Wieso verhalten sich Quanten anders, wenn man sie beobachtet?
In einem Video habe ich gesehen, dass Quanten sich anders verhalten, wenn man sie beobachtet. Wieso ist das so?
3 Antworten
Es ist nicht die Beobachtung als solche, die ein Quantensystem verändert, sondern die "Präparation" zur Beobachtung.
Ein Beispiel: Um Gegenstände zu sehen, müssen wir sie beleuchten, damit wir das Licht wahrnehmen können, das von den Gegenständen zurückgeworfen wird. Dazu müssen wir die Gegenstände irgendwie beleuchten. Dieses "Beleuchten" ist die "Präparation" ("Vorbereitung") zum Sehen.
Licht transportiert aber auch Energie, dadurch kann es Gegenstände aufheizen (Treibhaus), von Pflanzen als Energiequelle genutzt werden (Photosynthese) u. a. (z. B. Photovoltaik). Diese Energie beeinflusst natürlich den Gegenstand, auf den es fällt.
Wenn uns das stört, können wir im Alltag einfach weniger Licht nehmen, z. B. die Lampe dimmen oder nur kurz beleuchten, wie beim Fotoblitz.
Allerdings hat man vor ungefähr 100 Jahren festgestellt, dass Licht sich nicht beliebig aufteilen lässt, sondern nur in Portionen bestimmter Größe vorkommt. Nach einem lateinischen Wort für "Menge" hat man diese kleinste Lichtmenge "Quantum" genannt. Diese "Quanten" sind so winzig, dass wir im Alltag nichts von ihnen mitbekommen.
Wenn wir nun in den sehr, sehr kleinen Bereich hinuntergehen, wo wir einzelne Atome mit ihren Elektronen unterscheiden können, sind die Lichtquanten nicht mehr vernachlässigbar klein. Wenn ein Lichtquant einem Atom begegnet, kann zweierlei passieren: entweder läuft das Quant am Atom vorbei oder hindurch, oder es stößt als Ganzes mit dem Atom zusammen.
Wenn das Quant durch das Atom hindurchläuft, wird es nicht verändert, aber wir können ihm auch keine Information entnehmen, ob auf seinem Weg ein Atom war.
Wenn das Lichtquant mit dem Atom zusammenstößt, hebt es z. B. ein Elektron auf eine höhere "Schale". Damit ist das Lichtquantverschwunden, und wir haben unsere gewünschte Information, dass da was auf dem Weg des Quants war, Aber das Atom ist auch verändert worden.
Man kann diese Betrachtungen noch verallgemeinern und wesentlich genauer formulieren - dazu gibt es viele Beispiele im Internet. Aber ich wollte hier das Prinzip einigermaßen verständlich formulieren.
Alle Maler und Lackierer sind arbeitsscheu. Wenn man nicht hinguckt, dann ruhen die Quaste und die Handwerker trinken Bier. Aber wenn man hinschaut, dann sieht es so aus, alsob die ganze Zeit Kleister an die Wand gemacht wird.
Jetzt weißt du Bescheid.
*Quanten