Heisenberg, Philosophie, Verständnisproblem

[QHOP]

Ein herzliches Hallo,

melde mich heute mal mit einem nicht Web-Problem sondern einem Verständnisproblem zu meiner aktuellen Lektüre Phyisk und Philosophie, Die Geschichte der Quantentheorie.

Heisenberg schafft es natürlich trotz einfacher Sätze den Kopf ganz schön anzustrengen. Das ganze Thema kann von mir ohnehin nur oberflächlich überschaut werden, aber an manchen Punkten würde ich die Problematik gerne etwas besser verstehen können. Eventuell kann mir jemand von euch das aufs minimalste Runtergebrochen einigermaßen "erklären" oder mir hilfreiche Links sagen, wo Quantentheorie etc. einfach aufbereitet wird.

• Ziemlich am Anfang genannten Kapitels ist die Rede davon, dass Planck das Problem von der Strahlung auf das strahlende Atom verschoben hat. Wie ist das zu verstehen?
  Es wird nichtmehr die Strahlung an sich, sondern das Atom mit der Eigenschaft "es strahlt" betrachtet?
  Wieso werden hier Interpretationen etc. einfacher, sodass Planck erstmals auf sinnvolle Formeln, das Plancksche Gesetz der Wärmestrahlung kommt?

• Wie kann man sich das vorstellen, dass diskrete Energiestufen die klassische Physik nach Newton total erschüttern? Weil Newtons Gleichungen alle Lineare Beegungen etc. beschreiben sind Quantensprünge ein Problem?

• Matrizen, die die Lage und das Bewegungsmoment beschreiben, können nicht vertauscht werden, heißt es. Und das zeigt in der Mathematik den Unterschied zwischen Quantenmechanik und klassischer Mechanik.
  Vielleicht kann das jemand einem nicht mathemathiker im übertragenen Sinne erläutern ;-)

Ich danke schonmal allen Physik-/Philosophiebegeisterten, die es eventuell schaffen es einem Philosophieinteressierten näherzubringen

Danke im Voraus
QHOP

[Texter mit x]

• Wie kann man sich das vorstellen, dass diskrete Energiestufen die klassische Physik nach Newton total erschüttern? Weil Newtons Gleichungen alle Lineare Beegungen etc. beschreiben sind Quantensprünge ein Problem?

Keine Ahnung, ich kann das in Einklang bringen und verstehe nicht, wo das Problem sein soll. Daß Energie gequantelt vorliegt bedeutet ja nicht, daß die Energie nicht jeden beliebigen Wert annehmen kann. (Falls dies das Problem sein soll.)

Zum ersten Anstrich könnte ich vielleicht auch was sagen, wenn ich die Aussagen kennen würde oder Du andere Fragen stellst. Möglicherweise verstehe ich dich aber völlig falsch.

Flogendes nehme ich an kennst Du schon. Ist da was dabei, was Du meinst?
http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenphysik
http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenmechanik
http://de.wikipedia.org/wiki/Interpretationen_der_Quantenmechanik
...

[QHOP]

Ein herzliches Hallo,

»» - Wie kann man sich das vorstellen, dass diskrete Energiestufen die klassische Physik nach Newton total erschüttern? Weil Newtons Gleichungen alle Lineare Beegungen etc. beschreiben sind Quantensprünge ein Problem?

Keine Ahnung, ich kann das in Einklang bringen und verstehe nicht, wo das Problem sein soll. Daß Energie gequantelt vorliegt bedeutet ja nicht, daß die Energie nicht jeden beliebigen Wert annehmen kann. (Falls dies das Problem sein soll.)

Nach Heisenbergs Büchlein hier, weigerte sich Planck genau aus diesem Grund, seine Quantenhypothese, die ihm bei den Gleichungen zur Wärmestrahlung ins Auge stach, zu veröffentlichen:
"Der Oszillator kann nur in diskreten Energiestufen existieren. Dies war so verschieden zur klassischen Physik - widersprach ihr."
Wo das Problem liegt verstehe ich eben auch nicht!

Ja die Artikel habe ich schonmal durchgekaut, aber soviel ist da für einen Freizeitphilosophieinteressierten nicht dabei :P
Gibt es das auf Nicht-Wikipedia in einfacherer Form irgendwie?

Naja die anderen zwei Fragen probiere ich nochmals anders zu formulieren:

• Heisenberg redet davon, dass der Anfang der Theorie mit dem Experiment der Wärmestrahlung verbunden ist. Es hätte nach den klassischen Gesetzen der Strahlung und Wärme wohl für das farbige Glühen eines heißen Körpers eine Beschreibung geben müssen doch Rayleigh und Jeans wären daran gescheitert.
  Planck hätte dann das Problem von der Strahlung auf das strahlende Atom verlegt und wäre so nach Abgleich seiner math. Vorhersagen mit Curlbaums und Rubens Messungen zu den plankschen Gesetzen der Wärmestrahlung gekommen.
  Es ist die Rede davon, dass die Interpretation und Deutung der empirischen Tatsachen beim Glühen so einfacher sei - mit dem strahlenden Atom.
  Wie das gemeint ist, das Problem von Strahlung auf das strahlende Atom zu verschieben und wo dort die Vorteile liegen verstehe ich nicht?

• "Später zeigten Untersuchungen, dass die Matrizen, die die Lage und das Bewegungsmoment der Elektronen darstellen, nicht miteinander vertauschbar sind. Diese Tatsache zeigte in der Sprache der Mathematik auf das deutlichste den wesentlichen Unterschied zwischen Quantenmechanik und klassischer Mechanik"
  ??

Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie man dieses Thema irgendwie als nicht Phyisk-Studierter so ännähern nachvollziehen kann. Scheint ja für die Philosophie irgendwie ganz wichtig zu sein?

Danke schomal
QHOP

[Texter mit x]

• Heisenberg redet davon, dass der Anfang der Theorie mit dem Experiment der Wärmestrahlung verbunden ist. Es hätte nach den klassischen Gesetzen der Strahlung und Wärme wohl für das farbige Glühen eines heißen Körpers eine Beschreibung geben müssen doch Rayleigh und Jeans wären daran gescheitert.
  Planck hätte dann das Problem von der Strahlung auf das strahlende Atom verlegt und wäre so nach Abgleich seiner math. Vorhersagen mit Curlbaums und Rubens Messungen zu den plankschen Gesetzen der Wärmestrahlung gekommen.
  Es ist die Rede davon, dass die Interpretation und Deutung der empirischen Tatsachen beim Glühen so einfacher sei - mit dem strahlenden Atom.
  Wie das gemeint ist, das Problem von Strahlung auf das strahlende Atom zu verschieben und wo dort die Vorteile liegen verstehe ich nicht?

Ich kann da nur eine Vermutung äußern, die auch nur auf Vermutungen darüber worum es geht aufbaut. Die Farbe entspricht einer Wellenlänge, also einer Frequenz und diese entspricht einer Energie (da die Lichtgeschwindigkeit c konstant ist). Sendet ein Atom ein Lichtquant aus, erfährt das Atom einen Rückstoß. Das ist ein Hinweis auf den Teilchencharakter, ist aber auch dadurch zu erklären, daß die ausgesendete Energie auch einer Masse entspricht. Vielleicht ließ sich nur über die Massewirkung, den Impuls, eine plausible Formel finden.

... für einen Freizeitphilosophieinteressierten

... bin ich vermutlich nicht der richtige Diskussionspartner. Für mich stellt sich Philosophieren auf diesem Gebiet so dar, daß willkürlich in beliebige Sachverhalte Bedeutungen hineingeredet werden, um es nicht zu drastisch auszudrücken.

[Klawischnigg]

Hi there,

"Der Oszillator kann nur in diskreten Energiestufen existieren. Dies war so verschieden zur klassischen Physik - widersprach ihr."
Wo das Problem liegt verstehe ich eben auch nicht!

Das Problem war damals die Vorstellung. Was da gemessen oder vielmehr wie die Messungen von Planck erklärt werden konnten widersprach einfach der Anschauung und der Erfahrung. Stell Dir einfach vor, die Physiker kämen plötzlich drauf, ein Rad kann sich nur in diskreten Schritten, sagen wir um jeweils ein Winkelgrad um eine Achse drehen. Alle Zustände dazwischen, ein halbes Grad, ein Viertel etc. können nicht vorkommen. Und nicht, weil es mechanisch nicht geht, sondern weil dieser Zustand dazwischen prinzipiell nicht möglich ist. Vielleicht verstehst Du die Aufregung damals jetzt besser.

Wie das gemeint ist, das Problem von Strahlung auf das strahlende Atom zu verschieben und wo dort die Vorteile liegen verstehe ich nicht?

Ich hör die Formulierung zum ersten Mal und ausserdem ist sie insoferne falsch, als die Quantelung eben nicht beim Atom "passiert" sondern bei den Austauschteilchen der elektromagnetischen "Strahlung", bei den Photonen. Quantitativ lag Planck aber richtig.

• "Später zeigten Untersuchungen, dass die Matrizen, die die Lage und das Bewegungsmoment der Elektronen darstellen, nicht miteinander vertauschbar sind. Diese Tatsache zeigte in der Sprache der Mathematik auf das deutlichste den wesentlichen Unterschied zwischen Quantenmechanik und klassischer Mechanik"
  ??

Unschärferelation. In der klassischen Mechanik kannst Du Ort und Impuls/Geschwindigkeit jedes Körpers beliebig genau messen. Mit Elektronen kannst Du das nicht. Diese "Unfähigkeit" muss ja in den Berechnungen, sprich mathematisch, irgendwie repräsentiert werden. Das entspricht übrigens genau der Schrödingergleichung, die das Elektron nicht durch Matrizen sondern durch eine Wellengleichung beschreibt. Im übrigen ist das ein gutes Beispiel dafür, daß die Mathematik in jedem Fall nur eine Krücke ist, nur ein Beschreibungsmodell, das immer dann richtig ist, wenn es, egal auf welchem Wege, zum selben Ergebnis führt.

Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie man dieses Thema irgendwie als nicht Phyisk-Studierter so ännähern nachvollziehen kann. Scheint ja für die Philosophie irgendwie ganz wichtig zu sein?

Net wirklich. Die Positivisten waren ganz begeistert von der Quantenmechanik, Popper hat sich wie ein Irrer drauf gestürzt und sofort Erklärungen dafür geliefert, verstanden hat er sie mitnichten. (Das tut auch kein Physiker, aber der gibt das auch zu, für den ist es ja auch kein Problem, der muss ja nur damit rechnen können.)

Obwohl es natürlich viele Aspekte gibt, die einen Philosophen interessieren könnte, aber meiner Meinung nach scheitern die alle daran, daß sie nach Bedeutung und Erklärungsmustern suchen oder im schlimmsten Fall die Quantenmechanik als Analogie für irgendwelche menschlichen Vorgänge bemühen, herausgekommen ist da imho noch nie was Gescheites. Ausser vielleicht das, was Kuhn darin gesehen hat, aber der hat sich ja mehr mit den Wissenschaftern als mit der Wissenschaft beschäftigt...;)

[QHOP]

Ein herzliche Hallo,

noch was:
Das berühmte Doppelspaltexperiment - ja Wikipedia bekannt und gelesen ;-)

Was mir hieran unklar ist:
Sofern man das Licht durch beide Spalten "jagt" erhält man Interferenzmuster, da die Wellen durch den linken Spalt mit denen des rechten interferieren. Darf ich mir das als eine Art Überlagerung vorstellen, in der sich z.B. entgegengesetzte Amplituden der beiden Wellen "ausgleichen"? Hierbei geht man also vom Wellenmodell aus und betrachtet keine Lichtquanten?

Doch das eigentlich größere Problem:
Wikipedia sagt, dass nun die Messung das Ergebnis beeinflusst, was ja so neuartig an der Quantenphysik wäre. Doch als Beispiel wird angeführt, dass wenn man einen Spalt zuhält um zu erfahren, durch welchen Spalt das Licht ging, man keine Interferenzstreifen mehr erhält. Aber ist doch klar, ich hebe ein Loch zu welche ZWEI Wellen sollten hier denn noch interferieren? Aber man nimmt doch auf diesem Weg keine Messung am System vor sondern ändert es auf ein Einspaltexperiment. Dass man vielleicht nicht anders messen kann ok, aber ich verändere hier doch das Experiment
...

Danke im Voraus
QHOP

[QHOP]

Guten Morgen,

vielen Dank euch beiden schonmal.
Bin jetzt mit eurer Hilfe und einigen Lehrvideos (Cantauri, Nano, etc.) schonmal etwas mehr dahinter gestiegen. Die Problematik beim Doppelspaltexperiment und die Verschränktheit leuchten mir einigermaßen ein auch die Aussage der Heisenbergschen Unschärferelation.

Doch zur Heisenbergschen Unschärferelation:
In diesem Heisenberg-Heftlein hier wird dann geschildert wie sich Heisenberg und ein Kollege mit einer jungen göppinger Philosophin über das Kausalitätsprinip Kants streiten.Weshalb?
Ok wegen der Unschärferelation gibt es ein Genauigkeitsproblem, dass nicht aufgrund der Messung vorliegt, Genauigkeit des Ortes verhält sich quasi umgekehrtproportional zur Genauigkeit des Impulses.
Doch wo steckt hier das Problem für das Kausalitätsprinzip?
Es gibt einen kleinsten Bereich, den ich niemals genau bestimmen werden könne, doch wieso sollte hier kein Kausalitätsprinzip mehr gelten? Ist es nicht einfach so, dass die Heisenbergsche Unschärferelation unserer wissenschaftl. Erkenntnis einfach eine Grenze setzt?

Grüße
QHOP

[Texter mit x]

Doch zur Heisenbergschen Unschärferelation:
In diesem Heisenberg-Heftlein hier wird dann geschildert wie sich Heisenberg und ein Kollege mit einer jungen göppinger Philosophin über das Kausalitätsprinip Kants streiten.Weshalb?

Werde Dir bitte bewußt, daß hier sehr wahrscheinlich niemand weiß wovon Du redest bzw. was in dem Streit geredet wurde.

Ok wegen der Unschärferelation gibt es ein Genauigkeitsproblem, dass nicht aufgrund der Messung vorliegt, Genauigkeit des Ortes verhält sich quasi umgekehrtproportional zur Genauigkeit des Impulses.
Doch wo steckt hier das Problem für das Kausalitätsprinzip?
Es gibt einen kleinsten Bereich, den ich niemals genau bestimmen werden könne, doch wieso sollte hier kein Kausalitätsprinzip mehr gelten? Ist es nicht einfach so, dass die Heisenbergsche Unschärferelation unserer wissenschaftl. Erkenntnis einfach eine Grenze setzt?

Wenn ich mal annehme, es geht um folgendes: Wenn etwas einen Zustand hat und man den nicht in allen Aspeckten genau bestimmen kann, ob dieser Zustand dann dennoch ein bestimmter Zustand ist oder nicht. Dann beantworte ich deine letzte Frage mit "Meiner Meinung nach ja, zumindest noch." Ich halte das deterministische Chaos für wahrscheinlich.

[Klawischnigg]

Hi there,

Ok wegen der Unschärferelation gibt es ein Genauigkeitsproblem, dass nicht aufgrund der Messung vorliegt, Genauigkeit des Ortes verhält sich quasi umgekehrtproportional zur Genauigkeit des Impulses.
Doch wo steckt hier das Problem für das Kausalitätsprinzip?

Das Kausaltitätsprinzip kennt zwingend ein Vorher-Nachher, da sonst die Ursache-Wirkungsrelation nicht hergestellt werden kann. Das heisst, ein eindeutig gerichteter Zeitpfeil wird vorausgesetzt. Das macht aber in der Quantenwelt keinen Sinn, genaugenommen ist die Unbestimmbarkeit des Zeitpfeils eines der Hauptkriterien der Unterscheidung zwischen beobachtbarer (erfahrbarer) Welt (=klassische Mechanik) und Quantenwelt (=Quantenmechanik). Mehr Info dazu findest Du unter dem Begriff Feynman-Diagramm.

Es gibt einen kleinsten Bereich, den ich niemals genau bestimmen werden könne, doch wieso sollte hier kein Kausalitätsprinzip mehr gelten? Ist es nicht einfach so, dass die Heisenbergsche Unschärferelation unserer wissenschaftl. Erkenntnis einfach eine Grenze setzt?

Der Denkansatz ist falsch weil der Eindruck ensteht, hier gäbe es ein Prinzip, das es dem Wissenschafter unmöglich macht, einen Zustand zu messen; ein Prinzip, das ihm eine Grenze setzt. Richtig aber ist, daß dieser Zustand nicht nur nicht beliebig genau messbar ist, sondern gar nicht hinreichend genau existiert. (Im Grunde genommen gar nicht existiert, solange Du nicht hinschaust;)

[QHOP]

Guten Nachmittag,

danke wieder für eure Antworten.
So langsam habe ich zumindest den Lichtschalter gefunden, ein Licht wird mir hierbei wohl nie aufgehen :P

Das Kausaltitätsprinzip kennt zwingend ein Vorher-Nachher, da sonst die Ursache-Wirkungsrelation nicht hergestellt werden kann. Das heisst, ein eindeutig gerichteter Zeitpfeil wird vorausgesetzt. Das macht aber in der Quantenwelt keinen Sinn, genaugenommen ist die Unbestimmbarkeit des Zeitpfeils eines der Hauptkriterien der Unterscheidung zwischen beobachtbarer (erfahrbarer) Welt (=klassische Mechanik) und Quantenwelt (=Quantenmechanik). Mehr Info dazu findest Du unter dem Begriff Feynman-Diagramm.

Doch wieso gibt es in der Quantenwelt kein Vorher-Nachher?
Bevor ich messe ist dort eine Wahrscheinlichkeitswelle für Ort und Impuls des Photons, sobald ich beobachte z.B. den einen Spalt beim Doppelspaltexperiment schließe und somit den Ort genauer bestimme, wird der Impuls ungenauer, mehrere Impuls-Wellen überlagern sich und sorgen für eine Neues Muster auf dem Schirm.
Dort gibt es ein Vorher zu meiner Beobachtung und ein Nacher.
Auch wenn ich ein Teilchen messen möchte, klar ich muss es mindestens mit einem Photon treffen und ändere dadurch den Impuls, aber gut DAVOR war es ein Teilchen mit unbekanntem Ort und Impuls danach eines mit bekanntem Ort und unbekanntem Impuls.
Ich glaube ich verdrehe hier gerade so einiges. Jedenfall sehe ich nicht wie Heisenbergs Unschärferelation ein Vorher-Nachher und damit eine Kausalität verbietet?

Der Denkansatz ist falsch weil der Eindruck ensteht, hier gäbe es ein Prinzip, das es dem Wissenschafter unmöglich macht, einen Zustand zu messen; ein Prinzip, das ihm eine Grenze setzt. Richtig aber ist, daß dieser Zustand nicht nur nicht beliebig genau messbar ist, sondern gar nicht hinreichend genau existiert. (Im Grunde genommen gar nicht existiert, solange Du nicht hinschaust;)

Wobei wenn ich das richtig verstehe nicht das Beobachten eines Menschen sondern jede wechselwirkende Beobachtung für die Existenz des Teilchens sorgt? Davor exisitert also nur und ausschließlich die Wahrscheinlichkeitswelle? Doch was ist alles Beobachter?
Erschaffen alle Beobachter - nehemen wir mal an Menschen, Tiere und Mikroorganismen, ihrerseit wiederum "aus Quanten aufgebaut" - die Materie indem sie die Teilchen festlegen?

Grüße
QHOP

[Klawischnigg]

Hi there,

Dort gibt es ein Vorher zu meiner Beobachtung und ein Nacher.

Denkfehler: Wenn Du Dich einbringst (beobachtest und misst), hat es mit Quantenwelt nichts mehr zu tun.

Wobei wenn ich das richtig verstehe nicht das Beobachten eines Menschen sondern jede wechselwirkende Beobachtung für die Existenz des Teilchens sorgt?

richtig.

Davor exisitert also nur und ausschließlich die Wahrscheinlichkeitswelle?

Was davor existiert ist unbestimmt und völlig irrelevant. Hör Dir einmal das da an

Erschaffen alle Beobachter - nehemen wir mal an Menschen, Tiere und Mikroorganismen, ihrerseit wiederum "aus Quanten aufgebaut" - die Materie indem sie die Teilchen festlegen?

Niemand erschafft die Materie, jeder "erschafft" sich seine eigene Realität...