Frage von qgsdlcfwkdgsd, 97

3 Fragen zur Quantenphysik?

  1. Bisher beobachtet man Quanteneffekte ja nur im mikroskopischen Bereich. Gäbe es aber auch Bedienungen/Möglichkeiten wie Quanteneffekte in (bedeutender) Wechselwirkung mit der Makroskopischen Welt treten können? Ist der Beobachter Effekt z.B. beim Doppelspalt Experiment eine solche Wechselwirkung?

  2. Warum bzw. woher weiss ein Elektron/Teilchen, dass es beobachtet bzw. gemessen wird. Also ob es sich als Welle oder Teilchen verhalten muss?

  3. Gibt es in der Quantenphysik noch viele Effekte/Gesetze, die man wahrscheinlich noch nicht entdeckt hat? (nichts esoterisches, wie es einige meinen)

Tut mir Leid, ich weiss vielleicht wie ihr sehr noch nicht wirklich viel über die Quantenphysik ^^ bin aber sehr interessiert darin.

Antwort
von Maarduck, 53

Frage 1: Es gibt makroskopische Quanteneffekte, z.B. die Supraleitung und Suprafluidität. Der Doppelspalteffekt gehört nicht zu diesen makroskopischen Quanteneffekten.

Frage 2: Jedes Quantenobjekt ist immer gleichzeitig Welle und Teilchen. Je nachdem wie man das Experiment gestaltet, kommt mal die eine, mal die andere Eigenschaft zum Vorschein. Wenn du dir einen schweren Stein mal auf den Fuß fallen lässt, mal in einen Sandhaufen, dann weiß der Stein ja auch nicht wann er wehtun muss und wann nicht ;-)

Frage 3: Ja, da gibt es mit Sicherheit noch einiges zu entdecken und an Gesetzen zu formulieren. Schön wäre z.B. eine makroskopische Wärmebewegung, analog zur Supraleitung. Dann könnte man nämlich ein Perpetuum mobile 2. Art bauen. Ein PM 1. Art ist bewiesener Maßen unmöglich (siehe Noether-Theorem), aber ob es einmal ein PM 2. Art geben wird, konnte die Physik noch nicht eindeutig entscheiden. Auch bei der überlichtschnellen Informationsübermittlung durch Quanteneffekte gibt es in der Physik noch Streit, wie das Phänomen zu bewerten ist.

Antwort
von Astroknoedel2, 34

Hallo qgsdlcfwkdgsd,

das sind alles interessante Fragen.  Man nahm lange Zeit an, dass es eine feste Grenze zwischen Quantenwelt und klassicher Welt gebe, den sogenannten Heisenbergschen Schnitt.  Unter dieser Grenze würde sich alles quantenemchanisch verhalten, oberhalb alles "normal".

Heute weiß man, dass es diese Grenze wahrscheinlich nicht gibt. Der "größte" bisher beobachtete Quanteneffekt war die Interferenz von zwei Fullerenen am Gitter (Fullerenen sind Moleküle, die aus 60 Kohlenstoffatomen bestehen, also recht mächtige Dinger).     

Der Grund, warum Quanteneffekte, je größer und massereicher das System ist, seltener werden, liegt an der Dekohärenz.

Dekohärenz besagt, dass je stärker das System mit der Umgebung wechselwirkt, je massereicher und energiereicher es ist, Quanteneffekte (Superposition, usw.) aufgehoben und "zerstört" werden. 

Da Menschen, Katzen, Autos sehr massereich und groß sind, lohnt es sich da gar nicht mehr, von Quanteneffekten zu sprechen, weil die sich schon so schnell aufgehoben haben, dass es nicht einmal Sinn ergibt, darüber zu reden.

Aber trotzdem haben Quanteneffekte und die Gesetze der Quantentheorie Einfluss auf die makroskopische Welt. Ohne das Pauli-Prinzip gäbe es beispielsweise keine Atome. Ohne die Wellenmechanik könnte das Elektron nicht um den Kern kreisen, usw.

2.  Ein Elektron weiß nicht, wann es beobachtet wird. Eine Messung bringt den Überlagerungszustand zum kollabieren, das lässt sich übrigens auch durch Dekohärenz erklären.

3. Nun, die Frage kann man auch als philosophisch werten, im Sinne von: Haben wir alles verstanden ?    Die Antwort darauf lautet: Nein.

Wenn man die Frage physikalisch auffasst, kann man sagen:  In der klassischen Formulierung der Quantentheorie gibt es ständig neue Effekte und Geräte, siehe das Rastertunnelmikroskop, welches erst in den 90ern aufkam und sämtliche anderen Geräte, die sich Quanteneffekte zu nutze machen.

Aber neue fundamentale Effekte, ich glaube nicht, dass es noch etwas derartiges gibt. Aber natürlich gibt es Probleme der "höheren" Quantenmechanik, siehe  relativistische Quantenfeldtheorie, UV-Divergenzen, usw.

LG, Astroknoedel

Antwort
von grtgrt, 21

Bitte lies die sog. Expertenanwort von uteausmuenchen auf Seite https://www.gutefrage.net/frage/kann-mir-jemand-die-quantentheorie-erklaeren-bzw... .

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