfallen>

Korrekt.

Korrekt in dem Sinne, dass du 1) die Begriffe korrekt verwendest und dass daraus 2) zutreffende Vorhersagen d.h. solche mit experimenteller Bestätigung folgen.

Zitat von SuperpositionSimon

Das Atom ist dabei in einem Überlagerungszustand von "zerfallen" und "nicht zerfallen"

Korrekt, unpräzise, missverständlich … müssen wir rausfinden.

Zunächst mal ist Überlagerungszustand ein anderes Wort für Superposition. Ich nehme an, dass du letzteres für die mathematische Beschreibung verwendest - siehe oben - ersteres für das Atom selbst, als das, was real existiert. Darauf deutet auch dein „ Das Atom ist …“ hin. In dieser Aussage steht jedenfalls nichts bzgl. Wissen.

Nehmen wir an, du meinst es genau so, wie dives schreibst. Dann ist deine Aussage über das Atom korrekt, in dem Sinne, dass du 3) die Begriffe korrekt verwendest und 4) eine konsistente philosophische Position einnimmst.

Zitat von SuperpositionSimon

Ob es zerfallen, oder nicht zefallen ist, ist vor der Beobachtung noch nicht festgelegt.

Jein.

Natürlich ist es nicht festgelegt, ob es entweder zerfallen ist oder nicht zerfallen ist, weil es in einem Überlagerungszustand ist. Du redest nicht von dem, was du weißt, sondern von dem, was ist. Verstanden? Das ist ok, aber ich frage mich, ob du genau das sagen wolltest, oder ob es dir doch „nur“ um Wissen geht.

Also es ist weder zerfallen noch nicht zerfallen sondern in einem Überlagerungszustand. Aber das ist festgelegt.

Zitat von SuperpositionSimon

Der Zustand ist aus mathematischer Sicht als Superposition definiert. Da das Atom "zerfallen" und "nicht zerfallen" gleichzeitig ist, wäre zumindest vom Verständnis her der Zustand undefiniert.

Falsch.

Der Zustand ist exakt definiert. Schreibst du selbst:

Zitat von SuperpositionSimon

Das Atom ist dabei in einem Überlagerungszustand … [und] kann vor der Beobachtung … als Superposition beschrieben werden
|p> = |zerfallen> + |nicht zerfallen>

Das Atom hat einen exakten Zustand, der mittels der genannten Superposition exakt beschrieben wird (und nur durch die Superposition; bereits unsere Umgangssprache ist unzureichend).

Der quantenmechanische Zustand kann nicht durch eine Menge klassischer Eigenschaften beschrieben werden! Er ist etwas anderes, fremdartiges, aber er ist präzise definiert. Das ist unabhängig davon, ob du meinst, der Zustand beschreibe die Realität oder dein Wissen über die Realität.

[SuperpositionSimon]

Du sagst exakt das selbe wie ich und merkst es nicht.

Ich habs noch gemerkt, aber leider zu spät, da hast du schon geantwortet.
Aber ich stimme Dir zu.

Vielen Dank für die Rückmeldung bzgl. der Begrifflichkeiten...

Du redest nicht von dem, was du weißt, sondern von dem, was ist. Verstanden? Das ist ok, aber ich frage mich, ob du genau das sagen wolltest, oder ob es dir doch „nur“ um Wissen geht.

Das Wissen ist nichts anderes als die Messung / Beobachtung von superponierten Zuständen in der Quantenphysik. Nur mit dem Unterschied, dass hier genau das Wissen zum Kollaps der Wellenfunktion führt. Das wäre damit auch eine Antwort auf das "Messproblem" der Quantenphysik.
Wenn ich weiß, ob die Katze tot oder lebendig ist, kann diese nicht mehr als tot und lebendig beschrieben werden.
Ob ich mir dieses Wissen akustisch durch ein "miau", visuell durch das Öffnen der Box, einer Kamera oder einem Pulsmesser aneigne ist dabei egal.

Umgekehrt könnte man auch sagen:

Ich weiß nicht, ob das Atom zerfallen ist, oder nicht, also ist dieses in einem Überlagerungszustand von "zerfallen" und "nicht zerfallen"

Bzgl. des Mondes könnte man dann doch auch sagen:

Ich weiß nicht, ob der Mond existiert, wenn ich ihn nicht beobachte, daher ist er in einem Überlagerungszustand von "existiert" und "existiert nicht"

Daher ist es mir nach wie vor nicht klar, warum folgende Aussage unzulässig ist:

"Alles was ich nicht weiß, befindet sich in Superposition"

Alles was ich hier doch mache, ist, dass ich in die Gleichung statt konkreten Möglichkeiten Variablen einsetze.
|p> = |x1> + |x2> + |xn>

[Eyk van Bommel]

Auch wenn Krümel schweigen sollten, wenn…
Aber man kann die Superpostion mit dem mesomeren Grenzfall „<m1|m2>“ des Benzolrings vergleichen. Beide Grenzfälle entsprechen einem Ergebnis einer Reaktion (Messung) aber keines passt zum delokalisierten Zustand bzw. beschreibt ihn richtig. <1|2> ist eine vergleichbar gute Beschreibung.
Ob die Superpostion ebenfalls der energetisch günstigere Zustand ist, dazu habe ich noch nichts gelesen. Da aber eine Wechselwirkung/Impuls zur Aufhebung benötigt wird…Warum nicht.

[SuperpositionSimon]

Danke für die vielen Rückmeldungen soweit. Ich habe daraufhin meine Interpretation weiter angepasst.
Hier der aktuelle Stand:

1. Ungelöste Probleme der Quantenmechanik
   
   • Das Messproblem
     In der Quantenphysik existieren Zustände, die durch die Superposition beschrieben werden. Dabei sind die Teilchen in einem Überlagerungszustand von allen Möglichkeiten gleichzeitig.
     Beispiel:
     Bevor eine Messung durchgeführt wird, ist ein radioaktives Atom sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen gleichzeitig. Wenn beispielsweise Person A eine Messung durchführt, erfolgt eine Zustandsreduktion, auch Kollaps genannt. D.h. der Zustand ist dann entweder zerfallen oder nicht zerfallen, aber nicht mehr beides.
     
     
     Was genau eine Messung darstellt ist, ist bis heute nicht gelöst.
     
     Person A hat durch die Messung die Information, ob das Atom zerfallen oder nicht zerfallen ist. Person B hat diese Information nicht. Im Gedankenexperiment von „Wigners Freund“ wird der Frage nachgegangen, ob sich das Atom für Person B noch immer in Superposition befindet.
     
     
     Dieses Gedankenexperiment wurde bis heute noch nicht gelöst.
     
   • Makroskopische Superposition
     Erwin Schrödinger überführte in seinem Gedankenexperiment „ Schrödingers Katze“ die Erkenntnisse aus der Quantenmechanik in den Makrokosmos. Bevor die Box geöffnet wird, befände sich die Katze in einem Überlagerungszustand von tot und lebendig.
     
2. Des Rätsels Lösung
   • Information ist die Messung
     Wird eine Messung an einem System durchgeführt, erhält der Beobachter neue Information über das System. Höre ich beispielsweise ein „kratzen“ an der Box von Schrödingers Katze steigt dadurch die Wahrscheinlichkeit, dass diese noch am Leben ist auf knapp 100%.
     
     
     Die Messung ist also nichts anderes als das Einholen neuer Information über das System.
     
     Gewinnt der Beobachter die Information, ändern sich dadurch die Wahrscheinlichkeiten. Ist die Wahrscheinlichkeit über einen konkreten Zustand bei 100%, sind alle anderen Möglichkeiten damit ausgeschlossen.
     Ob diese Information im Beispiel von Schrödingers Katze akustisch durch ein "miau", visuell durch das Öffnen der Box, einer Kamera oder einem Pulsmesser angeeignet wird, ist dabei egal.
     
   • Keine objektive Realität
     Die Information über ein System ist von dem jeweiligen Betrachter abhängig. Nehmen wir zwei Personen Namens Alice und Bob. Alice öffnet die Box und weiß damit, dass die Katze beispielsweise tot ist.
     Bob hat diese Information nicht, daher ist die Katze für ihn weiterhin in einem Überlagerungszustand von tot und lebendig.
     Daraus ergibt sich folgendes Problem: Die einzig zulässige Antwort von Bob an Alice ist, dass die Katze tot ist. Damit könnte die Katze aber für Bob nicht mehr weiterhin in einem Überlagerungszustand sein. Falls doch und Bob im Anschluss selbst in die Box schaut, dann könnte diese jedoch auch lebendig sein, obwohl sie für Alice bereits für tot erklärt wurde.
     Eine plausible Erklärung für dieses Problem gibt es nicht. Jeder denkbare Lösungsvorschlag hätte jedoch nach bisherigen Erkenntnissen massive Auswirkungen auf unsere Realitätsvorstellung.
     Eine Realität, die unabhängig vom Beobachter ist, gerät jedoch mit den Erkenntnissen aus der Quantenmechanik massiv ins Wanken. Das zeigt der berühmte Doppelspaltversuch. Dabei verhält sich ein Elektron, wenn es beobachtet wird anders, als wenn es nicht beobachtet wird. Da es keinen Grund zur Annahme gibt, dass die Beobachtung selbst das Messergebnis beeinflusst, ist die Schlussfolgerung, dass die Beobachtung die Realität beeinflusst. Beobachtet man beispielsweise das Elektron am Doppelspalt verschwindet Interferenzmuster und es bilden sich zwei Streifen.
     
   • Zustände der Quantenmechanik im Makrokosmos
     In der klassischen Physik lässt sich der Zustand eines Gegenstandes durch seine Bewegungsgleichungen beschreiben. Eine Münze, die geworfen wird, folgt dem Prinzip von Ursache und Wirkung. Wüsste man alle Eigenschaften von einem Münzwurf, so ließe sich das Ergebnis des Münzwurfes vorhersagen, ohne dass man dieses nachsehen müsste. Der Zustand der Münze wäre damit zu jedem Zeitpunkt eindeutig definiert und unabhängig von wahrscheinlichkeitsabhängigen Beschreibungen.
     Aus diesem Grund wird davon ausgegangen, dass die Werkzeuge, welche die Zustände der Quantenmechanik beschreiben, nicht in der klassischen Physik anwendbar sind.
     Ich komme jedoch zu der Schlussfolgerung, dass es sich dabei um zwei völlig getrennte Werkzeuge handelt, die im Makrokosmos beide angewandt werden können, ohne dabei im Widerspruch zu stehen.
     Beispiel Münzwurf
     Ist jegliche benötigte Information des Münzwurfes wie z.B. Luftdichte, Ort, Impuls etc. vorhanden, so lässt sich mit den physikalischen Gleichungen exakt berechnen, ob Kopf oder Zahl fällt. Dadurch beträgt die Wahrscheinlichkeit für Kopf beispielsweise 100% und für Zahl 0%.
     
     
     Letztlich handelt es sich bei der Berechnung auch nur um eine Informationsbeschaffung wie vorher bereits beschrieben.
     
     Selten besitzt eine Person aber alle Information um das Ergebnis eines Münzwurfes eindeutig vorherzusagen. Sobald mehr als eine Möglichkeit vorhanden ist kommen Wahrscheinlichkeiten ins Spiel und diese lassen sich gemäß den Werkzeugen der Quantenmechanik als Superposition beschreiben.
     Wirft man also eine Münze ohne das Ergebnis zu sichten, ist die Wahrscheinlichkeit für Kopf und Zahl jeweils bei 50%. Der Zustand des Münzwurfes kann daher wie folgt als Superposition beschrieben werden:
     |p> = |Kopf> + |Zahl>
     Damit wäre die Schlussfolgerung, dass sich die ruhende Münze, deren Ergebnis noch nicht gesichtet wurde, in einem Überlagerungszustand von Kopf und Zahl befindet. D.h. dem Beobachter fehlt nicht nur die Information von dem Ergebnis, sondern es existiert zu diesem Zeitpunkt auch kein eindeutiges Ergebnis.
     
3. Zusammenfassung
   Diese Interpretation gibt Antworten auf bisher ungelöste Fragen der Quantenphysik
   
   • Was ist eine Messung
     Eine Messung ist demnach nichts anders als eine Informationsbeschaffung zu einem wahrscheinlichkeitsabhängigen Zustand. Beträgt die Wahrscheinlichkeit 100% wird das Ergebnis eindeutig (Kollaps der Wellenfunktion). Zur Beschaffung von Information können unter anderen Messgeräte, Sinnesorgane oder auch Berechnungen herangezogen werden.
     
   • Schrödingers Katze
     Ob Schrödingers Katze wie im klassischen Gedankenexperiment mit einem radioaktiven Atom in eine Box gesperrt wird, oder ob man sie ohne Nahrung für einen längeren Zeitraum in eine Box sperrt macht demnach keinen großen Unterschied. In beiden Fällen wäre vor dem Öffnen der Box nicht festgelegt (nicht zu verwechseln mit „nicht bekannt“), ob die Katze tot oder lebendig ist.

[Bernhard]

Zitat von SuperpositionSimon

Bevor eine Messung durchgeführt wird, ist ein radioaktives Atom sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen gleichzeitig.

Mir fehlt da dann doch etwas die Möglichkeit eines prinzipiellen Zufallelementes. Wenn man davon ausgeht, dass im Rahmen der Quantemechanik nur Wahrscheinlichkeiten berechenbar sind, kann der Atomkern real zu einem definierten Zeitpunkt zerfallen. Wie genau man diesen Zeitpunkt dabei prinzipiell messen kann ist jedoch eine ganz andere Frage. Da dies prinzipiell nur durch Messgeräte geschehen kann, die ebenfalls den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen, können weitere prinzipielle Zufallselemente eine Rolle spielen.

Die Frage nach der Realität der quantenmechanisch berechenbaren und messbaren Größen wird zB auch bei der Bellschen Ungleichung diskutiert: https://de.wikipedia.org/wiki/Bellsc...Lokalit%C3%A4t

AFAIK lässt sich ein prinzipielles Zufallselement aktuell nicht komplett ausschließen und führt auch deshalb zu unterschiedlichen Interpretationen der QM.

[Ich]

@SuperpositionSimon: Du hast meinen Betrag also nicht gelesen? Oder einfach nicht verstanden?

Es ist egal, was mit der Information, die man bei der Messung gewinnen könnte, passiert. Die Superposition ist zerstört. Dafür braucht es keinen Beobachter.