Widerlegt die Quantenverschränkung nicht die Relativitätstheorie, die besagt, dass alles im Raum langsamer als die Lichtgeschwindigkeit sein muss??

6 Antworten

Warum mit verschränkten Quantenzuständen entfernter Teilchen keine Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit möglich ist:

Kapitel 1 - was ist ein Quantenzustand? Das ist kein gemessener Zustand eines Teilchens, sondern die Überlagerung aller möglicher Zustände, in denen das Teilchen sein kann, wenn gemessen wird. Vor der Messung sind nur die Wahrscheinlichkeiten der verschiedenen Zustände bekannt. Erst durch die Messung entscheidet sich das Teilchen für eine der Möglichkeiten, vorher weiß es selbst nicht, was herauskommt.

Kapitel 2 - was ist eine Verschränkung? Ein Quantenzustand muss nicht auf ein Teilchen beschränkt sein, sondern kann mehrere Teilchen umfassen. Diese Teilchen können auch weit voneinander entfernt sein, und man bezeichnet sie dann als verschränkt. Aber es handelt sich nicht um mehrere Quantenzustände, die durch Zauberei miteinander gekoppelt sind, sondern es ist in Wirklichkeit nur einer.

Kapitel 3 - was ist das Besondere daran, das Einstein "spukhafte Fernwirkung" nannte? Wenn die Zustände zweier verschränkter Teilchen schließlich gemessen werden, kommt dabei bei beiden jeweils ein Zustand heraus, der vom gemessenen Zustand des anderen abhängt, so als hätten sich die Teilchen abgesprochen, für welchen Zustand sie sich entscheiden sollen. Dies ist übrigens nicht ein versteckter Parameter, den die Teilchen mit sich tragen wie Zettel in Glückskeksen -  die Statistiken zB der Messungen von Spins verschränkter Teilchen zeigen, dass so ein Parameter nicht existiert, die Entscheidung fällt tatsächlich erst bei der Messung.

Kapitel 4 - warum kann man darüber nicht kommunizieren? Die Verschränkung gilt nur für den Quantenzustand vor der Messung, nicht für die Teilchen nach der Messung. Zwar kann der "Sender", der dem "Empfänger" eine Nachricht schreiben will, den Quantenzustand vor der Messung beeinflussen, aber was er "geschrieben" hat, weiß er selbst erst nach der Messung.

Kapitel 4 - Analogie. Wir nehmen hierfür nicht Schrödingers Katze in der Kiste. Wir ersetzen die Katze durch einen Würfel und die Kiste durch einen Würfelbecher. Der mit der Handfläche verschlossene Würfelbecher ist der Quantenzustand, die Wahrscheinlichkeiten für die 6 Würfelseiten ist 1/6. Nun geben wir 2 verschränkte Würfelbecher Bob und Alice und sagen Sie sollen schütteln und auskippen (das ist die Messung) und - spukhafte Fernwirkung - beide sehen die gleiche Augenzahl. Bob kann aber Alice auf diesem Wege nichts mitteilen - nach dem Fallen der Würfel ist die Verschränkung kaputt. Wenn Bob jetzt einen Würfel umdreht, dreht sich Alices Würfel nicht mit. Bob kann natürlich vorher seinen Becher noch einmal extra schütteln und damit im Ergebnis eine andere Augenzahl produzieren, aber er weiß nicht welche.

Hallo celik334,

nein, das tut sie nicht: Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) sagt u.a. aus, dass c das maximale Tempo kausaler Beziehungen ist.

Abstände zwischen Ereignissen

Zwei Ereignisse, die in einem gegebenen Koordinatensystem Σ die räumliche Entfernung Δs und den Zeitabstand Δt (Σ- Koordinatenzeit) haben, heißen zeitartig getrennt, wenn Δs < cΔt ist, lichtartig getrennt, wenn Δs = cΔt ist und raumartig getrennt, wenn Δs > cΔt ist.

Im ersten Fall gibt es ein Koordinatensystem, in dem sie gleichortig sind, d.h. an derselben räumlichen Stelle stattfinden. Ihr zeitlicher Abstand Δτ in diesem System heißt auch Eigenzeit. Im letzten Fall gibt es ein Koordinatensystem, in dem sie gleichzeitig sind und den räumlichen Abstand Δς haben. Ihre zeitliche Reihenfolge ist generell abhängig vom verwendeten Koordinatensystem, ist also Interpretationssache.

Nun zu verschränkten Teilchen

Wenn wir ein Spin-0-Teilchen in zwei Spin-½-Teilchen mit entgegengesetzt gerichtetem Spin zerlegen, sind deren Richtungen gänzlich unbestimmt. Wenn wir allerdings eine Achse als z-Achse auswählen und den Spin eines dieser Teilchen entlang dieser Achse messen, können wir +½ (in Richtung der Achse) oder −½ (entgegen der Achsenrichtung) als Ergebnis erhalten und wissen sofort, dass eine Messung des anderen Teilchens das gegenteilige Ergebnis liefern muss.

Nehmen wir nun an, wir entfernen uns jeder mit seinem Teilchen eine Lichtstunde voneinander. Dabei bleiben wir in Funkkontakt und richten unsere Messvorrichtung stikt parallel aus. Um 12:00 unserer gemeinsamen Zeit misst Du den Spin Deines Teilchens, ohne ein Ergebnis von mir erhalten zu haben, und erhältst −½. Das schickst Du mir per Funk. In dem Moment weißt Du, dass ich bei einer Messung +½ erhalten oder erhalten haben muss, egal ob ich schon um 11:00:01 Uhr gemessen habe oder erst um 12:59:59 messen werde. Um 13:00 Uhr oder später brauche ich eigentlich gar nicht mehr zu messen, da ich dann auch weiß oder zumindest wissen könnte, was ich messen werde.

Wenn ich zwischen 11:00:01 und 12:59:59 messe, sind die Messungen kausal unabhängig voneinander und die Ereignisse trotzdem klar negativ korreliert: Misst Du −½, messe ich +½ und umgekehrt, aber es gibt keinen Weg, eine Messung als Ursache des anderen Messergebnisses festzunageln.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – + Auseinandersetzung mit Gegnern der RT

Die Quantenverschränkung widerspricht nicht der Relativitätstheorie, die besagt, dass die Geschwindigkeit von Objekten im Raum aufgrund der Lichtgeschwindigkeitsgrenze begrenzt ist. Die Relativitätstheorie behandelt vereinfacht gesagt die Relativität von Raum und Zeit sowie die Art und Weise, wie sich Masse und Energie im Universum verhalten. Sie schränkt insbesondere die Geschwindigkeit von Objekten auf maximal die Lichtgeschwindigkeit ein. Diese Prinzipien gelten unverändert, auch wenn sie in Situationen, in denen Quantenverschränkung auftreten, auf subatomarer Ebene, eingeschränkt sind. 

Die Quantenverschränkung ist ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem zwei oder mehr Teilchen in einem Zustand sind, in dem die Eigenschaften eines Teilchens direkt mit denen des anderen verknüpft sind, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Obwohl die Quantenverschränkung bestimmte Aspekte der klassischen Physik und der allgemeinen Relativitätstheorie herausfordert, widerspricht sie nicht den Grundprinzipien der Relativitätstheorie. Die Quantenverschränkung ist ein komplexes Phänomen, das noch nicht vollständig verstanden ist, aber sie steht im Einklang mit den Grundprinzipien der Relativitätstheorie.

nein, überhaupt nicht.

informationsübertragung schneller als lichtgeschwindigkeit würde in der tat probleme mit der kausalität mit sich bringen, aber sowas findet ja nicht statt.

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Physiker (Teilchenphysik)

... nicht wirklich, die spukhafte Fernwirkung (A. Einstein) übermittelt keine Informationen oder Teilchen, es werden nur Zustände übertragen.

Somit gibt es keine Verletzung der in der RT postulierten Annahme.

mfe

Woher ich das weiß:Recherche