Wie ist es möglich, das Zustände mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen werden?

4 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Das Problem bei der Verschränkung von Teilchen ist, dass man bei zwei verschränkten Teilchen nicht mehr wirklich von zwei einzelnen Teilchen sprechen kann. Vielmehr sind sie zwei Teile eines Gesamtsystems.

Das klingt sehr sehr kontraintuitiv und das ist es auch. Es ist eine Eigenschaft der Quantenphysik, dass sich sehr viele ihrer Effekte nicht wirklich veranschaulichen lassen, weil sie keine Entsprechung in der Welt der klassischen Mechanik haben und wir sie daher nicht aus dem Alltag kennen. Das ist leider ein Dilemma beim Verständnis der Quantenphysik. Man muss versuchen sich immer mehr von dem Denkschema der klassischen Mechanik zu lösen.

Das Konzept, das wir von einer Räumlichkeit haben, hat in der Quantenphysik nur begrenzt Platz, da ein System (zum Beispiel das berühmte "Teilchen im Kasten") quantenphysikalisch über seine Wellenfunktionen beschrieben wird und Wellen keinen Anfang und kein Ende haben. Einen Eindruck davon bekommt man schon durch die Heisenbergsche Unschärferelation, die den meisten ja noch bekannt ist. Kenne ich den Impuls eines Teilchens sehr genau, so wird sein Aufenthaltsort sehr unbestimmt sein.

Vielen Dank für deine sehr interessante Antwort.

Kennst du vielleicht Links, die dieses Thema gut und für Laien verständlich behandeln?

Wie ober stelle ich mir auch hier die gleichen Fragen:

Ist bei den Physikern überhaupt eine Erklärung für die von dir beschriebenen Phänomene allgemein anerkannt, oder ist man sich nur über die Beobachtungen einig?

Eine Erklärung darüber, wie und warum sich Teilchen verschränken können und warum Entfernungen zwischen ihnen keine Rolle spielen, würde mich schon sehr interessieren.

Ist das überhaupt inzwischen bekannt?

0
@OrchisMascula

Jetzt ist meine Antwort, die ich getippt hatte leider im virtuellen Nirvana verschwunden. Ich probier's nochmal:

Ich möchte vorab klarstellen, dass sich solche Fragen wie deine auf einem Niveau abspielen, auf dem auch mein Verständnis der Quantenmechanik vorsichtig gesagt begrenzt ist. Ich will also nicht ausschließen, dass ich mich auch irren kann.

So wie ich das verstanden habe, ist die Sache folgendermaßen: Die Frage wie ein Teilchen merkt, dass sich das andere ändert, ist so nicht zulässig. Die Verschränkung von zwei Teilchen ist kein Vorgang in dem Sinne, dass ich ein Teilchen beeinflusse, dieses dem anderen Teilchen bescheid sagt und das andere Teilchen dann reagiert. Der Zustand der Verschränkung ist eine Eigenschaft des Systems. Habe ich zum Beispiel zwei Elektronen verschränkt, sodass eins den Spin up (+ 1/2) und das andere den Spin down (- 1/2) hat, so habe ich ein System, indem der Gesamtspin immer 0 ist, da + 1/2 + (- 1/2) = 0. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft des Systems, die immer eingehalten werden muss. Drehe ich nun den Spin des einen Elektrons um, so muss der Spin des anderen sich automatisch auch umdrehen, da sonst die Bedingung S = 0 verletzt wäre. Dafür muss niemand dem anderen Elektron bescheid sagen. Es ist einfach eine Eigenschaft des Systems.

Stelle dir vor jemand gibt dir eine Münze und bittet dich gleichzeitig Kopf und Zahl nach oben zeigen zu lassen. Solange du die Münze nicht zerstörst, wird dir das nicht gelingen. Dafür muss auch keine Informationsübertragung zwischen beiden Seiten der Münze erfolgen. Drehst du die eine Seite um, dreht sich die andere automatisch mit.

Vielleicht hilft es dir, wenn du dir die Teilchen als Manifestation einer Wellenfunktion vorstellst. Denn nichts anderes sind Teilchen in der Quantenmechanik. Durch unsere Messungen interpretieren wir etwas als zwei Teilchen, was eigentlich eine Wellenfunktion ist. Eine Wellenfunktion hat aber keine räumliche Ausdehnung. Sie ist praktisch jederzeit überall. Manipuliere ich nun eins der Teilchen, ändere ich damit die Wellenfunktion und somit automatisch das andere Teilchen.

Bei Youtube findet man einige Videos zu dem Thema, oft über eine Stunde lang. Ich kann dir grad nicht sagen, ob sich welche davon mehr lohnen als andere. Google einfach mal die Stichworte "entanglement" und "relativity". Die Frage ist ja, ob die Verschränkung die Relativitätstheorie verletzt.

Ansonsten kann ich dir alles von Harald Lesch (Alpha Centauri) empfehlen. Ob er speziell was zum Thema Verschränkung erklärt, weiß ich nicht. Er spricht aber auf jeden Fall über die Quantenmechanik.

Direkt zum Thema Verschränkung kann ich dir das hier empfehlen. Vielleicht hilft's dir.

http://www.youtube.com/watch?v=1BfJ06plOTs

0
@JackFou

kann es sein, daß Ihr einfach zu kompliziert denkt? Würde man einfach mit mehr als drei Dimensionen hantieren dann hätte man nicht zwei verschränkte Teilchen, sondern nur eines, welches wir in unserer dreidimensionalen Welt halt als zwei wahrnehmen aber dennoch die doppelte Masse hat. Masse aber nicht mit Ruhemasse verwechseln.

0
@Abahatchi

Die Quantentheorie verlangt soweit ich weiß aber nicht nach irgendwelchen (zusätzlichen) Dimensionen. Nicht zu verwechseln mit der String-Theorie, welche mit Verschränkung aber erstmal nix zu tun hat.

0
@JackFou

Die Quantentheorie verlangt soweit ich weiß aber nicht nach irgendwelchen (zusätzlichen) Dimensionen.

richtig, nur ließe sich damit vieles einfacher erklären. Da bei einer Verschränkung jedoch noch nicht bestimmt wurde, welche Naturgesetzlichkeit garantiert eine Auflassung der Verschränkung verantwortlich zeichnet, so lange ist eben auch eine zusätzliche Dimension im Ramen des Möglichen als auflassend zu betrachten. Auch sind die, der Verschränkung zu Grunde liegenden Wechselwirkungen noch nicht einmal richtig verstanden. Wo wurde bisher nachgewiesen, daß eine Zuweisung von up und down nicht schon bei der Teilchenemission vorliegt? Darin liegt ja gerade das Problem... wir brauchen andere Verfahren der Messung ohne direkte Wechselwirkung der verschränkten Teilchen mit der Versuchs- und Messeinrichtung. Bis jetzt absolut Paradox. Jede Lösung verdient den Nobelpreis.

0
@Abahatchi

Die Vorstellung höherer Dimensionen mag sicherlich spannend sein, aber ich sehe (noch) nicht, wie das bei dem Problem der Verschränkung helfen soll.

So wie ich das verstanden habe, kann man die Verschränkung quantenmechanisch mit Hilfe der Mathematik problemlos verstehen. Das einzige Problem, das besteht ist, dass wir Normalsterbliche nicht an die Mechanismen der Quantenmechanik gewohnt sind und sie uns daher oft paradox vorkommen.

Weiter oben habe ich selbst gesagt, dass zwei verschränkte Teilchen eben nicht mehr zwei einzelne Teilchen sind, sondern ein Gesamtsystem. Dafür benötigt man aber keine zusätzlichen Dimensionen.

Wo wurde bisher nachgewiesen, daß eine Zuweisung von up und down nicht schon bei der Teilchenemission vorliegt?

Ich nehme an du beziehst dich auf das von dir gepostete Youtubevideo?

Nun, dazu habe ich zwei Dinge zu sagen.

  1. Falls du damit das Prinzip der Superposition in Frage stellst, dann hast du Unrecht. Dies kann tatsächlich mathematisch bewiesen werden. Ich kann jetzt hier keine komplette Vorlesung in Quantenmechanik halten, zumal mein Verständnis in die Richtung auch seine Grenzen hat. Wenn du dies anzweifelst, frag einen Quantenphysiker oder lies die den Artikel bei Wikipedia durch und arbeite dich selbstständig mit Hilfe von Büchern in die entsprechende Mathematik ein.

  2. Tatsächlich findet eine gewisse Zuweisung von up und down schon bei der Emission bzw. sogar davor statt. Das System wurde nämlich so präpariert, dass beide Elektronen immer entgegengesetzten Spin haben. Sprich eins hat immer Spin up und das andere Spin down. Welches letztendlich Spin up hat und welches Spin down, das ist rein statistisch 50:50. Das Gesamtsystem aus zwei Elektronen befindet sich also in einem Zustand der Superposition und nicht beide Elektronen für sich.

Das vorgestellte Experiment ist aber nicht alles, was man mit der Verschränkung anstellen kann. Man kann auch den Spin eines Teilches umdrehen und feststellen, dass sich der Spin des anderen, weit entfernten Teilchens ohne Zeitverzögerung ebenfalls umkehrt. Dabei kann ja schlecht vorher eine "Absprache" zwischen den Teilchen stattgefunden haben.

Man braucht für die Erklärung der Verschränkung soweit ich weiß keine höheren Dimensionen. Damit machst du alles nur unnötig kompliziert.

0
@JackFou

Ich nehme an du beziehst dich auf das von dir gepostete Youtubevideo?

Nein

Wo wurde bisher nachgewiesen, daß eine Zuweisung von up und down nicht schon bei der Teilchenemission vorliegt?

was meine ich damit? Das ist der Punkt!

Falls du damit das Prinzip der Superposition in Frage stellst, dann hast du Unrecht.

Davon lebt die Wissenschaft, herkömmliches immer wieder in Frage zu stellen. Nur habe ich etwas in Frage gestellt?

Bisher konnte kein Nachweis erbracht, daß die sogenannte Verschränkung nicht durch eine Dimension des Raumes herrührt und eigentlich nichts anderes als ein Spiegelbild des Zustandes von ein und dem selben Teilchen darstellt. Hast Du jedoch schon weiterführende Experimente gemacht und Erkenntnisse gesammelt, wäre ich Dir dankbar, auch mir diese zukommen zu lassen. Ich platze vor Neugierde. Es ist immer hilfreich, dann auch derartige Experimente bzw. Versuchsabläufe selber nach zu stellen. Gerade diese Erkenntnisse über die Natur der Verschränkung würden mir die Welt um einiges verständlicher machen.

Gruß Abahatchi

0
@Abahatchi

Wo wurde bisher nachgewiesen, daß eine Zuweisung von up und down nicht schon bei der Teilchenemission vorliegt?

Also wenn du dich damit nicht auf das Experiment aus dem Youtubevideo beziehst, worauf denn dann?

Ansonsten hast du Recht. Soweit ich weiß wurde tatsächlich noch nicht bewiesen, dass die Verschränkung nicht durch zusätzliche Raumdimensionen verursacht wird.

Aber: Man kann Verschränkung auch ohne die Zuhilfenahme solcher Dimensionen verstehen und erklären. D.h. dein Ansatz würde die Lösung des Problems nicht vereinfachen, sondern im Gegenteil verkomplizieren. Daher sehe ich nicht ein, wieso man das annehmen sollte.

Bisher konnte kein Nachweis erbracht, daß die sogenannte Verschränkung nicht durch eine Dimension des Raumes herrührt und eigentlich nichts anderes als ein Spiegelbild des Zustandes von ein und dem selben Teilchen darstellt.

Ich habe doch inzwischen mehrfach geschrieben, dass das stimmt. Zwei verschränkte Teilchen sind eben keine einzelnen Teilchen mehr, sondern ein Gesamtsystem. Dafür brauche ich aber immer noch keine weiteren Dimensionen.

0

Einstein nannte dies spukhafte Fernwirkung. Historisch gab es verschiedene Überlegungen, z.B. dass das Ergebnis der Verschränkung bereits vorher feststehen würde (Analogie: ein rechter und linker Handschuh werden in zwei Paketen an unterschiedliche Orte gebracht. Öffnet man ein Paket und stellt fest, dass man den Linken hat, weiss man auch, dass das andere Paket den Rechten beinhaltet. Diese Information wäre auch nicht mit ÜLG übertragen worden). Dies wurde zwischenzeitlich aber widerlegt. Das Ergebnis steht wirklich erst bei der Messung fest.

Bei Deiner Überschrift muss man genauer hinsehen. Du spricht von "Zustände mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen", was letztendlich "Information mit ÜLG übertragen" bedeutet. Laut aktuellem Stand der Forschung ist das Ergebnis der Messung aber nicht beeinflussbar (Zufallsergebnis). Man weiß dann nur, dass das andere Teilchen ein komplimentäres Ergebnis liefern wird. Daher kann man das System nicht zur Informationsübertragung (mit Überlichtgeschwindigkeit) nutzen. Dennoch wird es derzeit für sichere Übertragungen getestet, da man mit der Zufallsinformation abhörsicher verschlüsseln kann. Man benötigt aber noch immer einen weiteren Unterlichtgeschwindigkeitkanal zur Übertragung der Nachricht selbst.

Daher ist die Antwort auf Deine Frage ganz einfach: NEIN.

Das mit dem Zwillingsparadoxon ist durchaus mystisch. Der Effekt tritt auch bei virtuellen Teilchen auf, von denen der eine Partner in ein schwarzes Loch gesogen wird und der andere entkommt. Wenn ich das richtig verstanden habe, sagt die Quantenphysik, dass man, wenn man die Information des einen Teilchens kennt, zwangsläufig auch die des anderen Teilchens kennt. Wenn das Schwarze Loch jetzt die Information des einen Teilchens vernichtet, dürfte das andere ebenfalls keine Information mehr besitzen, obwohl es ja abgegeben wird (als Hawking-Strahlung)!

Ich kann mir beim besten Willen aber nicht vorstellen, dass Information zwischen den Teilchen übertragen wird. Vielleicht sind beide Teilchen nur in irgend einer quantenmechanischen Weise so mit einander gekoppelt, dass sie sich unter ähnlichen Gegebenheiten exakt gleich verhalten. (ok, das hört sich wirklich seltsam an)

Das Ganze ist wahrscheinliche nur ein weiteres ungelöstes Problem der Quantenphysik, aber ich glaube nicht, dass es der Relativitätstheorie durch ein Übersteigen der Lichtgeschwindigkeit zuwiderläuft.

mfg,

phi243

Was möchtest Du wissen?