Warum ist Quantenverschränkung möglich?
Ich meine...wie ist das möglich? Wie kann ein Teil verschiedene Zustände "annehmen"/haben, wenn man es nicht beobachtet; gleichzeitig aber einen festen Zustand annehmen, wenn man es beobachtet?
5 Antworten
In der Quantenmechanik wird das Elektron als Wahrscheinlichkeitswelle beschrieben. Die Wahrscheinlichkeitswelle gibt dabei die Punkte an, an dem sich das Elektron am warscheinlichsten befindet. Es ist nicht erlaubt zu fragen wo das Elektron sich befindet. Es ist aber erlaubt zu fragen, wenn ich das Elektron an diesen bestimmten Punkten Suche, wie wahrscheinlich ist es, dass ich es dort finde?
Die Quantenmechanik basiert damit auf dem Prinzip des Zufalls, das Wahrscheinlichkeit aber nicht zwangsläufig Ungewissheit bedeutet, kann ein Glücksspiel in einem Kasino zeigen. Das Haus muss nicht wissen, wie das Spiel nun wirklich ausgehen wird. Es reicht die Wahrscheinlichkeit so zu legen, dass egal wie das Spiel endet, das Haus mit Gewissheit immer mehr bekommt als es ausgibt.
Quantenverschränkung ist ein Phänomen welches das Verhalten von Quantenverschränkten Teilchen beschreibt. Demzufolge ändert ein Teilchen seinen Zustand Augenblicklich sobald sein Partnerteilchen seinen Zustand ändert und zwar unabhängig von der Entfernung. Es scheint als würden die Teilchen Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit austauschen. Das Phänomen wurde von Albert Einstein als "Spukhafte Fernwirkung" bezeichnet.
Die Quantenmechanik ist die beste Theorie die wir haben, denn ohne die Quantenmechanik währen all unsere elektronischen Geräte z.b. nicht da, denn diese Geräte basieren auf der Quantenmechanik.
Nein. Das weiß man aber auch noch nicht. Das ist immernoch sehr Mysteriös warum das so ist.
Am Anfang sagte Albert Einstein, es gäbe keine Spukhafte Fernwirkung. Die Zustände der Teilchen stehen bereits fest auch bevor du hinschaust. Verschränkte Teilchen entstehen immer dann, wenn Teilchen miteinander Wechselwirkung also kollidieren.
Nun sagte Albert Einstein, dass der Zustand der Teilchen bereits festliegt. Man kann es mit 2 Paar Handschuhe vergleichen. Wenn ich einen Rechten Handschuh und einen Linken Handschuh jeweils in einen Separaten Koffer lege und diesen Koffer mit dem einen Handschuh in die Antarktis bringe und den 2. Koffer mit dem anderen Handschuh habe ich hier in Deutschland. Wenn ich nun den Koffer öffne und einen Linken Handschuh vorfinde, weiß ich, dass sich bei der Antarktis im Koffer der rechte Handschuh befinden muss auch ohne hineinschauen zu müssen.
Das sagte Bohr allerdings nicht. Anders wie Albert Einstein sagte Bohr, dass erst die Messung das Teilchen in einen Zustand zwingt und daher Augenblicklich das Quanten verschränkte Teilchen beeinflusst. Was Albert Einstein allerdings nicht glauben konnte und wollte.
Bisher war alles nur eine Hypothese die in keinem Experiment durchgeführt werden konnte. Mit der Zeit ging der Technische Fortschritt weiter und man konnte den Versuch zum ersten mal aufbauen. Und tatsächlich hatte Bohr recht.
Die Quantenmechanik ist durchaus sehr Mysteriös und scheint der klassischen Physik zu widersprechen. Man kann nicht sagen warum das so ist, man kann nur sagen das es so ist.
Stell dir vor du ein Elektron (das in eine Superposition steht) interagiert mit einem weiteren Elektron. Beide bewgen sich wieder von einander weg, allerdings weißt du nicht wie, du weißt nur, dass die Impulserhaltung gilt. Das bedeutet, solltest du jetzt ein Elektron von beiden messen und dabei seinen Impuls feststellen, so weißt du automatisch auch den Impuls des anderen Elektron, obwohl beide -bevor du sie gemessen hast- in einer Superposition waren. (Übrigens sind diese Elektronen ab der Interaktion miteinander verschränkt)
Zur Klarstellung:
Ein Elektron irgendwo "zu finden" bedeutet nichts anderes, als einen Effekt zu beobachten, den wir im Rahmen unserer physikalischen Modelle deuten als "habe dort ein Elektron angetroffen".
Teilchen in der Quantenmechanik haben verschiedene Eigenschaften wie z.B. Geschwindigkeit, Position und Spin. Wenn wir keine Information darüber haben welche Werte diese Eigenschaften bei einem Teilchen annehmen kann das in einer Wellenfunktion beschrieben werden. Die Wellenfunktion enthält verschiedene Eigenzustände (Werte) mit der jeweiliger Wahrscheinlichkeit in der dieser Wert bei einer Messung herauskommt. Die Wahrscheinlichkeit ist allerdings nicht fix, sondern verschiebt sich phasenweise (wellenförmig) je nachdem wann die Messung vorgenommen wird. Seit Erwin Schrödinger wissen wir dass sich die verschiedenen Eigenzustände vollkommen unabhängig voneinander entwickeln, solange die Wellenfunktion nicht gestört wird. Wenn dann die Messung vorgenommen wird kommt es zum sogenannten Kollaps der Wellenfunktion. Dann können die Phasen verschiedener Zustände miteinander verrechnet werden und sich zu zum Teil gegenseitig aus der Gleichung nehmen. Übrig bleibt eine Wahrscheinlichkeit mit denen verschiedene Werte als Messergebnis vorkommen.
Beim Doppelspalt Experiment kann das gut beobachtet werden. Hier werden Teilchen auf eine Wand mit zwei Spalten geschossen und danach gemessen wo sie auf der Wand dahinter landen. Wenn wir prüfen durch welchen der beiden Spalte das Teilchen gewandert ist bilden die gemessenen Positionen jeweils einen Strich hinter jedem Spalt. Wenn wir das aber nicht tun kommt es stattdessen zu Interferenzmustern. Das klappt übrigens nicht nur wenn man es mit einzelnen Photonen oder Elektronen macht, sondern auch mit ganzen Atomen und sogar größeren Molekülen.
Dazu warum es überhaupt zum Kollaps der Wellenfunktion kommt gibt es die verschiedensten Theorien. Heutzutage ist Dekohärenz als Erklärung relativ beliebt, und da kommt dann auch tatsächlich die Quantenverschränkung ins Spiel. Quantenverschränkung bedeutet nämlich nichts anderes als dass man Informationen über eine oder mehrere Eigenschaften eines Teilchens über den Umweg eines anderen Teilchens bekommen kann. Das ist nicht nur zwischen zwei Teilchen möglich sondern kann sich auf sehr große Systeme "verbundener" Teilchen übertragen die dann darüber übereinstimmen welche Werte die Eigenschaften dieses Teilchens haben. Bei der Dekohärenz geht man davon aus dass die Wellenfunktion nicht wirklich kollabiert, sondern dass sich der gemessene Eigenzustand des einzelnen Teilchens nur in die Wellenfunktion des größeren Systems mit einfließt. Somit würde es in der Wellenfunktion in der wir uns befinden eine Version (Eigenzustand) von uns geben die Ergebnis A misst und eine die Ergebnis B bekommt, mit den dazugehörigen Wahrscheinlichkeiten dieser beiden Versionen versteht sich. Das resultiert natürlich in unendlich vielen möglichen Konfigurationen die sich immer weiter vervielfältigen würden. Es ist daher auch nicht wichtig ob tatsächlich gemessen wurde oder jemand Zugriff auf das Ergebnis hat, sondern nur dass dieses Teilchen sozusagen mit uns in Kontakt gerät und in die Wellenfunktion unseres Systems verschränkter Teilchen mit einfließt.
Ich weiß nicht ob das was ich geschrieben habe halbwegs nachvollziehbar ist, aber wenn du dich dafür interessierst und der englischen Sprache mächtig bist gibt es auch auf Youtube gute Kanäle wie PBS Spacetime oder Looking Glass Universe die das gut erklären.
Schau mal auf dem YouTube Kanal 100 Sekunden Physik da wird sowas erklärt
Darauf kann dir niemand Antworten, auser der, der die Naturgesetze gemacht hat.
Sie sind wie sie sind.
Man kann erklären warum ein Heisluftballon aufsteigt. Heise Luft dehnt sich aus und ist dann leichter als kalte.
WARUM sie sich ausdehnt weis keiner. Sie könnte ja einfach heiser werden ohne sich auszudehnen. Dann wûrden einfach verschieden warme "Blasen" in der Atmosphäre stehen. Es gäbe keinen Wind, somit wûrde kein Wasserdampf ûber Land geblasen werden und es gäbe dort kein Regen.
Es könnte alles anders sein, dann wäre aber wahrscheinlich keiner hier um sich Gedanken darűber machen zu können. ....
.....warum sind wir eigentlich hier... :)
Ist wie in der Medizin, ob der Patient lebt oder tot ist spielt erst dann ne Rolle wenn man die Rechnung an die KK stellt
Wenn du das mit der Quantenverschränkung verstehen willst, dann musst du erst mal die Quantenmechanik und ein pasr Grundlagen der Physik verstehen
Von diesen Partnerteilchen und diesem Austausch von Informationen, der unmittelbar erfolgen müsste, also auch schneller als Lichtgeschwindigkeit (was ja eigentlich nicht geht?) habe ich auch gehört. Hast du Gedanken dazu, wie genau dieser Austausch so schnell möglich sein kann? LG