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Hinweise

Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

Umfrageergebnis anzeigen: Ist experimentell feststellbar, ob Teilchen sich in Superposition befinden?
Ja 1 50,00%
Nur statistisch für ein Ensemble von gleichartigen Teilchen 0 0%
Nein 1 50,00%
Teilnehmer: 2. Sie dürfen bei dieser Umfrage nicht abstimmen

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  #111  
Alt 27.01.19, 12:29
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
Singularität
 
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Standard AW: Superposition

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Naja, mit dem experimentellen Nachweis ist es laut Wikipedia so eine Sache:
https://de.wikipedia.org/wiki/Quante...andere_Aspekte
Manchmal empfiehlt es sich auch die Referenzen zu lesen.

Zeno's Quantum Paradox Reversed: Watching A Flying Arrow Increase Its Speed
Zitat:
The surprising conclusion of this research is that the anti-Zeno effect (i.e., the increase of decay through frequent observations) can occur in all processes of decay, while the original Zeno effect, which would slow down and even stop decay, requires conditions that only rarely exist in such processes.
Der Effekt wird also nicht komplett abgelehnt. Vielmehr gibt es einen weiteren Quanteneffekt, der den Zeno überlagert.

Hier die Nachricht in Nature:
When watching boils the pot
Am Ende gibt es einen Link zur Publikation, die nun frei zugänglich ist.
Ein Jahr später wurde dann diese Nachricht gebracht:
Watching boils pot
Zitat:
Zitat von Watching boils pot
When Raizen's team observed the system every millionth of a second, the tunnelling rate slowed significantly. When they took measurements every five millionths of a second, tunnelling speeded up.
Wer das Video über den Quantencomputer bei IBM sich angeschaut hat, weiss noch, dass dort von der Fehlerkorrektur gesprochen wurde. Und was lesen wir in dem artikel:
Zitat:
Zitat von Watching boils pot
The Zeno effect offers the tantalizing possibility of eventually helping to solve one of quantum computing's biggest problems: errors arising from the decay of data. "This paper gives some encouragement, since it shows that it is possible to achieve the Zeno effect in some cases," Kofman says - in other words, to halt decay.
Lustig. Der Quanten-Zeno-Effekt wird bereits in einer konkreten Anwendung benutzt.

Und hier noch die Arbeit von M. C. Fischer & Co.:
Observation of the Quantum Zeno and Anti-Zeno effects in an unstable system.
__________________
Gruß, Johann
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Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort.
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E0 = mc²
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  #112  
Alt 27.01.19, 12:33
it77 it77 ist offline
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Standard AW: Quanten-Zeno-Effekt

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
----
Wie erklärt die "Viele Welten"-Deutung diesen Effekt?
Meine Phantasie sagt mir:
Vermutlich erklärt die VWI den Effekt genauso, nur dass der Kollaps der Wellenfunktion mit einer Aufspaltung der Welten verbunden ist.
Wenn bei a=0,9 gemessen wird, findet eine Aufspaltung in 10 neue Welten statt. In neunen wird "kein Zerfall" und in einer "Zerfall" gemessen.
Wenn a=0,99 erfolgt eine Aufspaltung in 100 Welten. Die Frage ist, was passiert, wenn a einen irrationalen Wert annimmt.
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  #113  
Alt 27.01.19, 12:47
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
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Standard AW: Superposition

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Kann denn jetzt ein Dritter diesen zeitlichen Verlauf von a oder zumindest die Zeitpunkte, wo die Sprünge stattfinden, experimentell ermitteln?
Ich denke nein...
Nein.

Aber worauf willst du hinaus? Was ist der Hintergedanke?
__________________
Gruß, Johann
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Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort.
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E0 = mc²
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  #114  
Alt 27.01.19, 13:06
it77 it77 ist offline
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Standard AW: Superposition

Zitat:
Zitat von JoAx Beitrag anzeigen
Nein.

Aber worauf willst du hinaus? Was ist der Hintergedanke?
Schön, auch mal eine klare Antwort zu bekommen!

Ich möchte mir einfach einen Überblick verschaffen, wie ich den Superpositionsbegriff erkenntnistheoretisch einordnen muss.

Auch stellen sich Fragen wie: Was zwingt mich, die Existenz objektiver Unbestimmtheit anzunehmen? Warum genügt es nicht zu sagen, ich weiss nicht, ob die Katze tot ist, warum muss ich annehmen, dass der Atomkern sich objektiv in einem Überlagerungszustand befindet und kann man das (experimentell) überhaupt unterscheiden: Superposition und subjektives Unwissen?

Geändert von it77 (27.01.19 um 13:12 Uhr)
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  #115  
Alt 27.01.19, 13:13
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Superposition

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Schön, auch mal eine klare Antwort zu bekommen!

Ich möchte mir einfach einen Überblick verschaffen, wie ich den Superpositionsbegriff erkenntnistheoretisch einordnen muss.

Was zwingt mich, die Existenz objektiver Unbestimmtheit anzunehmen? Warum genügt es nicht zu sagen, ich weiss nicht, ob die Katze tot ist, warum muss ich annehmen, dass der Atomkern sich objektiv in einem Überlagerungszustand befindet und kann man das überhaupt unterscheiden: Superposition und subjektives Unwissen?
Es gibt ja nicht nur "Katze tot oder lebendig": der Begriff der "Superposition" geht ja weit über den "Grad des Unwissens" hinaus; es geht um Vorhersagen quantitativer Art. Selbst dann, wenn eine Superposition vorliegt, kannst du Aussagen über den wahrscheinlichsten Messwert und die Streuung der Messwerte machen (Erwartungswert und Breite). Zudem kann ein Zustand, der in der Observablen A eine Superposition ist, in einer anderen Basis ein scharfer Zustand sein (Superposition im Ort, aber Eigenzustand des Impulses etc.).
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  #116  
Alt 27.01.19, 14:04
it77 it77 ist offline
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Standard AW: Superposition

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Es gibt ja nicht nur "Katze tot oder lebendig": der Begriff der "Superposition" geht ja weit über den "Grad des Unwissens" hinaus; es geht um Vorhersagen quantitativer Art. Selbst dann, wenn eine Superposition vorliegt, kannst du Aussagen über den wahrscheinlichsten Messwert und die Streuung der Messwerte machen (Erwartungswert und Breite). Zudem kann ein Zustand, der in der Observablen A eine Superposition ist, in einer anderen Basis ein scharfer Zustand sein (Superposition im Ort, aber Eigenzustand des Impulses etc.).
Dass die Wellenfunktion Vorsagen erlaubt, ist klar und dass diese Vorsagen empirisch überprüfbar sind und solchen Überprüfungen auch standhalten, ist auch klar.

Aber es gibt z.B. auch eine Sterbestatistik. Die kann relativ genau vorhersagen, wie viel Prozent der 80-jährigen, der 81-jährigen usw. dieses Jahr versterben werden. Die Annahme von "Superposition" ist hier gar nicht notwendig.

Seltsam finde ich aber vor allem, dass die Physik jetzt auch noch unterscheiden können will,
- ob sich alle Rentner in Superposition (also jeder einzelne zu 10% tot, zu 90% lebendig ist) oder
- 10% der Rentner tot und 90% lebendig sind.

Wenn ich die urspüngliche Formulierung der Unschärferelation (https://de.wikipedia.org/wiki/Heisen...e_Formulierung) lese, kommt diese auch ohne Superposition aus. Ich sehe auch nicht, dass entweder Ort oder Impuls unscharf sind, sondern beide sind gleichzeitig unscharf (in dieser Formulierung, wenn ich sie richtig verstanden habe).

Geändert von it77 (27.01.19 um 14:40 Uhr)
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  #117  
Alt 27.01.19, 15:06
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Dass die Wellenfunktion Vorsagen erlaubt, ist klar und dass diese Vorsagen empirisch überprüfbar sind und solchen Überprüfungen auch standhalten, ist auch klar.

Aber es gibt z.B. auch eine Sterbestatistik. Die kann relativ genau vorhersagen, wie viel Prozent der 80-jährigen, der 81-jährigen usw. dieses Jahr versterben werden. Die Annahme von "Superposition" ist hier gar nicht notwendig.

Seltsam finde ich aber vor allem, dass die Physik jetzt auch noch unterscheiden können will,
- ob sich alle Rentner in Superposition (also jeder einzelne zu 10% tot, zu 90% lebendig ist) oder
- 10% der Rentner tot und 90% lebendig sind.
Eventuell verstehe ich, was du meinst: der statistische Charakter der Quantenmechanik ist nicht derart, dass Systeme sich auch schon vor Messungen in bestimmten Zuständen befinden, und wir diese vor einer Messung schlicht nicht kennen. Nein, die Messung selbst hat nichtlokale Eigenschaften; diese zeigen sich in der nichtlokalen Reduktion der Zustandsfunktion: eine Messung lässt die Wellenfunktion des Gesamtsystems nichtlokal (d.h. instantan an alle Raumpunkten) kollabieren (zur Eigenfunktion zum Messwert).

Dieses Feature zeigt sich besonders deutlich in der Verschränkung (EPR-Paradoxon)
https://de.wikipedia.org/wiki/Einste...osen-Paradoxon

Diese Nichtlokalität ist auch experimentell überprüft worden anhand der Verletzung der Bellschen Ungleichung
https://de.wikipedia.org/wiki/Bellsche_Ungleichung

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Wenn ich die urspüngliche Formulierung der Unschärferelation (https://de.wikipedia.org/wiki/Heisen...e_Formulierung) lese, kommt diese auch ohne Superposition aus. Ich sehe auch nicht, dass entweder Ort oder Impuls unscharf sind, sondern beide sind gleichzeitig unscharf (in dieser Formulierung, wenn ich sie richtig verstanden habe).
Ja, das sehe ich auch so: die allgemeine Formulierung der Unschärferelation verknüpft das Produkt der Breiten (Unschärfen) in Impuls und Ort miteinander: diese Produkt ist in jedem Fall größer als ein gewisses Minimum (Wirkungsquantum). Das hat im besonderen die Konsequenz, dass nur eine der beiden Größen scharf gemessen werden kann.

Geändert von Hawkwind (27.01.19 um 15:34 Uhr)
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  #118  
Alt 27.01.19, 17:13
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TomS TomS ist gerade online
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Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Meine Phantasie sagt mir:
Vermutlich erklärt die VWI den Effekt genauso, nur dass der Kollaps der Wellenfunktion mit einer Aufspaltung der Welten verbunden ist.
Wenn bei a=0,9 gemessen wird, findet eine Aufspaltung in 10 neue Welten statt. In neunen wird "kein Zerfall" und in einer "Zerfall" gemessen.
Wenn a=0,99 erfolgt eine Aufspaltung in 100 Welten. Die Frage ist, was passiert, wenn a einen irrationalen Wert annimmt.
Du kannst diese „Welten“ nicht „zählen“.

Du kannst lediglich das relative Maß eines Unterraumes (innerhalb des gesamten Hilbertraumes) bestimmen, innerhalb dessen eine bestimmte Eigenschaft vorliegt.

Betrachte die Erdoberfläche und stelle dir folgende Frage: „Wieviele Ländern sind Wüsten“? Die Frage ist offensichtlich sinnlos, denn der Begriff „Wüste“ kann nicht politisch erfasst werden. Genau ist die Frage „In wievielen Welten lebt die Katze“ sinnlos.

Die interessante Frage lautet, „wie groß ist der Anteil unserer Erde, innerhalb dessen Wüste vorliegt“.

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Auch stellen sich Fragen wie: Was zwingt mich, die Existenz objektiver Unbestimmtheit anzunehmen? Warum genügt es nicht zu sagen, ich weiss nicht, ob die Katze tot ist, warum muss ich annehmen, dass der Atomkern sich objektiv in einem Überlagerungszustand befindet und kann man das (experimentell) überhaupt unterscheiden: Superposition und subjektives Unwissen?
Dazu zwingt dich niemand, zumindest kein Physiker.

Du kannst sehr wohl konsistent Physik betreiben, indem du eine rein instrumentalistische Haltung einnimmst: du weißt nicht, in welchen Zustand sich der Atomkern tatsächlich befindet, und es ist dir auch egal, solange du berechnen kannst, was das Messgerät dir mit welcher Wahrscheinlichkeit anzeigen wird.

Der Punkt ist nur, dass diese Vermeidungsstrategie letztlich gerade mit der Quantenmechanik ihren Anfang genommen hat, da zunächst keine Interpretation vorlag, nach der man überhaupt konsistent davon sprechen konnte, was wirklich der Fall ist. Heute scheint die einzig konsistent Interpretation, die dies vollumfänglich zulässt, die Everettsche Viele-Welten-Interpretation zu sein, die von vielen Physikern wegen ihrer schwer erträglichen Konsequenzen - nicht Postulaten - abgelehnt wird. Wenn man andererseits darüber sprechen möchte, was real der Fall ist - auch ohne bzw. vor einer Messung - dann kommt man an Everett nicht vorbei.

Die Vermeidungsstrategie ist auch nichts, was die meisten Physiker wirklich verinnerlicht haben. Natürlich sind sie daran interessiert, wie die Natur tatsächlich funktioniert. Kein Physiker am CERN benutzt die QFT nur, um die Ergebnisse der nächsten Experimente zu berechnen, sondern weil ihn die Natur an sich interessiert. Ohne dieses Interesse an der „Wahrheit über die Natur“ würde er nicht Physik betreiben, es wäre schlichtweg uninteressant. Erst wenn man ihn dann auf das Wesen der Quantenmechanik anspricht, wird er entweder zum Everettianer, oder er reduziert die Quantenmechanik auf eine effiziente Prognosemaschine ohne Realitätsanspruch.

Beides sollte mit genügender Vorsicht ausgesprochen werden, denn ich denke, kein Physiker ist wirklich von der einen oder der anderen Sichtweise vollständig überzeugt.

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Aber es gibt z.B. auch eine Sterbestatistik. Die kann relativ genau vorhersagen, wie viel Prozent der 80-jährigen, der 81-jährigen usw. dieses Jahr versterben werden. Die Annahme von "Superposition" ist hier gar nicht notwendig.

Seltsam finde ich aber vor allem, dass die Physik jetzt auch noch unterscheiden können will,
- ob sich alle Rentner in Superposition (also jeder einzelne zu 10% tot, zu 90% lebendig ist) oder
- 10% der Rentner tot und 90% lebendig sind.
Das liegt daran, dass die mathematischen Eigenschaften sowie die experimentellen Konsequenzen der Superposition der Quantenmechanik sich fundamental von den mathematischen Eigenschaften sowie den experimentellen Konsequenzen eines statistischen Gemisches unterscheiden.

Man kann auch in der Quantenmechanik statistische Gemische von Teilchen ohne Superposition beschreiben, aber daraus folgen z.b. nicht die tatsächlich beobachteten Interferenzen (z.B. am Doppelspalt). Der vertraue Formalismus klassischer statistischer Gemische ist für die Beschreibung vieler Systeme und der Ableitung diverser Phänomene nicht ausreichend.

Zitat:
Zitat von it77 Beitrag anzeigen
Wenn ich die urspüngliche Formulierung der Unschärferelation lese, kommt diese auch ohne Superposition aus. Ich sehe auch nicht, dass entweder Ort oder Impuls unscharf sind, sondern beide sind gleichzeitig unscharf (in dieser Formulierung, wenn ich sie richtig verstanden habe).
Ich denke, die ursprünglichen Formulierung von Heisenberg et al. sind nicht sehr hilfreich und wenig präzise. Man muss die mathematischen Aussagen bzgl. des Zustandsvektors nach Dirac und von Neumann sehr klar von Veranschaulichungen a la Bohr und Heisenberg unterscheiden.
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.

Geändert von TomS (27.01.19 um 17:43 Uhr)
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  #119  
Alt 28.01.19, 08:06
Philipp Wehrli Philipp Wehrli ist offline
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Beiträge: 255
Standard AW: Superposition

Das Teilchen befindet sich immer in einer Superposition. Es kommt nur darauf an, welche Basiszustände du wählst. So ist z. B. der Zustand 'senkrecht polarisiert' eine Superposition der Zustände -45° und +45°.
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  #120  
Alt 28.01.19, 10:04
pauli pauli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 03.06.2007
Beiträge: 1.334
Standard AW: Superposition

Zitat:
Heute scheint die einzig konsistent Interpretation, die dies vollumfänglich zulässt, die Everettsche Viele-Welten-Interpretation zu sein, die von vielen Physikern wegen ihrer schwer erträglichen Konsequenzen - nicht Postulaten - abgelehnt wird. Wenn man andererseits darüber sprechen möchte, was real der Fall ist - auch ohne bzw. vor einer Messung - dann kommt man an Everett nicht vorbei.
Was genau ist an VWI konsistent? Ich kann etwas nicht erklären, also konstruiere ich irgendwas Passendes dazu, ohne geringste Rücksicht darauf wie das überhaupt funktionieren soll. Genau so gut kann man postulieren Gott hat einen Universumsengel den Urknall auslösen lassen, und schon hat man eine konsistente Erklärung des Urknalls.
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