Welche Erkenntnis liefert das Doppelstpalexperiment?
Den ganzen skeptischen Physikern nach zu urteilen, überhaupt nichts. Oder was genau?
Denn ich habe immer gedacht, dass dadurch veranschaulicht werden kann, dass Teilchen in der Quantenphysik -sofern man nicht hinsieht - überall sein können, sich teleportieren etc
6 Antworten
Hallo SpaceXBoss,
das klassische Doppelspaltexperiment (DSE) zeigt zunächt einmal in erster Linie, wie sich Wellen überlagern. Wenn man den Abstand der Spalte kennt, kann man am Abstand der Minima bzw. der Maxima die Wellenlänge ablesen.
Das ist aber wahrscheinlich nicht das, was Du meinst. Es geht um "Teilchen". Dies können durchaus Photonen sein, aber im Prinzip könnte man Ähnliches auch mit Elektronen etc. machen, nur muss man dann entweder die Strukturen oder die Impulse der Elektronen klein machen (kleiner Impuls – große Wellenlänge).
Und da liefert uns das DSE wichtige Einblicke darin, was ein "Teilchen" überhaupt sind, nämlich nicht ein Körper im Kleinformat (Korpuskel), sondern die elementare Anregung eines universellen Feldes (bei Photonen des elektromagnetischen Feldes, bei Elektronen des Elektronenfeldes etc.). Es wird durch den Zustandsvektor beschrieben, einen abstrakten Vektor, der mit der Wellenfunktion identisch ist.
Diese hat direkte Auswirkungen auf die Wahrscheinlichkeiten, mit denen für bestimmte Zustandsgrößen (Observablen) bestimmte Werte gemessen werden.
Jeder Zustand ist eine ÜberlagerungDie Wellenfunktion wird oft als "unbestimmter Zustand" bezeichnet. Das stimmt nicht. Nur weil ein Teilchen nicht mehr oder minder scharf lokalisiert ist, heißt das nicht, dass es überhaupt unbestimmt wäre. Ein Elektron im Atom etwa bildet eine stehende Welle, ein Orbital. In diesem Zustand ist seine Energie scharf bestimmt, und sein "Bahn"drehimpuls ist so scharf bestimmt, wie er überhaupt sein kann.
Abb. 1: Zwei verschiedene Orbitale
Bei einer genaueren Ortsmessung entsteht ein Zustand, in dem das Elektron schärfer lokalisiert ist, aber dies stellt dafür hinsichtlich der Energie und des Drehimpulses einen hochgradig überlagerten und damit "unbestimmten" Zustand dar.
...dass Teilchen in der Quantenphysik -sofern man nicht hinsieht ...
Es geht nicht um das bloße Hinsehen, sondern um Interaktion. Wenn etwas z.B. mit Photonen interagiert, stellt das schon eine Messung im Sinne der Quantik dar.
Unbestimmtheitsrelation- ... überall sein können,...
Nicht nur sein kann, sondern ist. Ein Teilchen mit scharf bestimmtem Impuls ist tatsächlich überall. Je genauer man es lokalisiert, desto unbestimmter wird der Impuls. Dies steckt hinter der Unbestimmtheitsrelation von HEISENBERG.
...sich teleportieren etc. ...
Die Teleportation ist ein anderes Ding. Hier werden Zustandsgrößen fernübertragen.
Beugungsbild aus Punkt für PunktSo oder so: Auf einer photographischen Schicht oder einem digitalen Detektorfeld hinter dem Doppelspalt wird jedes "Teilchen" einen einzigen "Punkt" (nicht im mathematischen Sinne ohne Ausdehnung, es geht um Moleküle, die eine chemische Reaktion unterlaufen) oder Pixel hinterlassen. Aus quantenfeldtheoretischer Sicht ist dies als Artefakt der Tatsache zu deuten, dass das Quant elementar ist, d.h., nur als Ganzes registriert werden kann.
Erst viele ergeben ein Beugungsbild. Das allerdings entsteht auch, wenn die Teilchen gleichsam einzeln den Doppelspalt passieren.
Überlagerung bei einem TeilchenMehr noch: Wenn man einen Spalt mit einem Detektor versieht, der das "Teilchen" passieren lässt, aber registriert, entstehen anstelle des Doppelspalt- Interferenzmusters zwei Einzelspalt- Beugungsbilder. Das lässt nur den Schluss zu, dass ohne den Detektor jedes "Teilchen" durch beide Spalte geht; sonst würde der keinen Unterschied machen.
Wer sich unter einem "Teilchen" nur eine Korpuskel vorstellen kann, hat damit zwangsläufig ein Problem. Das liegt aber nur an der Vorstellung, und die muss ersetzt werden:
- BOHMs Ausweg besteht darin, sich vorzustellen, dass es das eigentliche Teilchen und eine Führungswelle gebe, die das eigentliche Teilchen jongliert. Die Führungswelle überlagert sich. Das eigentliche Teilchen geht durch einen Spalt, aber es gibt keine Möglichkeit, herauszufinden, durch welchen. Ein wichtiger Nachteil ist, dass sie für jedes Teilchen zwei Entitäten erfordert (Teilchen und Führungswelle) und man eine nicht einmal erforschen kann.
- Nach der Kopenhagener Deutung nimmt bei der Messung einer bestimmten Zustandsgröße diese überhaupt erst einen bestimmten Wert an, der Zustandsvektor "kollabiert" und verändert sich irreversibel. Es gibt freilich nicht die Kopenhagener Deutung, sondern unterschiedliche Versionen, die dem Zustandsvektor unterschiedliche Bedeutungen zuschreiben. Nur die Verbindung mit der Wahrscheinlichkeit ist klar.
- EVERETTs Viele-Welten- Hypothese geht ebenfalls von einem abstrakten Zustandsvektor aus, der aber bei Messung nicht kollabiert, sondern die Realität in verschiedene Abzweigungen aufspaltet.
Danke Dir, freu' ich mich schon drauf. Vielleicht gibt aber noch jemand eine ausführlichere und bessere Antwort...
Wobei, man kann Antworten (anders als Kommentare) beliebig editieren und seine eigene Antwort verbessern, wo das nötig ist.
Das Doppelspalt-Experiment und die darauf aufbauende Quantenfeldtheorie (QFT) machen uns klar, dass sich der gesamte physikalische Inhalt des Universums begreifen lässt als Summe aller Schwankungen des Feldes der vier physikalischen Grundkräfte.
Man kann dieses Feld gut vergleichen mit der Oberfläche eines Sees, wenn es regnet: Was ein in den See fallender Regentropfen dort an Schwankungen der Wasseroberfläche zur Folge hat, entspricht — als Portion von Energie — einem einzelnen Elementarteilchen.
Materie ist nichts weiter als (über unterschiedlich große Zeitspannen hinweg) an bestimmte Form gebundene Energie — ganz analog zu Eis: Jeder Eisbrocken ist über mehr oder weniger Zeit hinweg an Form gebundenes Wasser.
- Wozu dient das Doppelspaltexperiment? /=
- Wie funktioniert das Doppelspalt-Experiment? — Jeder Schüler der Oberstufe sollte es kennen und verstehen. /M /= /==
- Das Doppelspalt-Experiment für Materiewellen — z.B. Elektronen
Das Doppelspaltexperiment liefert erkentnisse darüber das wir als beobachter einfluss auf das ergeniss durch das blosse beobachten haben. Was verblüffent und beängstigeend ist.
Die ganzen Physiker sind aber dagegen. Sie sagen die Laufbahn wird durch das Messungsgerät beeinflusst
Also idk
Quantentheorie, superposition, und Matrixtheorie halten dagegen. JA Physik ist echt kompliziert zu jeder theorie gibt es eine gegentheorie.
dass man z.B. elektronen (aber auch neutronen und ganze moleküle) nicht als klassiche teilchen beschreiben kann. sondern hier nur eine quantenmechanische Beschreibung funktioniert.
Speziell beim Doppelspalt-Experiment ist, dass die Teilchen sich wie eine Welle ausbreiten. Sie können sich nur so überlagern wie sie es tun, wenn sie Information von beiden Spalten haben. Trotzdem kommen die Teilchen einzeln am Bildschirm an. Immer! Wie kann das sein, dass ein Teilchen Information von beiden Spalten hat, obwohl es immer nur an einem Ort ist, wenn du hinschaust?
Welche skeptischen Physiker sagen, das Doppelspaltexperiment sage überhaupt nichts?
Danke, Stern bekommst du!