Zwischen Entweder und Oder //1672

Wenn ich etwas von der Quantenmechanik gelernt habe, dann, dass zwei Zustände durchaus simultan bestehen können, auch wenn sie einander eigentlich ausschließen.

Einstein hat ja seinen Nobbi nicht (wie oft fälschlich angenommen) für die Relativitätstheorien bekommen, sondern für die Beschreibung des lichtelektrischen Effekts.
Man hatte beobachtet, dass bei Bestrahlung von Metalloberflächen mit Licht Elektronen aus der Atomhülle der Metalle herausgelöst werden, und so ein elektrischer Strom fließt.
Dies stand damals in eklatantem Widerspruch zu dem, was man zu wissen glaubte. Licht wurde als reines Wellenphänomen gesehen. Dabei trifft viel zu wenig Energie auf ein einzelnes Atom, um irgendetwas bewirken zu können, insbesondere um ein Elektron aus der Hülle zu kicken.
Aber das Experiment sagte etwas anderes. Das Licht verhielt sich wie ein Strom korpuskularer Teilchen.
Damals wurde der Dualismus zwischen Teilchen und Welle erkannt. Je nach Kontext verhält sich Licht wie eine Welle oder wie Teilchen (Photonen).

In der Mathematik schließen sich A und Nicht-A aus, ohne dass es eine Schnittmenge gibt. Wer in der Mathematik einen Widerspruch findet, hat dadurch die Grundannahme widerlegt (reductio ad absurdum).
Für quantenphysikalische Teilchen gilt das nicht. Sie können gleichzeitig in mehreren unvereinbaren Zuständen vorliegen. Man bezeichnet dies als Superposition. Erst durch eine Messung kann man das System zwingen, sich auf einen Zustand festzulegen. Die Schrödinger-Katze habe ich hier schon öfters erwähnt.

Oder man schießt Elektronen durch einen Doppelspalt. Dahinter entstehen Beugungsmuster, als ob eine Welle die Versuchsanordnung passiert hätte. Aber es waren Elektronen, die man sich als winzige, elektrisch geladene Globuli vorstellen kann. Aber durch welchen der beiden Spalte ist ein konkretes Elektron geflogen? Durch beide, denn auch hier gilt der Welle-Teilchen-Dualismus.

Das alles ist erst einmal schwer vorstellbar, weil unsere Alltagswelt oft binär schwarzweiß malt. Aber es gibt nicht nur Entweder-Oder, sondern auch einiges dazwischen oder einander überlappend. Manchmal ist einiges an Abstraktionsvermögen nötig, um scheinbare Widersprüche oder Inkonsistenzen aufzulösen.

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Über Anne Nühm (breakpoint)

Die Programmierschlampe.
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13 Antworten zu Zwischen Entweder und Oder //1672

  1. wollesgeraffel schreibt:

    Ich liebe es, wenn Du Dich in für mich absolut unverständlichen Schilderungen physikalischer Phänomene ergehst. Daumen hoch, Hihihi

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  2. Plietsche Jung schreibt:

    Fotoionisation und Globuli … du bist manchmal echt schräg 🙂

    Wer das Leben schwarzweiß sieht, ist ein armer Tropf.

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  3. wollesgeraffel schreibt:

    http://www.danisch.de/blog/2017/10/12/wasser-einkochen/#more-19819

    Was sagst Du dazu? Selbst ich armer Laie bekomme nässenden Ausschlag, wenn ich sowas lese. Na, ich hoffe, es handelt sich um Satire. Oder?

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  4. Pingback: Geködert durch Etikettenschwindel //1674 | breakpoint

  5. Engywuck schreibt:

    Zum Thema Quantenmechanik habe ich neulich ein interessantes Video über ein Phänomen gesehen, das mir zwar theoretisch bekannt aber nicht wirklich bemerkenswert erschienen war. Tja, bis man drüber nachdenkt…

    Wenn man zwei (ideale, lineare) Polarisationsfilter übereinanderlegt geht Licht von 0% bis 100% durch – je nachdem, welchen Winkel die beiden Polarisationsebenen zueinander haben. Klassisch lässt sich das ganz leicht erklären: Licht fällt in allen möglichen Polarisationsebenen auf Filter 1. Wenn die Polarisationsebene der Welle nicht parallel zum Filter ist zerlegt man die Welle in zwei Komponenten, die eine parallel, die andere senkrecht dazu (ist wellentechnisch trivial). Der parallele Anteil geht dann halt durch. Trifft sie dann auf den zweiten Filter, der senkrecht dazu steht, ist kein Anteil mehr übrig, der parallel zum neuen Filter wäre (diesen Teil hat ja Filter 1 rausgefiltert). Also kommt nichts durch.
    So und jetzt das Phänomen: legt man zwischen die beiden senkrecht aufeinander stehenden einen dritten Filter, der z.B. 45° zu beiden gedreht ist kommt auf einmal doch Licht durch. Obwohl das klassisch nicht sein dürfte!
    Quantenmechanisch ist das ganz einfach, und auch die Intensität in Abhängigkeit zu den Winkeln bei mehreren Filtern nacheinander stimmt. Der Winkel zwischen Polarisation des Photons und des Filters bestimmt „einfach nur“ die *Wahrscheinlichkeit, dass das Photon durchkommt – und das im Ganzen. Wenn es durchkommt wird es *komplett* auf die neue Richtung gedreht, wenn nicht wird es ganz absorbiert. Also mal wieder Realität als Wahrscheinlichkeitswelle.

    Nebenbei kann man dabei auch noch „hidden variables“ ausschließen und damit Bell’s Theorem und das EPR-Paradox prüfen – jedenfalls falls man zufälligerweise verschränkte Photonen zur Hand hat 🙂

    Falls das Video interessiert: https://www.youtube.com/watch?v=zcqZHYo7ONs

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