Was ist die Heisenbergsche Unschärferelation?
Ich checks nicht
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4 Antworten
Die Heisenberg'sche Unschärferelation beschreibt einen der wichtigsten Unterschiede der Welt des Allerkleinsten von unserer Welt der "Größenordnung Millimeter bis Kilometer".
Elementarteilchen sind "leider" keine kleinen "Billiardkugeln". Sie haben immer auch Wellencharakter. In der Quantenmechanik beschreiben wir sie als sich ausbreitende Wellenpakete. Unsere Vorstellung versagt hier, weil uns die Quantenwelt so fremd ist. Etwas Vergleichbares gibt es in unserer Welt der makroskopischen Dinge nicht.
Wichtig ist aber, sich klar zu machen, dass mit diesem "Welle-/Teilchen-Dualismus" nicht gemeint ist, dass ein Elementarteilchen oder Licht mal ein Teilchen, mal eine Welle ist. Es ist dauerhaft etwas anderes, was wir uns nicht vorstellen können, weil wir es mit nichts aus unserer Umgebung vergleichen können - und das eben sowohl Eigenschaften einer Welle und eines Teilchens besitzt.
Die Unschärferelation ist eine Folge dieser Eigenschaft der Quantenwelt. Bei einem Wellenpaket sind bestimmte Eigenschaften - komplementäre Messgrößen - nicht gleichzeitig scharf festgelegt. Eher sind verschiedene Werte dafür möglich und deswegen gleichermaßen real. Der Zustand ist eine Art Überlagerung aller Möglichkeiten.
Die bekannteste Form der Unschärferelation betrifft Ort und Impuls. Ort und Impuls sind bei einem Elementarteilchen nicht gleichzeitig festgelegt. Würden wir den Ort eines Teilchens messen, dann zwingen wir das Teilchen, sich für diese Messgröße unter allen möglichen Werten zu entscheiden - wir zwingen es in einen aus allen Möglichkeiten zufällig ausgewählten Eigenzustand…. das stört aber seine anderen Eigenschaften, weshalb komplementäre Messgrößen genau dann nicht eindeutig festgelegt sind.
Bei Ort und Impuls ist das noch einigermaßen veranschaulichbar. Denn ein ausgedehntes Wellenpaket ist nun einmal nicht auf einen konkreten Ort festgelegt. Ein scharf umgrenztes Wellenpaket ist zwar gut lokalisiert - aber sein Frequenzspektrum, das mit dem Impuls zusammenhängt, ist es nicht. Dies bedeutet, dass Elementarteilchen einfach nicht mit klassischen Bahnbewegungen richtig beschrieben werden können.
Es gibt aber noch andere Messgrößen - etwa die verschiedenen Drehimpulskomponenten - deren Werte nicht gleichzeitig festgelegt sein können und für die entsprechend ebenfalls Unschärferelationen bestehen.
Man muss auch begreifen, dass die Unschärferelation kein Messproblem beschreibt, das man bei geschickter Versuchsanordnung eben doch irgendwie loswerden könnte. Sie beschreibt eine fundamentale Eigenschaft der Natur: In der Welt des Allerkleinsten ist die Natur unscharf, also nicht festgelegt auf einen möglichen Wert, sondern eine Überlagerung aller Möglicheiten - bis man sie durch Wechselwirkung beeinflusst.
Hier, zwei Videos:
Gerne! Ich weiß es leider nicht und ich bezweifle, dass es irgendjemand weiß, aber ich frage mal ein paar Kollegen aus der Quantenphysik.
Das ist sehr lieb, danke! Kannst du mir dann bescheid geben, sobald du von denen ne Antwort hast? Das wäre richtig cool
Hier, das dürfte für dich von Interesse sein:
https://www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/quanteneffekte/zwischen-quanten-und-alltagswelt/
Welle und Teilchen sind nur zwei Sichten auf das Gleiche im Sinne der Unschärferelation. Erzwingt man experimentell Ortsschärfe, hat man Teilchen, erzwingt man Impulsschärfe*, hat man Wellen. Anders gesagt: das Absolutquadrat einer Wellenfunktion an einem Ort ist die Wahrscheinlichkeitsdichte, dort ein Teilchen "anzutreffen".
*) der Impuls hängt direkt mit der Wellenlänge zusammen. Wirklich genau kann man die Wellenlänge aber nur bei einem unendlich langen Wellenzug messen - je kürzer der Wellenzug, desto genauer der Ort, desto unschärfer die Wellenlänge und damit der Impuls.
Ich glaube, ganz simpel zusammengefasst, dass Teilchen erst einen Zustand annehmen, wenn du sie anschaust
Dann verwechsel ich da etwas. Genau darüber habe ich mich vor langer Zeit auch einmal informiert. Sry wenn die Antwort falsch war. Deswegen extra "ich glaube" vorangesetzt..
Je genauer du die Position eines Teilchens kennst, umso ungenauer kennst du den Impuls eines Teilchens und umgekehrt.
Wow, vielen vielen Dank für diese ausführliche Antwort!
Wissen wir denn, warum es so ist? Also warum unterscheidet sich die Quantenebene dahingehend so sehr von der alltäglichen Physik?