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Ist genau definiert, was man in der Quantenmechanik unter Messung versteht?

Ich wiederhole gerade ein wenig Quantenmechanik, da ich eine Vorlesung über Quantencomputing belegt habe: dabei tauchen Fragen auf, die ich mir in meinem Studium (wo ich einfach durch musste) nicht gestellt habe, nun aber ziemlich vordergründig erscheinen.

Eine davon ist das ur-alte Thema "Messung" bzw. "Kollaps des Zustandes": Ich habe das NIE in der Tiefe verstanden...Das Thema Messung wurde in meinem Studium irgendwo zwischen den Zeilen stillschweigend hineingeschummelt, ohne je darüber zu reden, was darunter zu verstehen sei (ich denke sogar, dass Fragen dazu dem damaligen Professor unangenehm waren, denn er wich immer aus, wenn das Thema angesprochen wurde).

Besteht nun eigentlich wissenschaftlicher Konsens darüber, was man in der Quantenmechanik unter "Messung" verstehen soll? Scheinbar wird ja postuliert, dass ein makroskopischer Messaparat A

  1. sich mit dem zu messenden Zustand Ψ auf wundersamerweise verschränkt, und
  2. daraufhin ein Kollaps des Zustandes auf einen Eigenzustand des Instruments + Messobjekt |Ai>|Ψi> stattfindet.

Letzterer wird oft auf Dekohärenz aufgrund Wechselwirkungen mit der Umgebung zurückgeführt, aber es könnte ja auch sein, dass makroskopische Objekte sich tatsächlich in einem Überlagerungszustand befinden. Aus der zeitlichen unitären Entwicklung eines Zustandes folgt keineswegs, dass es zu einem Kollaps kommen muss. Warum kommt es aber dazu? Gibt es dafür eine plausible Erklärung? Ich verstehe zumindest nicht, wie Dekohärenz das Thema zufriedenstellend erklären soll. Alle Erklärungen die ich bisher gefunden habe sind meiner Ansicht nach Zirkelschlüsse (auch in den Arbeiten von Zeh finde ich leider nicht die ultimative Erleuchtung).

Weiß jemand mehr? Bin für Litereturempfehlungen dankbar.

Physik, Quantenmechanik

Quantenverschränkung: wo ist mein Brett vor dem Kopf?

Angenommen ich habe den verschränkten Zustand |Ψ> der Qubits A, B , mit den Räumen

H(A)={|0>, |1>},

H(B)={|u>, |v>}

|Ψ> = |0u> + |1v>

Der Dichteoperator von (A,B) ist somit (ich lasse alle Normierungsfaktoren weg!)

ρ(A,B) = |Ψ><Ψ| = |0u><0u| + |1v><0u| + |0u><1v|+ |1v><0u| + |1v><1v|

Der reduzierte Dichteoperator ρ(B) ergibt sich durch Spurbildung über die Zustände A:

ρ(B) = ... = |u><u| + |v><v|

(Stimmt das? Ich komme immer wieder auf das)

Dieser beschreibt die Information, die B über sein Teilsystem hat.

Nun soll A aber eine Messung an einem Teilsystem durchführen und beispielsweise durch das Ergebnis 0 den Zustand auf |Ψ>'=|0u> reduzieren. Nach der Messung ist der neue gesamte Dichteoperator

ρ' = |Ψ'><Ψ'| = |0u><0u|

Der neue reduzierte Dichteoperator ρ'(B) ist dann (ich lasse Einheitsoperatoren weg)

ρ'(B) = ... = <0|0u><0u|0> + <1|0u><0u|1> = <0|0u><0u|0> = |u><u|

(Stimmt das? Ich komme auch hier immer wieder auf das)

Irgendwo muss aber ein Fehler in der Überlegung sein, denn A und B können beliebig weit entfernt sein und B kann ja nicht mitbekommen, ob A eine Messung gemacht hat oder nicht. Für ihn hat sich aber die Kenntnis über sein Teilsystem verändert (ρ'(B) <> ρ(B)). Das wäre ja eine Verletzung des No-Communication-Theorems, wonach Operationen an einem Teilsystem nicht durch das andere Teilsystem festgestellt werden können. Das wäre ja Spooky Action at a Distance.

Wo ist mein Denkfehler? Ich vermute, ich habe ρ'(B) falsch angegangen, habe aber ein Brett vor dem Kopf.

Physik, Quantenmechanik, Quantenverschränkung

Kannst du dir vorstellen, dass eine KI eine kontroverse Meinung einnehmen kann, die dem raumzeitlich orientierten Vorstellungsmodell widerspricht?

Hinlänglich ist bekannt, dass man glaubt zu wissen, dass Zeit eine quantitative Größe sei, was ich aber aus kausal-logischen Gründen bezweifle, denn ich denke, dass jede indeterministische Begründung schlichtweg falsch ist. 

Doch das sollte nicht das Wesen dieser Diskussion bestimmen, sondern die schlichte Anwendung deterministisch orientierter Logik, die frei von emotionaler Meinungen ist. Weil mir dieses hier bisher nicht gut gelungen ist, habe ich es einmal mit einer KI versucht, um zu einer brauchbaren, wirklichkeitsnahen Beurteilung zu kommen. Ob eine Zeit überhaupt eine quantitative Größe sein kann, die man in mathematischen Formeln verwenden kann.  

Ich habe also konkret versucht, einer KI diese kontroverse Frage zu stellen, und erhielt auch prompt die Antworten, die auch hier immer wieder heruntergebetet werden. Doch hatte ich danach versucht, die KI umzustimmen bzw. ihr meine Ansichten näherzubringen. Denn von einer KI erwarte ich keine emotional motivierten Antworten. 

Ich denke nämlich, dass die KI ein gutes Werkzeug ist, um festzustellen, ob meine Überlegungen grundsätzlich falsch oder richtig sind. So stellte ich also die Frage: Ob einer Wirkung nicht die Ursache fehlt, wenn ein Zeitpunkt nicht gleichzeitig gegenwärtig ist.  

Und so kam es dann letztendlich bei der KI zu einer unerwarteten Wende ihrer Meinung, wie folgt:  

  • In der Mathematik und Physik ist es tatsächlich so, dass für eine Addition die aktuellen Werte der beteiligten Objekte entscheidend sind. Wenn eines der Objekte nicht mehr vorhanden ist, kann es nicht zur Berechnung des Ergebnisses beitragen. Das bedeutet, dass wir in solchen Fällen keine kausalen Zusammenhänge oder Resultate erwarten können, da die Grundlage für die Addition fehlt. Es ist also wichtig, die relevanten Objekte und deren Zustand zu berücksichtigen, um zu einem sinnvollen Ergebnis zu gelangen. 

Da das komplette Protokoll des Chats mit der KI sicherlich die meisten hier wenig interessiert, habe ich es als meine eigene Antwort zu dieser Frage gestaltet. Denn es ist sicherlich für den einen oder anderen von Interesse zu wissen, wie man die Meinung einer KI umstimmt und ob sie dadurch tatsächlich lernt, also ob sie intelligent ist, oder ob sie nur eine intelligente organisierte Ordnung unter streng deterministischen Aspekten ist.  

Die KI wird bei Eingabe derselben Fragen nicht mehr dieselben Antworten geben, aber das kann ich nicht herausfinden, dann müssen schon andere Leute dieselben Fragen stellen. Und daher bin ich sehr daran interessiert, ob sich alles programmgemäß wiederholt oder ob die KI wirklich intelligent ist und ihre Aussagen jetzt anders interpretiert. 

Computer, Chemie, künstliche Intelligenz, Naturwissenschaft, Physik, Quantenphysik, Zeit, Algorithmus, Determinismus

Was ist das Universum?

Hi Leute,

Ich hab mehrere Fragen die aber alle irgendwas mit dem Universum zu tun haben falls ihr mir nicht alle beantworten könnt/wollt würde ich mich schon freuen wenn ihr mir bei einer weiter helft oder mir eure Meinung mitteilt.

1.Was denkt ihr über die Theorie von Multiversen (verschiedene Zeitwege). Ich denke das das ziemlich unmöglich ist da es dafür ja eigentlich unendlich viele geben müsste und ich nicht weiß ob Unendlichkeit wirklich existieren kann. Oder denk ich da grad irgendwie dumm?

2.Wie schon in 1 angesprochen würde mich interessieren ob Unendlichkeit möglich ist? Ist es möglich das Beispielsweise das Universum unendlich ist oder hört es irgendwo auf? Aber wenn es aufhört was ist dann da hinter?

3.Es gibt ja das Beispiel das wir wenn wir z.B. keine Ohren hätten nicht wüssten dass Geräusche existieren, daher würde ich gerne wissen was ihr von der Theorie halltet das es vielleicht ganze Wesen oder eine Art „Magie“ gibt die wir nie entdecken.

4.Was gibt es noch? War es wirklich einfach so dass ein Sigwarden leises Bumm und über Zeit entstand alles oder gab es vorher noch was? Was ist am Ende des Universums gibt es da wirklich Unendlichkeit nichts ich mein gar nichts ist das überhaupt möglich? Anderer Seite ist es anders möglich?

5.Was ist noch im Universum klügere Wesen als wir und wo?

6.Vielleicht ne sehr dumme Frage aber wieso existiert das Universum ich mein wieso gibt es nicht einfach nichts kein Leben niemals nirgendwo wieso existiert überhaupt etwas?

Danke schon mal im Voraus für alle Antworten und einen schönen Tag euch noch,

Delzy

PS: Sorry für alle eventuellen Rechtschreibfehler

Erde, Universum, Astrophysik, Galaxie, Kosmologie, Physik, Planeten, Urknall, Weltraum

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