Was Versteht man unter einer Superposition?
1 Antwort
Konkret beschreibt man damit die doppelte Belegung einer räumlichen Position, die es eigentlich nicht geben kann, aber jene doppelte Belegung wurde wegen des raumzeitlichen Vorstellungsmodells relativierte. Denn dieses raumzeitliche Modell sah es als erwiesen an, dass Licht kein Licht streut und Photonen nicht kollidieren.
Die Teilchen (Photonen), aus denen Licht besteht, würden sich also frei durch die Gegend, aber immer aneinander vorbei bewegen und sich dabei stets überlagern – superpositionieren. Doch wurde Anfang des 21. Jahrhunderts bewiesen, dass Photonen doch kollidieren.
Nachdem nun der direkte Nachweis von Photonen-Kollisionen erbracht wurde, hätte eigentlich die obsolet gewordene Betrachtungsweise der Superposition völlig neu überdacht werden müssen. Daher stellten sich die folgenden Fragen:
- Wie erklärt sich denn jetzt die Superposition?
- Was passiert nun, wo die Photonen doch kollidieren?
- Welche Folgen hat das eigentlich für die theoretische Physik?
Wie man nun konkret weiß, kann es zu einer Kollision von Photonen kommen. Solch eine Kollision konnte erst 2015 akademisch korrekt belegt werden, und zwar völlig ungewollt, zufällig und beiläufig bei Experimenten mit Blei-Ionen. Und nach ausführlicher Analyse der Fakten wurden die Ergebnisse dann endlich 2017 am 14.August auf der Plattform Springer Nature veröffentlicht.
Wenn es dich tiefergehend interessiert, dann lese dazu Folgendes:
Nature Physics: Atlas Collaboration, 2017
Doch besonders hier auf gutefrage.de wird dieses immer noch geleugnet oder irgendwie so formuliert, als wäre es schon immer bekannt gewesen, und ständig wird immer noch die Relativitätstheorie bemüht. Daher ist heutzutage die Superposition noch immer ein wissenschaftlich unerklärtes Phänomen und gehört zu den kontroversen Themen, die man hier nicht diskutieren kann, weil es keine ernsthaften Experten gibt, sondern nur Störenfriede, die jede Diskussion darüber torpedieren wollen.
Doch wenn es dich interessiert, dann nimm mal explizit die Aussage zur Kenntnis, dass die Relativitätstheorie im Falle der Superposition nicht anwendbar ist, siehe hier in der Wikipedia Superposition.
Und bedenke: Alle Bücher vor 2020 beschreiben obsolet gewordene Vermutungen, und alle, die nicht dazulernten, tun dasselbe.
Was Enzi1 da beschreibt, ist ein erbärmlicher Versuch, meine Darstellung der Superposition zu diskreditieren, denn alle quantenphysikalischen Erwähnungen beschreiben zusammenhanglos etwas völlig anderes als eine Superposition.
Denn die Quantenphysik ist nur dann plausibel, wenn man das raumzeitliche Vorstellungsmodell zugrunde legt, wobei dieses Modell die Bewegung bedingt, und Bewegung bedingt einen Wechsel der Position, welche dann keine Superposition mehr beschreibt.
Die klassische Betrachtung einer Superposition (Überlagerung) ist der gegenwärtige räumliche Zustand, wo zwei Positionen und zwei Zeitpunkte identisch sind und sich daher die beiden Zustände (Quantitäten) pythagoreisch addieren und das Resultat als Intensität erfassbar wird.
Das ist auch bei der quantenphysikalischen Betrachtung nicht anders, und daher ist seit der erwähnten Kollision ein eklatanter Widerspruch entstanden, der das raumzeitliche Vorstellungsmodell ausdrücklich in Frage stellt und nun ausdrücklich die allgemeine Relativitätstheorie für den Fall der Superposition ausschließt, was nun aus historischen Gründen auch einer jeglichen quantenphysikalischen Überlegung zugrunde liegt.
Siehe Wikipedia: Superposition.
Das Prinzip setzt lineare Beziehungen für die zu überlagernden Größen voraus. Bei nichtlinearen Theorien wie etwa der Allgemeinen Relativitätstheorie ist es nicht anwendbar.
Quantenphysikalisch betrachtet werden ab er immer noch zwei gleichzeitig gegenwärtige Resultate von Wellenfunktionen pythagoreisch addiert, wobei jene Summe nur unbestimmt sein kann, weil die raumzeitliche Bedingung einen Positionswechsel erfordert. Damit entsteht aber auch der Widerspruch, dass damit die Superposition hinfällig wird. Dieser Umstand wird quantentheoretisch auch nicht mehr als Superposition bezeichnet.
Wie die Quantentheoretiker diesen Widerspruch erklären wollen, ist bis heute nicht wirklich geklärt. Es gibt zwar viele kontroverse Meinungen und Erklärungen, und hier erscheint mir die von Enzi1 bisher als die sinnloseste.
Sie ist nämlich ausschließlich darauf ausgerichtet, die einzelnen quantenphysikalischen Darstellungen aus dem Zusammenhang gerissen miteinander zu verknüpfen, als würden sie zusammenhören, um darzustellen, dass meine Darstellung einer Superposition absurd sei.
Wer also meiner Darstellung widersprechen möchte, der soll bitte plausibel den raumzeitlichen Widerspruch widerlegen. Denn das Dilemma ist, wenn zwei 3D-Positionen identisch sind, können sie nur kollidieren, wenn auch ihre Zeitpunkte identisch sind. Daher muss unsere Welt vierdimensional sein, damit die Positionen nicht kollidieren.
Die 4. Dimension als die Zeit zu betrachten, ist keine Lösung, denn damit muss man auf die Vorstellung von Gegenwart verzichten.
Fazit: Eine Kollision beweist, dass vier Dimensionen räumlich gegenwärtig sein müssen. Dahingegen beschreiben zeitliche Abstände keine Gegenwärtigkeit, denn Gegenwart wird allein von zeitlich identischen räumlichen Punkten beschrieben.
Allein nur eine identische Position und ein identischer Zeitpunkt beschreiben eine Kollision. Alle anderen räumlichen Positionen kennzeichnen Abstände zwischen zwei räumlichen Punkten, was man dann erst als räumliche Quantität oder räumlichen Zustand bezeichnen kann.
Was Enzi1 da beschreibt, ist ein erbärmlicher Versuch, meine Darstellung der Superposition zu diskreditieren, denn alle quantenphysikalischen Erwähnungen beschreiben zusammenhanglos etwas völlig anderes als eine Superposition.
Das Problem ist, dass deine Definition unsauber und nicht jene ist, die physikalisch verwendet wird. Es wird ständig eine eigene Definition von allgemein akzeptierten Begriffen vorgenommen und diese dann scheinphilosoph kritisiert. Wenn du eine eigene Definition von Superposition hast, dann ist es klar, dass andere Ableitungen nicht mit deiner Übereinstimmen. Das macht das Konzept in der Physik aber nicht falsch.
Denn die Quantenphysik ist nur dann plausibel, wenn man das raumzeitliche Vorstellungsmodell zugrunde legt, wobei dieses Modell die Bewegung bedingt, und Bewegung bedingt einen Wechsel der Position, welche dann keine Superposition mehr beschreibt.
Ich glaube, du trennst die Begriffe und Theorien nicht ganz und diese vermischen sich ständig in der Diskussion: Klassische Elektrodynamik behandelt Ort und Zeit unabhängig von einander. Quantenelektrodynamik ist dann die Verallgemeinerung, in dem die spezielle Relativitätstheorie miteinbezogen wird. Allgemeine Relativitätstheorie erkennt Raum und Zeit als ein Konzept, das untrennbar ist. Es existiert momentan keine Vereinheitlichung zwischen ART und QED.
Die klassische Betrachtung einer Superposition (Überlagerung) ist der gegenwärtige räumliche Zustand, wo zwei Positionen und zwei Zeitpunkte identisch sind und sich daher die beiden Zustände (Quantitäten) pythagoreisch addieren und das Resultat als Intensität erfassbar wird.
Wenn du mit klassisch nicht Quantenmechanik meinst, zB Wasserwellen. Dann addieren sich die Amplituden, soweit korrekt.
Das Prinzip setzt lineare Beziehungen für die zu überlagernden Größen voraus. Bei nichtlinearen Theorien wie etwa der Allgemeinen Relativitätstheorie ist es nicht anwendbar.
Korrekt, aber da tritt das Missverständnis auf: Quantenmechnanik ist linear, nur die ART nicht. Das sind komplett unterschiedliche Konzepte, die nie zusammen Behandelt werden. In Abwesenheit von Gravitation bzw. nur bei kleinen Massen ist die ART sogar vollständig vernachlässigbar.
Quantenphysikalisch betrachtet werden ab er immer noch zwei gleichzeitig gegenwärtige Resultate von Wellenfunktionen pythagoreisch addiert, wobei jene Summe nur unbestimmt sein kann, weil die raumzeitliche Bedingung einen Positionswechsel erfordert. Damit entsteht aber auch der Widerspruch, dass damit die Superposition hinfällig wird. Dieser Umstand wird quantentheoretisch auch nicht mehr als Superposition bezeichnet.
Entscheide nicht, ob Quantenmechanik oder mit spezieller RT (also QED), denn in der speziellen RT ist die Prinzip Gleichzeitigkeit hinfällig.
Warum soll die Summe unbestimmt sein? Sie ist in der Quantenmechanik exakt. Was soll es bedeuten, dass raumzeitliche Bedingung einen Positionswechselt bedeutet?
Wenn ein Widerspruch enstünde, wie kommt es, dass man Verhalten von Teilchen zB im Doppeltspalt hervorsagen kann?
Denn das Dilemma ist, wenn zwei 3D-Positionen identisch sind, können sie nur kollidieren, wenn auch ihre Zeitpunkte identisch sind. Daher muss unsere Welt vierdimensional sein, damit die Positionen nicht kollidieren
Genau, auch Ereignis genannt. Trifft aber nur für klassische SRT zu, wenn sich Teilchen tatsächlich treffen müssen. Das wird in der Quantenfeldtheorie allerdings entwas schwieriger mit dem Ausstausch von Teilchen.
Die 4. Dimension als die Zeit zu betrachten, ist keine Lösung, denn damit muss man auf die Vorstellung von Gegenwart verzichten.
Es ist die Lösung, wie die spezielle Relativitästheorie zeigt. Das Prinzip der Gleichzeitigkeit ist hinfällig, wenn es mehrere Beobachter gibt. Würde das nicht so sein, würde zB kein Navi funktionieren, da die Zeit bei Satelliten relativ zu uns schneller vergeht und es somit keine Allgemeine Gleichzeitigkeit gibt.
Ich mache es kurz.
Solange du nicht akzeptierst, dass nach der akademisch korrekten Feststellung der Kollisionen von Photonen der Beweis erbracht wurde, dass das Konzept der Raumzeit so nicht mehr gültig ist und sogar der Wikipedia-Eintrag geändert werden musste, solange ist eine Kommunikation mit mir nicht möglich.
Der Eintrag in der Wikipedia und das original besagt einwandfrei und unverwechselbar, dass im Fall der Superposition die allgemeine Relativitätstheorie nicht mehr anwendbar ist.
Siehe Wikipedia Superposition
und das Original der Superposition „… und sie kollidieren doch …"
Der Rest der Gedanken, über die die Quantentheoretiker streiten, einschließlich deines Gezeters und Gestammels, ist für mich somit gegenstandslos.
Aus dem Artikel:
Light-by-light scattering (γγ → γγ) is a quantum-mechanical process that is forbidden in the classical theory of electrodynamics
Aus der klassischen Sicht. Quantenmechanik ist nur für NICHT relativistische Effekte anwendbar. Eine Verallgemeinerung ist Quantenelktrodynamik, womit Photon-Photon-Streuung im Artikel auch erklärt wird. Das ist als ob du die ganze Zeit auf Newtons Prinzip der Gravitation rumreitest, obwohl große Galaxien mithilfe der ART erklärt werden.
Superpostion ist von zwei Gravitationsfelder in der ART nicht möglich. Hier geht es um die RAUMZEIT und nicht um TEILCHEN. Du verwechselst ständig zwei komplett unterschiedliche Teilgebiete der Physik. Superpostion nennt man ein mathemtiaschen Konzept, das es fast überall gibt und sich nicht auf Quantenmechnik beschränkt.
Himmel Herrgott, warum kapierst du es denn nicht nicht?
Die Superposition ist ein gleichzeitig gegenwärtiger Zustand und die Raumzeit verbietet eine Gegenwart, denn sie bedingt die Bewegung.
Daher ist das, was du da von dir gibst, eine ganz andere physikalische Situation, denn es wurde nicht nach einer Kette von Ereignissen an einer Superposition gefragt, sondern es wird von einer einzigen Position und einen einzigem Zeitpunkt gesprochen, die man Superpositionen nennt. Wellenfunktionen sind immer eine Kette an unbestimmt verallgemeinerten Positionen, die eine Kurve beschreiben.
Eine Superposition ist immer eine doppelte Belegung einer physikalisch gleichwertigen Quantität an einer identischen 3D-Position zum identischen Zeitpunkt. Doch das Betrachtungsmodell der Raumzeit verbiete eine gleichzeitige Anwesenheit, sonst kollidierten die Quantitäten, weil zwei Dinge nicht gleichzeitig am gleichen Ort liegen können.
Diese Kollision bzw. Photon-Streuung wurde wie du bereits sagtes schon 1931 von Otto Halpern vorhergesagt, aber dennoch wurde sie bisher von der Quantenphysik faktisch geleugnet, weil das raumzeitliche Vorstellungsmodell keine Gleichzeitigkeit zulässt. Zu glauben die Quantentheorie nutzt eine Modell, das nicht der Raumzeit entspricht, wäre abgedrehter Unsinn.
Eine gleichzeitige Anwesenheit der beiden Quantitäten wurde daher ausgeschlossen, und daher war man der Meinung, dass Photonen niemals kollidieren. Denn eine Kollision belegt einwandfrei die gleichzeitige Gegenwart von zwei Quanten. Nun hat man das Problem, dass damit auch dem raumzeitlichen Vorstellungsmodell widersprochen wird.
Die Superposition ist ein gleichzeitig gegenwärtiger Zustand
Nicht per se, ein Teilchen im Kastenpotential liegt zB in einer Superpostion von mehreren Überlagerten Schwingungen, die Zeitunabhängig sind.
Raumzeit verbietet eine Gegenwart, denn sie bedingt die Bewegung.
Die SRT zeigt, dass es keine Objektive Gleichzeitigkeit (vermutlich was du als Gegenwart verstehst) gibt. Über Lorentztransformationen lässt sich abe zwischen Bezugssystemen zwischen den Teilchen umrechnen. Dabei kommt es aber auch zu keinen Widersprüchen. Aus der Sicht einen außenstehenden Beobachters könnte man eine Gleichzeitige Kollision beschreiben.
sie bedingt die Bewegung.
Keine Ahnung wie Raumzeit Bewegung bedingen soll.
Wichtig ist zu betonen, dass Photonenkollisionen nicht mithilfe der Quantenmechnik beschrieben werden. Sondern mit der Quantenelektrodynamik.
dennoch wurde sie bisher von der Quantenphysik faktisch geleugnet
Die Quantenmechanik ist die falsche Theorie um die Kollision zu beschreiben, dafür gibt es bessere wie QED. Niemand leugnet etwas. Ein Physiker weiß auch wo die Grenzen einer Theorie zur Beschreibung der Realität liegen und wann ein anderes Modell man benutzen muss. Bei relativistischen Teilchen (wie bei Photonen) muss man die Quantenfeldtheorie benutzen.
Zu glauben die Quantentheorie nutzt eine Modell, das nicht der Raumzeit entspricht, wäre abgedrehter Unsinn.
Wenn du hier von Quantenmechanik und als Raumzeit die SRT meinst, dann stimmt deine Aussage nicht. Quantenmechanik ist nicht relativistisch! Die verallgemeinerung dieser zur relativistischen heißt Quantenfeldtheorie und hier Streuen Photonen sehr wohl.
Denn eine Kollision belegt einwandfrei die gleichzeitige Gegenwart von zwei Quanten. Nun hat man das Problem, dass damit auch dem raumzeitlichen Vorstellungsmodell widersprochen wird.
Ich hoffe nun ist klar, was an dieser Aussage nicht ganz richtig ist.
Dieser Kommentar trotz vor Strohmann-Argumenten. Nun einmal zu Tatsachen:
Hier wird offenbar nicht verstanden, was Superposition ist. Wenn eine Welle, zB eine Wasserwelle mit einer anderen kollidiert, so superponieren die beiden Wellen, dh sie überlagern sich. Dasselbe tritt auch bei Schall auf: Wenn man zwei Waschmaschinen laufen hat, die dieselbe Lautstärke haben, dann Überlagern sich die Schallamplituden und die Lautstärke wird höher. In der Quantenmechanik können sich Wellenfunktionen mit demselben Prinzip auch überlagern, wie das eindrucksvoll durch das Doppelspaltexperiment einfach gezeugt werden kann.
Was auch immer mit raumzeitlichen Modell der User meint, erschließt sich mir nicht. Wenn man nach der klassischen Elektrodynamik geht, dann kann Licht nciht an Licht streuen. Wenn man allerdings das relativistisch in der Quantenelektrodynamik betrachtet, dann funktioniert das schon auch in der Theorie.
Superpostionsprinzip hat nichts mit Photon-Photon-Streuung zu tun.
Die Photon-Streuung wurde bereits 1931 von Otto Halpern vorhergesagt. Hier werden Fakten geleugnet.
Es ist überhaupt nicht kontrovers und ist in der Physik vollkommen akzeptiert.
Hier versteht schon wieder der User das Konzept der Superposition nicht. In der Allgemeinen Relativitätstheorie treten höhere Potenzen auf, wodurch sich Raumzeitkrümmungen nicht linear Überlagern (Superponieren) lassen. Das hat absolut ncihts mit Quantenphysik zu tun und bezieht sich nur auf die Krümmung der Raumzeit.