Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon

Geku · #1 22.11.23, 08:37

Zitat:

Das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon, auch EPR-Paradoxon, oder EPR-Effekt, ist ein im 20. Jahrhundert intensiv diskutiertes quantenmechanisches Phänomen. Der Effekt wurde nach Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen benannt, die dieses Phänomen im Rahmen eines Gedankenexperiments vorstellten. Quelle: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Eins...osen-Paradoxon

Ich stelle mir schon lange die Frage, wie kamen Albert Einstein, Boris Podolsky bzw. Natan Rosen, ohne Experimente, auf die Verschränkung von Teilchen (Kopplung von Eigenschaften und instantane Ausbreitung).

Die Idee einer überlichtgeschwinden Wechselwirkung muss doch Einstein stark zuwider gelaufen sein um einen Gedanken daran zu verschwenden. Hinweise über diese Eigenschaft der Verschränken lagen zu dieser Zeit weit außerhalb der Möglichkeit diese experimentell nachzuweisen.

Was gab den Anstoß für dieses Gedankenexperiement?

Naheliegend wäre doch gewesen, dass sich die "Schicksale" der beiden Teilchen unabhängig voneinander entwickeln.

soon · #2 22.11.23, 17:31

Zitat:

Zitat von Geku

... die Verschränkung von Teilchen (Kopplung von Eigenschaften und instantane Ausbreitung).

Die Idee einer überlichtgeschwinden Wechselwirkung muss doch Einstein stark zuwider gelaufen sein ...

Stell dir einen Würfel vor (aus einem Brettspiel o.ä.). Sechs liegt oben, dann weisst du, dass Eins unten liegt, - das ist Verschränkung!, - mehr ist es nicht!

Vergiss diesen unsäglichen Wikipedia-Artikel. Einstein hat mit "spukhafter Fernwirkung" niemals Verschränkung gemeint, sondern den Kollaps der Wellenfunktion.

(Sabine Hossenfelder versucht wiederholt mit ihren Videos dieses Missverständnis zu klären).

Geku · #3 23.11.23, 08:38

Zitat:

Zitat von soon

Stell dir einen Würfel vor (aus einem Brettspiel o.ä.). Sechs liegt oben, dann weisst du, dass Eins unten liegt, - das ist Verschränkung!, - mehr ist es nicht!

Danke, die Verschränkung ist mir schon klar.
Es geht mir, um die instantane Ausbreitung (spukhafte Fernwirkung).

Instantane Ausbreitung bedeutet, dass die Wechselwirkungen von einem Ort zum anderen keine Zeit benötigen. Dies ist bei der Verschränkung der Fall, bei der die Messung eines Teilchens, verbunden mit dem Kollaps der Wellenfunktion, die Eigenschaften der beiden Teilchen offenbart und diese Eigenschaften miteinander verkoppelt sind. Wesentlich ist, dass bei der Messung die Eigenschaften des Teilchen einen zufällen Wert annimmt.

Es stellt sich die Frage wie das zweite Teilchen den Wert des ersten Teilchens und zwar ohne Zeitverzögerung über Distanzen, mitbekommt. Ein versteckter Parameter kann erwiesenermaßen ausgeschlossen werden.

Zitat:

Zitat von soon

Vergiss diesen unsäglichen Wikipedia-Artikel. Einstein hat mit "spukhafter Fernwirkung" niemals Verschränkung gemeint, sondern den Kollaps der Wellenfunktion.

Ich finde den Artikel, der sich an den Laien richtet, für recht gut.

Was mich interessiert:

Das Gedankenexperiment von EPR kann 1935 nicht auf Grund von Experimenten angeregt worden sein, da dafür die technischen Voraussetzungen (genaue Zeitmessung, Erzeugung von verschränkten Teilchen, etc.) noch nicht gegeben waren.

Was war der Anstoß für diese neuartigen Überlegungen (instantane Ausbreitung), die der damalige Physik zuwider liefen.

Cossy · #4 23.11.23, 10:34

Mathematik!
Die QM hat eine Verschränkung bereits sehr früh beinhaltet. Das ist tief in der Struktur verwurzelt. Das bekommt man da nicht raus, ohne die mathematische Struktur hinter der QM zu zerstören. Die Verschränkung war damit eine wichtige Vorhersage. Gemessen hatte man diese nicht. War zu dem Zeitpunkt mit den Schwarzen Löchern bei der ART genauso.
Das konnte Einstein so nicht akzeptieren.

Geku · #5 23.11.23, 14:33

Zitat:

Zitat von Cossy

Mathematik!
Die QM hat eine Verschränkung bereits sehr früh beinhaltet. Das ist tief in der Struktur verwurzelt. Das bekommt man da nicht raus, ohne die mathematische Struktur hinter der QM zu zerstören. Die Verschränkung war damit eine wichtige Vorhersage. Gemessen hatte man diese nicht. War zu dem Zeitpunkt mit den Schwarzen Löchern bei der ART genauso.
Das konnte Einstein so nicht akzeptieren.

Mathematische Strukturen haben sicher das Potential um physikalisch gültige Vorhersagen treffen zu können und so auf neue Ideen zu kommen. Das Spannende dabei ist, dass diese unserer Vorstellung zuwiderlaufen oder sprengen können.

Die Antwort scheint mir plausibel, Danke!

antaris · #6 23.11.23, 19:01

Zitat:

Zitat von Cossy

Mathematik!
Die QM hat eine Verschränkung bereits sehr früh beinhaltet. Das ist tief in der Struktur verwurzelt. Das bekommt man da nicht raus, ohne die mathematische Struktur hinter der QM zu zerstören. Die Verschränkung war damit eine wichtige Vorhersage. Gemessen hatte man diese nicht. War zu dem Zeitpunkt mit den Schwarzen Löchern bei der ART genauso.
Das konnte Einstein so nicht akzeptieren.

Kannst du das näher erläutern? Hängt es damit zusammen, dass quantenmechanische Zustände aller Quanten in ein und dem selben Hilbertraum dargestellt werden?

Das ursprüngliche Gedankenexperiment ging ja von der Betrachtung von Ort und Impuls zweier verschränkter Quanten aus.

Ein interessanter Artikel über Superposition und Verschränkung...auch ohne Quantentheorie:
https://www.uni-siegen.de/start/news...ws/976360.html

Geku · #7 23.11.23, 21:53

Zitat:

Zitat von antaris

Ein interessanter Artikel über Superposition und Verschränkung...auch ohne Quantentheorie:
https://www.uni-siegen.de/start/news/forschungsnews/976360.html

Der Inhalt des Links passt recht gut zum Thema.

Zitat:

„Unser Ergebnis zeigt, dass Superposition und Verschränkung keine spezifischen Phänomene der Quantentheorie sind. Beide Effekte existieren auch unabhängig von dieser Theorie“ Quelle: https://www.uni-siegen.de/start/news...ws/976360.html

Superposition und Verschränkung ist eine Eigenschaft des Universums. Die Quantenmechanik beschreibt dieses Phänomen nur. Warum sollte dieses Phänomen von der Existenz der Quantentheorie abhängig sein?

Bernhard · #8 25.11.23, 07:58

Zitat:

Zitat von Geku

Ich stelle mir schon lange die Frage, wie kamen Albert Einstein, Boris Podolsky bzw. Natan Rosen, ohne Experimente, auf die Verschränkung von Teilchen (Kopplung von Eigenschaften und instantane Ausbreitung).

AFAIK ging das damals genau so, wie es auch heute noch diskutiert wird:

1) Wolfgang Pauli gab 1927 die auch heute noch verwendete Beschreibung des Elektronenspins mit Hilfe der zugehörigen Matrizen: https://de.wikipedia.org/wiki/Pauli-Matrizen . Die Kombination zweier Elektronenspins war demnach auch bereits in diesem Jahr bekannt und damit auch die Möglichkeit der Verschränkung zweier Spins.

2) Das sich Einstein bereits 1925 auf sehr fundamentaler Ebene mit der Quantenmechanik beschäftigt hat, kann man hier nachlesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Bohr-Einstein-Debatte . Er las und verstand die Veröffentlichung von W. Pauli sicher noch im gleichen Jahr oder allerspätestens dann 1928. Einstein hatte also ausreichend Zeit, um seine eigenen Ansichten und Fragen 1935 zusammen mit P und R zu formulieren.

Den persönlichen Schriften von Einstein kann man leicht entnehmen, dass er bereits in jungen Jahren extrem ehrgeizig darin war, den Anschluss an die Ideenwelt der damaligen Forschung mit Max Planck zu finden und dazu eigene Beiträge und Ideen zu entwickeln, was sich dann offenbar bis in's fortgeschrittenere Alter erhalten hat und seinen Ruf als Genie begründet hat.

EDIT: Habe das Thema verschoben

Geku · #9 26.11.23, 08:51

Danke für die aufschlußreichen Links.

Wenn ich es verstanden habe, ermöglicht die Verwendung von Matrizen die Darstellung von Quantenzuständen und deren Verschränkung mathematisch zu beschreiben.

Wenn zwei Teilchen verschränkt sind, werden ihre Zustände durch eine gemeinsame Wellenfunktion repräsentiert. Diese Erkenntnis ist rein durch mathematische Betrachtungen zu gewinnen, es bedarf dazu noch keines Experimentes.

Entscheidend ist die gemeinsame Wellenfunktion. Wird ein Teilchen vermessen, dann bricht die Wellenfunktion zusammen und davon ist auch das zweite Teilchen betroffen.

Geht aus der mathematischen Beschreibung auch hervor, dass der Zusammenbruch der Wellenfunktion instantan erfolgt?

Bei der Schrödingerhleichung spricht man von einer zeitlichen Entwicklung der Wellenfunktion.

antaris · #10 26.11.23, 12:35

Zitat:

Zitat von Geku

Danke für die aufschlußreichen Links.
Wenn zwei Teilchen verschränkt sind, werden ihre Zustände durch eine gemeinsame Wellenfunktion repräsentiert.

...

Entscheidend ist die gemeinsame Wellenfunktion. Wird ein Teilchen vermessen, dann bricht die Wellenfunktion zusammen und davon ist auch das zweite Teilchen betroffen.

Die Wellenfunktion beider Teilchen kollabiert nach einem Stoß (Messung) aber nach der Messung sind dann diese beiden Teilchen miteinander verschränkt (bis eines der beiden Teilchen wieder auf ein anderes stößt...usw.)? Die Verschränkung ist mit einer Superposition zwischen den beiden Teilchen gleichzusetzen?