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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.

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  #1  
Alt 28.08.07, 09:06
dressler dressler ist offline
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Registriert seit: 28.08.2007
Beiträge: 3
Standard Verschränkung (von Photonen)

Hallo,

ich hab gelesen, dass das Besondere an einer quantenmechanischen Korrelation oder Verschränkung ist, dass die Polarisation der einzelnen Photonen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung noch gar nicht feststeht. Sie wird erst bei der Messung festgelegt. Doch woher weiß man dann, dass die Polarisation VOR der Messung nicht doch schon festgelegt war?
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  #2  
Alt 28.08.07, 09:17
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Quantenmechaniker Quantenmechaniker ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Zitat:
Zitat von dressler Beitrag anzeigen
Doch woher weiß man dann, dass die Polarisation VOR der Messung nicht doch schon festgelegt war?
Aus der Statistik bei Messungen verschiedener Polarisationrichtungen beider Photonen. Wenn die Polarisation vorher festgelegt war, dann müssen die Korrelationen (bedingte Wahrscheinlichkeiten) bestimmte Ungleichungen erfüllen (die Bellschen Ungleichungen). Man stellt aber fest, dass diese Ungleichungen verletzt sind. Die Quantenmechanische Korrelation ist sozusagen freier. Sie muss sich erst bei der Messung "entscheiden".

Gruß,
Joachim
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  #3  
Alt 28.08.07, 14:32
Uli Uli ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Hi Joachim,

meines Wissens schliesst die beobachtete Verletzung der Bellschen Ungleichungen deterministische Theorien dennoch nicht ganz aus: deterministische Theorien mit nicht-lokalen, verborgenen Variablen sind anscheinend immer noch kompatibel. Ich meine gehört zu haben, dass Bohms Quantentheorie von dieser Art ist.

Gruss, Uli
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  #4  
Alt 28.08.07, 14:47
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Quantenmechaniker Quantenmechaniker ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Hallo Uli,

dazu habe ich gleich zwei Einwände:

Zum einen bedeutet "nicht-lokale verstecke Variable" ja gerade, dass nicht definiert ist, welches der Photonen welche Polarisation hat. Diese Variable ist sozusagen an beiden Photonen gleichzeitig und sagt ihnen, wie sie zu korrelieren haben.

Zum anderen gibt es jetzt offenbar von Zeilinger und co. noch einen strengeren Test, der auch nichtlokale verborgene Variablen auszuschliessen scheint:
http://www.nature.com/nature/journal...ture05677.html

Gruss,
Joachim
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  #5  
Alt 28.08.07, 17:38
quantom quantom ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Ein Beispiel:

Die Augenzahl eines Würfels, der durch die Luft fliegt, liegt erst fest, wenn er auf der Tischplatte landet. OK?

Frage: Steht dennoch die Augenzahl vorher schon fest?

Antwort: Eigentlich schon, denn rein deterministisch - wenn man so etwas annehmen dürfte - ist das Gesamtsystem ja (klassisch zumindest) bestimmt (Drehgeschwindigkeit des Würfels, Abstand von der Tischplatte, Auftreffpunkt etc.).

In Wirklichkeit ist die zu erwartende Augenzahl aber aus zweierlei Gründen nicht vorauszubestimmen:

1. Das Gesamtsystem ist zu komplex. Das ist der weniger fundamentale Grund.
2. In dem Augenblick, in dem ich Beispielsweise die Drehzahl des Würfels messe - was ich ja machen muß - werde ich sie beeinflussen. Beispielsweise richte ich einen Lichtstrahl auf den Würfel und messe die Reflexionen in einer Optik. Der Würfel wird durch das auftreffende Licht (zugegebenermaßen sehr gering, aber prinzipiell jedenfalls) erwärmt, er erwärmt nun die Umgebung, die Reibung ändert sich usw. Daher ist es mir grundsätzlich nicht möglich, die Drehgeschwindigkeit beliebig genau zu messen und etwas über den ursprünglichen Zustand und damit über die Augenzahl auszusagen, die aus diesem Zustand resultiert wäre. Auch wenn ich ein physikalisch-mathematisches Modell hätte, das mir die gemessenen Parameter so umrechnet, daß die Endlage herauskommt.

Gruß
quantom
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  #6  
Alt 28.08.07, 17:47
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Quantenmechaniker Quantenmechaniker ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Hallo Quantom,

das stimmt schon, hat aber mit der Verschränkung nichts zu tun, denn die Verschränkung zwischen zwei Photonen ist sehr empfindlich und wird durch jede Wechselwirkung ziemlich leicht zerstört. Auf den Würfel übertrage hiesse das: Wir werfen zwei Würfel so geschickt, dass ihre Augen-Summe immer sieben beträgt. Die Zahl selbst ist völlig unbestimmt, aber wir wissen: Wenn Würfel A die 5 zeigt, muss Würfel B die 2 zeigen. Das wäre eine Verschränkung. Klassisch ist das nicht zu machen, wir können das nur zu arrangieren, wenn die Würfe deterministisch sind. Nur dann können wir eine Maschine konstruieren, die das bewerkstelligt. Quantenmechanisch geht es aber. Die Polarisation der Photonen ist nicht bestimmt, aber dass sie zum Beispiel parallel sind ,ist bekannt.

Gruss,
Joachim
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  #7  
Alt 28.08.07, 17:49
Igor Igor ist offline
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Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Zitat:
Daher ist es mir grundsätzlich nicht möglich, die Drehgeschwindigkeit beliebig genau zu messen
Ja, richtig. Doch bedeutet dies zwangsläufig, dass es keinen zuvor festgelegten Zustand gibt?
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  #8  
Alt 28.08.07, 18:14
quantom quantom ist offline
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Beiträge: 136
Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Der Zustand ist eben nicht "festgelegt".
Die Festlegung (Bestimmung seiner Parameter) erfolgt erst durch die Messung. Diese wiederum stört ihn aber (verändert die Parameter).
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  #9  
Alt 28.08.07, 18:50
Igor Igor ist offline
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Registriert seit: 26.08.2007
Beiträge: 7
Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

In meinem Eingangsthema (Unschärfe & Der LaPlace'sche Dämon) sagte ich, dass ich mich schon eine ganze Weile mit der Thematik befasse. Daher kenne ich selbstredend Dein eben genanntes Argument. Doch eben dieses will mir nicht in den Kopf. Was spricht dagegen, dass es einen zuvor festgelegten (determinierten) Zustand gibt, den zu messen wir einfach nicht in der Lage sind?! Ich möchte hier nun keinesfalls eine Lanze für den Determinismus oder irgend etwas anderes brechen, nein, ich möchte einfach nur verstehen können, warum z.B. die verborgenen Variablen nicht existieren können, wie allgemein behauptet wird.
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  #10  
Alt 28.08.07, 19:08
quantom quantom ist offline
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Beiträge: 136
Standard AW: Verschränkung (von Photonen)

Vorab: ich bin kein Anhänger des Indeterminismus, wie ihn die Quantentheorie propagiert und angeblich auch beweist. Und hier sind wir in guter Gesellschaft, denn auch ein Herr Einstein und viele andere hatten und haben diese Ansicht. ("Ich kann mir nicht vorstellen, daß der Alte würfelt." Zitat Einstein; oder "dass ein Elektron aus freiem Willen seinen Energiezustand ändert..."; derselbe).

Dennoch verstehe ich folgendes Argument Heisenbergs: "Was habe ich von einem Parameter, der zwar existiert (was immer das heißt), zu dem ich aber prinzipiell keinen Zugang haben kann."

Verborgene Variable: ich bin gerade dabei die Argumente Bells bezüglich der Quantentheorie als nichtlokale Theorie und damit (Bohm) die eventuelle Existenz verborgener Parameter zusammenzuschreiben, kann aber hier die Zusammenfassung verkürzt vorwegnehmen:

"Ein Doppelspalt-Spin-Gedankenexperiment hat folgendes Ergebnis:
1. Das quantenmechanische Ergebnis verletzt die Bellsche Ungleichung, die aus elementaren statistischen Betrachtungen (Bedingte Wahrscheinlichkeiten für das Auftreffen von Spin-Teilchen auf einem Schirm nach Durchgang durch einen Doppelspalt)
2. Die Quantenmechanik muß eine nichtlokale Theorie sein.
3. Oder die Aussagen der Quantenmechanik sind falsch.
4. Aber nun: Die Ergebnisse von Bell stimmen nicht hinreichend mit dem Experiment überein.
5. Und!! Die Ergebnisse der Quantenmechnik stimmen hervorragend mit dem Experiment überein.

Frage: Was nun? Was ist hier los? Man sollte - nicht wir - solche Erkenntnisse einmal offen diskutieren. Sind sie falsch, sind sie falsch dargestellt, haben wir hier etwas mißverstanden usw.?
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