Schalten ALLE Informationen Materie?

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Agent Scullie
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#11 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Agent Scullie » Di 9. Jan 2018, 16:57

ThomasM hat geschrieben:
Agent Scullie hat geschrieben:
Christian41285 hat geschrieben: Was sich also tut ist,dass Information entsteht nämlich darüber ,,wo,, sich die Teilchen im
Raum befinden!
Die existierte auch vorher schon.
Das ist doch genau die Frage.
Befinden sich die Teilchen auch ohne Messung an einem Punkt im Raum
Davon war keine Rede. Christian41285 sprach von der Information, wo sich die Teilchen im Raum befinden, damit kann auch z.B. die Information gemeint sein, dass ein Teilchen zwar keine scharf definierte Position besitzt und sich nicht auf einer klassischen Trajektorie bewegt, wohl aber in einem begrenzten Raumbereich lokalisiert ist, z.B. in einem atomaren Orbital.

Falls Christian41285 stattdessen tatsächlich die Information über eine scharf definierte Position meinte, so hätte er unrecht: so eine Information entsteht in vielen Fällen nicht dann, wenn sich zwei Teilchen begegnen. Wenn ein Teilchen eine Blasenkammer durchquert oder auf einen Schirm trifft, dann mag so eine Information entstehen, begegnet hingegen z.B. ein Elektron einem Proton, dann entsteht sie eher nicht. Es kann sich dann z.B. ein Wasserstoffatom bilden, in dem die Position des Elektrons über ein 1s-Orbital verschmiert ist. Oder beide Teilchen werden aneinander gestreut, wobei dann unbestimmt ist, welches Teilchen in welche Richtung fliegt, bis dies mit Hilfe von Teilchendetektoren gemessen wird.

ThomasM hat geschrieben:Die Konsequenz wäre - und das wird ja ernsthaft überlegt - dass Ortsinformationen (genauso wie die anderen klassischen Größen) keine elementaren Informationen sind, die das Teilchen an sich hat. Weitergedacht wäre auch der Begriff Teilchen kein elementarer mehr.
Doch, wäre er. Wenn man annimmt, dass ein Teilchen vollständig durch seinen quantenmechanischen Zustand bzw. seine Wellenfunktion beschrieben wird, der/die keine Information über eine scharf definierte klassische Teilchenposition enthält, so stellt das in keinster Weise die Eigenschaft eines Teilchens, elementar zu sein, in Frage: ein elementares Teilchen wird vollständig durch eine einzige Wellenfunktion beschrieben, bei nicht-elementaren Teilchen - wie z.B. Protonen, die aus Quarks bestehen - sind zur vollständigen Beschreibung die Wellenfunktionen der Konstituenten erforderlich.

Allerderings könnte man dein Argument leicht dazu modifizieren, dass Teilchen zwar elementar sind, aber keine primären Objekte: sie leiten sich, wie in der Quantenfeldtheorie beschrieben, von zugrundeliegenden Feldern ab. So sind Photonen Feldquanten des elektromagnetischen Feldes, Elektronen und Positronen Feldquanten eines Elektronenfeldes, Quarks und Antiquarks Feldquanten von Quarkfeldern usw.
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#12 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Pluto » Di 9. Jan 2018, 17:14

Agent Scullie hat geschrieben:Allerderings könnte man dein Argument leicht dazu modifizieren, dass Teilchen zwar elementar sind, aber keine primären Objekte: sie leiten sich, wie in der Quantenfeldtheorie beschrieben, von zugrundeliegenden Feldern ab. So sind Photonen Feldquanten des elektromagnetischen Feldes, Elektronen und Positronen Feldquanten eines Elektronenfeldes, Quarks und Antiquarks Feldquanten von Quarkfeldern usw.
Ich hatte es so verstanden, dass nur Bosonen die Teilchen der Felder sind. Z.B. innerhalb des Protons, die Gluonen.
Ist das denn falsch?
Der Naturalist sagt nichts Abschließendes darüber, was in der Welt ist.

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#13 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Agent Scullie » Di 9. Jan 2018, 17:19

Christian41285 hat geschrieben:Jede Wechselwirkung von Elementarteilchen besteht aus einer Messung
Also wenn du damit sagen willst, dass zwei Teilchen allein dadurch, dass sie miteinander wechselwirken, scharf definierte Positionen erhalten, so wie wenn ein Teilchen auf einen Schirm oder einen Teilchendetektor trifft, dann liegst du falsch. Das beste Beispiel ist die Wechselwirkung von Proton und Elektron im Atom, die führt auch nicht dazu, dass das Elektron plötzlich eine wohldefinierte Position innerhalb des Atoms hätte.
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#14 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Agent Scullie » Di 9. Jan 2018, 17:24

Pluto hat geschrieben:
Agent Scullie hat geschrieben:Allerderings könnte man dein Argument leicht dazu modifizieren, dass Teilchen zwar elementar sind, aber keine primären Objekte: sie leiten sich, wie in der Quantenfeldtheorie beschrieben, von zugrundeliegenden Feldern ab. So sind Photonen Feldquanten des elektromagnetischen Feldes, Elektronen und Positronen Feldquanten eines Elektronenfeldes, Quarks und Antiquarks Feldquanten von Quarkfeldern usw.
Ich hatte es so verstanden, dass nur Bosonen die Teilchen der Felder sind. Z.B. innerhalb des Protons, die Gluonen.
Ist das denn falsch?
Ja, das ist falsch. In der QFT werden alle Teilchen als Feldquanten von Feldern verstanden, egal ob Fermionen oder Bosonen. Zu Bosonen gehören je nach Spin skalare Felder (Spin 0, wie z.B. beim Higgs-Boson), vektorielle Felder (Spin 1, wie bei Photonen, Gluonen oder W- und Z-Bosonen) oder Tensorfelder 2. Stufe (Spin 2, wie beim hypothetischen Graviton), zu Fermionen (Spin 1/2) Spinorfelder.

Nur dadurch können in der QFT Prozesse beschrieben werden, bei denen Fermionen erzeugt und vernichtet werden (z.B. der Betazerfall oder die Paarerzeugung/-vernichtung von Elektronen und Positronen): da ändert sich jeweils der Zustand der zugehörigen Spinorfelder.
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#15 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Pluto » Di 9. Jan 2018, 17:41

Okay. Danke für die Aufklärung.
Der Naturalist sagt nichts Abschließendes darüber, was in der Welt ist.

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#16 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Christian41285 » Mi 10. Jan 2018, 05:37

ThomasM hat geschrieben:
Christian41285 hat geschrieben: Ich behaupte die Materie ist 100% an die Ortsinformation gebunden!
Leider widerspricht deine Behauptung durchgeführten Experimenten. Damit kann sie im Sinne herkömmlicher Denkweise als widerlegt angesehen werden.


Ist das so ja?

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#17 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Christian41285 » Mi 10. Jan 2018, 05:40

Agent Scullie hat geschrieben:
Christian41285 hat geschrieben:Jede Wechselwirkung von Elementarteilchen besteht aus einer Messung
Also wenn du damit sagen willst, dass zwei Teilchen allein dadurch, dass sie miteinander wechselwirken, scharf definierte Positionen erhalten, so wie wenn ein Teilchen auf einen Schirm oder einen Teilchendetektor trifft, dann liegst du falsch. Das beste Beispiel ist die Wechselwirkung von Proton und Elektron im Atom, die führt auch nicht dazu, dass das Elektron plötzlich eine wohldefinierte Position innerhalb des Atoms hätte.


Ich will ja selber auch weiter kommen und nehme die neuen Erklärungen gerne an!

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#18 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von ThomasM » Mi 10. Jan 2018, 09:27

Christian41285 hat geschrieben:
ThomasM hat geschrieben:
Christian41285 hat geschrieben: Ich behaupte die Materie ist 100% an die Ortsinformation gebunden!
Leider widerspricht deine Behauptung durchgeführten Experimenten. Damit kann sie im Sinne herkömmlicher Denkweise als widerlegt angesehen werden.
Ist das so ja?
Ja, dem ist so.
Das bekannteste Experiment dazu bezieht sich auf den Doppelspalt, durch den man Elektronen schickt.
Siehe http://physikunterricht-online.de/jahrg ... xperiment/ für Versuchsaufbau und Erklärungen.

Tut man das, so bildet sich in dem Detektor hinter dem Doppelspalt ein Interferenzmuster, das man damit erklärt, dass die quantenmechanische Wellenfunktion der Elektronen durch beide Spalte gleichzeitig geht, wie dies bei einer Welle (z.B. einer klassischen Lichtwelle) auch ist. Wie im Fall der klassischen Lichtwelle bildet sich eine Interferenz, also eine Folge von Minima und Maxima, die nur da ist, wenn beide Spalte als Wege in Frage kommen.

Deckt man einen Spalt ab, so ergibt sich nur eine Gaussförmige Verteilung mit Maximum hinter dem offenen Spalt.

Nun hat man das Experiment variiert.
Zunächst hat man den Strom der Elektronen so verringert, dass immer nur ein einziges Elektron durch die Doppelspalt Apparatur geflogen ist. Nachdem man hintereinander genügend Elektronen durchgeschickt hat, bildete sich trotzdem die Interferenz. Sie kam also nicht davon, dass sich mehrere Elektronen gleichzeitig miteinander vermischen. Elektronen haben auch keine bekannte Ausdehnung, die Interferenz ist also nur dadurch erklärbar, dass ein einzelnes Elektron nicht "weiß", durch welchen Spalt es fliegt, es hat keinen definierten Ort.

Nun könnte man ja auf die Idee kommen, nachzumessen unter der Annahme, dass das Elektron trotzdem irgendwie durch den einen oder den anderen Spalt fliegt.
Also stattete man die Spalte mit einer Messung aus, die feststellte, ob das Elektron durch den einen oder den anderen Spalt fliegen würde. Und siehe da - das Interferenzmustger verschwand und hinter beiden (offenen) Spalten ergab sich ein Gaussföriges Maximum, also das, was man bei klassischen Kugeln erwarten würde.
Das heißt, solange man das Elektron zwingt zu "wissen" wo es langfliegt, gibt es keine Interferenz, nur dann hat es eine definierte Ortsinformation. Ohne Messung hat es keine definierte Ortsinformation.
Gott würfelt nicht, meinte Einstein. Aber er irrte. Gott nutzt den Zufall - jeden Tag.

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#19 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von Pluto » Mi 10. Jan 2018, 10:18

ThomasM hat geschrieben:Sie kam also nicht davon, dass sich mehrere Elektronen gleichzeitig miteinander vermischen. Elektronen haben auch keine bekannte Ausdehnung, die Interferenz ist also nur dadurch erklärbar, dass ein einzelnes Elektron nicht "weiß", durch welchen Spalt es fliegt, es hat keinen definierten Ort.
Bzw als Welle IMMER durch beide Spalten geht und Interferenzmuster erzeugen, was man messen UND sehen kann.

ThomasM hat geschrieben:Das heißt, solange man das Elektron zwingt zu "wissen" wo es langfliegt, gibt es keine Interferenz, nur dann hat es eine definierte Ortsinformation. Ohne Messung hat es keine definierte Ortsinformation.
Mir gefällt im Grunde deine Erklärung.
Was mir daran NICHT gefällt ist das Wissen des Elektrons. Das Elektron weiß nichts. Das was am Doppelspalt beobachtet wird ist mit den Welleneigenschaften des Elektrons vollkommen erklärt. Das Elektron muss also nichts "wissen". Auch hat das Elektron niemals eine definierte Ortsinformation (Heisenbergs Unschärfe-Relation gilt auch wenn nur ein Spalt offen ist.

Es ist so wie die Geschichte vom jungen Werner Heisenberg: "Heisenberg saß Nachts am Fenster und beobachtete wie ein Mann auf der Straße plötzlich unter einer Laterne auftauchte, und kurz darauf wieder in der Dunkelheit verschwand, um im nächsten Augenblick an der nächsten Laterne wieder zu erscheinen."
Quantenmechanisch bedeutet die Analogie, dass das Elektron nur dann sichtbar ist, wenn das Feld des Elektrons mit etwas interferiert, sei es die Leinwand oder ein anderes Feld.
Der Naturalist sagt nichts Abschließendes darüber, was in der Welt ist.

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#20 Re: Schalten ALLE Informationen Materie?

Beitrag von ThomasM » Mi 10. Jan 2018, 11:13

Pluto hat geschrieben: Mir gefällt im Grunde deine Erklärung.
Was mir daran NICHT gefällt ist das Wissen des Elektrons. Das Elektron weiß nichts. Das was am Doppelspalt beobachtet wird ist mit den Welleneigenschaften des Elektrons vollkommen erklärt. Das Elektron muss also nichts "wissen". Auch hat das Elektron niemals eine definierte Ortsinformation (Heisenbergs Unschärfe-Relation gilt auch wenn nur ein Spalt offen ist.
Die Idee, das Elektron als reines Wellenpaket zu betrachten (Teilchen gibt es nicht), hatte schon Schrödinger. Aber auch der Weg ist nicht eindeutig. Der Welle-Teilchen Dualismus bleibt bestehen.

Quantenmechanisch ist alles easy.
Sind beide Spalte offen und ohne Messapparatur, dann wird das Elektron durch eine Superposition von zwei Teilen beschrieben, der eine Teil bewegt sich durch den einen Spalt, der andere Teil durch den anderen Spalt. Das Ergebnis im Detektor ist Interferenz.

Die Anwesenheit einer Messapparatur an den Spalten verändert die Wellenfunktion. Sie besteht nur noch aus einem Teil. Durch die Messung "bricht" die Wellenfunktion aus einer Superposition zusammen. Das Ergebnis im Detektor ist keine Interferenz.

Das zeigt, dass die Wellenfunktion keine Beschreibung des "Elektrons an sich ist". Denn wieso sollte sich das Elektron ändern, wenn es eine Messung an einem Spalt gibt?
Nicht verständlich ist, wieso eine Messung an dem einen Spalt, die Möglichkeit der Welle, durch den anderen Spalt zu gehen und im Detektor zu interferieren, einschränkt. Das Bild einer Welle trägt auch nicht durch.

Wenn es das Ziel wäre, das Elektron an sich zu beschreiben und separat aufzuzeigen, wie die Messungen dieses beeinflusst, dann hat man eine solche Beschreibung noch nicht gefunden. Klassisch ist das kein Problem, aber die Natur ist eben anders.

Solange man nicht weiß, wie man Elektronen an sich beschreiben soll, bleibt einem nur die Beschreibung dessen, was geschieht. Dies wird durch die Wellenfunktion und die QM gemacht.
Die Ausdrucksweise "das Elektron weiß, dass eine Messung stattfindet und verhält sich daher anders" ist flapsig, kommt aber dem, was geschieht, am nächsten. Statt des Elektrons kann man auch "das Universum" als Wissensträger benennen, aber das hilft dir auch nicht weiter.
Du würdest vermutlich formulieren wollen "ein noch unbekannter Mechanismus sorgt dafür dass..." aber viel besser ist das letztlich auch nicht.
Gott würfelt nicht, meinte Einstein. Aber er irrte. Gott nutzt den Zufall - jeden Tag.

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