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Test: Regeln für Experimente (wiki)
re: Frage: Zur Quantenphysik/ Idee?

WildeWurst * schrieb am 22. April 2010 um 5:55 Uhr (1753x gelesen):

> Kurz zur Quantenphysik: Diese besagt, das ein Photon, eine Welle ist. Bis ich es Messe, danach ist es ein Teilchen.

Nein, besagt sie nicht wirklich.


> Dazu gibt es diese Berühmten "Schlitz" Experimente. Bei Teilchen ergibt das Muster zwei ( oder mehrere Striche ) Bei wellen ein "Verteiltes" Wahrscheinlichkeitsmuster.
> Also selbst wenn ich erst Sekunden später festlege ob ich Messe oder nicht, ergibt sich ein Das entsprechende Muster.

Die zuletzt erfolgreiche experimentelle Realisierung von Wheeler's Delayed Choice wurde nicht mit Doppelspalten durchgeführt, sondern mit einem sog. Mach-Zehnder-Interferometer (siehe Skizze und/oder Suchmaschine). Das Prinzip ist folgendes: Mit einem speziellen optischen Element teile ich einen Lichtstrahl auf. Beide Hälften schicke ich auf verschiedenen Wegen zu einem zweiten, ähnlichen optischen Element, wo ich sie wieder überlagere und auf einen Detektor schicke. Und jetzt passiert folgendes: Wenn die beiden Wegstrecken relativ zueinander die richtige Länge haben, sehe ich Licht am Detektor. Passt die Längendifferenz nicht, sehe ich kein Licht. Hierbei handelt es sich um Interferenz, ganz ähnlich zum Doppelspalt, nur das ich das Streifenmuster nicht nebeneinander, sondern "nacheinander" sehe. Das spannende ist jetzt: Selbst wenn immer nur ein einzelnes Photon alleine das Interferometer durchfliegt sehe ich, wenn ich nacheinander viele Photonen durchschicke, das Interferenzmuster. Bedeutet also: irgendwie müssen die einzelnen Photonen beide Wege "gleichzeitig" genommen haben und mit jeweils sich selbst interferieren. Präpariere ich einen der Wege allerdings so, daß ich (bzw. der Detektor) unterscheiden kann, auf welchem Weg ein Photon zum Detektor gelangt ist, sehe ich keine Interferenz mehr.
Wheeler's delayed choice setzt jetzt noch einen drauf: Durch einen speziellen Trick kann ich mich während das Photon das Interferometer bereits durchfliegt entscheiden, ob ich die beiden Wege unterscheiden kann, oder nicht. Das Photon "merkt" meine Entscheidung erst NACHDEM es den Teil des Experimentes, in dem die beiden Einzelstrecken kombiniert werden passiert hat, aber BEVOR es den Detektor erreicht (von "Sekunden später" kann man also wirklich nicht sprechen!). Und es ist wieder dasselbe: Habe ich mich entschieden, die Wege zu unterscheiden, sehe ich keine Interferenz, sonst schon.
Hoffe, das war einigermaßen verständlich ;-)


> Was ist wenn ich Messung von einer externen, zufälligen Quelle bestimmen lasse, ob ich Messe oder nicht?
> Sagen wir einen Würfel, mit 6 Seiten? Bei 1-3 Messe ich, bei 4-6 Messe ich nicht? Was passiert dann?

Genau so wurde es im Experiment gemacht (nicht mit einem Würfel, sondern von einem etwas trickreicheren Zufallsgenerator. Ein Würfel liefert übrigens keine echten (objektiven) Zufallszahlen, genausowenig die Maschine für die Lottozahlen). Kam alles korrekt raus.


> Was ist wenn ich die Messung soweit verzögere, das ich sie von den Lotto Zahlen abhängig mache?

Was heißt Verzögern? Bei solchen Experimenten muß die Entscheidung jeweils innerhalb von etwa 40 ns (also 40 Millardstel Sekunden) erfolgen. Auf die Lottozahlen kannst du da wirklich nicht warten. Wenn das Photon den Detektor erreicht hat, ist es zu spät.


> Aber warum gibt es dieses "Welle/Teilchen" Phänomen.

Keiner weis es, auch kein Physiker. Warum ist die Welt so, wie wir sie erleben? Vermuten kannst du soviel du willst. Grau ist alle Theorie...

Von einem "Dualismus" von Welle und Teilchen zu sprechen, ist übrigens nicht richtig. Photonen (oder auch alle anderen Objekte) sind keine Dinger, die sich heute so und morgen anders verhalten. Beide Effekte - Interferenz oder eben keine Interferenz werden von derselben Theorie extrem präzise beschrieben. Ein Photon ist EIN Objekt. Weder Welle, noch Teilchen. Etwas drittes. Sag einfach Quantenobjekt dazu ;-). Welle-Teilchen-Dualismus ist eher eine Krücke, weil das alles zunächst so verdammt unintuitiv ist.


> Konsequenz: Wenn ich die Position eines Asteroiden bestimme, im Verhältnis zu einem Sonnensystem, ist dies kein Quanten physikalischer zustand. Dieser Gegenstand ist dort in etwa wo wir vermuten. Und bleibt auch dort wo er ist. ( Sozusagen, ein Teilchen ). Wenn ich jetzt die Position eines Asteroiden im Verhältnis zu einer Galaxie, ist dieser Asteroid in einem Quanten zustand, und eine Welle/Teilchen. Da es nur eine Quasi bestimmte Position ist. ( Sozusagen, das Schlitz Experiment ohne Detektor ). Wenn ich zum Asteroiden im Verhältnis zum ganzen Universum setze. Habe ich eine Welle. Mit Wahrscheinlichkeiten, bis einer misst, wo dieser sich befindet.

Eher unwahrscheinlich... Du nimmst nahezu unendlich Weite Sterne (bzw. das Licht, das sie emittieren) ja auch als Stern war und nicht als irgendetwas Quantenartiges. Ob etwas einen Quantenzustand annimmt, hängt maßgeblich von der Anzahl der beteiligten Teilchen ab und der Temperatur, die dieses Ensemble hat. Bei solchen großen Systemem kriegst du das nicht hin (und in der Natur kommen solch niedrige Temperaturen nicht vor - die geht bis 3 Kelvin runter und das ist für sowas noch vieeel zu warm). Aber es gibt durchaus makroskopische Quantenphänomene - google doch mal "Suprafluidität".


> Und jetzt kommt es: Nehmen wir das Verhältnis, Galaxie <-> Universum. Wenn etwas, nicht Existiert, bis es gemessen wird. Könnte es darauf hinauslaufen, das unser Universum, Unendlich ist. Man stelle sich den Rand vor: Diese Leute sehen dort? Weitere Galaxien, diese sehen weitere Galaxien, usw. usf. . Bis man einen "Theoretischen" Punkt kommt, an dem keiner "Misst" und man Leere vorfindet. Diese müsste genauso Unendlich sein, wie das Universum, da keiner dort etwas "Misst". Bis man diesen Bereich betritt. Und eine "Messung" vornimmt.

Interessanter Gedankengang, wobei zu sagen, das etwas nicht existiert, bis es gemessen wird, eine ziemlich gewagte Hypothese ist ;-)

Gruß,
WW


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