4. "Quantenphysikalische Effekte"

"Quantenphysikalische Effekte"

  • O

    Ich kenn mich nicht so gut mit Quantenphysik aus.

    Eine Sache, die ich häufiger in Diskussionen über Telepathie, Homöopathie, etc (an die ich nicht glaube) oder über den Freien Willen (da hab ich noch keine feste Meinung zu (eher skeptisch)) höre, ist, dass sich diese Dinge zwar nicht durch herkömliche Physik erklären ließen, aber stattdessen durch Quantenphysik.

    Kritiker argumentieren dann zurück, dass "Quanteneffekte" nur "micro"-mäßig auftreten und keine Auswirkungen auf die "Macroebene" haben.

    Das wiederum klingt für mich auch wieder unplausibel. Wenn Quanten sogar über Leben und Tod einer Katze entscheiden können - wenn auch nur indirekt - ist das dann kein "Macro-Effekt"?
    Das mit der Katze ist nur ein Gedankenexperiment. Ich habe aber gehört, dass es Geräte gibt, die "echten Zufall" durch Quanteneffekte generieren und dass die sogar alltäglich genutzt werden (in Simulationen, oder Finanztechnischen Anwendungen). Ist das nicht auch ein "Macro-Effekt"?

    Kann das mal bitte jemand klarstellen, der sich ein bisschen damit auskennt?
    Was meinen die Physiker mit "auf Quantenebene beschränkte Effekte", wenn es gleichzeitig praktische Anwendungen für die Quantenphysik gibt?

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  • K

    Telepathie, Homöopathie ... erklären durch Quantenphysik

    Nein, Quantenmechanik leistet das nicht.

    Kritiker argumentieren dann zurück, dass "Quanteneffekte" nur "micro"-mäßig auftreten und keine Auswirkungen auf die "Macroebene" haben.

    Nein, Kritiker wuerden es einfach als Bullshit bezeichnen. Auch wuerden sie das Wort "micro" nicht benutzen, da es sich auf Mikroskop bezieht, aber Protonen oder Elektronen selbst damit nicht zu sehen sind.

    dass es Geräte gibt, die "echten Zufall" durch Quanteneffekte generieren und dass die sogar alltäglich genutzt werden (in Simulationen, oder Finanztechnischen Anwendungen). Ist das nicht auch ein "Macro-Effekt"?

    Nein, nur eine Anwendung. Das Klicken im Geigerzaehler ist kein Makroeffekt. Praktisch anwendbar ist nicht gleichzusetzen mit makroskopischen Quanteneffekten. Auch braucht man nicht unbedingt die Quantenmechanik, um echte Zufallszahlen zu erzeugen.

    auf Quantenebene beschränkte Effekte

    Helium nahe dem Nullpunkt zeigt Makroeffekte erklaerbar durch die Quantenmechanik.

    Zur Erklaerung: The macroscopic scale is the length scale on which objects or processes are of a size which is measurable and observable by the naked eye.

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  • ?

    Ich weiss nich ob diese Trennung in mikro- und makro so gelungen ist. Qunatenmechanik gillt nicht nur im "kleinen".
    Wenn ich, sagen wir eine Kuh durch einen Doppelspalt schiesse streut die dahinter auch ganzschön, vorrausgesetzt der spalt ist stabil genug :D.

    Ne ma im ernst wie kann man das trennen. Der Makrokosmos ist doch ganzviel Mikrokosmos. Ok manche Effekte mitteln sich weg weil die Teilchen nich alle das gleiche tun. Aber deswegen sind doch die Effekte noch da.
    Die Welt besteht aus Atomen und Molekülen und die werden gut durch die Quantenmechanik beschrieben.

    Wenn der Physiker meint "auf quanten-ebene beschränkt" sagt, meint er "unter normalen Umständen vernachlässigbar".

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  • O

    Wenn die Wörter "Makro" und "Mikro" (wahlweise mit 'c') durch das nackte Auge definiert sind, sind sie für philosophische Argumentationen vollkommen irrelevant, weil man ja Sachen wie Brillen, Lupen oder Geigerzähler hat und weil verschiedene Leute unterschiedliche Augen haben. Richtig?

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  • *

    obbba schrieb:

    Wenn die Wörter "Makro" und "Mikro" (wahlweise mit 'c') durch das nackte Auge definiert sind, sind sie für philosophische Argumentationen vollkommen irrelevant, weil man ja Sachen wie Brillen, Lupen oder Geigerzähler hat und weil verschiedene Leute unterschiedliche Augen haben. Richtig?

    Nein, denn quantenmechanische Effekte sind i.d.R. eben nicht persönlich erfahrbar, weshalb uns jede Anschauung für diese Effekte fehlt. Aus diesem Grund ist es mehr als sinnvoll zwischen sehr kleinen Maßstäben und der uns umgebenden Welt zu unterscheiden. In diesem Sinne gibt es sehr wenige QM-Effekte, die man direkt beobachten kann - ohne technische Hilfsmittel. Allesamt sind diese Effekte erst im 20. Jahrhundert entdeckt worden.

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  • O

    ~john schrieb:

    obbba schrieb:

    Wenn die Wörter "Makro" und "Mikro" [...] durch das nackte Auge definiert sind, sind sie für philosophische Argumentationen vollkommen irrelevant, [...] Richtig?

    Nein, denn quantenmechanische Effekte sind i.d.R. eben nicht persönlich erfahrbar, weshalb uns jede Anschauung für diese Effekte fehlt. Aus diesem Grund ist es mehr als sinnvoll zwischen sehr kleinen Maßstäben und der uns umgebenden Welt zu unterscheiden. In diesem Sinne gibt es sehr wenige QM-Effekte, die man direkt beobachten kann - ohne technische Hilfsmittel. Allesamt sind diese Effekte erst im 20. Jahrhundert entdeckt worden.

    Sehe ich das richtig, dass sich deine Aussage mit der von knivil und kein Physiker widerspricht?

    kein Physiker schrieb:

    Qunatenmechanik gillt nicht nur im "kleinen".

    knivil schrieb:

    obbba schrieb:

    Kritiker argumentieren dann zurück, dass "Quanteneffekte" nur "micro"-mäßig auftreten und keine Auswirkungen auf die "Macroebene" haben.

    Nein, [...]
    [...]
    Helium nahe dem Nullpunkt zeigt Makroeffekte erklaerbar durch die Quantenmechanik.

    Außerdem: Wie definierst du "direkt beobachten"? Ist nicht das Auge schon ein indirekter Vermittler zum Gehirn? Wenn ich durch eine Glasscheibe, oder durch Nebel sehe, ist das dann auch indirekte Beobachtung? Und wie definierst du "Effekt"? Du sagst indirekte Effekte sind direkt Wahrnehmbar und direkte Effekte sind indirekt Wahrnehmbar?(<-Unterstellung) Was ist dann ein "direkter Effekt"?

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  • *

    obbba schrieb:

    Sehe ich das richtig, dass sich deine Aussage mit der von knivil und kein Physiker widerspricht?

    Nein, die QM ist eine Fundamentaltheorie wie alle anderen physikalischen Theorien, sie ist daher auch grundsätzlich für makroskopische Objekte gültig. Nur spielt auf makroskopischer Größenordnung ein QM-Effekt eine besondere Rolle, die Dekohärenz. I.d.R. macht die Dekohärenz das Beobachten von QM-Effekte auf makroskopischer Ebene unmöglich. Man muß also gezielt Zustände erzeugen in denen dieser Effekt minimiert wird, und das passiert nun einmal nicht zufällig. Daher hat man alle diese makroskopischen Effekte erst durch gezieltes Suchen (die Superfluidität von He ist doch eher nebenbei beobachtet worden, bei der ersten Verflüssigung von He, auch wenn man damals noch nicht verstand was sich im Helium abspielt und die Blasen schlagartig aus der Flüssigkeit verschwanden, als man die Sprungtemperatur unterschritt.) gefunden, nachdem man bereits QM-Effekte im Mikrokopischen beobachten konnte.

    Helium muß man "extrem" abkühlen, damit man die Superfluidität sehen kann. Bei ca. 4K wird 4He flüssig und bei 2,17K unterschreitet man die Sprungtemperatur für die Superfluidität. Zum Vergleich die niedrigsten Temperatur, die man in auf der Erdoberfläche gemessen hat, liegt bei ca. 184K. Eine zufällige Beobachtung des Effekts ist somit ausgeschlossen.

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  • K

    Wenn die Wörter "Makro" und "Mikro" (wahlweise mit 'c') durch das nackte Falsch! Auge definiert sind, sind sie für philosophische Argumentationen vollkommen irrelevant, weil man ja Sachen wie Brillen, Lupen oder Geigerzähler hat und weil verschiedene Leute unterschiedliche Augen haben. Richtig?

    Wenn das Auge nackt ist, dann ist es nackt. Es ist also frei von Brille, Lupe, Mikroskop oder andern Hilfsmitteln. Und wenn ich auf eine Skala von der Groesse von Atomen gehe, dann ist das eben nicht mehr mit dem blossen Auge sichtbar, egal wie gut diese sind.

    Wenn der Physiker meint "auf quanten-ebene beschränkt" sagt, meint er "unter normalen Umständen vernachlässigbar".

    Bullshit! Der Laser basiert auf quantenmechanischen Effekten. Er ist in meinem CD-ROM nicht vernachlaessigbar.

    denn quantenmechanische Effekte sind i.d.R. eben nicht persönlich erfahrbar, weshalb uns jede Anschauung für diese Effekte fehlt

    Haeh? Die eigene Persoenlichkeit ist doch voellig irrelevant. Es ist Physik! Und was ist mit erfahrbar gemeint. Z.B. Supraleitung kann ich durch meine Messgeraete erfahren. Und ich kann Laserlicht von normalen unterscheiden, nein nicht mit dem blossen Auge aber durch andere Sachen. Und was die Anschauung betrifft, da gibt es viel Anschauungsmaterial fuer Laser, Supraleitung, Halbleiter etc. ...

    Allesamt sind diese Effekte erst im 20. Jahrhundert entdeckt worden.

    Ja und?

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  • ?

    Wenn der Physiker meint "auf quanten-ebene beschränkt" sagt, meint er "unter normalen Umständen vernachlässigbar".

    Bullshit! Der Laser basiert auf quantenmechanischen Effekten. Er ist in meinem CD-ROM nicht vernachlaessigbar.

    Ja und genau deshalb wird der physiker den Satz auch hier nicht sagen. Es gibt keine "auf quanten ebene beschränkt". Selbst du gehorchst den quantenmechanischen gesetzen , z.b. weil du aus Atomen bestehst und die nunmal nur durch die quantenmechanik stabil sind usw. Und genau das wollte ich mit meinem Beitrag auch verdeutlichen.
    Oder andersrum gesagt: Was soll bitte "nich quantenebene" sein ?

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  • K

    keine physiker schrieb:

    Oder andersrum gesagt: Was soll bitte "nich quantenebene" sein ?

    Wenn man so anfaengt, dann ist alles "Quantenebene". Leider kann man nicht ueber Alles reden, also muss man schweigen.

    Wenn der Physiker meint "auf quanten-ebene beschränkt" sagt, meint er "unter normalen Umständen vernachlässigbar".

    Nach langem Hin und Her kann ich es immer noch nicht fassen. Was sind denn normale Zustaende fuer einen Stein oder ein Atom, was sind unnormale (abnormal, anormal)? Ausserdem viel schon mal das Wort Dekohaerenz in diesem Zusammenhang.

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  • ?

    knivil schrieb:

    Was sind denn normale Zustaende fuer einen Stein oder ein Atom, was sind unnormale (abnormal, anormal)? Ausserdem viel schon mal das Wort Dekohaerenz in diesem Zusammenhang.

    ... uff eigentlich kann man hier aufhören zu diskutieren.

    Oder ich bestimme ienfach was normal ist, dann wäre das problem geklärt ...

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  • K

    Das war eher eine rhetorische Frage, die die Einteilung zwischen normalen und abnormalen Zustaenden kritisiert.

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  • A

    Wenn man so anfaengt, dann ist alles "Quantenebene".

    Ist es auch. Für die meisten Probleme des Alltags reicht jedoch eine makroskopische Betrachtung völlig aus (sprich: man könnte die meisten Alltagssituationen auch quantenmechanisch behandeln - aber das würde einen irrsinnigen Aufwand nach sich ziehen der das Ergebnis nicht merklich verändern würde).

    Beispiel (aus einer Physikaufgabe während meines Abiturs): Ein sportlicher Physiklehrer (Masse=75kg) geht forschen Schrittes (v=2m/s) durch einen Tür (Spaltbreite 80cm) in ein Klassenzimmer. Warum beobachtet man kein quantenmechanisches Beugungsverhalten? Begründe mittels deBrogli Wellenlänge.

    Als quantenmechanisches Element wird auch ein Mensch am Spalt (der Tür) gebeugt. Der Beugungswinkel ist aber auf Grund der hohen Masse, der hiohen Spaltbreite und des hohen Impulses extrem klein. Die 'Welleneigenschaften' sind also vernachlässigbar (Vorsicht: Vernachlässigbar heisst NICHT dass es in solchen Fällen keine gibt!). Das Beugungsverhalten ist in diesem Fall nur weit unterhalb der Empfindlichkeit von verfügbaren (oder sogar theoretischen) Sensoren.

    Physikalische Theorien sind Approximationen. Immer. Alle. Auch wenn sie manchmal 'Physikalische Gesetze' genannt werden. Es ist sinnvoll diejenige Approximation zu wählen die mit dem geringsten Aufwand ein Ergebnis mit hinreichender Genauigkeit liefert. Einsteinsche Relativität für die Flugbahn von Kanonenkugeln zu verwenden ist zwar richtiger als Newtonsche Bewegungsformeln - aber das Endergebnis unterscheidet sich erst nach zig Stellen nach dem Komma (und es gibt andere, nicht berücksichtigte Effekte - wie Luftwiderstand - die wesentlich höheren Einfluss haben...also bringt dir die grössere 'Genauigkeit' die man mit Relativität in diesem Fall zu erzielen meint real gesehen gar nichts).

    Es gibt keine Einteilung zwischen normal und unnormal. Es gibt nur Einteilungen in 'Bereich der mit Theorie XY sinnvoll behandelt werden kann' und 'Bereiche wo das nicht gilt'.

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  • C

    Tatsächlich hat die Quantenmechanik noch Probleme damit, die Alltagsphänomene prinzipiell richtig beschreiben zu können.
    Siehe Messproblem, "Schrödingers Katze"... (da hatten wir auch mal einen Thread zu)

    Der Übergang mikroskopische -> makroskopische Ebene ist alles andere als gut verstanden.
    (z.B. einen Physiklehrer als ein superschweres Teilchen zu beschreiben und dann einfach in die deBroglie-Formel einzusetzen ist ziemlich fraglich)

    Tatsächlich ist die Quantenmechanik also eher eine Rechenvorschrift,
    um für bestimmte Konfigurationen "kleines QM-System + Messapparat" sinnvolle Ergebnisse herauszubekommen, wie irgendwelche Streuquerschnitte.

    Was sich dabei genau abspielt / wie die einzelnen mathematischen Elemente der Theorie in die Realität zu übersetzen sind,
    interessiert den Durchschnitts-Quantenphysiker dabei erschreckend wenig.

    Ob die QM, so wie sie wir heute benutzen, als "fundamentale Theorie" taugt ist also gar nicht klar.

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    C14 schrieb:

    Tatsächlich hat die Quantenmechanik noch Probleme damit, die Alltagsphänomene prinzipiell richtig beschreiben zu können.
    Siehe Messproblem, "Schrödingers Katze"... (da hatten wir auch mal einen Thread zu)

    Das sind keine Probleme der Theorie, sondern das sind Probleme der Menschen diese Theorie zu akzeptieren. Das Meßproblem ist nämlich keines, sondern gehört zu einer der populären philosophischen Interpretationen der QM-Effekte. Der Meßoperator wählt zufällig einen der Zustände aus. Dies sagt vielen aus philosophischen Gründen nicht zu, daher gibt es andere Interpretationen: z.B. Many Worlds und Bohmsche Mechanik. Diese kommen ohne Zufall aus.

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  • C

    ~john schrieb:

    C14 schrieb:

    Tatsächlich hat die Quantenmechanik noch Probleme damit, die Alltagsphänomene prinzipiell richtig beschreiben zu können.
    Siehe Messproblem, "Schrödingers Katze"... (da hatten wir auch mal einen Thread zu)

    Das sind keine Probleme der Theorie, sondern das sind Probleme der Menschen diese Theorie zu akzeptieren. Das Meßproblem ist nämlich keines, sondern gehört zu einer der populären philosophischen Interpretationen der QM-Effekte. Der Meßoperator wählt zufällig einen der Zustände aus. Dies sagt vielen aus philosophischen Gründen nicht zu, daher gibt es andere Interpretationen: z.B. Many Worlds und Bohmsche Mechanik. Diese kommen ohne Zufall aus.

    Die Frage beim Messproblem ist, was du als Messung definierst und was nicht.
    Der zufällige Kollaps der Wellenfunktion ist eben in der orthodoxen Quantenmechanik nicht sauber definiert.
    Wenn du den Messapparat klassisch beschreibst bzw. als effektiven Messoperator,
    hast du wieder eine willkürliche Grenze zwischen Mikro- und Makrowelt gezogen.

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  • E

    Habe ich das bei Hawking eigentlich richtig verstanden, dass man durch die Quantenphysik und die Aufsummierung aller möglichen Pfade die Lichtgeschwindigkeit kurzzeitig überschreiten kann? Er erklärt auf diese Weise, wie Energie (==Masse) aus einer Singularität entweichen kann, obwohl dies "eigentlich" nicht möglich sein dürfte.

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  • Mod

    Erhard Henkes schrieb:

    Habe ich das bei Hawking eigentlich richtig verstanden, dass man durch die Quantenphysik und die Aufsummierung aller möglichen Pfade die Lichtgeschwindigkeit kurzzeitig überschreiten kann? Er erklärt auf diese Weise, wie Energie (==Masse) aus einer Singularität entweichen kann, obwohl dies "eigentlich" nicht möglich sein dürfte.

    Wo schreibt er das denn? Habe davon noch nie gehört. Beziehst du dich zufällig auf die Hawking-Strahlung? Bei der geht es nämlich um eine quantenfeldtheoretische Erklärung, wie eine Singularität unter Abgabe von Masse strahlen kann. Die Lichtgeschwindigkeit wird dabei aber nirgends überschritten.

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  • E

    In diesem Buch über Einsteins Traum.
    http://www.amazon.de/gp/product/images/349960132X/ref=dp_image_0?ie=UTF8&n=299956&s=books

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  • Mod

    In meiner Bibliothek leider nicht verfügbar (der deutsche Titel ist übrigens ziemlich frei übersetzt. Im Original heißt das "Black Holes and Baby Universes and Other Essays"), daher kann ich nicht mehr dazu sagen, sofern du nicht ein paar Zitate bringst. Oder habe ich schon richtig gelegen mit meiner Vermutung, dass er seine geliebte Hawking-Strahlung beschreibt?

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