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THEMA: Doppelspaltexperiment

Doppelspaltexperiment 09 Jul 2018 14:50 #36869

Hallo!
Ich habe mal eine Frage zum Doppelspaltexperiment und ich hoffe, dass mir das einer beantworten kann.
Die Photonen, die weiter links oder rechts am Schirm auftreffen müssten doch einen weiteren Weg zurücklegen als die Photonen, die in der Mitte auftreffen. Das müsste ja dann auch länger dauern. Wenn nach einer bestimmten Zeit kein Photon in der Mitte angekommen sind, könnte man dann nicht sagen, dass es zu 0% in der Mitte auftrifft und würde sich dann nicht auch die Wellenfunktion des Photons mit der Zeit ändern? Das würde ja quasi bedeuten, dass man nicht nur mithilfe einer Ortsmessung die Wellenfunktion beeinträchtigen kann, sondern auch mithilfe einer Zeitmessung.
Danke schonmal!
Lukas

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Doppelspaltexperiment 09 Jul 2018 19:02 #36873

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LukasDD0905 schrieb: Hallo!
Ich habe mal eine Frage zum Doppelspaltexperiment und ich hoffe, dass mir das einer beantworten kann.
Die Photonen, die weiter links oder rechts am Schirm auftreffen müssten doch einen weiteren Weg zurücklegen als die Photonen, die in der Mitte auftreffen. Das müsste ja dann auch länger dauern.

Wenn ich ein schlauer Experimentalphysiker wäre, würde ich, sofern ich mein Doppelspaltexperiment in so großzügiger Abmessung aufgebaut hätte, dass die höhere Distanz zu den Rändern eines euklidischen Schirms von Belang ist, diesem Umstand gerecht werden, indem ich einen gewölbten Schirm verwende.

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Letzte Änderung: von Ropp.

Doppelspaltexperiment 09 Jul 2018 22:09 #36877

Keine Ahnung, ob das jemand schon mal gemacht hat. Wenn, dann ist aber sicher genau das herausgekommen, was man für den Fall mit der Wellenfunktion berechnet hat. Sonst wäre es groß publiziert worden.

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Doppelspaltexperiment 09 Jul 2018 22:29 #36879

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Gute Frage.
Eine Dekohärenz wird das wohl nicht auslösen, dafür muss es ja eine Wechselwirkung geben.
Je mehr Zeit vergeht und das Photon noch nicht gewechselwirkt hat,
desto genauer müsste kann man den Ort bestimmen können wo es auftreffen wird.

Theoretisch sollte das klappen.

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Letzte Änderung: von sebp.

Doppelspaltexperiment 10 Jul 2018 07:36 #36895

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LukasDD0905 schrieb: Hallo!
Ich habe mal eine Frage zum Doppelspaltexperiment und ich hoffe, dass mir das einer beantworten kann.
Die Photonen, die weiter links oder rechts am Schirm auftreffen müssten doch einen weiteren Weg zurücklegen als die Photonen, die in der Mitte auftreffen. Das müsste ja dann auch länger dauern.

Ja, nur hat das keinerlei Relevanz. Der Doppelspaltversuch wird ja nicht mit einem Photon durchgeführt, sondern mit einem Teilchenstrom/Wellenpaket und das mit Lichtgeschwindigkeit. Laut der gängigen klassischen Lehrmeinung wird eine Welle durch Brechung am Spalt um ca. eine halbe Wellenlänge verschoben, was zu einer Auslöschung der Welle (und weiterer) führt (dunkler Bereich), eine weitere Welle wird um eine gesamte Wellenlänge verschoben, was zu einer Verstärkung der Welle führt (heller Bereich).


LukasDD0905 schrieb: Wenn nach einer bestimmten Zeit kein Photon in der Mitte angekommen sind, könnte man dann nicht sagen, dass es zu 0% in der Mitte auftrifft und würde sich dann nicht auch die Wellenfunktion des Photons mit der Zeit ändern? Das würde ja quasi bedeuten, dass man nicht nur mithilfe einer Ortsmessung die Wellenfunktion beeinträchtigen kann, sondern auch mithilfe einer Zeitmessung.

Weshalb sollte das passieren? Wenn keine Wellenpakete ankommen, dann ist der gesamte Schirm dunkel. Und wohin das jeweils letzte Lichtquant streut, kann man natürlich nicht wissen.
Auch @Ropp:
Ein gebogener Schirm würde keine Relevanz bedeuten, da die Wechselwirkung ja bereits am Spalt ausgelöst wurde. Es würde sich m.A. nur eine Fokussierung der Darstellung ergeben.

MfG
WL01

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MfG
WL01

Doppelspaltexperiment 10 Jul 2018 10:50 #36901

@wl01

1. Wäre das mit dem Photon auch so eine Sache (Was ist ein Photon?)
2. Breitet sich die Wellenfunktion eines Elektrons nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus
3. Alles geschenkt.

Denn: eine indirekte Messung an einem Ort und sozusagen zu einem Zeitpunkt, von dem ich WEISS, dass mit diesem Zeitpunkt an diesem Ort die Wellenfunktion bis ans Ende aller Tage den Wert 0 haben wird ... ist zwar vielleicht noch indirekt ;-), aber keine Messung mehr (genauso gut könnte ich auch hinter dem Schirm messen wollen und meinen, die Wellenfunktion müsste kollabieren).

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Letzte Änderung: von Verena Meier. Begründung: nicht @sebp sondern @wl01

Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 08:20 #36943

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Verena Meier schrieb: 1. Wäre das mit dem Photon auch so eine Sache (Was ist ein Photon?)

War die Frage nun ein Scherz?

Verena Meier schrieb: 2. Breitet sich die Wellenfunktion eines Elektrons nicht mit Lichtgeschwindigkeit aus

Nein, da Elektronen massenbehaftet sind und aufgrund ihrer Landung beschleunigt oder abgebremst werden können. Oder meinst Du den Zusammenbruch der Wellenfunktion?

Verena Meier schrieb: 3. Alles geschenkt.

???

Verena Meier schrieb: Denn: eine indirekte Messung an einem Ort und sozusagen zu einem Zeitpunkt, von dem ich WEISS, dass mit diesem Zeitpunkt an diesem Ort die Wellenfunktion bis ans Ende aller Tage den Wert 0 haben wird ... ist zwar vielleicht noch indirekt ;-), aber keine Messung mehr (genauso gut könnte ich auch hinter dem Schirm messen wollen und meinen, die Wellenfunktion müsste kollabieren).

Egal wie man diese sieht. Sobald gemessen wird, bricht die Wellenfunktion nach der Kopenhagener Deutung (sofort) instantan zusammen und man hat nur Teilchen. Also so als ob die Welle es ahnen würde, ob gemessen wird oder nicht. Ist eben eine Funktion der Quantenphysik. Alle anderen Überlegungen wären alternative Konzepte, die hier im Wissenschaftsbereich nicht diskutiert werden dürfen.

MfG
WL01

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 14:19 #36958

@wl01

1. In der Sache Photon/Elektron habe ich Dich bzw. einen Satz von Dir (wohl) missverstanden.

2. Wenn es um indirekte Messungen geht (ich bin mir nicht ganz sicher, ob Du die mit dem Gedankenexperiment des Ausgangspostings gestellte Frage voll erfasst hast), muss man sich schon Gedanken machen, ob durch solche indirekten Messungen das betrachtete Objekt neu präpariert wird (Messung) oder nicht (sozusagen keine Messung).

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 15:11 #36960

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Verena Meier schrieb: 2. Wenn es um indirekte Messungen geht (ich bin mir nicht ganz sicher, ob Du die mit dem Gedankenexperiment des Ausgangspostings gestellte Frage voll erfasst hast), muss man sich schon Gedanken machen, ob durch solche indirekten Messungen das betrachtete Objekt neu präpariert wird (Messung) oder nicht (sozusagen keine Messung).

Ich bin mir jetzt nicht ganz sicher, ob Du mit "indirekter Messung" den typischen Fall der Erhebung der „Welcher-Weg-Information“ mit nachträglichem Quantenradierer meinst? Laut Quantenphysik gibt es eben entweder eine Messungen bei denen die Information vorhanden ist, oder wenn diese gelöscht wurde, eben keine Messung.

MfG
WL01

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 18:24 #36982

Hi!
Es war doch so, dass wenn man die Wellenfunktion eines Teilchens quadriert man die Aufenthaltswahrscheinlichkeit herausbekommt. Wenn sich jetzt die Wahrscheinlichkeit, dass das Photon irgendwo auf den Schirm auftrifft, auf dem Weg dorthin ändert, dann ändert sich doch auch die Wellenfunktion des Teilchens, bevor es den Schirm erreicht. Und eine Änderung der Wellenfunktion entspricht doch einer Messung. Das war mein Gedanke.

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 18:25 #36983

Ich freue mich auf eure Kommentare! :)

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 21:22 #36992

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LukasDD0905 schrieb: Hi!
Es war doch so, dass wenn man die Wellenfunktion eines Teilchens quadriert man die Aufenthaltswahrscheinlichkeit herausbekommt. Wenn sich jetzt die Wahrscheinlichkeit, dass das Photon irgendwo auf den Schirm auftrifft, auf dem Weg dorthin ändert, dann ändert sich doch auch die Wellenfunktion des Teilchens, bevor es den Schirm erreicht. Und eine Änderung der Wellenfunktion entspricht doch einer Messung. Das war mein Gedanke.

Du vergisst in deinen Überlegung nur eines. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit P kennzeichnet in der Quantenphysik die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Teilchen in einem bestimmten Bereich des (Orts-) Raumes anzutreffen ist. Eine Wahrscheinlichkeit ist jedoch keine Messung. Ebenso weshalb sollte sich die Wahrscheinlichkeit ändern.

MfG
WL01

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Doppelspaltexperiment 11 Jul 2018 21:42 #36994

LukasDD0905 schrieb: Das würde ja quasi bedeuten, dass man nicht nur mithilfe einer Ortsmessung die Wellenfunktion beeinträchtigen kann, sondern auch mithilfe einer Zeitmessung.
Danke schonmal!
Lukas

Der Schirm ist ja bereits eine Messung. Du kannst natürlich dabei die Zeit messen, aber die wahre Messung erfolgt durch den Schirm.

Wenn nun gemessen wird, dass in der Mitte kein Photon auftritt, verdichtet sich die Wahrscheinlichkeit der anderen Orte um den Betrag, der auf die Mitte entfällt, aber dadurch ändert sich ja sonst nichts.

Insofern kann man den Schirm wohl als zeitabhängige Mehrfachmessung an verschiedenen Orten interpretieren.

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Letzte Änderung: von ra-raisch.

Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 13:25 #37023

Ich will mich mal selbst zitieren :) und anschließend versuchen, die Sache klarer darzustellen:

Verena Meier schrieb: Denn: eine indirekte Messung an einem Ort und sozusagen zu einem Zeitpunkt, von dem ich WEISS, dass mit diesem Zeitpunkt an diesem Ort die Wellenfunktion bis ans Ende aller Tage den Wert 0 haben wird ... ist zwar vielleicht noch indirekt ;-), aber keine Messung mehr (genauso gut könnte ich auch hinter dem Schirm messen wollen und meinen, die Wellenfunktion müsste kollabieren).


Zunächst mal ergibt sich aus der Geometrie des Doppelspaltversuchs, dass der Zeitpunkt t zu dem eine direkte Messung am Schirm (das Teilchen trifft dort auf) überhaupt nur möglich ist, abhängig ist vom Abstand des Auftreffpunktes zu einer gedachten senkrechten Linie in der Mitte des Schirms.
Um sich keinen Kopf über Unschärferelation und Zerfließen der Welle machen zu müssen, nimmt man statt dem Zeitpunkt t ein Zeitinverwall [t1,t2] (t1 und t2 jeweils abhängig vom 'Abstand zur Mitte des Schirms'), nur innerhalb dessen eine direkte Messung des Teilchens an irgendeinem Ort des Schirms überhaupt nur möglich ist.

Unmittelbar einleuchtend ist weiter, dass dann die indirekte 'Messung' (wenn es denn eine Messung wäre) des Gedankenexperiments nur zu einem Zeitpunkt außerhalb bzw. nach diesem Zeitintervall, also zu einem Zeitpunkt > t2 stattfinden könnte.

Nun ist es so, dass eine Schrödingersche Wellenfunktion Psi(x,t) (die hält, was sie verspricht) diesen Vorgaben des Versuchaufbaus Rechnung zu tragen hat.
D.h. an jedem Ort des Schirms wird (wenn sie nicht bereits durch eine direkte Messung des Teilchens an irgendeinem anderen Ort des Schirs kollabiert ist) diese Wellenfunktion nur innerhalb eines Zeitintervalls [t1,t2] ungleich 0 sein können.

Nimmt man Beides zusammen, sieht man, dass die indirekte 'Messung' des Gedankenexperiments keine Messung ist ... weil eben:
An irgendeiner Stelle des Schirms zu einem Zeitpunkt > t2 indirekt messen (Information gewinnen) wollen, wissend dass zu diesem Zeitpunkt > t2 nichts (mehr) direkt gemessen werden kann (Wellenfunktion 0, Wahrscheinlichkeit 0), ist ein Widerspruch in sich und schlicht nicht möglich.

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Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 13:41 #37026

@Verena
Die Art Deiner Beiträge lässt auf eine Physik-Studentin schliessen. Liege ich da richtig?

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.
Letzte Änderung: von Michael D..

Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 14:05 #37029

Michael D. schrieb: @Verena
Die Art Deiner Beiträge lässt auf eine Physik-Studentin schliessen. Liege ich da richtig?

Alles wissen ... und das Leben wäre die Hölle auf Erden. :lol:

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Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 14:12 #37030

Verena Meier schrieb: Nimmt man Beides zusammen, sieht man, dass die indirekte 'Messung' des Gedankenexperiments keine Messung ist ... weil eben:
An irgendeiner Stelle des Schirms zu einem Zeitpunkt > t2 indirekt messen (Information gewinnen) wollen, wissend dass zu diesem Zeitpunkt > t2 nichts (mehr) direkt gemessen werden kann (Wellenfunktion 0, Wahrscheinlichkeit 0), ist ein Widerspruch in sich und schlicht nicht möglich.

Du verwechselst Messung mit Ablesung
Der Schirm misst, egal ob und wann es jemand abliest.

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Letzte Änderung: von ra-raisch.

Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 14:35 #37032

ra-raisch schrieb:

Verena Meier schrieb: Nimmt man Beides zusammen, sieht man, dass die indirekte 'Messung' des Gedankenexperiments keine Messung ist ... weil eben:
An irgendeiner Stelle des Schirms zu einem Zeitpunkt > t2 indirekt messen (Information gewinnen) wollen, wissend dass zu diesem Zeitpunkt > t2 nichts (mehr) direkt gemessen werden kann (Wellenfunktion 0, Wahrscheinlichkeit 0), ist ein Widerspruch in sich und schlicht nicht möglich.

Du verwechselst Messung mit Ablesung
Der Schirm misst, egal ob und wann es jemand abliest.

Womöglich misst auch noch der Schrank hinter dem Schirm heimlich indirekt mit. ;) Das juckt aber die Wellenfunktion nicht.
Wenn es irgendwo prinzipiell nichts direkt zu messen gibt, dann kann man dort auch nicht indirekt messen. Im Grunde hat die ganze Sache mit Quantenmechanik eigentlich gar nichts zu tun.
Folgende Benutzer bedankten sich: D.Rajic

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Letzte Änderung: von Verena Meier.

Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 14:37 #37034

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... auf dem Weg dorthin ändert, dann ändert sich doch auch die Wellenfunktion des Teilchens...

Nein, da ändert sich nichts.
Aber da du in dem konkreten Experiment nun auch die Zeit und die Geometrie mit einbeziehst,
ergibt sich nun aber in Summe als Ergebnis eine andere Wahrscheinlichkeit als die, welche die Wellenfunktion psi() liefert.
Also: P(t,x,y,z) = psi(t,x,y,z) + f(t,x,y,z)
psi() ändert sich aber nicht.

Außerdem ist die Quantenmechanik reine Mathematik.
Sie hat gar nicht den Anspruch die Natur zu beschreiben,
sondern sie beschreibt das was man beobachten kann.

Deswegen sollte man nicht von irgendwelchen physikalischen Vorgängen ausgehen,
z.B. beim Kollaps der Wellenfunktion.

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Doppelspaltexperiment 12 Jul 2018 16:03 #37043

sebp schreibt:

Außerdem ist die Quantenmechanik reine Mathematik.
Sie hat gar nicht den Anspruch die Natur zu beschreiben,
sondern sie beschreibt das was man beobachten kann.

Da drängt sich mir eine Nachfrage auf: Die Konstruktion der Aussage hat den Anschein eines Oxymorons. Dies insbesondere in der Beziehung der Halbsätze im 2. Satz.

1. Der zusammengefügte Satz würde aus meiner Sicht nur funktionieren, wenn du voraussetzt, dass die Beobachtung nichts mit der Natur zu tun hat.
2. Es wäre dann zu verhindern, dass ich meinen Perzeptionsapparat berechne (wo soll sonst die Beobachtung herkommen?). Das gelingt aber offensichtlich. Die Quantenmechanik bzw. deren Annahmen hieraus funktionieren ja, wie wir erleben. Dann ist aber die behauptete Differenz unklarer.
3. Reine Mathematik ist durch Deskription gekennzeichnet? Du führst aus, dass sie die Beobachtung beschreibt.


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