Menschen Wissenschaft Politik Mystery Kriminalfälle Spiritualität Verschwörungen Technologie Ufologie Natur Umfragen Unterhaltung
weitere Rubriken
PhilosophieTräumeOrteEsoterikLiteraturHelpdeskAstronomieGruppenSpieleGamingFilmeMusikClashVerbesserungenAllmysteryWillkommenEnglishGelöscht
Diskussions-Übersichten
BesuchtTeilgenommenAlleNeueGeschlossenLesenswertSchlüsselwörter
Schiebe oft benutzte Tabs in die Navigationsleiste (zurücksetzen).

Hat der Urknall alles verschränkt?

67 Beiträge, Schlüsselwörter: Urknall, Quanten, Verschränkung
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 14:58
Hi,

Ich stelle mir gerade die Frage, ob, wenn am Anfang alles eins war, das auch bedeutet, das jetzt alle Teilchen verschränkt sind.

Anlass zur Frage war dieses kurze Video:


Es wird darin zuerst erklärt, was die Welle/Teilchen Natur eines Elektrons ist, dann daraus gefolgert, dass es Verschränkung gibt, wenn zwei Elektronen anfangs „zusammen“ waren, und dann wird gesagt dass beim Urknall „alles“ zusammen gewesen wäre. Außerdem wird angedeutet, dass wegen des Einflusses des Beobachtens das ganze auch mit Bewusstsein zu tun hätte.

Ich kenne mich damit nicht aus, ich frage nur.

a


melden
Anzeige

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 15:56
loool dieses Filmchen hat mein Physik/Chemie Lehrer schon Gezeigt


melden
Marouge
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 18:31
@AnGSt

Ich antworte Dir mal kurz und knapp auf Basis meines bescheidenen Wissens über Quantenphysik:

„Verschränkung“ existiert nur auf Quantenebene. Auf der Ebene, die wir wahrnehmen können, also im Meso- und Makrobereich und im Bereich der klassischen Physik/Newton´schen Mechanik gibt es so etwas wie „Verschränkung“ nicht, da die Teilchen durch den Kontakt mit einer Vielzahl anderer, größerer Teilchen, sofort wieder „entschränkt“ werden würden.
"Verschränkung" ist außerdem ein sehr, sehr flüchtiges Geschehen.

Mit Bewußstsein haben die Quanten auch nichts zu tun (das behaupten aber die Esoteriker und Pseudowissenschaftler gerne), denn unter „Beobachter“ wird genauso auch das Gerät zur Beobachtung verstanden, welches ja per definitionem auch kein Bewusstsein besitzt, das Verhalten der Teilchen aber beeinflusst, da es durch die Messung/Beobachtung mit ihnen interagiert.

Hier ist es find ich ganz gut erklärt:

http://www.naklar.at/content/features/quantenkollaps/


melden
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 18:53
@Marouge

Ah gut, jetzt weiß ich Bescheid. Die großen Strukturen heben die Quanteneffekte in den kleinen Strukturen auf.

Ansonsten ist aber das Elektron ein Agnostiker, da es sich nicht entscheiden muss, durch welchen Spalt es fliegt. :D


melden
Marouge
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 19:19
@AnGSt
AnGSt schrieb:Ah gut, jetzt weiß ich Bescheid. Die großen Strukturen heben die Quanteneffekte in den kleinen Strukturen auf.
Exactly! ;)


melden
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 19:29
@Marouge

Was ist dann der Unterschied zwischen der Interaktion einer Messung mit dem Teilchen und der Interaktion der Doppelspaltwand mit dem Teilchen? Offenbar steht die Wand dem Teilchen erstmal im Weg, berührt es. Sollte das nicht auch den Quanteneffekt aufheben?


melden
Marouge
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 20:28
@AnGSt

Wieso Quanteneffekt? Wir sprachen doch von Quantenverschränkung, oder nicht?

Das Doppelspaltexperiment hat mit Verschränkung aber nichts zu tun, sondern damit wurde der Welle-Teilchen-Dualismus demonstriert.


melden
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 20:29
@Marouge

Das war für mich jetzt im Wesen eins.


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 20:40
Habe mir das Video auch mal angesehen. Ich bin mir fast sicher, dass es aus dem Eso-Schwurbelfilm "what the bleep do we know" stammt. Erklärt auch, warum das Experiment so esoterisch gedeutet wird. Vornweg: Ich bin auch kein Füssiker, habe damals nur Exphysik im Nebenfach gehabt.

Und noch was zum dem Filmschnipsel: Es wird dort das Doppelspaltexperiment dargestellt (recht gut sogar). Von Verschränkung ist erst mal gar nicht die Rede, erst in der nachfolgenden Szene wird es erwähnt. Was es mit dem Doppelspaltexperiment zu tun haben soll und ob überhaupt, wird nicht erwähnt. Das Wenige, was zur Verschränkung gesagt wird, würde wohl jedem echten Physiker die Schuhe ausziehen (hat Marouge ja schon angedeutet).

So jetzt zum kritischen Punkt mit dem Beobachter bzw. dem Bewusstsein. Wird ja gerne von den Lichtjüngern in ihrer Quanten-Mystik für allerlei Unfug missbraucht.

Und das nur vornweg: Was ich dazu sagen kann, wird Dir vll. gar nicht weiterhelfen, Quantenmechanik ist schwer zu verstehen, man muss sich schon sehr von gewohnten Vorstellungen lösen.

Was im Video als Beobachtung des Spaltes bezeichnet wird hat nichts damit zu tun, dass der Eso-Einstein einmal hinsieht und einmal nicht. Wie schon angemerkt handelt es sich um eine Messung eines Quants. Soweit ich weiß, wird die Polarisation gemessen.

So jetzt wird es lustig. Bei der Messung kommt es zum Kollaps der Wellenfunktion, da die Messung eine Eigenschaft des Quants festlegt. Das Quant besitzt jetzt keine Welleneigenschaften mehr und kann entsprechend kein Interferenzmuster mehr bilden.

Ist zugegebenermaßen eine sehr vereinfachte Darstellung, aber viel besser kann ich es Dir auf die Kürze auch nicht erklären. Es gibt zu Doppelspaltexperiment auch verschiedenen Deutungen, siehe bei WP:

Wikipedia: Doppelspaltexperiment

Vll. habe wir ja hier noch einen echten Physiker, der es besser darstellen kann.


melden
Marouge
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 21:05
@Konfuse
@AnGSt
Konfuse schrieb:Vll. habe wir ja hier noch einen echten Physiker, der es besser darstellen kann.
Ja, haben wir, und die ist wirklich gut im Erklären, und zwar @HYPATIA ;)
Es gibt auch einen Thread, wo sie die QP/QM sehr anschaulich dargestellt hat:

Diskussion: Quantenmechanik: Objektiver Zufall


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

09.03.2014 um 22:05
@Marouge
Hust! Ja, Hypatia kann wirklich gut erklären. Trotzdem hat mir nach der Lektüre ihres Posts ein wenig die Birne geraucht. Aber ich habe ja gesagt, die QM ist keine triviale Sache. Und weil sie so mystisch erscheint, wird sie ja gerne von der Esoterik / Pseudowissenschaft für allerlei hanebüchenen Unsinn (> Produkte) missbraucht.

Der Klassiker ist ja oben im Video angedeutet. Das menschliche Bewusstsein beeinflusse die Materie bzw. erschaffe die Realität. Ist ja zentrale Botschaft im oben genannten Schwurbel-Film, aus dem die Szene stammt. Darauf bezieht sich ja auch die sog. Quanten-Mystik.

Aber ich glaube, wir habe den TE @AnGSt jetzt nicht wirklich in seinem Sinne weitergeholfen. Der wollte ja wissen, ob alle Teilchen seit dem Urknall miteinander verschränkt sind.


melden
Marouge
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 00:08
@Konfuse
Konfuse schrieb:Aber ich glaube, wir habe den TE @AnGSt jetzt nicht wirklich in seinem Sinne weitergeholfen. Der wollte ja wissen, ob alle Teilchen seit dem Urknall miteinander verschränkt sind.
Ich würde mal sagen, die Antwort ergibt sich alleine schon aus der Definition für Quantenverschränkung:

Zitat: "Zwei oder mehr Teilchen können eine nicht lokale Verbindung miteinander eingehen, die man als Verschränkung bezeichnet."

Wikipedia: Quantenverschränkung#.C3.9Cberblick

Wären seit dem Urknall alle Teilchen miteinander verschränkt, dann wäre diese Definition obsolet ;)


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 00:39
Vielleicht hilft diese etwas einfachere Darstellung der QM schon mal für den Anfang:

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~ziegler/qm.html


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 10:48
Macht euch mal nicht so viel Gedanken um die Verschränkung :) Das sollte nicht verwirrender sein als Superposition, weil es genau das selbe ist.

Nehmen wir zum Beispiel die Position einer Münze. Wie die Münze liegt lässt sich durch zwei Zustände beschreiben, nämlich Kopf |K> und Zahl |Z>. Es gibt aber nur diese beiden Zustände, mehr Möglichkeiten hat das System (klassisch) nicht.

Der Spin eines Elektrons andererseits ist aber ein Quantenobjekt. Das bedeutet, es gibt Zustände, die kein klassisches Analogon haben. Selbstverständlich gibt es wieder die zwei Zustände Spin-Up |U> und Spin-Down |D>. Aber es gibt noch unendlich viele andere Zustände. Das Elegante ist jetzt, dass die Zustände einen Vektorraum bilden, das heißt sie lassen sich in einem bestimmten Schema "räumlich" zueinander sortieren. Genau wie die Vektoren (Zwei Zahlen, gemalt als Pfeil), die man aus der Schule kennt.

Das Besondere an Vektoren: Sie lassen sich addieren. Und noch besser: man kann eine "Basis" finden. Man braucht nur eine bestimmte Anzahl von Vektoren, dann kann man alle anderen Vektoren durch Summierung dieser Basisvektoren zusammenbasteln.

vuXm4EL

In diesem Bild zum Beispiel sind die drei Vektoren i,j und k die Basisvektoren. Zusammen mit den drei Zahlen ax, ay und az lässt sich so der Vektor a darstellen:

1wve

So, das funktioniert mit Pfeilchen ganz gut, aber ist verallgemeinerbar auf alle Vektorräume, auch wenn das etwas abstrakter dann wird. Man kann sich aber immer die Pfeilchen im Hinterkopf behalten.

Die möglichen Spin-Zustände bilden wie gesagt einen Vektorraum. Und wir brauchen jetzt eine Basis dazu. Geeignet dazu sind zum Beispiel die beiden Zustände |U> und |D>. Sie entsprechen den Pfeilchen i,j,k. Und daraus basteln wir jetzt einen beliebigen anderen Zustand, indem wir die Basisvektoren mit Vorfaktoren "skalieren" und dann addieren:

|A> = c1 * |U> + c2 * |D>

Der neue Zustand |A> entspricht also dem Pfeilchen a von oben. Das heißt jetzt aber nicht, dass sich der Spin zu einem Teil in |U> befindet, und zu einem anderen Teil ind |D>. Er befindet sich exakt und ohne Freiheiten in |A>. Das wird leider zum Beispiel in Verbindung mit Schrödingers Katze, sie "halb tot und halb lebendig" sein soll, immer sehr unglücklich dargestellt. Bei der Messung treten die Faktoren c1 und c2 möglicherweise tatsächlich als Wahrscheinlichkeiten auf, davor aber ist die Katze in einem reinen Zustand, der klassisch überhaupt nicht vergleichbar ist, NICHT in einem Zustandsgemisch.

Genauso wie das Pfeilchen a ein reiner Vektor ist. Man könnte zwar sagen, dass er zu gewissen Anteilen aus i,j und k "besteht", aber das ist überflüssig, weil i,j,k beliebig wählbar sind. Man könnte zum Beispiel a zusammen mit zwei anderen Vektoren auch als Basis benutzen. Wichtig ist ja nur, dass man daraus alle anderen Vektoren zusammensetzen kann.


So, jetzt wirds abgedreht :)

Wir haben gesehen, dass man Zustände addieren kann. Aber man kann sie auch "multiplizieren", und wir werden uns mal anschauen, was das bedeutet.

Dazu beginnen wir diese Mal mit zwei Elektronen, genauer gesagt mit ihrem Spin. Das ganze System ist offensichtlich ein Quantensystem, also hat es einen Quantemechanischen Zustand, der einen Vektorraum bildet. Mögliche Zustände dieses Systems sind zum Beispiel:

|UU>, |UD>, |DU>, |DD> (*)

Also entweder sind beide Elektronen in Spin-Down, oder beide Spin-Up, oder der eine Up und der andere Down. Diese vier Zustände bilden wieder eine Basis, das heißt indem ich beliebige Kombinationen dieser Zustände zusammensummiere erhalte ich wieder Zustände des Systems:

|F> = a*|UU> + b* |UD> + c*|DU> + d*|DD>

Ich brauche jetzt also vier Zahlen a,b,c,d um den Zustand in der Basis (*) darzustellen. Der Raum dieser Zustände ist also vierdimensional.

Uns interessiert jetzt, was wir zu erwarten haben, wenn wir die Elektronen messen. Bei einer Messung "fällt" der Zustand eines einzelnen Elektrons in einen der beiden Basisvektoren |U> oder |D>. Bei zwei Elektronen fällt das gesamte System in einen der Zustände |UU>, |DD>, |UD>, |DU>.

Das Besondere ist jetzt, dass sich die Basisvektoren des Zweiteilchen-Systems durch die Basen der beiden Einteilchensysteme beschreiben lassen und zwar durch eine bestimmte Multiplikation.

Konkret: |UU> = |U>*|U>

Gehen wir zurück zu unseren Pfeilchen, also den Vektoren, die man so aus der Schule kennt. Die Multiplikation von der wir hier reden heißt Dyadisches Produkt, und funktioniert so:

1wvo

Bringen wir das mal in Beziehung mit dem Spin-Zuständen:

1wvq

Dann sehen wir, dass das sauber aufgeht. Wenn ich zum Beispiel das eine Teilchen in Spin-Up und das andere in Spin-Down setze, dann erhalte ich für das kombinierte System:

1wvr
Also, oh wunder, genau das was rauskommen soll: UpDown

Und das ist ja ganz wundervoll, das heißt ich muss mich ja garnicht mehr darum kümmern, was das Gesamtsystem macht, ich kann die Zustände ja immer in die Zustände der Einzelteilchen separieren, oder? Rechnerisch ist doch alles durch die Einzelteilchen gegeben. Nö, leider nicht ganz.

Nehmen wir zum Beispiel diesen Zustand:

1wvt

Das ist ein vollkommen legitimer Zustand, nämlich einfach die Superposition von "UpDown" und von "DownUp". Dieser Vektor lässt sich aber nicht als Produkt darstellen. Könnt ihr gern mal ausprobieren, ihr werdet sehen, dass das unmöglich ist ;)

Das ist ein verschränkter Zustand. Das Zweiteilchensystem ist also nicht mehr in die Einzelzustände der einzelnen Teilchen separierbar. Aber das ist auch vollkommen okay, und muss ja auch so sein. Ich habe jetzt ja vier Basiszustände, die ich beliebig mischen kann. Zuvor hatte ich nur jeweils zwei Zustände (also auch vier), die aber nur beim jeweiligen Teilchen gemischt werden konnten, nicht querbeet.

Verschränkung ist also nur die logische Fortstetzung der Superposition von Zuständen, also der Tatsache, dass Zustände sich addieren lassen. Man sollte sich daher nicht weiter den Kopf zerbrechen, weil das direkt aus der Superposition folgt. Dahinter steckt nur die fast schon triviale Erkentniss, dass nicht jeder Vektor als Produkt darstellbar ist.

Auf die Frage des Threaderstellers kann man also höchstens antworten, dass "Verschränkung" kein besonderes Phänomen ist, sondern einfach die Tatsache, dass die Anzahl der Teilchen die Kombinationsmöglichkeiten immer weiter steigen. Aber das hindert ja niemanden daran, Teilchen wieder in einen Zustand zu bringen, der separabel ist. Sprich, Verschränkungen können auch wieder verschwinden. Wobei natürlich ganz interessant ist, dass wegen der Entropiezunahme im Universum der "Grad der Verschränktheit" ständig zunimmt, was ja auch genau das ist, was man mit "Chaos" meint: Die Zustände (Vektoren) der Systeme sind nicht mehr schön sortiert auf den Separablen Achsen, sondern würfeln zunehmend wild durcheinander.


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 16:47
Ich glaube, das verdient auch noch ein paar Worte:
AnGSt schrieb:Was ist dann der Unterschied zwischen der Interaktion einer Messung mit dem Teilchen und der Interaktion der Doppelspaltwand mit dem Teilchen? Offenbar steht die Wand dem Teilchen erstmal im Weg, berührt es. Sollte das nicht auch den Quanteneffekt aufheben?
Das Teilchen, das auf den Doppelspalt geschossen wird wechselwirkt natürlich mit der gesamten Blende. Demnach gibt es natürlich auch den Fall, dass das Teilchen an der Blende hängen bleibt. Nicht jedes Teilchen kommt am Schirm an.

So als Faustregel kannst du dir merken, dass das Teilchen alle möglichen Pfade durchläuft. Die Pfade, die am Ende nicht voneinander unterscheidbar sind, interferieren.

Zum Beispiel gibt es einen Pfad, der durch den linken Spalt führt, und einen Pfad, der durch den rechten Spalt führt. Es gibt auch einen Pfad, der durch den linken Pfad führt, in einem Bogen durch den rechten zurück, dann in einer Spiralform um den Kopf des Physikers und dann an den Schirm. All diese Pfade sind nicht voneinander unterscheidbar, weswegen diese Pfade auch interferieren. Dadurch ergibt sich das Interferenzmuster am Ende: Wenn du ein Teilchen am Schirm misst, dann auf eine Art und Weise, die der Summe aller Pfade, die zu diesem Ergebnis führen entspricht. Herzförmige Bahnen zählen dabei genauso wichtig wie geradlinige, auch wenn sich die "komischen" Bahnen gegenseitig wegheben (weil die Wirkung nicht stationär ist).

Schießt du ein Teilchen ab, und siehst am Schirm dann nichts, dann ist das Teilchen hängengeblieben. Ob diese Pfade jetzt interferieren können, sei mal dahingestellt (liegt natürlich an der Blende), aber prinzipiell ist das Ergebnis ein völlig anderes, weswegen das dann eine andere "Klasse" von Bahnen ist.

Deine Messung untersucht ja nur, ob du ein Teilchen hinten siehst, oder nicht. Solange du den Pfad nicht vermisst interferieren die Pfade, ansonsten nicht. Weil du einen Unterschied zwischen angekommenem Teilchen und verschlucktem Teilchen messen kannst, können die beiden Pfade nicht miteinander wechselwirken. Deswegen bemerkst du keine weiteren Effekte durch die Blende, weil die bei den Pfaden, die für das Ergebnis entscheidend sind, überhaupt keine Rolle gespielt hat.

Das ist natürlich alles nur die halbe Wahrheit. Eigentlich interferieren natürlich alle Pfade, man kann es nur nicht mehr beobachten, weil durch die Blende so starke Störungen in die absorbierten Pfade eingekoppelt werden, dass diese absolut dekohärent zu den durchfliegenden Pfaden werden. Und das bedeutet, dass die Pfade zwar interferieren, aber bei jedem Teilchen auf andere Weise, und man beobachtet überhaupt nichts Interessantes. Aber das wird etwas komplizierter, mit der Faustregel ist man ganz gut bedient ;)

Wenn dich das interessiert, dann hätte ich hier ein Experiment für dich, bei dem es genau um diese Interferenzfähigkeit von Teilpfaden geht:
Schrödingers Katze fotografiert(Blog von HYPATIA)


melden
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 17:01
@HYPATIA

Du erklärst mit großer Freude einem Typen mit diesbezüglich winzigem Verstand gut nachvollziehbar was Sache ist. Danke. :D

Nun, wenn ich fragen darf, warum beeinflusst die Messung das Teilchen? Sie steht ihm ja nicht im Weg, oder?

@Marouge

Das habe ich noch nicht kapiert.


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 17:02
AnGSt schrieb:Nun, wenn ich fragen darf, warum beeinflusst die Messung das Teilchen? Sie steht ihm ja nicht im Weg, oder?
Welche Messung meinst du?


melden
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 17:03
@HYPATIA

Diejenige bei der man fest stellt, durch welchen Spalt das Teilchen geflogen ist, wobei dadurch die Wellennatur verschwindet.


melden

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 17:12
Diese Messung steht dem Teilchen schon im Weg. Eine Messung ist zwangsläufig immer eine Wechselwirkung von Objekt und Messgerät. Weil das Messgerät jetzt so riesig ist, kann es nur stochastisch beschrieben werden. Man weiß also was es "im Mittel" macht, aber nicht genau quantenmechanisch. Einfach weil es viel zu kompliziert ist.

Eine solche Messung verändert also das Teilchen. Das kann alles Mögliche sein, von einem vollständigen Vernichten des Teilches angefangen, bis hin zu einer subtilen Phasendrehung. Eine solche Phasendrehung bedeutet vereinfacht gesagt, dass aus einem Wellenberg ein Wellental wird. Und das ist ganz entscheidend für Interferenzeffekte, weil ein Berg anders mit einem anderen Berg interferiert, als mit einem Tal.

Sagen wir mal, die Welcher-Spalt-Messung verändert die Phase der Pfade. Dann verschiebt sich dadurch das Interferenzmuster an dem Schirm. Das Problem ist jetzt: Das Messgerät ist absolut chaotisch aus quantenmechanischer Sicht. Die Phasenverschiebung sieht also jedes Mal anders aus. Das bedeutet, jedes Photon wird brav in seinem Interferenzmuster-Berg gemessen, weil es nur dort gemessen werden kann. Aber für jedes neue Photon sieht das Interferenzmuster anders aus. Deshalb findest du dann überall am Schirm Photonen. Ein einzelnes Interferenzmuster kannst du nicht sehen.

Deshalb konstruiert man ganz aufwendig Laser, die die Phasenbeziehungen der Photonen exakt aufeinander abstimmen. Sonst könnte man die ganze tollen Sachen garnicht sehen :)


melden
Anzeige
AnGSt
Diskussionsleiter
ehemaliges Mitglied

Lesezeichen setzen

Hat der Urknall alles verschränkt?

10.03.2014 um 17:19
@HYPATIA

Also kann man sagen, die Messung „berührt“ das Teilchen?


melden
311 Mitglieder anwesend
Konto erstellen
Allmystery Newsletter
Alle zwei Wochen
die beliebtesten
Diskussionen per E-Mail.

Themenverwandt
Anzeigen ausblenden