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

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  #51  
Alt 01.12.22, 09:16
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zum Messprozess volle Zustimmung!

Ich sehe den Messprozess auch nicht als Teil der Axiome im engeren Sinne, jedoch benötigen wir eine Erklärung, was ein Messprozess denn bedeutet und wie er sich quantenmechanisch modellieren lässt. Das mag anders aussehen als in der orthodoxen Interpretation, aber da diese ja offensichtlich rein praktisch funktioniert, muss eine vernünftige Erklärung auch dafür eine Begründung liefern.

Bzgl. des Sprungs habe ich nun wohl verstanden, was du damit meinst.

Dabei hast du entweder die Möglichkeit, ihn per Axiom zu fordern - z.B. das von Neumannsche Projektionspostulat d.h. den sog. Kollaps - was unbefriedigend ist, da dies eben gerade im Widerspruch zur Schrödingergleichung steht, nichts erklärt, und in gewissen Fällen schlicht nicht anwendbar ist, siehe z.B. das bekannte Beispiel der Tröpfchen und Spuren in der Nebelkammer. Oder man hat die Möglichkeit, auf Basis der Schrödingergleichung d.h. ohne weitere Zutaten eine Lösung zu finden.

Dass die Schrödingergleichung nicht die ganze Wahrheit ist, ist m.E. nur ein Vorurteil, das uns über knapp ein Jahrhundert in die Köpfe eingehämmert wurde. Es gibt jedoch durchaus Physiker, die in die folgende Richtung denken:

Aus der linearen Schrödingergleichung für das Gesamtsystem "Quantenobjekt + Messgerät + Umgebung wie Luft, thermische Photonen etc." kann näherungsweise durch Eliminieren (Ausintegrieren, coarse graining ... welche mathematische Methode auch immer) eine nicht-lineare Gleichung in einem reduzierten Hilbertraum abgeleitet werden. Aus der Nichtlinearität folgen Effekte vergleichbar denen des klassischen Chaos, d.h.
1) Wahrscheinlichkeiten bzw. sind kein objektiver Bestandteil der Natur und der Axiome - d.h. kein Projektionspostulat, keine Bornsche Regel - sondern folgen insbs. aus nicht exakt bekannten Anfangsbedingungen
2) räumliche sowie zeitliche und insbs. eindeutige Lokalisierung von "teilchenartigen Effekten" sind dagegen ein objektiver quantenmechanischer Effekt jedoch kein Bestandteil der Axiome; sie folgen aus einer genügend genauen Lösung der o.g. Gleichungen

Das erklärt "Kollaps" und "Sprünge". Und es erklärt auch, was eine Messung ist, nämlich dass die Wechselwirkung zwischen einem zunächst isolierten Quantensystem mit dem Messgerät - beschrieben mittels Schrödingergleichung des Vielteilchensystems - zu einer stabilen Korrelation einer Eigenschaft des Quantensystem mit einer "makroskopischen" Eigenschaft des Messgerätes führt; kurz: es gibt einen eindeutigen ablesbaren Zeigerzustand. (In analoger Weise erklären wir z.B. auch, was ein Auto ist.)

Das ist natürlich eine Hypothese und heute keineswegs vollumfänglich verstanden, allenfalls für einige einfache Beispiele. Aber es ist eben eine wissenschaftliche Hypothese - kein Postulat ohne Erklärungskraft. Man kann diese Hypothese untersuchen, d.h.
A) mathematische Lösungsmethoden für das o.g. Problem entwickeln und die Ergebnisse mit Messergebnissen vergleichen, alternativ
B) versuchen, mathematisch zu beweisen , dass dieser Ansatz im Widerspruch zu einigen bekannten und bestätigten Konsequenzen der Quantenmechanik steht.

Interessanterweise konnte sich über 40 Jahre niemand vorstellen, dass sowas überhaupt funktionieren kann, bis Zeh 1969 / 70 die Dekohärenz entdeckt hat, die einige Teil dieses Puzzles tatsächlich löst. Insbs. resultiert eine Art "effektiver Kollaps", ausschließlich basierend auf der Schrödingergleichung plus Näherungen, mit einer für makroskopischen Systeme extrem kurzen Dekohärenzzeit. Leider führt die resultierende mathematische Struktur zwar zu den klassischen Zeigerzuständen, jedoch zu dekohärenten Überlagerungen verschiedener Zeigerzustände und damit zu der Many-Worlds-Interpretation. Das Problem des eindeutigen Zeigerzustandes - das in diesem Kontext einzige offene Problem - ist nach wie vor ungelöst.

Nur - dieser Ansatz ist wissenschaftlich, kann mathematisch bewiesen oder widerlegt werden und ist der experimentellen Überprüfung zugänglich. Solange diese Fragen zu einer derartigen Hypothese offen sind, interessieren mich andere Interpretationen, die in teilweise inkonsistenter Weise lediglich das postulieren, was wir beobachten, absolut nicht.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.

Ge?ndert von TomS (01.12.22 um 10:17 Uhr)
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  #52  
Alt 01.12.22, 14:08
photino photino ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Meine Philosophie ist diametral entgegengesetzt. Die Experimente der diesjährigen Nobelpreisträger zeigen doch, dass eine Beschreibung der Natur durch "lokale" Objekte mit definierten Eigenschaften, die deterministischen Bewegungsgesetzen unterliegen, mit Schwierigkeiten behaftet ist. Für mich ist Determinismus jedenfalls keine Denknotwendigkeit, und ich betrachte die Quantentheorie einfach als statistische Theorie. (Natürlich stellt sich die Frage: Statistik von was?) Sie erlaubt es, die Korrelationen von Absorptions- und Emissionsprozessen (z.B.) in den Experimenten von Zeilinger et al. zu berechnen. Sie zu erklären ist eine andere Sache. Was als befriedigende Erklärung empfunden wird, ist natürlich individuell verschieden. So suchen nur noch wenige nach einer "Erklärung" für die seltsame Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Die meisten haben sich damit abgefunden, dass die Natur eben so ist, wie sie ist.
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  #53  
Alt 01.12.22, 14:25
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Meine Philosophie ist diametral entgegengesetzt.
Unbenommen.

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Die Experimente der diesjährigen Nobelpreisträger zeigen doch, dass eine Beschreibung der Natur durch "lokale" Objekte mit definierten Eigenschaften, die deterministischen Bewegungsgesetzen unterliegen, mit Schwierigkeiten behaftet ist.
Sie zeigen genau für den von mir skizzierten Entwurf kein Problem. Wenn doch, wäre das sicher ein sehr subtiles Argument.

Zum einen schließt das Bellsche Theorem plus dessen experimentelle Überprüfung nur lokal-realistische Theorien aus; dabei gibt es jedoch diverse Schlupflöcher.

Wir wissen z.B., dass die vollständig deterministische, nicht-lokale Version der Quantenmechanik nach de Broglie und Bohm mit den Experimenten verträglich ist. Auch bedeutet "lokal" etwas anderes als "lokalisiert"; diese Version fußt nämlich auf immer lokalisierten Teilchen. Ein Lokalisierungseffekt im Detektor alleine ist eine schwächere Annahme und daher wohl kein Problem.

Außerdem wissen wir, dass der Superdeterminismus ein Schlupfloch für Bell ist, und auf einen solchen läuft meine Skizze hinaus.

Auch sagt kein einziges Experiment zur Quantenmechanik etwas zum Unterschied zwischen subjektivem und objektivem stochastischem Verhalten; ersteres entspräche der von mir genannten Skizze, letzteres der orthodoxen Version. Daher könnte es sich ähnlich wie bei klassischem deterministischem Chaos verhalten, d.h. stochastischem Verhalten entspringt rein der Unkenntnis der Details, insbs. der Anfangsbedingungen.


Mich würde interessieren, wie du ohne Kollaps auskommst und ohne Auszeichnung der Messung in den Axiomen, wenn du gleichzeitig die Schrödingergleichung ansetzt, im Zuge der Messung jedoch einen stochastischen Prozess (im weitesten Sinne). Welche Lösung schwebt dir vor?
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Ge?ndert von TomS (01.12.22 um 14:28 Uhr)
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  #54  
Alt 01.12.22, 17:24
photino photino ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Außerdem wissen wir, dass der Superdeterminismus ein Schlupfloch für Bell ist, und auf einen solchen läuft meine Skizze hinaus.
Superdeterminismus ist ein wirklich sehr, sehr kleines Schlupfloch! Zuerst begegnet ist er mir in Sabine Hossenfelders Blog. Ich finde es erschütternd, dass jemand in dem festen Glauben, dass Lokalität und Determinismus Grundpfeiler der Physik sein müssen, den gesunden Menschenverstand, beziehungsweise seine sublimierte Form, die Wahrscheinlichkeitstheorie opfert. Normalerweise erwartet man Erklärungen für Korrelationen, nicht für deren Abwesenheit. Hossenfelder beansprucht eine Lizenz, Wahrscheinlichkeitsüberlegungen abzulehnen, wenn ihr die Ergebnisse nicht passen. Sie kann gar keine konkrete Theorie vorlegen, sie behauptet nur, dass es so eine Theorie geben könnte. Diese Theorie müsste mit geradezu abenteuerlichen Kausalketten fertig werden: etwa mit pseudo-zufälligen Detektorpositionen, die aus Mozart-Sonaten oder Goethes Faust abgeleitet sind. Oder aus den Dezimalstellen der Zahl pi. Es ist doch eine ziemlich verwegene Aussage, dass Photonen genau "wissen", welche Detektorstellung sie erwartet, egal wo der Experimentator die Ziffernfolge beginnen lässt.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Auch sagt kein einziges Experiment zur Quantenmechanik etwas zum Unterschied zwischen subjektivem und objektivem stochastischem Verhalten; ersteres entspräche der von mir genannten Skizze, letzteres der orthodoxen Version. Daher könnte es sich ähnlich wie bei klassischem deterministischem Chaos verhalten, d.h. stochastischem Verhalten entspringt rein der Unkenntnis der Details, insbs. der Anfangsbedingungen.
Die Unterscheidung zwischen objektivem oder subjektivem Zufall, oder Wahrscheinlichkeiten halte ich nicht für hilfreich. Es ist unerheblich (und letztlich nicht entscheidbar), ob es "echten" Zufall gibt, oder verborgene Muster, die wir nur noch nicht entdeckt haben (wie etwa bei den Ziffern von pi). Die Wahrscheinlichkeitstheorie gehört wie die Geometrie zu den unverzichtbaren mathematischen Zutaten der Physik. Sie ermöglicht "sparsame", "diffuse" Beschreibungen der Welt, die sich auf die für uns wesentlichen Aspekte beschränken, statt uns mit einer Flut von Details zu überschwemmen.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Mich würde interessieren, wie du ohne Kollaps auskommst und ohne Auszeichnung der Messung in den Axiomen, wenn du gleichzeitig die Schrödingergleichung ansetzt, im Zuge der Messung jedoch einen stochastischen Prozess (im weitesten Sinne). Welche Lösung schwebt dir vor?
Meine Interpretation ist eine Mischung aus der statistischen und der "Transactional Interpretation", mit einem Schuss GRW (oder "flash" model). Ich muss aber gleich hinzufügen, dass ich GRW für viel zu ad hoc halte, schon weil sie viel zu sehr der Wellenfunktion verhaftet sind. Und an der Transactional Interpretation missfällt mir die Ontologie: es ist unklar was eine Transaktion wirklich ausmacht. Nach meiner Überzeugung sind die "offer" und "confirmation waves" nicht real, sondern nur Teil des mathematischen Apparats, der die Wahrscheinlichkeiten von Ereignissen zu berechnen gestattet.
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  #55  
Alt 01.12.22, 18:03
Bernhard Bernhard ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Meine Interpretation ist eine Mischung aus der statistischen und der "Transactional Interpretation", mit einem Schuss GRW (oder "flash" model). Ich muss aber gleich hinzufügen, dass ich GRW für viel zu ad hoc halte, schon weil sie viel zu sehr der Wellenfunktion verhaftet sind. Und an der Transactional Interpretation missfällt mir die Ontologie: es ist unklar was eine Transaktion wirklich ausmacht. Nach meiner Überzeugung sind die "offer" und "confirmation waves" nicht real, sondern nur Teil des mathematischen Apparats, der die Wahrscheinlichkeiten von Ereignissen zu berechnen gestattet.
Ich denke auch, dass wir generell bei den Diskussionen zur Quantenmechanik ein prinzipielles Zufallselement nicht kategorisch ausschließen sollten.

Kritisieren kann man willkürliche Elemente, wie ein nicht weiter begründeter Kollaps der Wellenfunktion. Bei genauer Analyse zugehöriger Argumentationsketten ist mir noch kein Fall untergekommen, wo man einen Kollaps nicht argumentativ vermeiden kann.
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Freundliche Grüße, B.
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  #56  
Alt 01.12.22, 18:58
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TomS TomS ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Superdeterminismus ist ein wirklich sehr, sehr kleines Schlupfloch! Zuerst begegnet ist er mir in Sabine Hossenfelders Blog.
Nicht alles, woraus sie seltsame Blogs produziert, ist im Kern unsinnig.

Letztlich besagt die o.g. Hypothese etwas völlig triviales: der Zustand des Subsystems „Messgerät“ wird vollständig und deterministisch durch die Zeitentwicklung aus dem Vergangenheitslichtkegel des Messgerätes bestimmt, und er liefert alle notwendigen Informationen zum Ergebnis einer Messung.

Was ist daran seltsam? Nichts.

Es erscheint nur deswegen seltsam, weil wir meinen, Phantomen wie Willensfreiheit, Kollaps, objektivem Zufall usw. hinterherlaufen zu müssen. Andernfalls hättest du zig Unterschriften von Physikern aus einigen Jahrhunderten inkl. dem letzten schnell zusammen.

Also einfach die Quantenmechanik (ohne Zutaten wie Kollaps etc.) diesbzgl. mathematisch untersuchen. Mehr ist zunächst nicht zu tun. Haben wir das schon in ausreichendem Maße getan?
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Ge?ndert von TomS (01.12.22 um 23:50 Uhr)
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  #57  
Alt 01.12.22, 19:09
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Hossenfelder beansprucht eine Lizenz, Wahrscheinlichkeitsüberlegungen abzulehnen, wenn ihr die Ergebnisse nicht passen.
Das ist ein argumentum ad hominem.

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Sie kann gar keine konkrete Theorie vorlegen, sie behauptet nur, dass es so eine Theorie geben könnte.
Die Theorie kann schlicht die Quantenmechanik sein.

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Es ist doch eine ziemlich verwegene Aussage, dass Photonen genau "wissen", welche Detektorstellung sie erwartet, egal wo der Experimentator die Ziffernfolge beginnen lässt.
Es geht nur um eine Kausalstruktur entsprechend der Relativitätstheorie.

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Die Unterscheidung zwischen objektivem oder subjektivem Zufall, oder Wahrscheinlichkeiten halte ich nicht für hilfreich. Es ist unerheblich (und letztlich nicht entscheidbar), ob es "echten" Zufall gibt …
Es ist für das formale Verständnis essentiell.

Zitat:
Zitat von photino Beitrag anzeigen
Die Wahrscheinlichkeitstheorie gehört wie die Geometrie zu den unverzichtbaren mathematischen Zutaten der Physik.
Das gilt auch für den Fall des subjektiven Zufalls.
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  #58  
Alt 01.12.22, 23:58
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Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Ich denke auch, dass wir generell bei den Diskussionen zur Quantenmechanik ein prinzipielles Zufallselement nicht kategorisch ausschließen sollten.
Ich würde es auch nicht ausschließen, ich erwarte jedoch, dass eine gute Theorie dies ein Stück weit erklärt. Und insbs. zur Bornschen Regel gibt es diverse Motivationen und Beweise.
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  #59  
Alt 02.12.22, 08:43
Bernhard Bernhard ist offline
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Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Ich würde es auch nicht ausschließen, ich erwarte jedoch, dass eine gute Theorie dies ein Stück weit erklärt.
Ein dynamisches Spinnetzwerk, wo alle Teilchen von Knoten zu Knoten springen müssen, wäre mMn schon eine gewisse Erklärung und Motivation für weitere Überlegungen. Alternative zum Spinnnetzwerk wäre ein Feld aus Gravitonen ...

Man müsste doch aus den zugehörigen Zitterbewegungen der Teilchen und der Detektorteilchen in "einfachen" Fällen, wie dem nichtrelativistischen Wasserstoffproblem zB auch die bekannten Bahndrehimpulsoperatoren und daraus dann eventuell auch die zugehörige bornsche Regel motivieren/erklären können. Eine Aufgabe mit komplizierter Statistik/Stochastik?
__________________
Freundliche Grüße, B.

Ge?ndert von Bernhard (02.12.22 um 09:10 Uhr)
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  #60  
Alt 02.12.22, 10:44
photino photino ist offline
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Standard AW: Axiome der Quantenmechanik - orthodoxe Interpretation

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Nicht alles, woraus sie seltsame Blogs produziert, ist im Kern unsinnig.
Habe ich auch nicht behauptet.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Das ist ein argumentum ad hominem.
Ist es nicht. Jeder, der wie Hossenfelder argumentiert, stellt doch den common sense, unseren Umgang mit Wahrscheinlickeit in Frage.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Letztlich besagt die o.g. Hypothese etwas völlig triviales: der Zustand des Subsystems „Messgerät“ wird vollständig und deterministisch durch die Zeitentwicklung aus dem Vergangenheitslichtkegel des Messgerätes bestimmt, und er liefert alle notwendigen Informationen zum Ergebnis einer Messung.
Trivial würde ich diese steile These nicht nennen. Eher nostalgisch.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Es geht nur um eine Kausalstruktur entsprechend der Relativitätstheorie.
Benutzen die Superdeterministen konkrete Gleichungen, aus denen sich das ablesen ließe? Was bedeutet Kausalität eigentlich noch, wenn über phantastische Kausalketten praktisch alles mit allem zusammenhängt?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Es ist für das formale Verständnis essentiell.
Was "formales" Verständnis sein soll, ist mir nicht klar. Mir scheint, unsere Ansichten, was zentrale Prinzipien der Physik sind oder sein sollten, divergieren extrem.
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