Interpretationen der Quantenmechanik

[folgsam]

Kein Feld der Physik hat wohl einen größeren Impakt auf die philosophischen Paradigmen und unser Weltbild als die Quantenphysik. Da sich bisher nicht experimentell feststellen lässt, welche der zahlreichen Interpretationsmöglichkeiten zutreffend ist, stehen diese Theorien gleichwertig nebeneinander.


1. Die Kopenhagener Deutung

Das Experiment bildet nicht die Realität ab, es schafft Realität. Es ist sinnlos vor dem Messakt einen Effekt vorhersagen zu wollen, die Wellenfunktion kollabiert erst bei Beobachtung. Diese Interpretation deutet die Quantenmechanik (und somit die mikroskopischen Grundlagen unserer Natur) indeterministisch: Allein der Zufall entscheidet, was wir messen. Eine Vorhersage, auch bei genauer Kenntniss aller Zustände ist unmöglich.


2. Verborgene Variabeln

Es erscheint uns nur als wären Quantenvorgänge unvorhersagbar. Im Hintergrund wirken verborgene Variabeln, die uns jedoch nicht bekannt sind, die scheinbare zufälligkeit jedoch auf deterministische Mechanismen zurückführt. Die Sache hat jedoch einen Haken:

Aus der bellschen Ungleichung für klassische lokal-realistische Theorien und der auf Bell selbst zurückgehenden (und experimentell vielfach bestätigten) Widerlegung ihrer Gültigkeit für die Quantenmechanik folgt, dass die Quantenmechanik bzw. eine mit verborgenen Variablen deterministisch gemachte Erweiterung, die sich nicht im Widerspruch zur experimentellen Datenlage befände, nicht lokal-realistisch sein kann (genaueres dazu im Artikel über die schon genannte Ungleichung). Nichtlokalität würde bedeuten, dass ein Ereignis Ursache einer sofortigen Wirkung in beliebiger Entfernung sein könnte. Nach der Relativitätstheorie wäre wegen der Relativität der Gleichzeitigkeit dabei die zeitliche Reihenfolge von Ursache und Wirkung nicht definiert. Der Preis für den Determinismus wäre daher die Aufgabe der Kausalität. Das ist unerwünscht.

quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kopenhagener_Deutung

3. Viele-Welten-Theorie

Alles was geschehen kann, geschieht. Jede ausprägungsmöglichkeit der Wellenfunktion kann und wird zu einer Realität führen, die sich zu jeder Zeit als alternatives Universum manifestiert. Das heisst: Jede Sekunde entstehen unfassbar viele Universen neben dem unseren, die alles beinhalten, was hätte geschehen können. Diese Universen ihrerseits erzeugen wiederum Universen ad infinitum.


Nun, welche dieser Interpretationen passt am ehesten in euer Weltbild? Was hat man lieber: Indeterminismus, die Auflösung der Kausalität oder jeden sekundenbruchteil entstehende, beinahe unendlich viele Universen?

[Twilight]

Quantenmechanik - ein Buch mit sieben Millionen Siegeln.
Rein gefühlsmäßig geht sie mir persönlich komplett gegen den Strich, da das Intuitive Verständnis von Ursache und Wirkung auf Quantenniveau keine Gültigkeit besitzt.

Ich bevorzuge mit Einschränkungen die Kopenhagener Deutung. Bin aber kritisch: Kann eine Messung die Wellenfunktion kollabieren (und damit einen von zahlreichen Zuständen Realität werden lassen? Das Ist doch das, was "kollabieren" in diesem Zusammenhang bedeutet, oder?) Oder kollabieren Wellenfunktionen ununterbrochen und ermöglichen damit erst eine Messung?

Ich bin nicht unbedingt unglücklich darüber, dass ich es absolut nicht verstehe. Immerhin weiß ich, dass Experten auf diesem Gebiet und Sub-Gebieten tagtäglich mit unglaublichen Formeln jonglieren, erklären können, was wie funktioniert, Vorhersagen machen, mathematische Beweise anführen... aber bei der Frage nach dem Warum hilflos mit den Schultern zucken.

[Peter Janotta]

Rein gefühlsmäßig geht sie mir persönlich komplett gegen den Strich, da das Intuitive Verständnis von Ursache und Wirkung auf Quantenniveau keine Gültigkeit besitzt.

Das stimmt so nicht unbedingt. Die Kausalität wird in keinster Weise von der QM berührt. Lediglich der Messprozess ist noch nicht genügend genau verstanden, um ein undetermistisches Verhalten im Verlauf des Messprozesses völlig ausschließen zu können. Jenseits der Messung sind auch die QM-Gesetze klar deterministisch und die zeitliche und räumliche Entwicklung von Quantenzuständen ausrechenbar. Das Problem mit dem Messprozess ist aber wohl auch kein prinzipielles, sondern entsteht nur daher, dass wir bei der Messung nicht das Gesamtsystem (inkl. Messaparat selbst) mit berücksichtigen können. Da die QM den Anspruch hat eine allgemeine Theorie zu sein, müsste sich die Entwicklung des Gesamtsystems wieder durch den selben Formalismus wie ohne die Messung deterministisch berechnen lassen.

[Myron]

1. Die Kopenhagener Deutung

http://plato.stanford.edu/entries/qm-copenhagen

2. Verborgene Variabeln

http://plato.stanford.edu/entries/qm-bohm

"Nichtlokalität würde bedeuten, dass ein Ereignis Ursache einer sofortigen Wirkung in beliebiger Entfernung sein könnte."

Das scheint so nicht zu stimmen.
Die Physiker sprechen sicher nicht zufällig nur von nichlokalen Korrelationen, wobei bekanntlich nicht jeder Korrelation notwendigerweise eine Kausation zugrunde liegt.
Die Messergebnisse betreffs zweier verschränkter Teilchen sind irgendwie voneinander abhängig.
Doch es stellt sich ja gerade die gleichermaßen physikalische wie philosophische Frage, ob es sich dabei um eine kausale Abhängigkeit der Messereignisse handelt oder nicht.
Von einem physischen Einwirken des einen Teilchens auf das damit verschränkte und davon sehr weit entfernte Teilchen im eigentlichen Sinne des Wortes kann wohl nicht die Rede sein—und schon gar nicht davon, dass dies mit Überlichtgeschwindigkeit geschieht.

Hier schreibt einer was darüber, der von der Materie mehr versteht als ich:
"[T]here are strong physical reasons (and concrete suggestions) not to treat these correlations in terms of a physical interaction."
(http://www.unil.ch/webdav/site/philo/sh ... tion01.pdf)

3. Viele-Welten-Theorie

http://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds

Nun, welche dieser Interpretationen passt am ehesten in euer Weltbild? Was hat man lieber: Indeterminismus, die Auflösung der Kausalität oder jeden sekundenbruchteil entstehende, beinahe unendlich viele Universen?

Tja, um mir diesbezüglich eine vernünftige eigene Meinung bilden zu können, müsste ich all die Interpretationen der QM erst einmal richtig verstehen, wovon ich leider noch weit entfernt bin, zumal ich als Nichtphysiker von der QM selbst verdammt wenig verstehe. Diese Thematik ist auch in philosophischer Hinsicht eine der schwierigsten.
(Eines kann ich allerdings jetzt schon sagen: Zur Kopenhagener Deutung zieht es mich am wenigsten, vor allem, weil ich nicht glaube, dass die experimentierenden und messenden Physiker "Wirklichkeitserzeuger" sind.)

[[C]Arrowman]

Hat nicht das Einstein Rosen Paradoxon die verborgenen Variabeln widerlegt? oder habe ich da in Physik gepennt?

http://de.wikipedia.org/wiki/EPR-Effekt

[Myron]

Hat nicht das Einstein Rosen Paradoxon die verborgenen Variabeln widerlegt? oder habe ich da in Physik gepennt?

"Here, then, are the key features of EPR.

* EPR is about the interpretation of state vectors ("wave functions") and employs the standard state vector reduction formalism (von Neumann's "projection postulate").
* The Criterion of Reality is only used to check, after state vector reduction assigns an eigenstate to the unmeasured system, that the associated eigenvalue constitutes an element of reality.
* (Separability) EPR make the tacit assumption that, because they are spatially separated, some "reality" pertains to the unmeasured component of the combined system.
* (Locality) EPR assume a principle of locality according to which, if two systems are far enough apart, the measurement of one system does not directly affect the reality that pertains to the unmeasured system. (This non-disturbance is understood to include those quantities on the distant, unmeasured system whose values can be inferred from the reduced state of that system.)
* Locality is critical in guaranteeing that simultaneous position and momentum values can be assigned to the unmeasured system even though position and momentum cannot be measured simultaneously on the other system.
* Assuming separability and locality, the demonstration of simultaneous position and momentum values depends on the state vector descriptions in conjunction with the Criterion of Reality.
* In summary, the argument of EPR shows that if interacting systems satisfy separability and locality, then the description of systems provided by state vectors is not complete. This conclusion rests on a common interpretive principle, state vector reduction, and the Criterion of Reality."

(http://plato.stanford.edu/entries/qt-epr)

[Myron]

http://plato.stanford.edu/entries/qm-bohm/#hv

Wenn ich es richtig verstanden habe, dann ist nur bewiesen worden, dass sich das Lokalitätsprinzip und die Annahme versteckter Variablen nicht miteinander vertragen. Wenn man Ersteres aufgibt, kann man durchaus mit versteckten Variablen operieren.

[[C]Arrowman]

* (Locality) EPR assume a principle of locality according to which, if two systems are far enough apart, the measurement of one system does not directly affect the reality that pertains to the unmeasured system. (This non-disturbance is understood to include those quantities on the distant, unmeasured system whose values can be inferred from the reduced state of that system.)
* Locality is critical in guaranteeing that simultaneous position and momentum values can be assigned to the unmeasured system even though position and momentum cannot be measured simultaneously on the other system.

Sprechen dann die Teleportationsexperimente für oder gegen die Lokalität? Ich mein für Objekte auf Quantenebene ist die Donau schon eine Strecke. Ich meine mich zu erinnern das die Informationen ohne Zeitverlusst übertragen werden, also unabhängig von der Entfernung. Hat Lokalität überhaupt etwas mit Entfernung zutun oder kann ein System beliebig groß sein, sprich Volumen bzw. Umfang haben. *Gehrinkühlanlage einschalten geh*

[Myron]

Sprechen dann die Teleportationsexperimente für oder gegen die Lokalität? Ich mein für Objekte auf Quantenebene ist die Donau schon eine Strecke. Ich meine mich zu erinnern das die Informationen ohne Zeitverlusst übertragen werden, also unabhängig von der Entfernung. Hat Lokalität überhaupt etwas mit Entfernung zutun oder kann ein System beliebig groß sein, sprich Volumen bzw. Umfang haben. *Gehrinkühlanlage einschalten geh*

Darauf kann ich Dir leider nicht kompetent antworten.
Vielleicht findest Du hierin etwas:
http://plato.stanford.edu/entries/qt-entangle

[Gwendolan]

Die Quantenmechanik ist sehr schwer zu verstehen. Wie man es allerdings NICHT tun sollte, zeigt der meiner Meinung nach schreckliche Film "What the Bleep do we know?". Dort wird - unter anderem von einem angeblichen Quantenphysiker - behauptet, aufgrund der Indeterminiertheit der Quanten hätten wir a) definitiv einen freien Willen und b) könnten allein mit Willenskraft die Umwelt beeinfalussen.
a) Wieso soll der Wille freier sein, wenn er das Produkt einer Kausalkette ist die mit einem Zufall begann als wenn er das Produkt einer unendlichen Kausalkette ist?
b) Nur weil die Elementarteilchen nicht festgelegt sind sollen sie unseren Gedanken gehorchen?

[Myron]

Wie man es allerdings NICHT tun sollte, zeigt der meiner Meinung nach schreckliche Film "What the Bleep do we know?". Dort wird - unter anderem von einem angeblichen Quantenphysiker - behauptet, aufgrund der Indeterminiertheit der Quanten hätten wir a) definitiv einen freien Willen und b) könnten allein mit Willenskraft die Umwelt beeinfalussen.

Siehe "Quantum Approaches to Consciousness".

Daraus:
"The original motivation in the early 20th century for relating quantum theory to consciousness was essentially philosophical. It is fairly plausible that conscious free decisions ('free will') are problematic in a perfectly deterministic world, so quantum randomness might indeed open up novel possibilities for free will. (On the other hand, randomness is problematic for volition!)"

Mehr kann ich zu diesem Thema leider nicht beisteuern, weil ich mich damit noch nicht befasst habe.

[[C]Arrowman]

sehr interesannter TExt, werde ihn aber niocht jetzt voll lesen habe lesezeichen gesetzt und werde es nachholen, danke.

[Myron]

Hier ist noch ein Text:

"Action at a Distance in Quantum Mechanics"

[HF*******]

http://forum.brights-hamburg.de/quantenphysik-t7.html
Noch Fragen?

Das EPR-Paradoxon spricht nicht gegen das Kausalitätsprinzip ansich.

[folgsam]

Warum? Laut EPR-Paradox lassen sich bei beiden Teilchen zeitgleich Effekte beobachten.

Es lässt sich nicht entscheiden was zuerst kam : die Manipulation am Teilchen, oder der Effekt am 2. Teilchen.

Anmerkung zum verlinkten Thread : Wer auch immer "The Bright" ist :

[Gandalf]

Hallo!

@Gwendolan

a) Wieso soll der Wille freier sein, wenn er das Produkt einer Kausalkette ist die mit einem Zufall begann als wenn er das Produkt einer unendlichen Kausalkette ist?

Du setzt hier etwas voraus, was (quanten)physkalisch nicht gegeben ist: eine 'erste Ursache'. Zudem ist (leider) nur noch 'eine' der 4 klassischen Kausalbeziehungen in der (klassischen) Naturwissenschaft bekannt. Die anderen 3 werden den Geisteswissenschaften zugerechnet. Was sich dann rächt, wenn man die quantenphysikalischen Kausalbeziehungen wissenschaftlich einordnen will und es sich zeigt, das diese im wesentlichen auf Denkfehler beruhen, die zwar im Alltag nachvollziehbar sind, aber die Verstehbarkeit von quantenphysikalischen Zusammenhängen nahezu völlig verhindern.

b) Nur weil die Elementarteilchen nicht festgelegt sind sollen sie unseren Gedanken gehorchen?

... nein nicht den Gedanken, - sondern der 'Wahl'!

Auch wenn es viele nicht "glauben mögen" - physikalsische Experimente belegen etwas anderes: http://de.wikipedia.org/wiki/Quanten-Zeno-Effekt

===> der Freie Wille ist physikalsich begründet! (auch wenn wir im Alltag zu 99,9x % unseren "automatisierten Subroutinen" vertrauen und uns von ihnen steuern lassen)

Im übrigen fand ich den "Bleep-Film" gar nicht sooooo schlecht. Macht er doch eine breite Öffentlchkeit spielerisch mit einer Thematik bekannt, die die "trockene Wissenschaft" sonst niemals rüberbrigen würde. Auch wenn vieles Spekulativ und Nicht -Nachprüfbar erscheint, führt es doch regelmäßig zu inspirierenden Streitgesprächen und Diskussionen ... ;)


Viele Grüße

[taotne]

===> der Freie Wille ist physikalsich begründet! (auch wenn wir im Alltag zu 99,9x % unseren "automatisierten Subroutinen" vertrauen und uns von ihnen steuern lassen)

Nun musst du nur noch zeigen, wie quantenphysikalische Ereignisse auf die Hirnphysiologie Einfluss nehmen und so tatsächlich einen "freien Willen" produzieren. Aber das dürfte für dich ja ein Klax sein.
Das interessante ist ja, dass die Frage, ob die Quantenphysik deterministisch ist, oder nicht, absolut irrelevant ist für die Frrage nach der Willensfreiheit.
Das Gehirn ist kein quantenphysikalisches System. Selbst wenn es in den quantenphysikalischen Systemen im Gehirn nicht deterministisch zugeht ist das irrelevant für die Makroebene( wie etwa für Bereitschaftspotentiale). Bis einmal genug Neuronen feuern, damit irgendeine Handlung vollzogen wird verschwindet ein Quanteneffekt im statistischen Nirvana. John Eccles hat versucht den freien Willen quantenmechanisch zu begründen und ist daran kläglich gescheitert. Wenn du diese Fakten bezweifelst, steht es dir ja frei die ganze moderne Hirnforschung zu zerpflücken und in Grund und Boden zu argumentieren. Wenn dir das gelingt, wäre dies vielleicht sogar schon Nobelpreisverdächtig. Anfangen kannst du mir dem Buch Gerhard Roth: Fühlen, Denken, Handeln; Wie das Gehirn unser Verhalten steuert. 2003. Viel Spaß und Glück dabei.

Im übrigen fand ich den "Bleep-Film" gar nicht sooooo schlecht. Macht er doch eine breite Öffentlichkeit spielerisch mit einer Thematik bekannt, die die "trockene Wissenschaft" sonst niemals rüberbrigen würde. Auch wenn vieles Spekulativ und Nicht -Nachprüfbar erscheint, führt es doch regelmäßig zu inspirierenden Streitgesprächen und Diskussionen ... ;)

Abgesehen davon, dass die Ramtha's School of Enlightenment die Frechheit besitzt eine breite, unvorbereitete und in vielen Dingen ignorante(im Sinne der Unwissenheit)Öffentlichkeit absolut abstruse pseudowissenschaftliche Hypothesen als wissenschaftliche Theorien vorzusetzen, fand ich den Film wie jeden religiösen bzw. New-Age Film einlullend und zutiefst romantisch. Anstatt der Wahrheit näher zu kommen will man den Menschen ein schönes Gefühl geben und ihn in den Mittelpunkt der Welt stellen. Dafür ist meiner Meinung nach aber nicht die Wissenschaft da, sondern die Kunst. Dort kann man sowas machen(oder auch nicht). Wenn du davon sprichst, dass die "trockene Wissenschaft" sowas niemals rüberbringen würde, gebe ich dir recht. In diesem Betrieb läuft einiges daneben, dass aber leider meist auch in der Natur der Sache liegt. Naturwissenschaft ist kompliziert. Da gibt es nichts zu deuteln. Aber dann gibt es Leute, die schaffen es, jemandem eine Sache mit einem Satz zu erklären, für die jemand anderes 10 ellenlange Bandwurmsätze braucht. Dann gibt es wieder Leute, die schaffen es einen für Wissenschaft zu interessieren und andere, die einen nichts mehr hassen lassen als Naturwissenschaft. Das ist alles bloß eine Frage der Aufbereitung

[HF*******]

Gandalf schrieb:
===> der Freie Wille ist physikalsich begründet! (auch wenn wir im Alltag zu 99,9x % unseren "automatisierten Subroutinen" vertrauen und uns von ihnen steuern lassen)

1. Taotne liegt richtig
2. Die Quantenphysik ist vollständig kausal, so dass jedwede Freiheit im Sinne einer Unabhängigkeit von Kausalaabläufen ausgeschlossen ist.

Selbst wenn man unterstellen würde, dass die Quantenphysik akausal und mit echtem Zufall versehen wäre und wenn man annehmen würde, dass diese Ereignisse nicht ohnehin im Rauschen der braunschen Wärmebewegung untergehen würden, würde dieses dann eben zufällige Ereignisse im Willen und in den Gedanken verursachen: Auch hier stellt sich die Frage, was das für eine Freiheit wäre, die Freiheit der Bindung an einen Zufallsgenerator. Ein Stückchen Wahnsinn würde ich nicht als Freiheit bezeichnen.

[folgsam]

Ließe man mich wählen, ich wählte den Wahnsinn.

Besser man lebt mit dem Chaos als Urgrund als der Sklave eines titanischen, seit unzählbaren Äonen bestehenden Uhrwerks zu sein.

[Klaus]

Die Quantenphysik ist vollständig kausal,

Da habe ich eben meine Zweifel, dieser Aussageform kann ich so nicht zustimmen. Da höre ich schon einen Kreazi sagen, seht ihr, so aufgeräumt hat der Herr, uns das alles hinterlassen.