Franz
Embacher
Grundlagen und Paradoxa der Quantentheorie
Seminar des PIB
Sein oder Schein - Realität und Virtualität
in Physik, Philosophie und Theologie
3. - 5. 3. 2000
Welle
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Einer der irreführendsten Sätze
über die Quantentheorie lautet: "Ein Elektron verhält sich manchmal
als Welle, manchmal als Teilchen".
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Ebensolches gilt, wenn von "Welleneigenschaften
von Teilchen" gesprochen wird.
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Ein Teilchen ist immer ein Teilchen. Was bedeutet
eigentlich Welle? Was sind Welleneigenschaften? Räumliche Ausdehnung
(Beispiel Schallwelle).
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Entdeckung: Interferenzerscheinungen bei Teilchenexperimenten
- was interferiert? Doppelspaltexperiment, bei hoher Auflösung: einzelne
Punkte - "Materiewelle", Wellenfunktion, "Führungswelle" y.
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Historische Entwicklung der Quantentheorie:
"Wahrscheinlichkeitswelle".
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Struktur der Gesetze der Quantentheorie: Teilchen
halten sich an eine "Spielregel", die durch eine Wellenfunktion (deren
Betragsquadrat die Wahrscheinlichkeitsdichte ist) vorgegeben wird.
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De Broglie: Eigenschaften der "Materiewellen"
(E = hn,
p = h/l,
E = p2/2m + U(x)), Schrödingergleichung.
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Feynman: Sum-over-histories - virtuelle (=
klassisch verbotene) Bewegungen.
Observable
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Ort, Impuls, Energie. Manche können
"scharf" sein, andere sind dann "unbestimmt" - nicht nur "unbekannt"!
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Unschärfe - Unbestimmtheit - Heisenbergsche
Unschärferelation.
Paradoxa
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Schrödingers Katze.
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EPR-Paradoxon. Was ist daran paradox? Zunächst
die instantane Beeinflussung von y
über große Distanzen.
Überlichtgeschwindigkeit?
Zustand
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Wellenfunktion y
und Zustand: nicht dasselbe
- Dichtematrix r!
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Klassische und Quantenwahrscheinlichkeit -
nochmals Dichtematrix.
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Schrödingers Katze möglicherweise
aufgelöst (Dekohärenz).
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Ein Teil des EPR-Paradoxons aufgelöst.
Es wird aber dadurch nur noch paradoxer: rätselhafte "Nichtlokalität".
Die Werte der Spins sind beim Wegfliegen unbestimmt! (Bellsche Ungleichung,
Aspects Experiment, 1982), und dennoch findet keine überlichtschnelle
Nachrichtenübermittlung statt!
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Viele Welten.
Quantenlogik - wieder Paradoxa
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Doppelspalt: durch welchen Spalt ist das Elektron
gegangen? Wieder: Unbestimmtheit ist nicht Unkenntnis.
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Es kommt noch dicker: Heisenbergs vereinfachtes
Argument. Die Sache mit der Bombe.
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Womit "sehen" wir in diesem Experiment?
Interpretation: das Problem der Messung
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Was heißt "Interpretation" der Quantentheorie?
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Erstaunlich: ein ungelöstes Problem!
Was ist ein Beobachter? Was ist eine Messung?
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Nochmals die Bombe. Strahlengänge enden
ad hoc.
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Klein und groß - offene und geschlossene
Systeme.
Verborgene Parameter?
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Nochmals: Unbestimmtheit ist nicht Unkenntnis.
Wäre das so: Bellsche Ungleichung, verliert experimentell gegen die
Quantentheorie.
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GHZ und das Quantenspiel. Das Quantenspiel.
Quantengravitation
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Ein Problem, fundamentaler als alle bisherigen!
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Sind Raum und Zeit nur Näherungen?
Quellen zur Quantentheorie im Internet...
Für weitere Auskünfte
und Hilfe stehe ich - soweit ich kann - gern zur Verfügung.
Meine E-mail-Adresse: fe@pap.univie.ac.at.
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