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  Makro-Quantenphysik	Schrödingers Katze auf dem Prüfstand	Was passiert mit den manchmal geheimnisvollen Phänomenen der Quantenphysik, wenn man immer größere und schwerere Objekte betrachtet? Darüber stritten schon Erwin Schrödinger und Albert Einstein. Neue Experimente mit Systemen großer Masse sollen jetzt Hinweise zur Klärung dieses fundamentalen Rätsels liefern.	Markus Aspelmeyer und Markus Arndt
  Markus Aspelmeyer ist Professor für Quantum Information on the Nanoscale an der Universität Wien. Markus Arndt ist Professor für Quantennanophysik an der Universität Wien. Beide sind Mitglied des Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ).	© Spektrum der Wissenschaft / Daniela Leitner "Lieber Schrödinger, Du bist faktisch der einzige Mensch mit dem ich mich wirklich gern auseinandersetze …" So schreibt Albert Einstein im April 1935 aus Kalifornien an seinen Freund Erwin Schrödinger nach Oxford, wo der Wiener Theoretiker damals am Magdalen College arbeitete. Mit diesem Brief beginnt zwischen den beiden großen Geistern eine Grundsatzdiskussion über die Interpretation der Quantenphysik, die bis heute unter Forschern andauert: Was sagt die quantenmechanische Wellenfunktion über die physikalische Welt aus? Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger (1887 – 1961) hatte die Wellenfunktion 1926 als eine zentrale mathematische Größe der Quantentheorie eingeführt. Zusammen mit der so genannten Schrödinger-Gleichung lassen sich daraus Wahrscheinlichkeiten für die Ergebnisse zukünftiger Messungen an einem physikalischen System berechnen. Aber heißt das gleichzeitig, dass die Wellenfunktion deshalb etwas in der Welt real Existierendes beschreibt? Oder ist sie schlicht ein mathematisches Hilfsmittel ohne Bezug zur Realität, ein "Katalog von Erwartungswerten" (Schrödinger) zur Berechnung des möglichen Ausgangs zukünftiger Messungen? … Die Quanteninterferenz komplexer Moleküle am Gitter demonstrierten Markus Arndt und seine Kollegen an der Universität Wien in den Laboren von Anton Zeilinger vor 13 Jahren zum ersten Mal. Mit einer rund 1000-mal empfindlicheren Detektoranordnung schritten kürzlich Thomas Juffmann und seine Kollegen in der Gruppe von Markus Arndt auf diesem Weg weiter voran: Die Forscher filmten den Wellen-Teilchen-Dualismus direkt mit einer CCD-Kamera, indem sie verfolgten, wie quantenmechanische Interferenzmuster sich aus einzelnen Farbstoffteilchen in Echtzeit aufbauen. Der Film macht beide Aspekte der Welt sichtbar: einerseits die Teilchennatur jedes einzeln fluoreszierenden Moleküls, womit man meint, dass jedes Molekül sehr präzise – hier auf bis zu zehn Nanometer genau – auf dem Detektorschirm lokalisierbar ist; andererseits seine quantenmechanische Wellennatur, die benötigt wird, um zu erklären, wie sich alle weit voneinander entfernten Teilchen wie von Geisterhand gelenktzu einem Streifenmuster arrangieren.	Download (Abonnenten)	Diesen Artikel empfehlen
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  Unterrichtsmaterial zur Quantenphysik (12 Stunden)bei Wissenschaft in die Schulen!
  1. Sprachlich ungenau
  25.09.2012, Paul Kalbhen, Gummersbach Wenn auch Gunter Berauer in seinem Leserbrief "Mögliches mit Faktischem verwechselt" vom 4.4.12 klargestellt hat, dass vom Faktischen - im Sinn der klassischen Physik - erst nach dem Kollaps der Wellenfunktion der Quantenphysik gesprochen werden kann, so schleichen sich doch wieder sprachliche Ungenauigkeiten im neuesten SdW-Heft 10/2012 ein. Da entsprechend der Kopenhagener Deutung vorher nur von Möglichkeiten und Wahrscheinlichkeiten die Rede sein kann, muss es im Leitartikel zu "Schrödingers Katze" auf S. 3 nicht heißen: "ist … sowohl lebendig als auch tot", sondern: "scheint … zu sein" - und im Kasten auf S. 44 unten: "zugleich lebendig und tot zu sein scheint". Meiner Meinung nach könnte man das "UND" in der Betrachtung besser als "inklusives ODER" im Sinn der Boole'schen Logik und Algebra deuten!	2. Der so genannte Welle-Teilchen-Dualismus
  01.10.2012, Norbert Hinterberger, Hamburg Markus Aspelmeyer und Markus Arnt sind Experimentatoren der 'Zeilinger-Schule' in Wien. Ersterer interessiert sich offenbar überwiegend für den Informationsaspekt der Quantenbewegungen, Letzterer für die zu Grunde liegende Physik, wenn man ihre Berufsbezeichnungen wörtlich nehmen will (Professoren für Quantum Information bzw. für Quantennanophysik). Die sehr sparsame Charakterisierung der Dekohärenz-Theorie (S. 47, rechts unten) scheint demnach von Aspelmeyer zu stammen: "Ihre Kernaussage lautet: Koppelt ein einfaches Quantensystem an ein großes externes Gebilde mit vielen anderen Teilchen (dem 'Wärmebad') an, so gibt es Information über seinen Zustand an das Bad ab. Das zuvor isolierte Quantenobjekt ist nun mit Elementen aus dem Bad 'verschränkt' – sie bilden jetzt ein größeres Quantensystem." Hier wir in der Tat lediglich ein bestimmter Informationsaspekt angesprochen. Allerdings ein interessanter, denn er beschreibt die Tatsache, dass nicht das größere System das kleinere stört, sondern umgekehrt. Auf S. 48 (links) sind die Autoren der Meinung, die Dekohärenz erkläre nicht den "Kollaps" der Wellenfunktion. Nun gibt es den aus Sicht des Dekohärenz-Theoretikers Heinz Dieter Zeh auch gar nicht, es gibt bei ihm nur etwas, das so aussieht wie ein Kollaps. Ich glaube überdies nicht gerade, dass die Autoren diesen (insbesondere für ihre Experimente wichtigen) Theoretiker eingehend studiert haben, denn sie schreiben ihn "Hans Dieter Zeh" … Der Teilchen-Begriff ist vermutlich rein subjektiv (intersubjektiv zwar, aber eben subjektiv für den Teil der Welt, den wir klassisch sehen). Heinz Dieter Zeh hat dazu wiederholt in überzeugender Weise argumentiert. Der Welle-Teilchen-Dualismus scheint physisch diskret nicht vorhanden zu sein. Objektiv beziehungsweise physisch fundamental scheint nur die Welle zu sein. Unter Laborbedingungen (ohne Dekohärenz) lässt sich das ja auch deutlich zeigen, wie wir hier (insbesondere in dem kleinen Film) sehen. Das Molekül wird (von den Experimentatoren selbst) als Materiewellenüberlagerung beschrieben, sobald wir seine Wellen-Interferenzen auf dem Schirm sehen. Warum lassen wir es nicht dabei? Was uns an dieser Welle erscheint wie ein "Kollaps der Wellenfunktion" zu einem "Teilchen" an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit im Fall einer Messung, ist einfach die inzwischen recht bekannte Tatsache, dass wir mit der Messung (wie mit jeder beliebigen anderen Wechselwirkung auch) das zu messende System stören oder zerstören beziehungsweise zur Dekohärenz bringen. Das heißt aber nicht, dass die Superposition "kollabiert". Im Gegenteil: Sie ist jetzt in einer noch großräumigeren Verschränkung definiert. Das heißt, die Dekohärenz zweier beliebiger Systeme 1 und 2 zieht nach der Wechselwirkung immer eine Neuverschränkung beziehungsweise 'Neukohärenz' eines Systems 3 nach sich. Dekohärenz nennt man also diesen ganzen Vorgang, nicht bloß die Störung oder Zerstörung der Vorgängersysteme. Darüber hinaus können Wellenverzweigungen auf Grund von Wechselwirkungen offenbar auch kausal unverknüpft sein, aber eben trotzdem in einer übergeordneten Superposition existierend angenommen werden. Und nur in diesem größeren Zustand (System 3) ist jetzt überhaupt noch etwas definiert, nicht mehr im System 1 und nicht mehr im System 2. Das heißt, die Vorgängersysteme erscheinen uns (wenn überhaupt) nur noch teilweise. Beispielsweise als angebliches 'Teilchen' … Das kann dann 'aussehen' wie der berühmte "Kollaps der Wellenfunktion". All die Schwierigkeiten (bzw. Absurditäten), die wir mit und in dem Teilchen-Bild haben (bis hin zu Schrödingers Katze), tauchen nicht auf in einem reinen Wellen-Bild: Wellen können bekanntlich an verschiedenen Orten gleichzeitig sein (Nichtlokalität), sie können sich mühelos selbst überlagern (superponieren). Außerdem können zwei Photonen aus derselben Quelle nichtlokal miteinander verschränkt sein, ganz einfach, weil diese beiden 'Teilchen' einer Wellenaufteilung entsprungen sind – also nur ein und dieselbe Entität darstellen. Diese (geschützt im Labor) herstellbare Wellenverzweigung besteht aber anders als die meisten anderen in 'unserem' Kausalbereich. Wir können sie also nicht nur subjektiv beziehungsweise intersubjektiv sehen, sondern auch als objektiv vollständigen Zustand annehmen. Alles besteht aus Quanten (vermutlich auch der Raum: Lee Smolin, Martin Bojowald u. a.). Deshalb benötigen wir eine widerspruchsfreie Quantenbeschreibung auch unserer makrophysisch erscheinenden Welt beziehungsweise des gesamten Universums (und zwar möglichst gleich in einer Quantengravitation vereinigt). Das ist Realismus. Wir können uns nicht auf klassische Beobachtungen beziehungsweise klassisch interpretierte Messungen zurückziehen, wie die "Kopenhagener Interpretation" das (im Übrigen ja ohnedies nur resignativ) vorgeschlagen hat. Das ist Antirealismus (bezüglich der Behauptung, dass es die jeweiligen Entitäten gar nicht gebe, bevor sie gemessen werden) und Subjektivismus (bezüglich der 'Teilchen'). Ganz abgesehen von den Widersprüchen, die diese Position mit sich bringt. Ein konsequentes Wellen-Bild produziert diese Widersprüche nicht. Es hindert uns auch nicht daran, weiterhin quasiklassisch beziehungsweise pragmatisch von subatomaren Teilchen oder auch von makroskopischen Bäumen zu reden, solange wir uns daran erinnern, dass es sich dabei nur um Erscheinungsformen und nicht um fundamentale Entitäten handelt.
  Ich möchte hier aber (trotz aller Interpretations-differenzen) nicht versäumen, den Autoren zu danken, für Einblicke in modernste Experiment-Möglichkeiten (ich habe diesen Teil des Artikels mit großem Gewinn gelesen). Eine Möglichkeit, eines der vielen Kollapsmodelle zu testen, gibt es aber so lange nicht, solange sich die Anhänger des Modells nicht dazu äußern, ab welcher Größe beziehungsweise Masse etwaige Objekte denn klassisch sein dürften beziehungsweise wann die Quantenbeschreibung plausibel in eine klassische Beschreibung übergehen sollte. Das ist eine (vermutlich sogar unbeabsichtigte) Immunisierung gegen mögliche Falsifikationen. Bislang erleben wir von den Experimenten her ja nur Stützungen des Standardmodells, das sich aber eben als universell (also auf jeder Skala gültig) versteht. Besser von möglichen massereicheren Experimenten bedient scheinen verschiedenste Versionen der Quantengravitation beziehungsweise verschiedene Vorhersagen dieser Modelle. Der Hinweis auf die Möglichkeit solcher Tests kam offenbar von Forschern am Imperial College London, die mit optischer Quantensteuerung arbeiten, wie die Autoren schreiben. Die technischen Einzelheiten klingen subtil und lassen auf immer bessere Testentwicklungen hoffen.
  3. Nichtlineare Schrödinger-Gleichung
  01.10.2012, Dr.-Ing. Michael Engels, Krefeld Im Artikel wird gesagt, dass die Schödinger-Gleichung linear ist, so dass nicht klar ist, warum keine makroskopischen Überlagerungszustände beobachtbar sind. Wenn man Teilchen als tatsächlich punktförmig annimmt, ist dies auch richtig.
  Wenn man aber die Wellenfunktion als tatsächliche Verteilung des Teilchens beziehungsweise der Teilchen mit allen seinen Eigenschaften wie zum Beispiel Ladung interpretiert, wird die Wellenfunktion mehrerer gekoppelter Teilchen nichtlinear. Bei der Berechnung von Quantensystemen mit interagierenden Teilchen (z. B. Heliumatom) wird auch tatsächlich so gerechnet, als wären die Teilchen gemäß der Wellenfunktion (in höherdimensionalen Räumen R^3n, n: Anzahl der Teilchen) verteilt. Dies wird allerdings so interpretiert, als gäbe es einen tatsächlichen Ort des Teilchens, den man aber nicht kennt. Daher rechnet man mit einer mittleren Teilchendichte, die sich aus der Wellenfunktion ergibt. Man kann es aber auch so interpretieren, dass die Teilchen tatsächlich verteilt sind.
  Wenn die Schrödinger-Gleichung nichtlinear ist, kann auch so etwas wie ein Kollaps der Wellenfunktion durch die Interaktion des Teilchens mit seiner Umgebung auftreten.
  Ich bin davon überzeugt, dass klassisches Verhalten durch Emergenz (siehe auch SDW 9/2012) aus dem statistischen Verhalten des Vielteilchensystems ensteht (eine Art nichtlineare Dekohärenz). Ähnlich wie auch Druck, Temperatur und der Zeitpfeil aus dem Verhalten des Vielteilchensystems "Gas" entstehen.	4. Das Paradox von Schrödingers Katze
  22.10.2012, Christian Stratowa, Wien In ihrem sehr interessanten Artikel über Schrödingers Katze nennen die Autoren die Dekohärenztheorie und einige Erweiterungen der Quantentheorie, um das Problem des Kollapses der Wellenfunktion zu lösen. Leider erwähnen die Autoren jedoch nicht die Verallgemeinerung der Quantentheorie des Nobelpreisträgers Ilya Prigogine, die meines Wissens als einzige das Problem des Kollapses der Wellenfunktion und somit das Paradoxon von Schrödingers Katze zu lösen scheint:
  Prigogine entwickelte eine Theorie des "Quantenchaos", in der individuelle Trajektorien duch Ensembles von Trajektorien ersetzt werden, die eine Brechung der Zeitsymmetrie einschließt. Der Messapparat wird als "chaotisches" Quantensystem aufgefasst und die Messung (und somit der Beobachter) spielt keine besondere Rolle mehr. Mathematisch beschreibt Prigogine seine alternative Quantentheorie in einem generalisierten ("rigged") Hilbertraum, in dem die Eigenwerte der Eigenfunktionen komplex sind und daher zusätzlich irreversible Prozesse wie Zerfallsprozesse repräsentieren. Die Wahrscheinlichkeit (Dichtematrix) ist nicht mehr das Quadrat der Wellenfunktionen, und der Zusammenbruch der Wellenfunktion erscheint als "Manifest einer auf Resonanzen beruhenden Instabilität". Dieser Zusammenbruch breitet sich außerdem mit endlicher Geschwindigkeit im Raum aus ("im Einklang mit Forderungen der Relativitätstheorie, die eine unmittelbare Ausbreitung von Effekten verbietet").
  Dieser Ansatz von Prigogine wird ausfürhlich beschrieben in seinen beiden Büchern "Das Paradox der Zeit" (Piper 1993, siehe auch [1]) und "The End of Certainty" (Free Press 1997). In ersterem Buch beschreibt Prigogine außerdem eine Geburt des Universums, die ohne Singularität auskommt. Einerseits würde mich die Meinung der Autoren zu Prigogines Ansatz interessieren, andererseits wäre es sicher lohnenswert, diese alternative Quantentheorie Prigogines einer experimentellen Überprüfung zu unterziehen. [1] http://www.schlaefendorf.de/literatur/prigogine/index.html
  5. Das Paradox von Schrödingers Katze
  02.11.2012, Hubert Otte Schrödingers Katze wird gerne verwendet, um ein Phänomen aus der Quantenmechanik anschaulich darzustellen, die Überlagerung von Zuständen. Dieses Gedankenmodell trägt aber sicher mehr zum Unverständnis der Quantenmechanik bei als zum Verständnis und sollte nicht mehr verwendet werden. Bei dem Gedankenmodell wird zudem vorausgesetzt, dass keine Wechselwirkung mit der Umgebung stattfindet und die Wellenfunktion des Systems aus lebender Katze, toter Katze, instabiler Atomkern, Zerfallsprodukten, usw. auf den Kasten beschränkt bleibt. Hierbei gibt es aber ein Problem, wenn man den angenommenen Zerfall betrachtet.
  Angenommen der Zerfall des Atomkerns würde auch ein Neutrino freisetzen, dann verlässt dieses fast ungehindert den Kasten wegen seiner geringen Wechselwirkung mit anderer Materie. Man muss also berücksichtigen, dass der räumliche Bereich der Wellenfunktion von Schließung des Kastens an zeitlich kontinuierlich anwächst und nicht auf den Kasten beschränkt bleibt. Eine Dekohärenz der Wellenfunktion kann dadurch auch immer wahrscheinlicher mit der Welt auch außerhalb des Kastens stattfinden. Denn irgendwann findet eine Wechselwirkung statt, sei es durch eine Messvorrichtung für Neutrinos außerhalb des Kastens, sei es durch Wechselwirkung mit Materie, wie zum Beispiel eine Sonne in einigen Lichtjahren Entfernung, sei es durch Streuung an Materie, usw.
  Bei den anderen Formen von Zerfällen kann zu mindestens angenommen werden, dass eine winzige Erwärmung im Inneren resultieren muss und irgendwann auch die Außenwände erreicht. Nur wenn keinerlei Kontakt zur Umgebung existiert, kann keine Dekohärenz stattfinden. Da der Kasten aber sicher die leichte Erwärmung als Wärmestrahlung emittiert, ergibt sich wie bei dem Neutrino, dass der räumliche Bereich der Wellenfunktion zeitlich kontinuierlich anwächst.	6. Zum Leserbrief von Norbert Hinterberger, Hamburg
  09.11.2012, Martin Piehslinger, Wien Der Kollaps der Wellenfunktion ist, ebenso wie die von Norbert Hinterberger angesprochene großräumigere Verschränkung, eine der möglichen Interpretation des Messproblems. Das Messproblem ist deshalb ein Problem, weil es mit der Schrödingergleichung nicht darstellbar ist und eben mehrere Interpretationen zulässt. Eine weitere Interpretation ist die Vielwelten-Theorie. In seiner hervorragenden Artikelserie beschreibt Martin Baeker die verschiedenen Interpretationen, siehe http://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/11/das-ende-der-schrodingergleichung.php
  Auch die anderen Teile der Artikelserie über die Schrödingergleichung sind lesenswert. Wenn man uns im Studium die Schrödingergleichung so anschaulich nähergebracht hätte! 7. Imaginäre Einheit
  22.11.2012, Martin Lehl, München Auf Seite 46 Ihres aktuellen Hefts heißt es: "Dabei ist i die imaginäre Zahl Wurzel(-1)". Diese Formulierung ist unglücklich. Die Wurzelfunktion bildet von den nichtnegativen reellen Zahlen in die nichtnegativen reellen Zahlen ab, d. h. für die reelle Zahl a mit a größer oder gleich null liefert Wurzel(a) die nichtnegative reelle Lösung der Gleichung x^2 = a. Zunächst ist Wurzel(-1) also nicht definiert. Die Gleichung x^2 = -1 besitzt die beiden komplexen Lösungen i und -i. Auf dem Körper der komplexen Zahlen lässt sich keine Ordnungsrelation (größer, kleiner) definieren. Somit kann man nicht einfach die Lösung wählen, die größer oder gleich null ist. Die Interpretation Wurzel (-1) = i lässt eine einfache mathematische Spielerei zu: -1 = i^2 = i*i = Wurzel(-1)*Wurzel(-1) = Wurzel((-1)* (-1))= Wurzel((-1)^2) = Wurzel(1)= 1, was offensichtlich falsch ist, denn sonst hätten wir gerade gezeigt, dass -1 = 1 gilt. Der Fehler dieser "Rechnung" besteht darin, dass die Rechenregel Wurzel(a)*Wurzel(b) = Wurzel(a*b) nur für nichtnegative reelle Zahlen a und b gilt. Es müsste also geklärt werden, in welchem Sinn der Autor die Wurzelfunktion auf negative Zahlen erweitert. Man sollte den Satz "Dabei ist i die imaginäre Zahl Wurzel(-1)" einfach durch "Dabei ist i die imaginäre Einheit" ersetzen.	8. Möglichkeiten mit Fakten verwechselt
  19.12.2012, Gunter Berauer, München In dem Beitrag und auch im Leitartikel dazu finden sich Aussagen, die mit der Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik nicht in Einklang sind. Nach dieser allgemein anerkannten Interpretation beschreibt die quantenmechanische Wellenfunktion die zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeiten, mit denen sich verschiedene Eigenschaften an einem Objekt bei einer Wechselwirkung mit seiner Umwelt zeigen können. Dabei ist in der Wellenfunktion die Art der in Betracht gezogenen Wechselwirkung bereits erfasst. Die Wellenfunktion beschreibt also erstens keine Fakten, sondern nur Möglichkeiten, und zweitens nicht das Objekt an sich, das es in der Mikrophysik auch gar nicht gibt, sondern immer auch die in Betracht gezogene Wechselwirkung desselben mit einer »beobachtenden« Umwelt. Findet dann eine solche, in der Wellenfunktion bereits implizierte Wechselwirkung statt, kollabiert die Wellenfunktion auf einen der vorher in ihr repräsentierten möglichen Eigenschaftswerte, welcher damit zum Faktum bzw. zur Wirklichkeit wird. Die Wellenfunktion beschreibt deshalb die Wahrscheinlichkeitsentwicklung von Ereignissen auch nur zwischen zwei Wechselwirkungen, genauer gesagt, solange nicht eine Wechselwirkung der in der Wellenfunktion in Betracht gezogenen Art stattfindet.
  Da in der Wellenfunktion sich also nur Möglichkeiten und keine Fakten überlagern – bei der Katze die beiden Möglichkeiten, sie beim Nachschauen tot oder lebendig vorzufinden, ist es unsinnig davon zu sprechen, die Katze sei vor dem Nachschauen gleichzeitig tot und lebendig, wie das behauptet wird. Genauso unsinnig wäre es, von einem Lottospieler zu behaupten, er habe, bevor die Zahlen gezogen wurden, gleichzeitig gewonnen und verloren. Und deshalb ist auch Reinhard Breuers Behauptung auf S. 46 nicht korrekt, das Betragsquadrat der Wellenfunktion gäbe an, »mit welcher Wahrscheinlichkeit sich ein bestimmtes Objekt in einem bestimmten Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort befindet«. Falsch an dem Satz ist zwar nur das letzte Wort. Allerdings ist dieser Fehler gravierend, weil damit Möglichkeiten als Fakten hingestellt werden. Richtig müsste es statt »befindet« etwa heißen: »bei einer Wechselwirkung manifestieren würde«. 9. Realforschung oder Wissenschaftsarbeit?
  21.12.2012, Lothar Pohl, Chemnitz
  Natürlich bin ich ein eifriger Leser des Journals SDW. Beziehe mich auf die Ausgabe 1/13, ,Ungeeignetes Gedankenmodell'. Herr Hubert Otte aus Mainz meint, dass dieses Gedankenmodell von ,Schrödingers Katze" eher
  ungeeignet sei die Quantenmechanik zu verstehen. Der Mann hat Recht.
  Ich meine, selbst bei den Mainzelmännchen, nach so vielen Jahren, muss es sich doch auch herumgesprochen haben, dass Herr Schrödinger mittels dieser Absurdität nur aufzeichnen wollte, wie stark seine Zweifel an der Konzeption der Quantenmechanik waren.
  Aber man höre und staune! Wineland und Haroche ist es gelungen, die Eigenschaft der SUPERPOSITIONEN zu überlisten. Sie haben einzelne Quantenteilchen beobachtet und zugleich kontrolliert. Das Problem der physikalischen mikroskopischen Eigenschaften zum Übergang makroskopischer Systemeigenschaften ist aber trotzdem, so glaube ich, noch nicht gelöst (Dekohärenzproblem.)
  Siehe auch SDW 12/20l2. Aber wir nähern uns immer mehr der Wahrheit, allerdings ohne sie ganz zu erreichen. Noch eine Bemerkung zum Beitrag: ,,Großer Wirbel um die Turbulenz", auch o.g. Ausgabe. Immerhin sind für die Klärung des Strömungsproblems eine Million US-Dollar ausgelobt. Ich war sichtlich positiv erstaunt, dass hier die Rede von Realforschung / Wissenschaftsarbeit war. Realisiert werden hier Experimente mit 1,8 m Röhren und Drücken von 15 Bar.
  Das freut den Praktiker!
  Im Gegensatz zu ,Turbulente Szenen', SDW-Ausgabe 2011, S. 11, dabei handelt es sich um 4 mm Röhren im Durchmesser, Forschung zum Selbstzweck.
  Wobei mir der Beitrag von Herrn Harald Kirsch aus Düsseldorf ins Konzept passt. Hier schließt sich nämlich der Kreis. Die Möglichkeit einer praktischen Relevanz in der Forschung.
  Die Gegenüberstellung der zuletzt genannten ,Turbulenzbeiträge" lässt doch deutlich erkennen, wo man nur wegen des Forschens Experimente betreibt, oder man forscht, um Wissen zu erweitem mit dem Ziel einer praktischen Anwendung. Auch die Preisträger des letzten Nobelpreises in Physik, arbeiteten am Ziel, ihre Forschungsergebnisse für die Praxis zu nutzen. (QPC )	10. Schrödingers Zombie
  15.01.2013, Richard Jelinek, Fürth Er ist einfach nicht totzukriegen, dieser Gedankenzombie. Ich stimme mit dem Leserbrief von Herrn Otte überein, dass Schrödingers Gedankenexperiment reichlich ungeeignet ist, um zu ergründen, ob quantenmechanische Phänomene hin zu makroskopischen Systemem propagieren.
  Hierbei werden eigentlich immer nur die räumlichen Qualitäten (Isolation) diskutiert und die Zeit außer Acht gelassen. Anscheinend will sich niemand auf dieses Minenfeld begeben. Nehmen wir einmal an, der Kontakt zur Außenwelt ist tatsächlich ausgeschlossen. Kein Quant erreicht oder überschreitet bis zum Ende des Experiments(!) die Außenwände des Kastens.
  Die erste Frage, die man sich dann stellen muss, ist die nach der Definition von "Ende des Experiments". Denn macht man nun den Kasten auf und da liegt eine tote Katze, kann man sehr wohl rückwirkend herausfinden, wann das Tier verendet ist (verbleibende Temperatur etc.). Es kann ausgeschlossen werden, das sich das makroskopische System Katze in dieser Zeit in einer Superposition befunden hat. Und diese Aussage kann man ex post treffen, obwohl man während dieser fraglichen Zeit keine Messung vornehmen konnte.
  Wem diese Methode zu ungenau ist, der erweitere das Gedankenexperiment um die "Flaschenpost in die Zukunft". Zusammen mit der Katze befindet sich im Kasten ein Aufnahmemechanismus, der alle Geschehnisse im Kasten aufnimmt und speichert. Wieder sei gegeben, dass nichts nach außen dringen kann.
  Wenn man nun das Experiment beendet und sich die Aufnahme ansieht, was wird man wohl sehen? Eine Superposition von Leben und Tod? Wohl kaum. Wird man ernsthaft behaupten wollen, die Digicam hätte eine Superposition aufgenommen und diese würde erst beim Betrachten des Aufnahmematerials in einen Zustand kollabieren, der mit dem beobachteten Zustand der Katze kohärent ist? Sozusagen eine Verschränkung der Katze mit den Bits des digitalen Speichermediums? Wohl kaum.
  Folglich kann man nicht sagen, dass der räumliche Bereich der Wellenfunktion zeitlich kontinuierlich anwächst. Man muss vielmehr für die korrekte Beobachtung einen derartigen zeitlichen Abstand postulieren, der keinerlei Rückschlüsse über den Vorgang des Experiments mehr zulässt. Das heißt, man sieht erst dann nach, wenn sich die ehemals lebende oder tote Katze samt Digicam, gegebenenfalls Kratzspuren etc. praktisch in Staub aufgelöst haben. Nur wird man dann nicht einmal mehr das Ergebnis der Dekohärenz kennen.	11. Noch etwas zu Schrödingers Katze
  18.01.2013, Josef Gnadl, Regensburg In seinem Beitrag "Schrödingers Zombie" schrieb Richard Jelinek:
  Wird man ernsthaft behaupten wollen, die Digicam hätte eine Superposition aufgenommen und diese würde erst beim Betrachten des Aufnahmematerials in einen Zustand kollabieren, der mit dem beobachteten Zustand der Katze kohärent ist? [Zitat Ende]
  Es ist wohl eher so, dass auch die Kamera Teil der Überlagerung ist, und in einem Zweig der Überlagerung eine Kamera existiert, welche eine tote Katze filmt, und in einem anderen Zweig eine Kamera existiert, welche eine lebende Katze filmt.
  Nach der Many-Worlds-One-Mind-Interpretation der Quantenmechanik ist das Bewusstsein ein außerhalb der bisherigen Physik existierender passiver Beobachter der Aktivitätsmuster des Gehirns. Wenn bei einem Messprozess das Gehirn (und die ganze Welt) sich in Zweige auseinander-entwickelt, spaltet sich das Bewusstsein nicht, sondern entscheidet sich für einen Zweig und beobachtet dann nur noch diesen Zweig. Es wird postuliert, dass die Bewusstseine aller Menschen und Tiere demselben Zweig der Welt folgen.
  Angewandt auf Schrödingers Katze könnte daraus diese Sichtweise folgen: Wenn die Katze sich in den lebenden und den toten Zweig auseinander-entwickelt, kann zweierlei passieren: Entweder das Bewusstsein der Katze folgt dem toten Zweig. Es hört auf zu existieren (oder vielleicht verliert es seine Individualität und verschmilzt mit einem Welt-Bewusstsein). Nach dem Zusammenhaltspostulat folgt das Bewusstsein des Experimentators diesem Zweig, in welchem sein Gehirn die Katze tot vorfindet. Im zweiten Fall folgt das Bewusstsein der Katze dem lebenden Zweig. Das Zusammenhaltspostulat sagt, dass das Bewusstsein des Experimentators beim Öffnen der Kiste auch in den lebenden Zweig eintritt. (Wenn die Kiste perfekt isoliert ist, sind in der Außenwelt bis zum Öffnen der Kiste beide Zweige identisch, und das Bewusstsein des Experimentators muss sich erst beim Öffnen entscheiden.)
  In jedem Fall ist das subjektive Erleben des Bewusstseins der Katze eindeutig und keine Überlagerung von Leben und Tod.
  In den nicht beobachteten Zweigen gibt es tatsächlich Zombiegehirne ohne Bewusstsein. Das braucht einen aber nicht zu stören, denn da diese Zweige ohne bewussten Beobachter sind, ist es dasselbe, als ob sie nicht existierten.
  Auf den Begriff "One Mind Interpretation" bin ich zum ersten Mal hier gestoßen:
  http://goertzel.org/dynapsyc/SquiresOneMind.htm
  Zur Seriosität dieser One-Mind-Interpretation: Sie hat es immerhin auf eine Literaturliste des CERN geschafft.
  http://cds.cern.ch/record/1368762/linkbacks
  Zu meinen eigenen Ideen, wonach das rätselhafte Ich-bin-Erlebnis von im Prinzip nachweisbaren Abweichungen von quantenmechanisch berechneten Wahrscheinlichkeiten begleitet sein könnte, siehe
  http://www.mikrocontroller.net/topic/254701
  http://www.drillingsraum.de/room-forum/showthread.php?tid=2907
  Zum Schluss: In dem Artikel wird, wenn ich mich recht erinnere, die Frage aufgeworfen, wie es um eine mögliche gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Zweige der Quanten-Multiwelt durch die Gravitation steht. Die Sache war mir ein Rätsel. In dem Artikel las ich zum ersten Mal, dass sie tatsächlich ungeklärt ist. Vielleicht ergeben sich hier noch Änderungen an den oben dargestellten Ideen.
  12. Schrödinger-Katze und Doppelspaltversuch
  05.11.2013, Hans Stortnik, Kirchdorf am Inn Die Schrödinger-Katze soll meines Erachtens nur das Schicksal eines Photons verdeutlichen, das durch den linken oder durch den rechten Spalt geht. Man weiß eben nicht, wo es entlanggeflogen ist und wird es auch nie wissen. (Hätte man, um das zu erfahren, einen Spalt zugehalten, so hätte man auch die Schrödingergleichung entsprechend abändern müssen, um das Experiment noch korrekt zu beschreiben.) Die Schrödingergleichung beschreibt daher eine Superposition beider Wege, die auch für einzelne Teilchen gilt, die im Minutenabstand auf die Reise geschickt werden.
  Ein anderes berühmtes Beispiel ist die Spur eines Skifahrers, bei dem die Spur des einen Skis links an einem Baum vorbeigeht, und die andere rechts.
  Vielleicht sollte man zum Verständnis dieser "unanschaulichen Realität" statt solcher Vergleiche mehr zwischen "Teilchenphysik" und "Raumzeit" unterscheiden: Ein Photon wird auf seinen Weg geschickt, indem ein Atom am Ort A abgeregt wird, und es wird am Ort B nachgewiesen, wo ein anderes Atom von ihm angeregt wird. Was dazwischen "geschieht", beschreibt die Schrödingergleichung, die insbesondere die raumzeitlichen Randbedingungen - im einfachsten Fall also den Doppelspalt - enthalten muss. Sie gibt Amplituden in der Raumzeit zwischen den beiden Ereignissen an, die jedes einzelne Teilchen in gleicher Weise irgendwie "spürt".
  Ganz wesentlich für diese Beschreibung ist nun die Symmetrie der Versuchsanordnung in Raum und Zeit, und die Schrödingergleichung ist nur korrekt, wenn sie diese Symmetrie wiederspiegelt. Entsprechend dem Nöther-Theorem gehört zu jeder Symmetrie aber ein Erhaltungssatz. Paradoxien, die mit Erhaltungssätzen zusammenhängen und dadurch eine "spukhafte Fernwirkung" erzeugen, beruhen zumeist auf solchen Symmetrien.
  Das wird besonders deutlich bei einem System verschränkter Teilchen. Wenn zum Beispiel bei einer Positronenvernichtung ein Paar Photonen mit entgegengesetztem Spin in entgegengesetzte Richtung starten, ist der Spin beider Photonen zeitlich und räumlich voneinander getrennt messbar. Die Symmetrie des Raums erzwingt eine Symmetrie der Schrödingergleichung derart, dass der Gesamtspin null bleibt, egal, wie lange die Photonen auf der Reise sind. Die "spukhafte Fernwirkung" ist daher keine Eigenschaft der Teilchen, sondern sie wird durch die Symmetrie des Raums erzwungen, den die Photonen durcheilen, und wird diese Symmetrie gebrochen, bleibt der Gesamtspin auch nicht erhalten. Die Symmetrie ist aber eine Eigenschaft des gesamten relevanten Raums während der gesamten relevanten Zeit, und sie wird von jedem Teilchen während des gesamten Verlaufs des Experiments irgendwie abgetastet. Wie es das macht, weiß man nicht, aber die Schrödingergleichung beschreibt das Ergebnis dieses Abtastens offenbar korrekt. Von einem "Kollaps" dieser Wellenfunktion braucht man dann nicht zu sprechen: Wenn die Teilchen am Ziel nachgewiesen ist, ist das Experiment, bei dem die Symmetrie von Raum und Zeit zwischen A und B abgetastet wurde, einfach nur zu Ende, und für das nächste Experiment muss eine neue Schrödigergleichung aufgestellt werden, die den dann relevanten Raum beschreibt.
  Antwort der Redaktion:Photoninterferenz ist ein Beispiel für die Quantensuperposition auf mikroskopischer Ebene. Schrödinger dachte bei der "Katze" vor allem an zwei Dinge: Quantensuperposition in der Makrowelt und zudem noch die quantenmechanische Verschränkung zwischen atomarem und makroskopischem System. Dieser zweite Aspekt fehlt beim Doppelspalt. Ob die Teilchen im Minutenabstand oder nicht kommen, ist natürlich egal. Wichtig ist: Einteilcheninterferenz.
  Im Gegensatz zur Photoninterferenz ist der Skifahrer ein Gag eines Zeichners des "New Yorkers".
  Es ist also kein berühmtes Beispiel, sondern ein Cartoon. Er hat aus meiner Sicht insofern nichts mit den Experimenten zu tun, als er andeutet, der Skifahrer würde sich bei der Interferenz teilen.
  Alle Experimente sprechen dafür, dass man die Teilchen immer intakt und vollständig findet.
  Das ist eine seltsame Unterscheidung. Teilchenphysik findet in der Raumzeit stat. Und dazu im Hilbertraum
  Die Schrödingergleichung ist für Photonen gar nicht die richtige Gleichung. Die Klein-Gordon-Gleichung und Quantenfeldtheorie ist hier angesagt.
  Es stimmt dass Symmetrien mit Erhaltungssätzen einhergehen. Räumliche Symmetrien aber mit Impuls- und Drehimpulserhaltung. Bei der Erzeugung von Verschränkung gibt es natürlich auch Erhaltungssätze. Aber die Erhaltungssätze alleine machen noch keine Verschränkung.
  Ich sehe den Bezug zum Kollaps hier nicht. Es kann zwar durchaus sein, dass es keinen objektiven Kollaps gibt (dafür müsste auch erst klar sein ob die Wellenfunktion eine ontologische oder eine epistemologische Bedeutung hat), aber die obigen Ausführungen erhellen hier leider noch nicht viel.
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