Benjamin
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Im 20 Jahrhundert entwickelte sich eine neue Art von Physik, die Quantenphysik. Sie beschäftigt sich mit dem Mikrokosmos und beschreibt die kleinsten, uns bekannten Vorgänge der Natur.
Eine der besonderen Leistungen der Quantenphysik ist die Erkenntnis, dass unsere Möglichkeit zu erkennen beschränkt ist. Ich spreche hiermit die Heisenberg'sche Unschärferelation an und die daraus resultierende Kopenhagener Deutung. Ihr nach können wir den Ort und den Impuls eines Teilchens nur mit einer bestimmten Genauigkeit erfassen. Im Bereich der Quantenphysik können wir keine genauen Aussagen mehr treffen bezüglich des Verhaltens einzelner Teilchen. Wir sind gezwungen Naturvorgänge nur noch mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu beschreiben. Wir können nicht mehr sagen, wann und wo ein Teilchen genau auftreffen wird oder wo es sich gerade befindet. Wir können Aussagen darüber nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit verbinden.
Die Problematik des Ganzen gründet (wenn man so sagen will) im Welle-Teilchen-Dualismus der kleinsten, uns bekannten Teilchen. Wir müssen so ehrlich sein und sagen, dass wir gar nicht wissen, wie zum Beispiel Elektronen aussehen. Sie sind viel zu klein, als dass wir sie auf herkömmliche Weise betrachten könnten. Das Eigenartige an diesen kleinen Teilchen ist ihr mysteriöses Verhalten. Einerseits verhalten sie sich wie winzige Tennisbälle und andererseits wie mikroskopische Wasserwellen. Beide Verhaltensmuster, sowohl das Teilchenverhalten als auch das Wellenverhalten müssen einbezogen werden, damit wir die Vorgänge des Mikrokosmos erklären können.
Doch eine Frage blieb, die immer wieder gestellt wurde: Wie sieht die Natur wirklich aus?
Sind die Photonen des Lichtes nun winzige Teilchen oder sind winzige Wellen?
Heute wird allgemein folgende Ansicht vertreten: Photonen sind sowohl Teilchen als auch Wellen und zugleich keines von beiden. Photonen werden als Teilchen gesehen, wenn man einen Naturvorgang beschreiben will, der mit Hilfe des Teilchenverhaltens erfolgreich erklärt werden kann und sie werden als Wellen gesehen, wenn man mit Hilfe des Wellenverhaltens dies erreichen kann. Insofern gibt es noch keinen genauen Aufschluss darüber, was Photonen nun wirklich sind.
Eine weitere, besondere Ansicht hat sich durch die Quantenphysik verbreitet. Und zwar die Ansicht, dass (wie schon erwähnt) man unmöglich genaue Aussagen über das Verhalten von winzigen Teilchen geben kann. Die Berechenbarkeit des Mirkokosmos grenzt an der Unschärferelation und an der Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion. Einige Physiker, darunter auch Einstein, konnten sich mit dieser Einschränkung nie wirklich anfreunden. Auch ich kann mich mit ihr nicht anfreunden. Einstein meinte dazu: "Gott würfelt nicht." Er konnte sich nicht damit abfinden, dass sich die Natur nicht ganz entschleiern lässt und dass wir sie somit nicht vollkommen beschreiben können. Mit anderen Worten: Einstein wollte nicht an Zufällen glauben. Er war wohl eher der Ansicht, die Welt hätte ihre konkrete Ordnung und ihre konkreten Abläufe.
Auch ich denke, dass es keinen Zufall gibt und dass man das außergewöhnliche Verhalten der Quantenobjekte anders deuten kann.
Ein hochinteressantes Naturphänomen ist die Interferenz, die uns unweigerlich auf die Wellennatur von Licht und auch Materie schließen lässt. Auf der anderen Seite ist da zum Beispiel der Photoeffekt, der sich mit der Teilchentheorie des Lichts erklären lässt.
Ich bin der Auffassung, beide Verhalten sind gleichberechtigt. Beschreiben wir einen Naturvorgang mit Hilfe des Wellenverhaltens, dürfen diesen Vorgang nur aus der Sicht der Wellentheorie bewerten. Beschreiben wir einen Naturvorgang mit Hilfe des Teilchenverhaltens, dann sind wir gezwungen diesen Vorgang aus der Sicht der Teilchentheorie zu bewerten.
Vermischen wir jedoch beides, kommt es zu erheblichen Erkenntnisproblemen.
Dazu ein Beispiel:
Die Interferenz ist ein Wellenverhalten. Schickt man Elektronen durch einen ausreichend schmalen Doppelspalt und ist die Quelle klein genug, so interferieren die Elektronen. Am Beobachtungsschirm erkennt man die abwechselnd hellen und dunklen Streifen. Auf den dunklen Streifen (dort, wo eine Reaktion einsetzt) treffen die Elektronen weit öfter auf, als auf den hellen. Dieses Verhalten wird damit erklärt, dass sich die Elektronen nach dem Doppelspalt - verursacht durch die Beugung - teils verstärken und teils auslöschen.
So weit so gut.
Wie aber will man dieses Verhalten verstehen, wenn man die Elektronenquelle nur ganz selten Elektronen aussenden lässt, so dass im Schnitt immer nur ein Elektron einen der Spalte passiert? Auf diese Art können sich die Elektronen nicht gegenseitig auslöschen, weil sich ja immer nur ein Elektron auf der Streck zwischen Quelle und Bebachtungsschirm befindet.
Dies ist ein typisches Erkenntnisproblem, das dadurch verursacht wird, dass man versucht hat, ein Wellenverhalten aus der Sicht der Teilchentheorie zu verstehen.
Ich vertrete die Auffassung, dass man damit die Gleichberechtigung der Wellen- und Teilchentheorie verletzt und somit ein unlogisches Ergebnis erhält.
Weiters denke ich, dass derselbe Fehler bei der Interpretation der Unschärferelation vorkommt. Die Ungenauigkeit von Ort und Impuls ist die Folge davon, dass man ein Wellenverhalten mit der Teilchentheorie deutet.
Beugt man einen Elektronenstrahl an einem Spalt, laufen die Elektronen dahinter auseinander und die Richtung ihrer Impulse sind nicht exakt vorhersagbar. Wollen wir die Impulse bestimmen müssen wir den Spalt entsprechend größer wählen, so dass keine Beugung auftritt, dadurch verzichten wir jedoch auf den genauen Ort, von dem die Elektronen ausgehen.
Die Beugung ist ein Wellenverhalten. Wollen wir jedoch den Impuls der Elektronen bestimmen, verwenden wir die Teilchentheorie. Somit kann kein schlüssiges Ergebnis rauskommen.
Nun nicht denken, dass ich Heisenberg'sche Unschärferelation für eine Unwahrheit halte. Nein, ich bin davon überzeugt, dass sie einen Naturvorgang richtig beschreibt. Jedoch denke ich, ist die Interpretation der Unschärferelation falsch. Wir können nicht mit Recht sagen, dass sich der Ort und der Impuls von Quantenteilchen nicht beliebig genau feststellen lässt, weil wir nicht mit Recht sagen können, dass es sich um Teilchen handelt. Die Beugung am Spalt ist ein Wellenverhalten, insofern dürfen wir mit diesem Verhalten nicht von einer Eigenschaft von Teilchen sprechen.
Genau derselbe Fehler tritt auch bei der Wahrscheinlichkeitsinterpretation von Teilchen auf. Ein Wellenverhalten wir aus der Sicht von Teilchen gedeutet.
Sehen wir die Unschärferelation und die Wahrscheinlichkeitsinterpretation als ein Wellenverhalten, so können wir dies als einen völlig natürlichen Naturvorgang verstehen, ohne dass wir Begriffe wie "Zufall" in den Mund nehmen.
wartend auf die Meinung anderer Physikbegeisterter
Ben
Eine der besonderen Leistungen der Quantenphysik ist die Erkenntnis, dass unsere Möglichkeit zu erkennen beschränkt ist. Ich spreche hiermit die Heisenberg'sche Unschärferelation an und die daraus resultierende Kopenhagener Deutung. Ihr nach können wir den Ort und den Impuls eines Teilchens nur mit einer bestimmten Genauigkeit erfassen. Im Bereich der Quantenphysik können wir keine genauen Aussagen mehr treffen bezüglich des Verhaltens einzelner Teilchen. Wir sind gezwungen Naturvorgänge nur noch mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu beschreiben. Wir können nicht mehr sagen, wann und wo ein Teilchen genau auftreffen wird oder wo es sich gerade befindet. Wir können Aussagen darüber nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit verbinden.
Die Problematik des Ganzen gründet (wenn man so sagen will) im Welle-Teilchen-Dualismus der kleinsten, uns bekannten Teilchen. Wir müssen so ehrlich sein und sagen, dass wir gar nicht wissen, wie zum Beispiel Elektronen aussehen. Sie sind viel zu klein, als dass wir sie auf herkömmliche Weise betrachten könnten. Das Eigenartige an diesen kleinen Teilchen ist ihr mysteriöses Verhalten. Einerseits verhalten sie sich wie winzige Tennisbälle und andererseits wie mikroskopische Wasserwellen. Beide Verhaltensmuster, sowohl das Teilchenverhalten als auch das Wellenverhalten müssen einbezogen werden, damit wir die Vorgänge des Mikrokosmos erklären können.
Doch eine Frage blieb, die immer wieder gestellt wurde: Wie sieht die Natur wirklich aus?
Sind die Photonen des Lichtes nun winzige Teilchen oder sind winzige Wellen?
Heute wird allgemein folgende Ansicht vertreten: Photonen sind sowohl Teilchen als auch Wellen und zugleich keines von beiden. Photonen werden als Teilchen gesehen, wenn man einen Naturvorgang beschreiben will, der mit Hilfe des Teilchenverhaltens erfolgreich erklärt werden kann und sie werden als Wellen gesehen, wenn man mit Hilfe des Wellenverhaltens dies erreichen kann. Insofern gibt es noch keinen genauen Aufschluss darüber, was Photonen nun wirklich sind.
Eine weitere, besondere Ansicht hat sich durch die Quantenphysik verbreitet. Und zwar die Ansicht, dass (wie schon erwähnt) man unmöglich genaue Aussagen über das Verhalten von winzigen Teilchen geben kann. Die Berechenbarkeit des Mirkokosmos grenzt an der Unschärferelation und an der Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion. Einige Physiker, darunter auch Einstein, konnten sich mit dieser Einschränkung nie wirklich anfreunden. Auch ich kann mich mit ihr nicht anfreunden. Einstein meinte dazu: "Gott würfelt nicht." Er konnte sich nicht damit abfinden, dass sich die Natur nicht ganz entschleiern lässt und dass wir sie somit nicht vollkommen beschreiben können. Mit anderen Worten: Einstein wollte nicht an Zufällen glauben. Er war wohl eher der Ansicht, die Welt hätte ihre konkrete Ordnung und ihre konkreten Abläufe.
Auch ich denke, dass es keinen Zufall gibt und dass man das außergewöhnliche Verhalten der Quantenobjekte anders deuten kann.
Ein hochinteressantes Naturphänomen ist die Interferenz, die uns unweigerlich auf die Wellennatur von Licht und auch Materie schließen lässt. Auf der anderen Seite ist da zum Beispiel der Photoeffekt, der sich mit der Teilchentheorie des Lichts erklären lässt.
Ich bin der Auffassung, beide Verhalten sind gleichberechtigt. Beschreiben wir einen Naturvorgang mit Hilfe des Wellenverhaltens, dürfen diesen Vorgang nur aus der Sicht der Wellentheorie bewerten. Beschreiben wir einen Naturvorgang mit Hilfe des Teilchenverhaltens, dann sind wir gezwungen diesen Vorgang aus der Sicht der Teilchentheorie zu bewerten.
Vermischen wir jedoch beides, kommt es zu erheblichen Erkenntnisproblemen.
Dazu ein Beispiel:
Die Interferenz ist ein Wellenverhalten. Schickt man Elektronen durch einen ausreichend schmalen Doppelspalt und ist die Quelle klein genug, so interferieren die Elektronen. Am Beobachtungsschirm erkennt man die abwechselnd hellen und dunklen Streifen. Auf den dunklen Streifen (dort, wo eine Reaktion einsetzt) treffen die Elektronen weit öfter auf, als auf den hellen. Dieses Verhalten wird damit erklärt, dass sich die Elektronen nach dem Doppelspalt - verursacht durch die Beugung - teils verstärken und teils auslöschen.
So weit so gut.
Wie aber will man dieses Verhalten verstehen, wenn man die Elektronenquelle nur ganz selten Elektronen aussenden lässt, so dass im Schnitt immer nur ein Elektron einen der Spalte passiert? Auf diese Art können sich die Elektronen nicht gegenseitig auslöschen, weil sich ja immer nur ein Elektron auf der Streck zwischen Quelle und Bebachtungsschirm befindet.
Dies ist ein typisches Erkenntnisproblem, das dadurch verursacht wird, dass man versucht hat, ein Wellenverhalten aus der Sicht der Teilchentheorie zu verstehen.
Ich vertrete die Auffassung, dass man damit die Gleichberechtigung der Wellen- und Teilchentheorie verletzt und somit ein unlogisches Ergebnis erhält.
Weiters denke ich, dass derselbe Fehler bei der Interpretation der Unschärferelation vorkommt. Die Ungenauigkeit von Ort und Impuls ist die Folge davon, dass man ein Wellenverhalten mit der Teilchentheorie deutet.
Beugt man einen Elektronenstrahl an einem Spalt, laufen die Elektronen dahinter auseinander und die Richtung ihrer Impulse sind nicht exakt vorhersagbar. Wollen wir die Impulse bestimmen müssen wir den Spalt entsprechend größer wählen, so dass keine Beugung auftritt, dadurch verzichten wir jedoch auf den genauen Ort, von dem die Elektronen ausgehen.
Die Beugung ist ein Wellenverhalten. Wollen wir jedoch den Impuls der Elektronen bestimmen, verwenden wir die Teilchentheorie. Somit kann kein schlüssiges Ergebnis rauskommen.
Nun nicht denken, dass ich Heisenberg'sche Unschärferelation für eine Unwahrheit halte. Nein, ich bin davon überzeugt, dass sie einen Naturvorgang richtig beschreibt. Jedoch denke ich, ist die Interpretation der Unschärferelation falsch. Wir können nicht mit Recht sagen, dass sich der Ort und der Impuls von Quantenteilchen nicht beliebig genau feststellen lässt, weil wir nicht mit Recht sagen können, dass es sich um Teilchen handelt. Die Beugung am Spalt ist ein Wellenverhalten, insofern dürfen wir mit diesem Verhalten nicht von einer Eigenschaft von Teilchen sprechen.
Genau derselbe Fehler tritt auch bei der Wahrscheinlichkeitsinterpretation von Teilchen auf. Ein Wellenverhalten wir aus der Sicht von Teilchen gedeutet.
Sehen wir die Unschärferelation und die Wahrscheinlichkeitsinterpretation als ein Wellenverhalten, so können wir dies als einen völlig natürlichen Naturvorgang verstehen, ohne dass wir Begriffe wie "Zufall" in den Mund nehmen.
wartend auf die Meinung anderer Physikbegeisterter
Ben
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