Frage von aringa12345, 149

Woher wissen Elektronen o. Ä., dass sie beobachtet werden?

Hi :))

Es ist ja so... Wenn man Elektronen durch 2 Spalten schießt, gibt es ein Intefferenzmuster obwohl das nur bei Wellen der Fall wäre und nicht bei Teilchen.

Und wenn man das Messen will, verhalten sich die Elektronen normal wie Teilchen... Und wenn man so tut als würde man messen, verhalten sie sich wieder wie Wellen.

Woher "wissen" die das? Sie haben kein Gehirn, kein Bewusstsein...

Und sorry wenn ich was falsch geschrieben/beschrieben habe. Kenne mich nicht so aus ^^

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 56

Woher wissen Elektronen o. Ä., dass sie beobachtet werden?

Sie müssen es nicht wissen, sie wechselwirken einfach mit anderen Partikeln. Das Wort "beobachtet werden" ist auch irreführend. Wenn ein Komet durch das Sonnensystem streift, wird er ständig von Sonnenlicht beschienen und reflektiert es, und zwar - und das ist das Wichtige, er reflektiert es anders als seine Umgebung. Dies tut er auch dann, wenn niemand bewusst hinguckt.

Hier geht es aber nicht darum, ob jemand bewusst hinguckt, sondern ob das Elektron überhaupt mit etwas wechselwirkt, was es nur als Ganzes tun kann.

Wenn man Elektronen durch 2 Spalten schießt, gibt es ein Intefferenzmuster obwohl das nur bei Wellen der Fall wäre und nicht bei Teilchen.

Weil es das, nämlich ein "Teilchen" im Sinne einer kleinen Murmel oder dergleichen, einfach auch nicht ist. Es ist auch nicht eine Welle. Es ist ein Quant, und Quanten haben in der Tat Eigenschaften von beidem.

Tatsächlich neige ich zu der Überzeugung, dass es überhaupt nur Quanten gibt, auch wenn sich einige davon wellenartiger verhalten als andere und sich besser überlagern lassen und kohärent sein können. Etliche sind auch Quasiteilchen, wie die Phononen. Sie sind Quanten, weil die Materie, durch die sich Schallwellen bewegen, auch nicht kontinuierlich angeregt werden können.

Und wenn man das Messen will, verhalten sich die Elektronen normal wie Teilchen...

Was heißt schon "normal"? Vielleicht empfindest Du es als "normal", dass sie sich wie "Teilchen" im Sinne von kleinen Mürmelchen verhalten, weil wir mit diesem Bild quasi aufgewachsen sind.

Antwort
von einfachsoe, 68

Es ist die Art wie man sie beobachtet.
Beobachten ist äquivalent dem Messen.

Du siehst Gegenstände auch nur, weill sie Licht absorbieren und emittieren. Dies ist eine Wechselwirkung. Bei jeder Wechselwirkung geschieht etwas mit dem Objekt.

Die Elektronen werden meist mit Feldern (elektrisch oder magnetisch) gemessen. Durch diese Felder werden sie aber beeinflusst.

Diese Beeinflussung kann man nicht umgehen. Da kann man auch noch das 3. NA (actio, reactio) anwenden

Antwort
von Astroknoedel2, 36

Hallo aringa12345,

diese ist wohl einer der ersten und meistgestellten Fragen von Leuten, die sich mit der Quantenphysik auseinandersetzen.

Wie du ja aus der klassischen (das bedeutet "normalen") Physik kennst, braucht man zur Messung eines Objektes nicht mehr, als ein stinknormales Messgerät. Wenn du zum Beispiel messen willst, wie schnell ein Auto ist, dann kannst du das ganz einfach messen, genauso gilt es für alle anderen Größen. Du kannst dem Auto z.B einen Geschwindigkeitsvektor zuordnen, oder einen Zustandsvektor. Anders: Es bereitet keine großen Probleme, mit klassischen Größen zu arbeiten. 

In der Quantenmechanik werden Zustände ähnlich definiert, allerdings mit mathematischen Abweichungen. Dort können Superpositionen verschiedener Zustände existieren, also mehrere Überlagerungen. 

Ein Quantensystem kann sich also in einer Überlagerung mehrerer Zustände befinden. Wenn dieses Quantensystem allerdings von außen gestört wird, reduzieren sich diese einzelnen Zustände zu einem Zustand (Reduktion der Wellenfunktion).  Ich hoffe, du konntest so weit folgen.

So, also wenden wir das mal darauf an, du hast dein Quantensystem (Welle), welches sich ausbreitet, dann kommt die äußere Störung (Messgerät), welche das System beeinflusst, sich dann also reduziert. 

Das war eine sehr populärwissenschaftliche Erklärung des Phänomens. Wenn du mehr wissen möchtest, dann lies dir am Besten andere Fragen hier auf GF durch (es gibt nämlich viele ähnliche Fragen).

LG, Astroknoedel

Antwort
von Peterwefer, 53

Sie 'wissen' nichts. Sie gehorchen (auch und vor allem im Experiment) nur den Gesetzen der Physik. Und ob sich Elektronen wie Teilchen oder wie Wellen verhalten, ist eine Frage des Experimentes.

Antwort
von grtgrt, 30

Bitte lies https://www.gutefrage.net/frage/interferenz-am-doppelspalt-durch-1-elektron#answ... .

Die Tatsache, dass sich Interferenz einstellt, wenn man Elektronen einzeln hintereinander durch den Doppelspalt schickt, ist Beweis dafür, dass jedes Elektron Welle ist. 

Wo wir glauben, es als Teilchen zu beobachten, sehen wir nur stark lokal eintretende Auswirkungen hervorgerufen durch Interaktion der das Elektron darstellenden Welle mit anderen Wellen. Eben diese Interaktion ist gemeint, wenn Quantenphysiker davon sprechen, dass das Elektron "beobachtet" werde.

Antwort
von BurkeUndCo, 13

Wie willst Du sie (die Elektronen) beobachten? Mit Licht.

Und das Licht aus Auswirkungen auf diese Elektronen.

Antwort
von FloTheBrain, 59

Das beste daran ist ja noch, dass sich die Elektronen auch anders verhalten, wenn sie erst nach dem passieren des Doppelspalts beobachtet werden. So als ob (oder vielleicht auch genau so), sie eine Verbindung in die Vergangenheit hätten.

In der Quantenphysik gibt es viele solcher Phänomene, die sich nicht mit unserer Vorstellungskraft vertragen.

Eine Beobachtung in der Quantenmechanik ist immer ein direkter Eingriff, kein passives Beobachten wie in der uns vertrauten Makroskopischen Welt. Teilchen "wissen" also, dass sie beobachtet werden, weil sie gestört werden.

https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/nawi.inst.251/Didactics/quanten...

Antwort
von AhmedB, 10

Google mal Kopenhagener Deutung

Antwort
von Yulia2512, 41

Hallo :) Google doch bitte "Welle-Teilchen-Dualismus" :) 

Ich denke, da findest du deine Antworten. 

Es ist ein sehr interessantes Thema :)

Liebe Grüße

Kommentar von AhmedB ,

also ich finde die Kopenhagener Deutung plausibler , wo bei es nicht allzu viele unterschiede zur welle-teilchen-dualismus gibt 

Antwort
von Fabian0307, 39

#100SekundenPhysik.

Sie wissen es nicht - sie leben ja nicht. Ich versteh es leider auch nur schwer. Wenn man etwas nicht beobachtet ist es relativ. Wenn du nicht Zuhause bist kannst du nicht wissen ob dein Bett noch da ist oder nicht - logisch. Wenn man Elektronen nicht beobachtet weiss man auch nicht wo sie sind - sie können überall sein. Aber sei nicht so sicher so genau weiss ich das auch nicht!

Kommentar von einfachsoe ,

Es geht hierbei nicht um darum ob man selber etwas sieht oder nicht. Wenn du nicht zuhause bist bleibt das Bett aber immernoch an seinem Ort. Es interagiert ja mit allem Umliegenden. Dieses Experiment ist einfach das perfekte Beispiel, dass die Welt wie wir sie wahrnehmen so nicht 100% richtig ist. Die Position des Elektron ist auch noch klar definiert, nur ist seine Form verändert. Es ist kein Materieteilchen mehr sondern eine Welle - folglich ist es überall gleichzeitig (Ort ist klar definiert). Das Beobachten besteht nicht aus dem uns üblichen sehen. Vielmehr muss das beobachtete Objekt vorher mit etwas (z.B. Licht) interagieren. Und diese Interaktion verändert das Elektron. "Es weiß, dass es beobachtet wird". Beobachten ist hierbei das falsche Wort. Korrekt wäre messen.

Kommentar von AhmedB ,

wo du schon von 100sekundenphysik redest er hat ein video gemacht zur Kopenhagener Deutung also eine theorie wie das zu erklären ist

Antwort
von quantologe, 20

Wolfgang Ernst Pauli, Physiker und Nobelpreisträger sagte einmal "Atome wissen und behalten". Mit dieser Meinung steht er längst nicht mehr alleine. Vieles spricht also dafür, dass es auf der Quantenebene so etwas wie Intelligenz gibt.

Kommentar von Astroknoedel2 ,

Kein ernsthafter Physiker glaubt das. Das ist nicht als Unfug.

Paulis Spruch war nichts weiter als ein Spruch, ein Spruch, den er wahrscheinlich vor neugierigen Journalisten oder in einem populärwissenschaftlichem Buch gemacht hat.

Antwort
von Pudelwohl3, 69

Das ist Quantenphysik nicht wahr?

In der Quantenphysik gibt es dolle Phänomene, die unsere Vorstellungsmöglichkeiten sehr arg strapazieren und an Grenzen bringen.

In der Quantenphysik kann es sein, dass Du abends Dein Auto vor der geschlossenen Garage abstellst und es am Morgen drinnen wieder vorfindest.

Oder anders: Kaum schaut man hin, ist alles schon anders.

Wahrscheinlich wärst Du mit dieser speziellen Frage in einem Physikforum besser aufgehoben.

Kommentar von einfachsoe ,

Ich hoffe das Beispiel mit dem Auto soll eine Analogie sein. Denn das ist so nicht möglich.

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