beobachtung und ihre konsequenz

hallo

jeder weiss mittlerweile das es keine beobachtung ohne eingriff gibt. will ich mir einen stein ansehen muss ich ihn vorher anleuchten.
im kleinsten bereich ist die konsequenz der beobachtung ausschlag gebend für das ergebnis. siehe superposition und schrödingers katze.

schaue ich mir eine katze direkt an so verändert sie sich dadurch. meine frage ist nun verändere ich die katze auch, wenn ich mir nur ihre
fussspuren im sand ansehe .) . ich denke ja is aber nur so ein gefühl von mir .)

lg ireland

Schau dir hierzu mal das Doppelspaltexperiment auf Wikipedia an, dort steht unter anderem :

Zitat von Wikipedia:

Versucht man, durch eine beliebige Apparatur herauszufinden, welchen Weg ein bestimmtes Teilchen genommen hat (durch Spalt 1 oder Spalt 2), verschwindet das Interferenzmuster.......
Dies gilt auch, wenn der Weg des Teilchens erst später festgestellt wird.

Also ja.


Was übrigens Schrödingers Katze angeht, so würden genau genommen mehr als nur zwei Zustände entstehen (tot und lebendig) nämlich aufgrund der kontinuierlichen Wahrscheinlichkeit viele früher oder später gestorbene Katzen...

Wobei ich dazu sagen möchte, eine Katze selbst wäre an sich ja bereits ein Beobachter. Da es sich um ein Gedankenexperiment handelt, kann man das natürlich vernachlässigen.

nice im prinzip die antwort die ich mir gewünscht hab .)

weiss du zufällig wie man den weg des teilchens später feststellt?

Kurz und knapp, nein, aber vielleicht kann jemand anderes was dazu sagen?

Heiner schrieb in Beitrag Nr. 1900-4:

Kurz und knapp, nein, aber vielleicht kann jemand anderes was dazu sagen?

Heiner, Ireland

Ihr müsst euch von der Vorstellung lösen, dass es eine „Beobachtung“ und einen „Beobachter“ in alltäglichem Sinne bräuchte. Für Quantenobjekte – also z. B. Photonen oder Elektronen und was der Dinge mehr sind – gilt, dass es im gesamten Kosmos so gut wie nirgends welche gibt, die noch nie mit einem anderem Objekt in Wechselwirkung standen. Selbst in den abgelegensten Bereichen jenseits jeder Materieansammlung gibt es immer noch Strahlung, es würde für ein Teilchen weit unterhalb von Mikrosekunden dauern, bis es wechselwirkt. Das nennt man Dekohärenz und bedeutet, unser Kosmos ist nicht unbestimmt, nur völlig isolierte Quantensystem, die im Labor unter Laborbedingungen erzeugt werden, sind kohärent. Die Katze aber wäre auf jeden Fall tot ODER lebendig, egal, wann jemand den Kasten öffnet.

Ein Stein, den ich beobachte, macht das, was Steine immer tun: Er bleibt ein Stein, denn die Wellenlängen, die ich zu seiner Beobachtung benutze, haben keinerlei Auswirkungen auf seine Struktur. Selbst die Erwärmung durch die Sonne bewirkt keinerlei Änderung seines Quantenzustandes.

Was zutrifft und vom Beobachter abhängt, sind die Messungen gewisser zusammenhängender Eigenschaften von Quantenobjekten, z. B. der Ort und die Geschwindigkeit eines Protons, oder auch sein Impuls und die Zeit, die ich für die Messung aufwende.

Was das Doppelspaltexperiment angeht, müsst ihr sehr genau darauf achten, was gesagt wird: Wenn von dem Weg des Photons gesprochen wird, ist zu unterscheiden, ob der eine oder der andere Spalt gemeint ist, oder ob von dem Weg gesprochen wird, den das Photon nach dem Passieren eines Spaltes genommen hat. Wenn ich z. B. am Spalt messe, WEIß ich, dass ein Photon den Spalt passiert hat, wenn ich am Schirm hinter den Spalten messe, weiß ich, dass eine Photon durch den einen oder den anderen Spalt gegangen ist, aber in keinem Fall weiß ich, welchen Weg das Photon zum Spalt oder zum Schirm genommen hat. Man kann sagen, dass die Welle sich nur als Photon zeigt, wenn sie registriert wird, oder anders gesagt, wir registrieren immer ein Quantum Energie, dass wir als Teilchen interpretieren. Wo ist das Photon, wenn es nicht angemessen wird? Es ist nahe liegend, dass es gar kein Photon gibt, solange es nicht registriert wird bzw. wechselwirkt.

MfG

von laborbedingungen ausgehend; ein teilchen hat eine superposition. wechselwirke ich mit diesem teilchen so legt sich eine position fest.
aber warum passiert das auch wenn ich es indirekt beobachte, wie auch immer das gehen mag .)

Ireland schrieb in Beitrag Nr. 1900-6:

von laborbedingungen ausgehend; ein teilchen hat eine superposition. wechselwirke ich mit diesem teilchen so legt sich eine position fest.
aber warum passiert das auch wenn ich es indirekt beobachte, wie auch immer das gehen mag .)

Nun, du befindest dich auf schwierigem Terrain. Eine von vielen akzeptierte Deutung der EIGENSCHAFTEN - nicht allein der Position, wie der Begriff „Superposition“ suggeriert - eines Teilchens in der Quantenmechanik wird durch „das Quadrat der Wellenfunktion“ beschrieben, aber diese Funktion beschreibt MÖGLICHENKEITEN. Nach der Quantenmechanik ist der Ort nur dann genau bestimmt, wenn die Geschwindigkeit vollkommen unbestimmt ist. Nun nimm ein Photon! Die Geschwindigkeit eines Photons ist c, also genau bestimmt. Was sagt das über den Ort? Wir können ihn gar nicht kennen, was wir kennen können, ist der Ort einer Wechselwirkung.

Die Quantenmechanik trifft rein statistische Aussagen. Die oben erwähnte Wellenfunktion ist eine Aussage über Wahrscheinlichkeiten. Du kannst auch nicht einfach sagen, „ich wechselwirke mit einem Teilchen“, denn du bist ein viel zu großes Objekt, um über die Wechselwirkung mit einem Quantenteilchen eine Aussage machen zu können. „Du“, also dein Körper als Ort, bist für ein Quantenteilchen viel zu unbestimmt. Das hat jetzt nichts mit Pingeligkeit zu tun, sondern ist für das Verständnis wichtig. Du brauchst immer eine Messapparatur, um z. B. den Ort zu bestimmen, an dem ein Teilchen sich aufhält, es ist also immer ein indirekter Nachweis (mal von den Photonen abgesehen, die in dein Auge treffen).

am spalt einen detektor aufzubauen und damit zu messen, würde ich schon als direkte beobachtung ansehen.
eine indirekte beobachtung wäre da eher die betrachtung des interferenzmusters. beide stehen irgendwie im widerspruch zueinander.
superposition scheint mir ,nur` eine idee zu sein um eben diesen zu lösen.

und ist das interferenzmuster nicht dasselbe wie die katze. wenn das jz konfus wirkt so stell ich auch gerade fest, dass ich die frage
nicht anständig frmulieren kann. es geht noch immer um die spuren im sand .)

Ireland schrieb in Beitrag Nr. 1900-8:

am spalt einen detektor aufzubauen und damit zu messen, würde ich schon als direkte beobachtung ansehen.
eine indirekte beobachtung wäre da eher die betrachtung des interferenzmusters. beide stehen irgendwie im widerspruch zueinander.
superposition scheint mir ,nur` eine idee zu sein um eben diesen zu lösen.

und ist das interferenzmuster nicht dasselbe wie die katze. wenn das jz konfus wirkt so stell ich auch gerade fest, dass ich die frage
nicht anständig frmulieren kann. es geht noch immer um die spuren im sand .)

Um deine Frage nach der Katze vorweg zu beantworten: Du veränderst die Katze nicht, wenn du sie beobachtest. Die Katze als „Ansammlung“ von Quantenteilchen ist nicht kohärent, die ungeheure Anzahl ihrer „inneren“ Wechselwirkungen macht sie zu einem dekohärenten Objekt, so wie jedes makroskopische Objekt. Wenn du die Katze aber als einzelnes Quantenobjekt betrachten möchtest, so ist das ziemlich sinnlos, denn die Wellenfunktion, die ihr zugeordnet ist, ist so unterirdisch klein, dass es zu keiner Wechselwirkung mit dir kommt. Folglich ist die Frage nach direkter oder indirekter Beobachtung ebenfalls sinnlos. Anders ausgedrückt: Die Katze ist real und nicht in irgendwelchen Zwischenstadien.

Zum Doppelspaltexperiment schreibe ich etwas ausführlicher; ich hoffe, das ist genehm, der Widerspruch liegt aber woanders. als du denkst.

lG

ich denke schon, dass der beob. auch die katze (makrosk. ) verändert. wohl nicht in form von quantenzuständen. aber beobachtung ohne eingriff
ist wohl in keiner ebene möglich.

Zum Doppelspaltexperiment schreibe ich etwas ausführlicher; ich hoffe, das ist genehm, der Widerspruch liegt aber woanders. als du denkst.
wo denn ?

dieses experiment war für mich auslöser einer ganzen philosophie. und es wäre fatal sollten sich hier schon gedankenfehler eingeschlichen haben

Zitat von Ireland:

ich denke schon, dass der beob. auch die katze (makrosk. ) verändert. wohl nicht in form von quantenzuständen. aber beobachtung ohne eingriff
ist wohl in keiner ebene möglich.

Dann sei doch bitte so freundlich und erläutere, wie du dir diese Veränderung vorstellst, bevor wir hier völlig aneinander vorbei reden!

naja beleuchte ich einen stein so wird dieser zumindest wärmer ist also nicht mehr ganz der selbe stein.
ein beobachter is nie aussen vom system, er müsste quasi mit beobachten wie er beobachtet usw

Ireland schrieb in Beitrag Nr. 1900-12:

naja beleuchte ich einen stein so wird dieser zumindest wärmer ist also nicht mehr ganz der selbe stein.
ein beobachter is nie aussen vom system, er müsste quasi mit beobachten wie er beobachtet usw

Du musst einen Stein aber gar nicht "beleuchten", um ihn zu registrieren, du kannst ihn z. B. fühlen. Außerdem wird der Stein nicht durch das Licht, mit dem wir ihn sehen, wärmer, das wird er durch Infrarotstrahlen, die wir gar nicht sehen, und er kühlt auch wieder ab. Und was ist mit dem Mond- und Sternenlicht? Und die Sonne scheint auch auf Steine, die wir nicht beobachten. Aber im Ernst, die Veränderung eines Objektes durch den Beobachter ist doch in ganz anderem Zusammenhang gemeint! Du solltest wirklich noch mal darüber nachdenken.

Denke z. B. noch mal darüber nach, wie wir ein Objekt wirklich registrieren. Ein Photon in Beispiel des Doppelspaltexperimentes können wir gar nicht direkt beobachten, Es kommt nicht in unser Auge, sondern wir registrieren es nur durch eine Messapparatur, und die könnte uns z. B. durch einen akustischen Hinweis über den Durchgang informieren.

Zitat von Ireland:

ich denke schon, dass der beob. auch die katze (makrosk. ) verändert. wohl nicht in form von quantenzuständen. aber beobachtung ohne eingriff
ist wohl in keiner ebene möglich.

Zum Doppelspaltexperiment schreibe ich etwas ausführlicher; ich hoffe, das ist genehm, der Widerspruch liegt aber woanders. als du denkst.
wo denn ?

dieses experiment war für mich auslöser einer ganzen philosophie. und es wäre fatal sollten sich hier schon gedankenfehler eingeschlichen haben

Hallo also, Ireland!

Jetzt weiß ich nicht, ob es noch opportun ist, meine gesammelten Gedanken zu posten, aber da ich nun mal gesammelt habe…

Um deine Frage nach der Katze zu beantworten: Du veränderst die Katze nicht, wenn du sie beobachtest. Die Katze als „Ansammlung“ von Quantenteilchen ist nicht kohärent, die ungeheure Anzahl ihrer „inneren“ Wechselwirkungen macht sie zu einem dekohärenten Objekt, so wie jedes makroskopische Objekt. Wenn du die Katze aber als einzelnes Quantenobjekt betrachten möchtest, so ist das ziemlich sinnlos, denn die Wellenfunktion, die ihr zugeordnet ist, ist so unterirdisch klein, dass es zu keiner Wechselwirkung mit dir kommt. Folglich ist die Frage nach direkter oder indirekter Beobachtung ebenfalls sinnlos. Anders ausgedrückt: Die Katze ist real und nicht in irgendwelchen Zwischenstadien.

Gut, also systematisch. Worum geht es überhaupt? Wird ein Objekt durch einen Beobachter verändert? Was hat das mit dem Doppelspaltexperiment zu tun?

Zum einen haben wir den Welle-Teilchen-Dualismus. Er bedeutet grob gesagt, dass Wellen – also z. B. elektromagnetische Wellen wie das sichtbare Licht – auch einen Teilchen-Charakter haben. Energie ist also nicht kontinuierlich, sondern kommt in „Paketen“ vor, im Falle des Elektromagnetismus sind das die Photonen. Die Idee stammt von Max Planck, beschrieben wurde das von Albert Einstein in seiner Arbeit über den „Photoelektrischen Effekt“ (Nobelpreis!).

Ob das Licht Wellen- oder Teilchencharakter hat, ist eine alte Frage. Isaac Newton ging z. B. von Teilchen aus, und ein gewisser Thomas Young, Physiker, führte – ich glaube am Anfang des 19. Jh. – das erste Doppelspaltexperiment durch, um den Wellencharakter des Lichtes nachzuweisen- ist ihm auch gelungen. Im Experiment zeigt sich auf dem Schirm hinter den beiden Spalten ein Interferenzmuster, ein eindeutiger Beleg für Wellen. Entscheidend für ein Interferenzmuster ist unter anderem, dass die Wellen, die durch die beiden Spalten gehen, in ihren Phasen übereinstimmen, (Phase hat mit der Beschreibung der Wellen durch die Winkelfunktionen zu tun). WENN die Phasen übereinstimmen, befinden sich die Wellen in einer Überlagerung, der „Superposition“. Sind sie in Übereinstimmung, nennt man das „kohärent“.

Superposition meint also nicht den Ort, sondern allgemein die Überlagerung gleicher physikalischer Größen, also hier in der klassischen Physik z. B. die Phasen von Wellen und analog in der Quantenmechanik die Überlagerung von Zuständen, und zwar, weil in der Quantenmechanik die Zustände von Quantensystemen, also z. B. von Photonen, mit einer Wellenfunktion beschrieben werden (müssen). Gemeint ist das Quadrat der so genannten „Wahrscheinlichkeitswelle“. Man kann in der Quantenmechanik nämlich den Zustand eines Systems nur als „wahrscheinlich“ beschreiben, als einen statistischen Wert. Auf das Doppelspaltexperiment bezogen: Der Ort, an dem ein Photon auf den Schirm treffen wird, kann nur mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit angegeben werden.

Und damit kommen wir zum anderen, mysteriösen Teil des Doppelspaltexperimentes.

Ich kann einzelne Photonen zu den beiden Spalten schicken, und dennoch erscheint auf dem Schirm ein Interferenzmuster! Decke ich einen Spalt zu, kommt es zu keiner Interferenz, ist klar, aber lasse ich beide Spalten geöffnet und messe an den Spalten, wenn ein Photon durchgeht, gibt es ebenfalls kein Interferenzmuster!

Das heißt, ich bestimme durch den Messvorgang, ob sich das Licht als Welle oder als Teilchen zeigt. Die Interpretation dieser Seltsamkeit ist auch heute nicht eindeutig. Sie schwankt zwischen der Annahme, die grundlegende Struktur des Elektromagnetismus ist tatsächlich nicht bestimmt und wird es erst durch eine Wechselwirkung mit den real existierenden Objekten im Kosmos und der Annahme, unsere Theorien sind noch nicht ausreichend ausformuliert bzw. es fehlt eine Theorie über diese Strukturen, aber die Strukturen wären dann schon bestimmt.

Soweit das Doppelspaltexperiment in Bezug auf Photonen, aber es hat sich gezeigt, dass es in abgewandelter Form auch für Materieteilchen durchgeführt werden kann, z. B. für Elektronen. Auch diese „haben“ eine Frequenz, sind also als Welle interpretierbar und erzeugen in entsprechender Versuchsanordnung Interferenzen.

Was heißt das nun für die Beziehung von Beobachter und Objekt allgemein, also über das Experiment hinaus? Ich denke, es zeigt uns, dass wir in einem Kosmos mit einem Geflecht gegenseitiger Wechselbeziehungen leben, wobei man über eine „unter“ dem Kosmos liegende Struktur (noch) nichts aussagen kann.

Der Experimentator verändert nicht, er deckt auf. Und was unbedingt zu beachten ist: Es ging hier nur um Objekte, die für sich betrachtet zu Quantenwelt gehören, aber es gibt diese Quantenobjekte, sobald sie in unserem Kosmos erscheinen und das Labor verlassen, gar nicht für sich betrachtet. Schrödingers Katze ist so wenig unbestimmt, wie es die Sonne ist oder ich es bin.

Denn wir dürfen eines nicht vergessen: Alles, was auf die Katze zutrifft, trifft auch auf einen Beobachter zu. Und wo sind wir, wenn auch der Beobachter unbestimmt ist?

Henry schrieb in Beitrag Nr. 1900-13:

Du musst einen Stein aber gar nicht "beleuchten", um ihn zu registrieren, du kannst ihn z. B. fühlen.

@Henry: Ireland wollte hier doch aufzeigen, dass jedwede Messung - also selbst eine mit der geringstmöglichen Wechselwirkung - eine Änderung am gemessenen Objekt bewirkt. Damit hat Ireland recht. Warum argumentierst du hier mit "Fühlen" als Gegenbeispiel, wo doch direktes Berühren viel stärker invasiv ist, als es ein Lichtquant (möglichst niedriger Frequenz) wäre?

Zitat von Ireland:

meine frage ist nun verändere ich die katze auch, wenn ich mir nur ihre fussspuren im sand ansehe .)

@Ireland: Normalerweise "nein!" würde ich sagen. Das Ansehen der Fußspuren ändert die Katze nicht. Allerdings ist zu beachten, dass die Katze allein schon dadurch verändert wird, dass sie selbst ihre Spur hinterlässt... ;-)

Es gibt aber auch noch die Auffassung, dass "Verschränkung" nicht nur submikroskopisch kleinen Teilchen vorbehalten ist.
(siehe bspw. Beitrag Nr. 1185-6 und ähnliche Beiträge von Zara.t)

Nach dieser Auffassung wird eine Verschränkung durch die Wechselwirkung zweier Systeme bewirkt (und das dürfen dann durchaus auch makroskopische Systeme sein). Sollten also die Fußspuren mit der Katze verschränkt sein (denn zuvor hat ja der Boden mit der Katze gewechselwirkt), so würde eine Beobachtung der Fußspuren - wenn auch nur in sehr geringem Maße - letztlich auch die Katze beeinflussen.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1900-15:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 1900-13:

Du musst einen Stein aber gar nicht "beleuchten", um ihn zu registrieren, du kannst ihn z. B. fühlen.

@Henry: Ireland wollte hier doch aufzeigen, dass jedwede Messung - also selbst eine mit der geringstmöglichen Wechselwirkung - eine Änderung am gemessenen Objekt bewirkt. Damit hat Ireland recht. Warum argumentierst du hier mit "Fühlen" als Gegenbeispiel, wo doch direktes Berühren viel stärker invasiv ist, als es ein Lichtquant (möglichst niedriger Frequenz) wäre?

Zitat von Ireland:

meine frage ist nun verändere ich die katze auch, wenn ich mir nur ihre fussspuren im sand ansehe .)

@Ireland: Normalerweise "nein!" würde ich sagen. Das Ansehen der Fußspuren ändert die Katze nicht. Allerdings ist zu beachten, dass die Katze allein schon dadurch verändert wird, dass sie selbst ihre Spur hinterlässt... ;-)

Es gibt aber auch noch die Auffassung, dass "Verschränkung" nicht nur submikroskopisch kleinen Teilchen vorbehalten ist.


(siehe bspw. Beitrag Nr. 1185-6 und ähnliche Beiträge von Zara.t)

Nach dieser Auffassung wird eine Verschränkung durch die Wechselwirkung zweier Systeme bewirkt (und das dürfen dann durchaus auch makroskopische Systeme sein). Sollten also die Fußspuren mit der Katze verschränkt sein (denn zuvor hat ja der Boden mit der Katze gewechselwirkt), so würde eine Beobachtung der Fußspuren - wenn auch nur in sehr geringem Maße - letztlich auch die Katze beeinflussen.

Claus, ich habe wohl verstanden, wovon Ireland spricht.

Welche Änderung bewirkt denn aber eine Beobachtung z. B. eines Steines oder von mir aus einer Katze? Was ich sehe, wird mir durch Photonen vermittelt, auf die ich überhaupt keinen Einfluss habe, wenn ich einen Stein fühle, wird mir das durch die magnetischen Abstoßung der Elektronen in meiner Haut durch die Elektronen in dem Stein vermittelt. Beides ist also eine Folge des Elektromagnetismus. Wenn wir überhaupt von einer möglichen Veränderung sprechen wollen, so müssen wir uns auf ganz genau vorbereitete Experimente im Labor beziehen, schließlich reden wir davon, dass jede Beobachtung das beobachtete Objekt verändert (und nicht nur jede Messung, das ist Irelands These). Eine Veränderung in der Folge einer Messung hat aber nichts damit zu tun, dass sich z. B.l Thermometer und Wasser in der Temperatur annähern, wenn die Temperatur des Wassers gemessen wird, das sind nur quantitative Änderungen (die beteiligten Moleküle bewegen sich langsamer bzw. schneller), die das Objekt in keiner Weise in seiner Substanz ändern.

Was tatsächlich damit gemeint ist, dass eine Beobachtung (eine Messung) das zu messende Objekt verändert, ist etwas ganz anderes. Das einzige, worin sich Quantenobjekte wie z. B. Elektronen unterscheiden, ist unter anderem ihre Lage im Raum (ihr Ort) und ihre Geschwindigkeit, eine innere, unterscheidbare Substanz haben sie nämlich nicht. Je genauer ich ein Elektron beobachten will, was ihren Ort und Ihre Geschwindigkeit angeht, desto höher muss die Frequenz sein, mit dem ich beobachte (weil ich zur Beobachtung nämlich ebenfalls auf den Elektromagnetismus angewiesen bin), eine höhere Frequenz bedeutet aber eine höhere Energie, und wenn die Energie der benutzten Photonen (ihre Wellenlänge) in den Bereich der Größe der Elektronen kommt, DANN verändere ich messbare Eigenschaften der beobachteten Elektronen, weil ich z. B. ihren Ort verändere.

Was die Verschränkung angeht, so übersiehst du, dass wir in einer VERSCHÄNKTEN WELT LEBEN! Verschränkungen, die unter den Bedingungen im Labor erzeugt werden, beziehen sich nicht auf Objekte, die wesentlich größer als etliche beteiligte Quantenteilchen sind, das hat mit der Welt, wie wir sie täglich wahrnehmen, gar nichts zu tun. Die Wechselwirkung des Bodens mit der Katze hat mit dem Begriff der Wechselwirkung, wie er in der Quantenphysik verwendet wird, überhaupt nichts zu tun. Es geht in der Quantenphysik nicht darum, mal eben fest auf den Boden zu stampfen, das ist in quantenphysikalischer Hinsicht keine Wechselwirkung.