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anhang

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									Anhang: Philosophische Bemerkungen
Literatur:
1. George Greenstein, Arthur G. Zajonc; “The Quantum Challenge”,
   Jones and Bartlett Publishers, London (1997).
   Exzellente spekulationsfreie Diskussion, ausgehend von modernen
   Experimenten; Versachlichung und Demystifizierung der theoretisch-
   philosophischen Debatte.
2. Ilya Prigogine; “Vom Sein zum Werden – Zeit und Komplexität in
   den Naturwissenschaften”, Piper Verlag, München/Zürich (1992).
   Physikalische Realität in der Mikro- und Makrowelt.
3. Alistair Rae; “Quantenphysik: Illusion oder Realität?”, Reclam,
   Ditzingen (1996).
4. Jürgen Audretsch, Klaus Mainzer ( Hrsg. ); “Wieviele Leben hat
   Schrödingers Katze?”, Spektrum, Heidelberg/Berlin/Oxford (1996).

 Warnung: Philosophische Spekulationen helfen nicht. Die Quanten-
   theorie ist und bleibt die erfolgreichste Theorie in der Physik!
Die Kopenhagener Deutung:
• Quantenmechanische Messgrößen erhalten erst durch den
  Messprozess ihre Realität. Vor der Messung ist das Quantensystem
  fundamental verschmiert (,,nicht-lokal“), d.h. alle möglichen Werte
  für die Messgrößen sind simultan im System enthalten.
• Durch die Messung wird das System verändert.
  Bezeichnung: Kollaps der Wellenfunktion.

Die EPR Deutung:
• Quantenmechanische Messgrößen sind vor dem Messprozess real.
  Die quantenmechanische Unbestimmtheit ist eine Illusion aufgrund
  von verborgenen, prinzipiell unmessbaren Parametern.
• Der Quantenzustand ist ein spezielles (scharf bestimmtes) Mitglied
  eines Ensembles der verborgenen Parameter.

Experimentelle Tests der Bellschen Ungleichung 
                Die EPR-Deutung ist unhaltbar!
Kopenhagener Deutung und das Messproblem
a) Keine ,,Messung” (ungestörtes System)  kohärenter Zustand
                                  H
   Einzelnes Photon           Verschrän-           Photon
                               kung der
   unpolarisiert (H/V)          Wege          im Ausgangszustand
                                  V
                    Nicol-Prisma    Inverses Nicol-Prisma
b) ,,Messung” (gestörtes System)  1 Weg wird gewählt/bevorzugt
                                  H
                              Verschrän-
                                         PM        H
   Einzelnes Photon                                   Anzeige
                               kung der                 des
   unpolarisiert (H/V)          Wege                  Weges
                                  V
                                         PM        V
                    Nicol-Prisma            Messgerät
       Im „Moment“ der Messung  Kollaps der Wellenfunktion
                                  H
                              Verschrän-
                                         PM        H
   Einzelnes Photon                                   Anzeige
                               kung der                 des
   unpolarisiert (H/V)          Wege                  Weges
                                  V
                                         PM        V
                    Nicol-Prisma            Messgerät
Messvorgang: Verschränkter H/V-Quantenzustand  Photomultiplier
 Zeigerausschlag  Licht  Netzhaut  Nervensignal
           Gehirnanregung  Bewusstsein
Frage: Wo endet das Quantensystem und wo beginnt die Messung?

   Antwort (T.L.): Die Frage ist Unsinn. Es gibt nur ein einziges
   Quantensystem, nämlich unser (?) Universum. Ideal isolierte
   Quantensysteme kann man nur näherungsweise experimentell
   präparieren (aber exakt theoretisch berechnen).
... aber das wird oft (von „wichtigen“ Leuten) anders gesehen ... 
I. Bewusstseins-Messtheorie:
• Die Realität einer Messung setzt erst beim Übergang zum
  Bewusstsein ein.
• Bewusstsein  Geist  Seele: Objekt jenseits physikalischer Gesetze.

Frage: Wer oder was hat ein Bewusstsein? Gott? Menschen? Katzen?

   Philosophische Spekulationen: Sir Karl Popper, John Eccles;
       „Das Ich und sein Gehirn“, Piper, München ( 1997 )


Kritik (T.L.): Verzweiflungsakt  Eliminiere ein physikalisches
Problem durch Postulierung eines Objekts, das per Definition der
Physik nicht zugänglich ist. Das ist nach aller Erfahrung Unsinn
(Beispiel: verborgene Parameter). Solche Postulate komplizieren die
Theorie künstlich und unnötig.
II. Viele-Welten-Theorie: (bzw. Theorie der Parallel-Universen)
                                           45º   Welt 1.1.1
                          Welt 1.1
     Welt 1                 H              45º   Welt 1.1.2 4 Parallel-
                                           45º   Welt 1.2.1 Universen
 Photon (H/V)             Welt 1.2
                             V             45º   Welt 1.2.2
              Nicol-Prisma: 0º
                                     45º
 Hypothese: Alle möglichen Wege durch den Verzweigungsbaum der
 Universen werden beschritten. Die Dichteverteilung der Wege
 entspricht der quantenmechanischen Wahrscheinlichkeitsdichte.
 Zwischen zwei Universen gibt es keinen Informationsaustausch. Eine
 Verzweigung führt zur Verdopplung von Energie, Teilchenzahl etc..

 Kritik (Paul Davies): Verzweiflungsakt  Billig in den Annahmen,
 aber extrem teuer, was die Universen angeht!
Bemerkung: Kohärente Quantenzustände (ohne Störung) werden
durch „Fluktuationen“ in virtuelle Universen dargestellt:
                                                 Welt 1.1
                H
                                      Welt 1                Welt 1
                                               „virtuell“
   (H/V)       V         (H/V)
                                                Welt 1.2

Bemerkung: Quantenzustände zwar real, aber weiterhin nicht-lokal.

Bemerkung: Das quantenmechanische Zufallselement findet sich in
„unserem“ Weg durch den Welten-Baum wieder.

Bemerkung: Die Nummerierung der Universenaufspaltung entspricht
nicht verborgenen Parametern. Die Frage „Was hätte ich erhalten, wenn
ich nicht Sz sondern Sy gemessen hätte“ kann nur mit Information aus
einem anderen Universum beantwortet werden ... und die ist prinzipiell
unzugänglich.
III. Mikrokosmos-Theorie:
Hypothese: „Makroskopische“ (thermodynamische) Systeme unterlie-
gen nicht den Gesetzen der Quantenmechanik.
Beispiel: Schrödingers Katze               (a)
Wenn ein Photon aus dem horizontalen
Kanal des Polarisators kommt, dann ist
die Katze nicht getroffen und bleibt am
Leben (a), aber wenn das Photon            (b)
vertikal polarisiert ist, dann wird eine
tödliche Vorrichtung ausgelöst und
bringt die Katze um (b). Schlägt die
Quantenmechanik vor, dass die Katze
weder tot noch lebendig ist, bis die       (QM)
Schachtel geöffnet wird und ihr Zustand
gemessen wird?
                  Ja!
Hypothese: „Makroskopische“ ( thermodynamische ) Systeme unterlie-
gen nicht den Gesetzen der Quantenmechanik.
Beispiel: Schrödingers Katze               (a)
Frage (T.L.): Wann exakt ist eine Katze
              tot/lebendig?
Kritik (T.L.): Eine abgeschlossene Kiste   (b)
gibt es nicht. Das Experiment nimmt an,
dass außer der Katze und der Höllen-
maschine nichts im Universum existiert.
Dann aber ist die Wellenfunktion des
Gesamtsystems tatsächlich eine Überlage-   (QM)
rung der beiden Möglichkeiten, aber das
kann niemand mehr von „außen“
beobachten.
Exp. Evidenz: Squids (Superconducting Quantum Interference Devices),
Interferenz mit Atomen, Molekülen, Makromolekülen, Viren, ...
 Die Quantenmechanik funktioniert auch für „große“ Systeme und
   scheint vor dem Makro-Kosmos nicht halt zu machen (wozu auch?).
              Schrödingers Katze ist mausetot!
Historisches Beispiel: Einsteins erster Angriff

                                Messe
                             Spaltrückstoß

                               Photon-
                               richtung                    kein
                2-Spalt-                            Interferenzmuster
           Interferenzmuster
Bohrs Antwort: Der Spalt ist makroskopisch, aber unterliegt der QM.
Rückstoßmessung  Impulsmessung  Ortsverschmierung des Spalts
 völlige Ausschmierung des Interferenzbilds (auch quantitativ!)  
IV. Vom Sein zum Werden:
• Das Universum ist ein Quantensystem
• Betrachte kohärenten Quantenzustand (in WW mit Universum)

          Rest des Universums
           A               B               B       T
                                                    ˆ     A    
                Weg 1
                                        ˆ
                                        T     Zeitumkehr-Operator
                Weg 2

               Zeitpfeil
Folgerung: Für die Gesamt-Entropie des Universums gilt:

                        ΔSB  ΔSA
  Problem für den 2. Hauptsatz ?
Folgerung: Für die Gesamt-Entropie des Universums gilt:

                        ΔSB  ΔSA
  Problem für den 2. Hauptsatz ?
Poincarésche Wiederkehr:
   Mikroskopische Dynamik ( Schrödingergleichung ...)
    invariant unter Zeitumkehr (Ausnahme: Verletzung der
    Zeitumkehr- und Materie-Antimaterie-Symmetrie in der
    schwachen Wechselwirkung).
   Beliebig genaue Wiederkehr geordneter Zustände eines
    einzelenen Systems ist sehr unwahrscheinlich, stellt sich aber
    von Zeit zu Zeit ein.

Frage (Prigogine): Ist das wirklich wahr (praktisch experimentell
untestbar!)? Oder unterliegen makroskopische Systeme grundsätzlich
einer nicht Zeitumkehr-invarianten Dynamik ?
Ilya Prigogine: ,,Vom Sein zum Werden”
 Sein: Zustand mikroskopische Dynamik      zeitlicher Prozessablauf
 Werden: Zeitliche Änderung makroskopischer Größen (z. B. Entropie)
  Postulat: Das Werden ist das makroskopische Naturgesetz (Realität).
    Es gibt eine ausgezeichnete makroskopische Zeitrichtung.
    Zustände und deren Dynamik sind abgeleitete Objekte. Die
     Dynamik ist nicht mehr streng deterministisch ( Chaos,
     spontane Strukturbildung)
 Folgerungen:
    Die Quantenkohärenz kollabiert bei WW mit thermodynamischen
     Vielteilchensystemen (Photomultiplier, Zeiger, Katzen, ...)
    Sie ist ein idealisierter Grenzfall für mikroskopische Systeme
    Es gibt einen (welchen ??) fließenden Übergang zwischen
     mikroskopischer Quantenrealität und makroskopischer klassischer
     Realität.
Fazit:Wer weiß 

								
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