Die Quantenwirklichkeit: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Jugendsymposion
Wechseln zu:Navigation, Suche
Zeile 23: Zeile 23:
 
- Ohne ein mögliches Wissen über den Weg des Teilchens existiert das Teilchen nichtlokal, es bewegt sich sowohl durch den einen als auch anderen Spalt, es interferiert.
 
- Ohne ein mögliches Wissen über den Weg des Teilchens existiert das Teilchen nichtlokal, es bewegt sich sowohl durch den einen als auch anderen Spalt, es interferiert.
 
- Durch die Messung lokalisiert man das Teilchen und definiert es als Teilchen, was zur Folge hat, dass es nicht mehr interferiert.
 
- Durch die Messung lokalisiert man das Teilchen und definiert es als Teilchen, was zur Folge hat, dass es nicht mehr interferiert.
 
[[Bild:Quantenphysik.jpg‎|720px|left]]
 
  
 
Das Subjekt und sein Verhalten ist nun also Teil des Versuchs geworden, und beeinflußt die Natur des Teilchens, das Licht lässt sich nicht mehr objektiv erklären, ohne das Vor-gehen des Durchführenden des Versuches zu nennen.
 
Das Subjekt und sein Verhalten ist nun also Teil des Versuchs geworden, und beeinflußt die Natur des Teilchens, das Licht lässt sich nicht mehr objektiv erklären, ohne das Vor-gehen des Durchführenden des Versuches zu nennen.
 
Die Wirklichkeit ist immer subjektiv.
 
Die Wirklichkeit ist immer subjektiv.
 +
 +
[[Bild:Quantenphysik.jpg‎|720px|left]]
  
 
München, 28.02.10
 
München, 28.02.10
 
Autor: Leon Hänseler
 
Autor: Leon Hänseler

Version vom 16. Juni 2010, 11:27 Uhr

von Leon Hänseler, 28. Februar 2010

Die Wirklichkeit ist immer subjektiv, da sie sich immer aus den eigenen Sinneswahrnehmungen und den daraus resultierenden Produkten des menschlichen Verstandes zusammensetzt. Und dennoch scheint sie uns gewissermaßen objektiv und lässt sich nicht immer leicht von der Realität (der dinglichen Welt, wie sie ohne unsere Wahrnehmung existiert) unterscheiden. Aus diesem Grund, weil wir uns sicher sein können, dass unsere Mitmenschen die Welt um uns bis zu einem gewissen Grad in gleicher Weise wahrnehmen, ist es uns möglich, die Wirklichkeit als Grundlage für unsere zwischenmenschliche Kommunikation zu verwenden. Ist entweder die Wahrnehmung oder der verarbeitende Verstand auf irgendeine Weise beeinflusst, z. B. durch eine geistige Krankheit oder Ähnliches, kann dies zu einer Beeinträchtigung der Kommunikation führen. Die Wirklichkeit eines solchen Menschen ist zu weit von der seiner Mitmenschen entfernt, anders ausgedrückt: er lebt in seiner eigenen Welt. Um ihn zu verstehen, muss man versuchen sich aus der eigenen in seine Welt hineinzuversetzen. In der Quantenphysik ist es auch notwendig, sich aus der gewohnten „heilen“ Welt der klassischen Physik zu wagen. Alte Denkmuster, wenn auch Produkte höchster Rationali-tät und Objektivität versagen in der modernen Physik, in der auf einmal das Subjekt an Bedeutung gewinnt.

Die Probleme mit denen der Quantenphysiker konfrontiert wird, werden schnell anhand des sogenannten Doppelspaltversuches klar. In diesem Versuch wird ein Doppelspalt von einer Lichtquelle mit parallel einfallenden Lichtstrahlen angestrahlt (der in der Quanten-physik veraltet anmutende Begriff „Lichtstrahl“ soll hier der Einfachheit halber weiterhin verwendet werden). Auf einem dahinter angebrachten Schirm wird nun bei einer ausrei-chend kleiner Größe der Spalte anstatt zweier einzelner Streifen ein ganzes Streifenmuster sichtbar. Dies lässt sich mit dem Wellenmodell des Lichts in der klassischen Physik noch leicht erklären: Die durch den Doppelspalt geteilten Wellen treffen aufeinander und interferieren (an der Stelle einer konstruktiven Interferenz ist es hell, an der Stelle einer destruktiven Interferenz dunkel).(siehe Bild am Ende des Textes)

Nun ist eine andere Erkenntnis der klassischen Physik aber, dass sich Licht nicht unendlich in kleinere Teilchen aufteilen lässt, sondern eine messbare kleinste Einheit von „Lichtteilchen“ existiert, das Photon. Die große Frage vor der technischen Realisierbarkeit dieses Versuches war: Was passiert, wenn man den Doppelspalt mit einzelnen Pho-tonen „beschießt“, und das Auftreffen der Photonen auf dem Schirm durch einen Photodetektor aufzeichnet? Heutzutage ist es kein Problem mehr, eine Lichtquelle soweit zu verdunkeln, das sie nur noch einzelne messbare Lichtquanten absondert und man weiß, wenn man den Versuch eine ausreichende Zeit laufen lässt, bildet die Häufigkeitsvertei-lung der auftreffenden Photonen auf dem Schirm wieder das Interferenzmuster.

Ab diesem Schritt beginnt die klassische Physik zu versagen. Warum verhalten sich die einzelnen Teilchen wie eine, oder besser gesagt, wie zwei Wellen und treten anhand des Interferenzmusters auf? Die Teilchen müssten sich doch den kürzesten Weg suchen, und so ein Abbild der zwei Streifen auf dem Schirm erzeugen? An stattdessen scheint jedes einzelne Teilchen seinen Weg zu wissen, um zusammen mit den Teilchen vor ihm und denen nach ihm das Interferenzmuster zu bilden.

Der Quantenphysiker drückt das mit diesen paradox klingenden Formulierungen aus:

- Jedes Teilchen interferiert mit sich selbst. - Das Licht besitzt sowohl Wellen- als auch Teilchencharakter.

Um die Quantenphysik zu verstehen muss die scheinbar unvereinbare Dualität von Welle und Teilchen aufgehoben und zu einer neuen Vorstellung der Natur des Lichts verflochten werden. Die nächste Zumutung tritt auf uns zu, wenn wir beginnen, uns dafür zu interessieren, durch welchen Spalt sich das einzelne Photon auf seinem Weg zum Schirm bewegt. Man bringt einen Detektor an einem Spalt an. Spricht er an, ist das Teilchen durch diesen Spalt gekommen, spricht er nicht an, ist es durch den anderen gegangen (eine physische Beeinflussung des Lichtquants muss dabei ausgeschlossen werden).Fast als wolle es uns auf den Arm nehmen, fängt das Teilchen nun an, in der Summe mit den anderen Teilchen nicht mehr die gewohnte Interferenz zu bilden, sondern ein Muster zweier einzelner Spalte auf dem Schirm abzubilden. Das Lichtteilchen „weiß“ also nicht nur, wie es laufen muss, um eine Interferenz zu bilden, sondern es weiß sogar, wenn es dabei beobachtet wird und entzieht sich dieser Beobachtung. Dabei spielt es keine Rolle, ob wir den Weg des Teilchens tatsächlich verfolgen, sondern ob wir im Grunde die Ortsinformation des Quantums besitzen können.

Aus diesen Beobachtungen ergibt sich folgende neue Erklärung:

- Ohne ein mögliches Wissen über den Weg des Teilchens existiert das Teilchen nichtlokal, es bewegt sich sowohl durch den einen als auch anderen Spalt, es interferiert. - Durch die Messung lokalisiert man das Teilchen und definiert es als Teilchen, was zur Folge hat, dass es nicht mehr interferiert.

Das Subjekt und sein Verhalten ist nun also Teil des Versuchs geworden, und beeinflußt die Natur des Teilchens, das Licht lässt sich nicht mehr objektiv erklären, ohne das Vor-gehen des Durchführenden des Versuches zu nennen. Die Wirklichkeit ist immer subjektiv.

Quantenphysik.jpg

München, 28.02.10 Autor: Leon Hänseler