Verschränkung

[RoKo]

Hallo amc,

Zitat von amc

..Schon mal viel Spaß an alle, die meinen sonntäglichen "Auswurf" hier lesen. Nicht mehr, nur der ganz normale Wahnsinn. )

Da gäbe es vieles anzumerken, Ich will mich aber auf ein Thema beschränken.

..Ich selbst halte einen informationstheoretischen Ansatz als beinahe alternativlos...

Dazu müsste man (m.E.) den Informationsbegriff erst einmal klären. Information als fundamentalen, also nicht weiter zu erklärenden Begriff, einzuführen, führt in die Irre.

Jeder physikalische Zustand eines materiellen Objektes oder Systems ist zugleich auch immer (an das System gebundene) Information über diesen Zustand. Wenn zwei Systeme durch Energieübertrag in Wechselwirkung treten und sich demzufolge ihre Zustände ändern, dann tauschen sie immer auch Informationen über ihre Zustände aus. "Toten" Objekten oder Systemen nützt das jedoch nichts.

[Marco Polo]

Hallo Roko,

Zitat von RoKo

Jeder physikalische Zustand eines materiellen Objektes oder Systems ist zugleich auch immer (an das System gebundene) Information über diesen Zustand. Wenn zwei Systeme durch Energieübertrag in Wechselwirkung treten und sich demzufolge ihre Zustände ändern, dann tauschen sie immer auch Informationen über ihre Zustände aus. "Toten" Objekten oder Systemen nützt das jedoch nichts.

was hat Information mit Nutzen für das Information innehabende Objekt/System zu tun? Ob die Birne grün oder blau ist nutzt der Birne nicht das Geringste.

Dennoch ist die Information (Birne grün oder blau) vorhanden. Also auch dann, wenn diese Information nicht ermittelt/gemessen wird.

Grüsse, Marco Polo

[Bauhof]

Hallo AMC,

ein sehr guter Beitrag.
Besonders gut haben mir folgende Formulierungen gefallen:

Zitat von amc

Der Punkt ist auch m.E., dass wir nach unseren Modellen, aufgrund der Komplementarität der verschränkten Zustände, nur in der Lage sind, das System als Ganzes zu messen. Unpräzise formuliert: Alle Teilchen gleichzeitig.

Es ist m.E. nicht so, dass ich das System "hier" messe, und sich dies dann nach "dort" auswirkt. Das Quantensystem selbst hat eine nichtlokale Existenz (erstmal nur modellhaft).

Es ist m.E. eher so, dass eine Messung an einem Quantensystem (egal wo) die Folge hat, dass sich die Bedingungen überall dort ändern, wo die Einflussmöglichkeit des Quantensystems nicht null war. Und das überall gleichzeitig

Also handelt es sich hier um "Quantensprünge" - diskrete Veränderung von Zuständen, also ohne eine infinite Anzahl von Zwischenzuständen. Das "Dazwischen" gibt es wohl einfach nicht. Und das ist neu, das ist nicht klassisch.

M.f.G. Eugen Bauhof

[RoKo]

Hallo Marco,

Zitat von Marco Polo

was hat Information mit Nutzen für das Information innehabende Objekt/System zu tun? Ob die Birne grün oder blau ist nutzt der Birne nicht das Geringste.

Dennoch ist die Information (Birne grün oder blau) vorhanden. Also auch dann, wenn diese Information nicht ermittelt/gemessen wird.

sag ich doch.

Die Information, ob die Birne grün oder blau ist, nützt nur solchen komplexen Systemen (i.d.R. lebende System) etwas, die auch in der Lage sind, ihr Verhalten daran zu orientieren. Eine grüne Birne ist wahrscheinlich essbar; eine blaue Birne hingegen würde ich nur mit Vorsicht genießen.

Schlussfolgerung:
Information hat Bedeutung für andere.

[Slash]

Zitat von Bauhof

räumlichen Trennung immer noch eine Einheit sind, darauf gibt es noch keine Antwort.

Hallo Eugen,

vielleicht bin ich auch missverstanden worden mit meiner vorangegangen Frage.

Vielleicht hilft die Gegenfrage (auf die ich keine Antwort weiß): Wann sind zwei Teilchen nicht räumlich voneinander getrennt (damit meinte ich "ab welcher Distanz wäre man zufrieden")?

Aber ich vermute da versagt der Teilchen-Begriff einfach.

Viele Grüße

Slash

[Mirko]

Das mit der Einheit trotz räumlicher Trennung verstehe ich nich so ganz.

Ob man ein Photonenpaar als Einheit sieht oder nicht, ist doch für die Funktionweise der Verschränkung unerheblich.

Wenn ich die Erde als System betrachte benötige ich trotz alle dem Zeit um vom Nord- zum Südpol zu reisen !
Das ändert sich doch nicht. Egal ob ich die Erde als System betrachte oder jeden Pol für sich selbst betrachte.

Ist das eine Photon Lichtjahre von seinem Partner entfernt, muss die Information doch diese Strecke irgendwie überwinden, ob es sich da um ein zusammenhängendes´System handelt oder nicht.

Oder ???

[JoAx]

Hi, Timm!

Zitat von Timm

Einstein war ein Anhänger des Determinismus, was Du vermutlich mit a meinst.

Nein, das meine ich nicht. Was ich meine, ist, dass eine Theorie/Interpretation nicht auf unbeobachtbaren "Dingen" aufbaut. Die Wellenfunktion, angewendet auf ein einzelnes Quant, ist ein solches "Ding". Wellenkollaps ist uneingeschränkt so ein "Ding" und Führungswelle auch. Und Die Vielen Welten müssen auch dazu gezählt werden. Und in diesem Sinne sind KD, BM und VWI für mich gleich. (Momentaufnahme)

Determinismus kann man vermutlich ruhig der Mathematik überlassen. Und wenn nicht, dann ist es eher als eine Art "Randbedingung" für die "Lösung dieses Problems" zu verstehen - "kreativer" Teil.

Zitat von Timm

Die sind aber heute nach EPR und Teleportation weitgehend verstummt.

Dir ist schon klar, Timm, dass die Ergebnisse der Experimente zu EPR und "Teleportation" im Grunde für solche Dinge, wie bsw. Impulserhaltung "sorgen"? - Ein Element der klassischen, deterministischen Theorien.

Zitat von Timm

Mit b hat sich Einstein lebenslang beschäftigt, ohne eine Lösung zu finden.

Ja. Und?

Zitat von Timm

De Broglie-Bohm war ihm suspekt, Everetts relative Zustände ebenfalls.

Jein. Das erste stimmt, das zweite ist doch erst nach seinem Tod entwickelt worden. Oder?

Zitat von wiki

Albert Einstein (* 14. März 1879 in Ulm; † 18. April 1955 in Princeton, New Jersey)
///
Everett entwickelte 1957 den Ansatz dieser Interpretation von der Betrachtung relativer quantenmechanischer Zustände.

Aber es hätte ihm wohl auch nicht gut bekommen, wenn ich ihn korrekt verstehe. (Siehe oben.)

Ansonsten hätte ich noch die Frage - Was ist in der Physik keine Rechenvorschrift?


Gruß, Johann

[Bauhof]

Zitat von Slash

Aber ich vermute da versagt der Teilchen-Begriff einfach.
Viele Grüße Slash

Hallo Slash,

ja, aber meines Wissens versagt nicht nur der Teilchen-Begriff, sondern ebenso der Materiewellenbegriff. Denn ein Quantenobjekt ist weder Welle noch Teilchen und beides gleichzeitig schon gar nicht.

Um dem Rechnung zu tragen, beschränkte sich Max Born auf den Begriff der Wahrscheinlichkeitswelle. Und Niels Bohr meinte, dass es gar keine Quantenwelt gebe, sondern nur die mathematische Beschreibung.

Vielleicht erhellt dieser Auszug aus einem Beitrag von Joachim die Sache etwas:

Das besondere an einer quantenmechanischen Korrelation oder Verschränkung ist nun, dass die Polarisation der einzelnen Photonen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung noch gar nicht feststeht. Sie wird erst bei der Messung festgelegt (siehe Kopenhagener Deutung). Es steht aber bereits mit der Erzeugung der Photonen fest, dass die Polarisationen korreliert sind. Dieser scheinbare Widerspruch lässt sich durch eine gemeinsame Wellenfunktion der beiden Photonen mathematisch beschreiben, klassisch erklärbar ist die quantenmechanische Verschränkung jedoch nicht.

Sie führt dazu, dass die Quantenmechanik nicht lokal ist, denn die Messung an einem Photon bestimmt mögliche Ausgänge vom Messungen an einem anderen Photon, selbst wenn dieses sehr weit entfernt ist.

Es wurde mittlerweile gezeigt, dass die Korrelation von Anfang an da ist und nicht von einem Messort zum anderen übertragen werden muss. Man kann auch zeigen, dass keine Informationsübertragung mit der Verschänkung möglich ist. Lichtgeschwindigkeit bleibt also die größte Geschwindigkeit mit der Information übertragen werden kann.

M.f.G. Eugen Bauhof

[JoAx]

Hi, amc!

Alles wie immer IMHO.

Zitat von amc

ich habe dabei an KD-Gegner gedacht.

Selbstverständlich. Es gibt KD-Gegner, VWI-Gegner, BM-Gegner, usw. ...
Mir geht es darum, jede der Interpretationen für sich zu betrachten und zu beurteilen. Denn manch mal kann der Eindruck entstehen, als wäre eine Interpretation weniger "verrückt" als die die anderen, wenn ihr "Befürworter" sie anführt.

a. Aber kann es sein, wenn es doch an den "Quanten" liegt, dass diese "verrückt" sind?
b. Kann die "Verrücktheit" qualitativ unterschiedlich sein?

Wenn nun beide Fragen mit Nein zu beantworten wären - macht es dann Sinn, irgendwelche Statistiken zu erheben, wie viele Physiker welche bevorzugen? Jede(r) ist dann auf seine Weise "nicht ganz dicht" und damit hat's sich. Oder?

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I. Woran liegt die jeweilige "Verrücktheit" genau?
II. Woher stammt sie?

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Die Frage II beantworte ich mir im Moment damit, dass alle diese Interpretationen auf der WF als ein reales Objekt basieren. "Real" im logischen Sinne. Völlig unabhängig von dem Verhältnis zur Natur, innerhalb der logischen Konstrukte ist die WF ein zusammenhängendes Objekt. Punkt. Das ist auch absolut notwendig, denn warum sollte die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron bei x1 anzutreffen auf Null gehen, sobald dieser bei x123 detektiert wurde? Wie man jetzt von hier zur Natur kommt, ist die Frage I.

Frage I:
VWI und BM meinen das dann auch "ernst", was zu Vielen Welten resp. Führungswelle führt. Beides ist nicht beobachtbar, und man kann sich nun Argumente ausdenken, warum das kein Problem sein soll, oder einfach mit den Schultern zucken.

KD will das mit "es ist nur gedacht, nur eine Rechenvorschrift" abtun. Aber ist das wirklich ein völlig unproblematischer Ausweg? Ist es überhaupt einer, einfach zu sagen - "das ist nicht Real, was wir uns da zusammengedacht haben"? Was würdest du zu jemandem sagen, der die relativistischen Effekte über Seiten mit einem Äther begründet, und am Ende lakonisch feststellt - "Übrigens! Dieser Äther ist nicht real. Er existiert nur in unseren Köpfen. Dient nur dem Zweck, korrekte Berechnungen machen zu können."?

Das ist verrückt. Nicht mehr aber auch nicht weniger verrückt, als die Vielen Welten oder die Führungswelle. Und das sollte einem klar sein. Meine Meinung.

Zitat von amc

Denke auch, dies muss man so sagen. Zumindest aus philosophischer Sicht. Es scheint offensichtlich.

Siehst du. Und was ist der Grund dafür, dass es offensichtlich scheint? Die perfekte Korrelation zwischen gemessenen Werten in bestimmten Situationen. Was macht man da defakto gedanklich? Man rutscht (wohl unbeabsichtigt) in die Denke - Wahrscheinlichkeit = 100% ist keine Wahrscheinlichkeit mehr! Aber ist das etwa nicht ein deterministisches Denken? Wird man so der QM wirklich gerecht?

Nur meine völlig unmassgebliche Meinung (P - Wahrscheinlichkeit):

P=1 ≢ Determinismus
Determinismus ≢ P=1

Insofern wäre der Determinismus nur eine Illusion, die in eine Reihe mit Unendlichkeiten/Singularitäten zu stellen wäre. Die KD, so scheint es, kommt ohne diesen aber auch nicht aus (genauer betrachtet)! Zumindest aber Zeilingers Darstellungen, wie wir beide diese offenbar verstehen.

Zitat von amc

Finde ich unpräzise formuliert. ...
Der Punkt ist auch m.E., dass wir nach unseren Modellen, aufgrund der Komplementarität der verschränkten Zustände, nur in der Lage sind, das System als Ganzes zu messen. Unpräzise formuliert: Alle Teilchen gleichzeitig.
...

Ein makroskopisches Gerät, das bsw. den Spin eines Teilchens misst, befindet sich quasi überall im Universum. Klar! Ich habe das, was du sagen willst "umgedreht", aber warum auch nicht. Es ist ja alles nur gedacht, nur ein Model. Nur ein "etwas" anderer Blickwinkel.
Wäre so etwas wirklich weniger "verrückt" als die Vielen Welten oder .... ?

Zitat von amc

Also, Nichtlokalität+Zufall ist m.E. die Lösung.

Zum Zufall, Nichtlokalität haben wir ja gleich oben. Hier noch mal ein extra Hinweis, dass es sich hier nicht um "gesichertes" Wissen, sondern um meine Überlegungen zum Thema handelt.

Objektiver Zufall, wie richy mal völlig richtig anmerkte, kann man nicht mathematisch ausdrücken. Damit kann man diesen auch nicht experimentell überprüfen. Prinzipiell nicht! Man kann höchstens versuchen abzuschätzen, wie nah man an dieser idealen Vorstellung dran ist. Noch ein unüberprüfbares "Ding". Determinierter Zufall ist letztlich nicht weniger problematisch, denn dieser setzt im Grenzfall eine unendliche Komplexität voraus.

Macht es in so einer Situation das Wort "Zufall" überhaupt in den Mund zu nehmen? - Ich versuche einen Weg zu finden, es nicht zu tun.

Unendlichkeiten, Null, Determinismus, Zufall.

Zitat von amc

Die "Verbindung", die Zeilinger versucht physikalisch zu beschreiben, kann daher nicht klassisch sein.

Es ist dennoch eine Verbindung. Und zu sagen - "sie ist nicht klassisch" - macht einen nicht klüger.
Und solltest du das Gegenteil behaupten, werde ich es anzweifeln! (Spässle )

Zitat von amc

http://de.wikipedia.org/wiki/Interpr...uantenmechanik

Da danke ich dir dafür! Das mit der "Rekonstruktion" klingt verlockend. Ob Information eine geeignete Grundlage ist, darüber kann man sich natürlich streiten, was du aber auch selbst begreifst.

Zitat von amc

Mit einiger Sicherheit lässt sich wohl dies sagen:
...

Sei mir nicht böse, amc, aber das sind Fragen, die man sich aus "informationstheoretischen Ansatz" heraus stellen kann, ich mir diese (oder so) nicht stellen "will".

Zitat von amc

Praktisch reicht es uns zu wissen, wie sich Teilchen verhalten, dafür müssen wir nicht zwingend wissen, warum sie dies tun.

Ich sehe die Frage nach einer Interpretation eher pragmatisch. Es gibt bis heute noch kein Lehrbuch, das nur Formeln beinhaltet. Man muss die Formeln auch "kommentieren", wenn man so will. Damit es sich dabei dann nicht bloss um Mathe handelt - dies nennt man Matrizen, jenes Operatoren, dieses macht man so, jenes so - muss das alles auch ein passendes "Kleid" haben. Man kann sich nun darüber streiten, ob es wirklich nötig ist, aber dass man sich bis heute damit beschäftigt, einige zumindest, zeigt, dass der Bedarf offenbar besteht. Dann kann man sich fragen, ob wir im Stande sind, so ein passendes "Kleid" zu "entwerfen". Vlt. tatsächlich nicht, aber nur vlt. Definitiv lässt sich da wohl auch keine Antwort geben. Also - es bleibt nichts anderes übrig, als es weiter zu versuchen. Und das macht auch Zeilinger. Er entwirft ein "Kleid" für gesicherten mathematischen Formalismus. Insofern wandert er wohl nicht "außerhalb" der "Standard-Physik". Aber es (das Kleid) passt (imho) nicht überall.

Zitat von amc

Oder aber wir müssen zu einem viel tieferen Verständnis der Dinge kommen, die unsere Welt ausmachen - also Materie/Energie, Raum und Zeit.

Das kann natürlich auch sein. Nur liegt dann die "Erklärung" außerhalb der aktuellen Theorie und kann somit nicht mit ihren Mitteln geleistet werden. Der Versuch die "Verschränkung" allein mit mit QM zu erklären wäre somit zum Scheitern verurteilt. Und die mögliche "Lösung des Problems" würde wohl so neuartig ausfallen, dass man es heute gar nicht vorstellen kann.


Gruß, Johann

[RoKo]

Hallo Bauhof,

Zitat von Bauhof

..ja, aber meines Wissens versagt nicht nur der Teilchen-Begriff, sondern ebenso der Materiewellenbegriff. Denn ein Quantenobjekt ist weder Welle noch Teilchen und beides gleichzeitig schon gar nicht.

Ich empfehle dir, mal den Thread "Das Photon und der Strahlteiler" incl. der dort dargebotenen Literatur durchzuarbeiten, um dein Wissen aufzufrischen.

Photonen sind die kleínsten in der Natur vorkommenden (bisher jedenfalls) Erregungen des elektromagnetischen Feldes. Ihr Wellencharakter ist daher weder zu leugnen noch als mathematisches Hilfsmittel (Stichwort: Wahrscheinlichkeitswelle) zu disqualifizieren.

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Hallo Mirko,

Zitat von Mirko: Ist das eine Photon Lichtjahre von seinem Partner entfernt, muss die Information doch diese Strecke irgendwie überwinden, ob es sich da um ein zusammenhängendes´System handelt oder nicht.

Oder ???

Oder!

Bereits ein einzelnes Photon ist nicht-lokal. Das liegt schlicht am Wellencharakter. Senden und Empfangen sind keine reziprok zueinander stehenden Prozesse, sondern analoge Prozesse. Beim Senden erzeugt eine schwingende Ladung (ein Elektron eines Atoms) eine kleine EM-Welle. Der Empfang ist ein durch lokale Teile einer solchen Welle angeregter Resonanzprozess. Eine Ladung gerät in Schwingung und erzeugt eine kleine Gegenwelle derart, dass sich beide gegenseitig aufheben.

Bereits bei einem einzelnen Photon funktioniert das über größere Distanzen. Denke an einen Strahlteiler, der die EM-Welle in zwei Teile zerlegt. Trotzdem spricht einer der links und rechts davon aufgestellten Detektoren an. (Wer jetzt hier denkt, das spräche für einen "Teilchen-Charakter", der möge dann damit auch den "Bombentest-Versuch" erklären.)

Das durchaus erstaunliche ist nun, dass das bei einem Doppelphoton - so muß man das betrachten - auch über größere Entfernungen noch funktioniert. Da müssen auch keine Informationen ausgetauscht werden; dass ist ein rein energetischer Vorgang, der entweder bereits (z.B.) bei der Polarisation oder bei der anschliessenden Detektion erfolgt.

Wenn man das im quantentenphysikalischen Formalismus beschreibt, ist es mathematisch klar. Da aber die Wellenfunktion eines Photons nichts anderes als die komplexe Zusammenfassung der Maxwellschen Gleichungen ist, ist zu erwarten, dass dies auch im Rahmen der klassischen Elektrodynamik erklärbar sein wird. Soweit sind die Physiker aber noch nicht. Aus dem, was bisher erarbeitet wurde lese ich heraus, dass dies etwas mit dem Frequenzspektrum der Wellen zu tun haben muss. Denn dies ist die einzige Beziehung, die unabhängig von Raum und Zeit ist. Darüber hinaus sollte man wissen, das Photonen auch ihr eigenes Antiteilchen sein können - dann mit einem Spektrum negativer Frequenzen; und dass auch Mischformen existieren können.

Ich weiß, dass diese Antwort noch nicht befriedigend ist. Mehr weiß man eben noch nicht.