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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #1  
Alt 18.01.12, 22:07
fossilium fossilium ist offline
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Beiträge: 230
Standard Welle-/Teilchen Dualismus

Ich komme jetzt wieder mit diesem abgegriffenen Thema. Ich versuche die Grundlagen zu beleuchten, vielleicht antwortet mir deshalb einer. Meine These:

Ein Teilchen verhält sich nicht einmal wie ein Teilchen und einmal wie eine Welle. Das ist eine ungenaue Sprechweise, die den tatsächlichen Sachverhalt nicht trifft. Ein Etwas, das ein Teilchen ist, verhält sich schon aus logischen Gründen immer wie ein Teilchen.

Auch beim Doppelspaltversuch mit Elektronen muss die Logik nicht auf der Strecke bleiben. Ein Elektron kann man als Teilchen ansehen, ganz gleich, ob seine Bahn über ein oder zwei Spalte führt. Es wird nach Durchlaufen seiner Bahn, ganz gleich welcher (wenn man von Bahn sprechen kann, darüber später) in beiden Fallen auf dem Target die Wirkung eines Teilchens hervorrufen (Lichtemission, Ionisierung, usw.). Lediglich die örtliche Verteilung dieser Wirkung ist verschieden, je nachdem, ob ein oder zwei Spalte geöffnet sind. Das Elektron selbst, in seinem Wesen, was immer man sich darunter vorstellt, ist davon unberührt.

Nur seine Wirkung auf die Targetbestandteile ist unterschiedlich, streut lokal: Falls nur ein Spalt geöffnet ist, ist die Wirkung lokal um den Auftreffpunkt in Strahlrichtung gestreut, entsprechend den Heisenbergschen Voraussagen (Unschärferelation). Falls zwei Spalte geöffnet sind, ist die Wirkung mindestens lokal über Maxima und Minima gestreut, die am Targel das gleiche Muster aufweisen, wie die Intensitäten zweier durch die Spalte hindurchgegangenen spärischer Wellen. Die Wirkung auf des Target ist also lokal unterschiedlich verteilt, egal ob man viele Elektronen gleichzeitig, oder alle getrennt hintereinander zum Target schickt. Die Wirkung selbst, der Elementarakt des Elektrons auf das Target, ist immer der gleiche, ist der eines Teilchens nach wie vor, sofern man das Elektron als Teilchen ansieht.

Man kann also nicht sagen: das Teilchen verhält sich einmal wie ein Teilchen, ein anderes Mal wie eine Welle. In seinem Wesen (was immer es „ist“) ist es gleich geblieben, demnach ist seine Wirkung auf das Target immer dieselbe, sein Verhalten also ist immer das gleiche, nur seine Wirkung auf das Target tritt - über einen grössern Raumbereich bezogen - an unterschiedlichen Stellen auf: als statistische Gesamtheit mal gausskurvenhaft, mal periodisch.

Das finde ich nicht besonders bemerkenswert. Wenn wir ohnehin nicht wissen, was z.B. Elektron ist (man sieht es nicht, erkennt es nur an den Wirkungen, und macht sich eine Vorstellung davon) dann kann es doch auch ein Objekt mit vielfältigen Wirkungen sein. Jedenfalls sehe ich keine Verletzung der Logik, oder eine unauflösbare Dualität, oder Komplementarität.

Natürlich ist es jetzt nötig zu fragen, warum die lokale Streuung so unterschiedlich ist. Darüber später, es könnte ja mit dem Wesen des Elektrons zusammenhängen (dem modellhaften), das wir noch nicht kennen und wozu wir derzeit nichts sagen können.

Ich höre jetzt mal auf und frage Euch: könnt ihr meinen Ausführungen zustimmen ? Aber auch wenn ihr es mir um die Ohren haut, ist das willkommen.

Grüsse Fossilium
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  #2  
Alt 18.01.12, 22:30
Ich Ich ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Man kann also nicht sagen: das Teilchen verhält sich einmal wie ein Teilchen, ein anderes Mal wie eine Welle.
Man kann aber sagen, dass Quanten sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften aufweisen können, je nachdem, was man damit macht. Elektronen sind Quanten. Photonen auch. Es hat keinen Sinn, aus der landläufigen Bezeichnung "Teilchen" irgendwie ableiten zu wollen, dass die sich wie klassische Teilchen verhalten müssen.
Zitat:
In seinem Wesen (was immer es „ist“) ist es gleich geblieben, demnach ist seine Wirkung auf das Target immer dieselbe, sein Verhalten also ist immer das gleiche, nur seine Wirkung auf das Target tritt - über einen grössern Raumbereich bezogen - an unterschiedlichen Stellen auf: als statistische Gesamtheit mal gausskurvenhaft, mal periodisch.
"In seinem Wesen" ist es immer ein Quant, das sich nicht darum schert, in welche Schublade du es stecken willst. Dein Beispile beleuchtet den Dualismus sogar besonders schön: In der Wechselwirkung mit dem Target verhält es sich wie ein Teilchen. In der Wechselwirkung mit dem Spalt dagegen wie eine Welle.
Zitat:
Das finde ich nicht besonders bemerkenswert.
Dann hast du's nicht verstanden. Niels Bohr: "Wer über die Quantentheorie nicht entsetzt ist, der hat sie nicht verstanden." Und recht hat er.

Bemerkenswert: Ein Spalt ist offen. An einer bestimmten Stelle des Schirms treffen regelmäßig Elektronen ein. Man macht daneben einen zweiten Spalt auf: An genau dieser Stelle treffen keine Elektronen mehr ein. Macht man den zweiten Spalt wieder zu, kommen sie wieder an.
Das geht beim besten Willen nicht für klassische Teilchen, die machen sowas nicht.
Zitat:
Jedenfalls sehe ich keine Verletzung der Logik, oder eine unauflösbare Dualität, oder Komplementarität.
Wieso Verletzung der Logik? Das Elektron ist, wie es ist. Dualität und Komplementarität kommen erst dann ins Spiel, wenn man es mit den klassischen Bildern "Welle" oder "Teilchen" beschreiben will. Es ist nun mal keins von beiden, sondern etwas anderes, das Eigenschaften von beiden zeigt.
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  #3  
Alt 19.01.12, 11:37
amc amc ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von fossilium Beitrag anzeigen
Ein Elektron kann man als Teilchen ansehen, ganz gleich, ob seine Bahn über ein oder zwei Spalte führt.
Hi Fossi,

Interferenzerscheinungen sind nun mal eindeutig Wellenerscheinungen. Wenn Interferenz auftritt, muss man den Erscheinungen also auch Wellencharakter zusprechen, da führt absolut kein Weg daran vorbei. Ich weiß nicht, ob es auch noch andere Unterscheidungsmerkmale zwischen Welle und Teilchen gibt, aber dieses ist wohl das bedeutendste. Dies führte auch zu der lange Zeit als sicher geglaubten Erkenntnis, dass Licht aus Wellen besteht. Bis Einstein kam, und dem Licht auch Teilcheneigenschaften zusprach. Und man erkannte, dass alles, was wir bisher als Teilchen definierten, umgekehrt auch Wellencharakter besitzt.

Wie ICH schon sagte, hilft es wohl, wenn man sich einfach Energiepakete/Quanten als gegeben vorstellt, welche im Laufe eines Wechselwirkungsprozess verschieden Phasen durchlaufen, in denen mal die ausgedehnten und nichtlokalen Welleneigenschaften zum tragen kommen, und mal die genau definierten Punktteilcheneigenschaften. All diese Phasen/Zustände sind nötig, um unsere Welt, so wie sie ist möglich zumachen.

Ich hoffe ich habe eine halbwegs korrekte Ausdrucksweise benutzt.

Viele Grüße, AMC
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  #4  
Alt 19.01.12, 18:44
Benutzerbild von richy
richy richy ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Hi fossilium
Ist doch alles schon abgeklaert. Bevorzugst du Teilchen dann kannst du die Bohmsche Mechanik verwenden. Bei Wellen die Viele Welten Interpretation und bevorzugst du einen Dualismus nimmst du die Kopenhagener Interpretation an. Vom rechnerischen Ergebnis ist alles das Selbe.
Gruesse

Geändert von richy (19.01.12 um 18:59 Uhr)
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  #5  
Alt 19.01.12, 19:09
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JoAx JoAx ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Hi richy!

Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
Ist doch alles schon abgeklaert. Bevorzugst du Teilchen dann kannst du die Bohmsche Mechanik verwenden. Bei Wellen die Viele Welten Interpretation und bevorzugst du einen Dualismus nimmst du die Kopenhagener Interpretation.
Noch eine Variante hast du vergessen:
Will man sich nicht auf "Teilchen" oder "Welle" festlegen, wird einem der Kopf ganz "abgehackt". Weil so etwas ja net gehen kann. Die Welt muss "menschen-verständlich" "erklärt" werden können! Und da hier halt nur Wellen oder Teilchen in Frage kommen (was anderes scheint der Mensch nicht nachvollziehen zu können), kann es so etwas wie - keines von beiden - GAR NET GEBEN!!! PUNKT!!!!!

Nicht war?


Grüße
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  #6  
Alt 19.01.12, 20:03
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
Hi fossilium
Ist doch alles schon abgeklaert. Bevorzugst du Teilchen dann kannst du die Bohmsche Mechanik verwenden. Bei Wellen die Viele Welten Interpretation und bevorzugst du einen Dualismus nimmst du die Kopenhagener Interpretation an. Vom rechnerischen Ergebnis ist alles das Selbe.
Gruesse
Ein Elektron verhält sich in der Viele Welten Deutung also nie teilchenartig?
Phhh, dann würde sich wohl niemand mehr - vielleicht von dir mal abgesehen - für Viele Welten interessieren. Es gibt nunmal Experimente - sogar sehr viele - in denen das Elektron sich wie ein Teilchen verhält. Die entsprechende Wellenfunktion ist dann im Ortsraum ein Peak und im Impulsraum eine ebene Welle ... in KD wie VWT. Das hat doch nichts mit der Deutung zu tun.

Gruß,
Uli

Geändert von Hawkwind (19.01.12 um 20:08 Uhr)
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  #7  
Alt 19.01.12, 20:30
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richy richy ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von Joax
Will man sich nicht auf "Teilchen" oder "Welle" festlegen, wird einem der Kopf ganz "abgehackt".
Wenn du damit die Einstellunhg meinst keine Interpretaton zu suchen, "Shup up, and calculate", so hat dies doch noch niemand den Kopf gekostet. Ganz im Gegenteil.

@Hawkwind
Zitat:
Ein Elektron verhält sich in der Viele Welten Deutung also nie teilchenartig?
Zwischen "verhalten" und "sein" gibt es in dem Fall ein Unterschied. In der VWI existiert kein Wellenkollaps, der aus einer Auftittswahrscheinlichkeit ein Teilchen entspringen laesst. De Schroedingergleichung bleibt stets ohne eine solche Modifikation gueltig. Und da man hier von einer Welle spricht, bleibt der Wellencharakter ueber alle Welten gesehen stets erhalten :

http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_wavefunction

Zitat:
The Universal Wavefunction or Universal Wave Function is a term introduced by Hugh Everett in his Princeton PhD thesis[1] The Theory of the Universal Wave Function, and forms a core concept in the relative state interpretation[2][3] or many-worlds interpretation[4][5] of quantum mechanics. It has also received more recent investigation from James Hartle and Stephen Hawking[6] in which they derive a specific solution to the Wheeler-deWitt equation to explain the initial conditions of the Big Bang cosmology.

Everett's thesis introduction reads:

Since the universal validity of the state function description is asserted, one can regard the state functions themselves as the fundamental entities, and one can even consider the state function of the entire universe. In this sense this theory can be called the theory of the "universal wave function," since all of physics is presumed to follow from this function alone.[7]

The universal wave function is the wavefunction or quantum state of the totality of existence, regarded as the "basic physical entity"[8] or "the fundamental entity, obeying at all times a deterministic wave equation"[9]
In der Bohmschen Mechanik und der VWI ist weder ein Wellenkollaps noch eine Welle Teichen Dualismus notwendig. Ich wollte fossilium lediglich darauf hinweisen, dass sein Bemuehen wohl dem Neuerfinden des Rades gleichkommen wuerde.
Meinetwegen kannst du auch bei einem Soliton einen Welle Teilche Dualismus annehmen und mit der Unschaerferelation begruenden. Mir ist das inzwischen voellig egal.
Gruesse

Geändert von richy (19.01.12 um 20:33 Uhr)
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  #8  
Alt 19.01.12, 20:37
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
Und da man hier von einer Welle spricht, bleibt der Wellencharakter ueber alle Welten gesehen stets erhalten :
Aber es geht in der Physik doch nun einmal um unsere Welt, oder nicht?
Und in der verhalten sich Quanten mal mehr teilchen- und mal mehr wellenartig.



Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
In der Bohmschen Mechanik und der VWI ist weder ein Wellenkollaps nich eine Welle Teichen Dualismus notwendig.
schon klar.
Aber diese Wellenfunktion über den Konfigurationsraum von abermilliarden Welten ist pure Metaphysik. Um die ging es hier nicht. Es ging um den historischen Dualismus Welle-Teilchen in unserer Welt, der zur Entwicklung der Quantenmechanik geführt hatte.

Gruß,
Uli
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  #9  
Alt 19.01.12, 21:07
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richy richy ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von Hawkwind
Aber es geht in der Physik doch nun einmal um unsere Welt, oder nicht?
Ja, aber es steht jedem frei unsere Realitaet als Teilmenge / Schnitt durch einen hoeherdimensionalen Konfiurationsraum zu verstehen, wenn sich damit z.B. die Nichtlokalitaet erklaeren laesst. VWI und BM enthalten diesen Konfigurationsraum und die Kopenhagener Interpretation kommt letztendich um diesen auch nicht mehr herum . Dort ist dieser jedoch abstrakt, nur gedacht. Dass man sich viele Welten, Moeglichkeiten zumindestens "vorstellen kann", Dagegen ist natuerlich weit weniger einzuwenden.
Zitat:
Aber diese Wellenfunktion über den Konfigurationsraum von abermilliarden Welten ist pure Metaphysik.
Das ist deine rein persoenliche Einstellung. Die Anzahl der Welten wird uebrigends durch die Dekohaerenzzeit begrenzt.Das war Feynman noch nicht bekannt.
Genausogut koennte man eine Realitaet, in der alles Physikalische letztendlich auf dem Informtionsbegriff, auf abstrakten Relationen aufbaut als Metaphysik betrachten. Oder den Wellenlkollaps.Ebensogut die Teilchen der BM und deren Trajektorien.
Fuer mich ergibt sich eine Praefernz der VWI, da diese kompatibel zur KI ist aber mehr Freiheitsgrade bietet. In der Form, dass zu der rein physikalischen Welt jederzeit auch ein abstrakter Raum angenommen werden kann.
Das ist in der KI nicht moeglich.

Jeder hat hier eine andere Praeferenz und dies ist in Ordnung, so lange man nicht interpretationen mischt um damit letztendlich zu einer Art Einsteins neuem Realismus zurueckzukehren. Physiker die meinen die Kopenhagener Interpretation zu vertreten sprechen inzwischen davon, dass bei der Dekohaerenz physikalische Wechselwirkungen auftreten. Das waere ein Beispiel fuer eine unzulaessige Vermischung von Interpretationen. Ich nehme das Dekohaerenzprogramm, verwende es sogar realistisch (physikalische Wechselwirkung), aber lasse einfach daraus den dann physikalischen Konfigurationsraum weg. Das geht so nicht !

Ansonsten wollte tatsaechlich fossilium eine unnoetige Arbeit ersparen.
Wer von einem staendigen Teilchencharakter ausgeht, der kann sich der Bohmschen Mechanik bemuehen. Mir ist diese etwas zu abenteuerlich.
Gruesse

Geändert von richy (19.01.12 um 21:16 Uhr)
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  #10  
Alt 19.01.12, 21:21
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Welle-/Teilchen Dualismus

Zitat:
Zitat von richy Beitrag anzeigen
Genausogut koennte man eine Realitaet, in der alles Physikalische letztendlich auf dem Informtionsbegriff, auf abstrakten Relationen aufbaut als Metaphysik betrachten. Oder den Wellenlkollaps.
Klar ist der Wellenkollaps der KD auch eine Art Metaphysik.
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