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THEMA: Quantenphysik kontra klassischer Physik

Quantenphysik kontra klassischer Physik 02 Jan 2016 09:16 #1942

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Die Quantenmechanik kann keine Aussage über das genaue Verhalten von Einzelobjekten, sondern nur statistische Aussagen über eine Vielzahl von Teilchen machen!

Wenn man einen Ball durch ein Loch schießt, kann man genau vorhersagen, wann und wo der Ball durch das Loch fliegt. Bei Teilchen verhält sich das anders. Man kann nicht genau vorhersagen, wann und wo genau die Teilchen durch das Loch fliegen. Es lässt sich nur eine statistische Häufigkeitsverteilung feststellen. Ich hoffe, ich habe das so richtig verstanden.

Aber was ist, wenn man einen Ball nicht als Ball betrachtet, sondern als statistische Häufigkeitsverteilung von Teilchen? Dann stellt sich folgende Situation dar: Wenn ich einen Ball durch ein Loch schieße, dann kann man genau feststellen, wo die statistische Häufigkeitsverteilung der einzelnen Teilchen durch das Loch fliegt, wo die einzelnen Teilchen durch das Loch fliegen, kann man genauso wenig feststellen?

Wo liegt da nun der Unterschied zwischen der klassischen Physik und der Quantenphysik, wenn man davon ausgeht, dass der Ball gar kein Ball ist, sondern lediglich eine statistische Häufigkeitsverteilung von seinen einzelnen Objekten und wird einfachheitshalber nur beim Ballspielen als Ball bezeichnet?

*****************************

Eine Kugel (Durchmesser 100 mm +/- 0,001) mm schießt man durch ein Loch (Durchmesser 102 mm +/- 0,001 mm) mit einer Vorrichtung, welche die Kugel mit einer Genauigkeit von +/- 1 mm durch das Loch schießt. Hinter dem Loch befindet sich eine Wand, die aufzeichnet, wo genau die Kugel durch das Loch geflogen ist. Man kann aufgrund der Toleranz der Schießvorrichtung (+/- 1mm) nicht voraussagen, wo die Kugel durch das Loch fliegt, man erhält jedoch aufgrund der statistischen Häufigkeitsverteilung auf der Wand ein Muster, wenn man die Kugel beliebig oft durchschießt.

Die Frage ist nun, ob sich das Muster verändert, wenn man den Vorgang beobachtet. Die Antwort müsste sein JA. Da aufgrund der Größe der Kugel das Verhältnis Kugel zu Beobachter jedoch so extrem ist, wird das Beobachten der Kugeln die Flugbahnen der Kugeln nur so gering beeinflussen, dass die Veränderung im Muster an der Wand nicht messbar sein wird. Aber, es müsste eine Veränderung des Musters durch die Beobachtung geben, auch wenn sie so klein ist, dass man sie nicht messen kann. Wenn das so ist??? dann existiert vielleicht gar keinen Unterschied zwischen der Welt des größten und der Welt des kleinsten.
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Quantenphysik kontra klassischer Physik 02 Jan 2016 11:12 #1943

badhofer schrieb: .
Die Frage ist nun, ob sich das Muster verändert, wenn man den Vorgang beobachtet. Die Antwort müsste sein JA.

Aber, es müsste eine Veränderung des Musters durch die Beobachtung geben, auch wenn sie so klein ist, dass man sie nicht messen kann. Wenn das so ist??? dann existiert keinen Unterschied zwischen der Welt des größten und der Welt des kleinsten.
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Nein, so ist es nicht, es gibt einen grundlegenden Unterschied zwischen der Quantenwelt und der "normalen", makroskopischen Welt, in der wir leben. In unserer normalgegenständlichen Welt treten diese Quantenerscheinungen, also die Unbestimmtheitsrelation und in Verbindung damit der Unterschied, ob ein Teilchen beobachtet wird oder nicht, NICHT auf!

Dem Ball ist es herzlich egal. von wem er wann und wie intensiv er angestarrt wird, dessen Flugbahn lässt sich davon nicht beeinflussen, auch nicht ein wenig. Ansonsten ergäben sich ja ganz neue Sportmöglichkeiten, wo Gegenspieler den geworfenen/geschlagenen Ball nur durch intensives Beobachten in seiner Flugbahn beeinflussen wollten.

Nein, diese quantenmechanischen Effekte können (zum Glück) NICHT in unsere normale Welt durchschlagen, auch nicht ein bisschen.


Grüße
Udo

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 02 Jan 2016 15:13 #1949

udogigahertz schrieb: Nein, so ist es nicht, es gibt einen grundlegenden Unterschied zwischen der Quantenwelt und der "normalen", makroskopischen Welt, in der wir leben. In unserer normalgegenständlichen Welt treten diese Quantenerscheinungen, also die Unbestimmtheitsrelation und in Verbindung damit der Unterschied, ob ein Teilchen beobachtet wird oder nicht, NICHT auf!

...

Nein, diese quantenmechanischen Effekte können (zum Glück) NICHT in unsere normale Welt durchschlagen, auch nicht ein bisschen.


Jedem Impuls eines Köpers ist eine quantenmechanische Wellenlänge zugeordnet: Wellenlänge = h / Impuls. Für nicht-relativistische Teilchen ist der Impuls = Masse * Geschwindigkeit.

Für makroskopische Teilchen wird aufgrund der hohen Masse (10^23 mal der Masse der Elementarteilchen) die Wellenlänge so klein, dass Welleneigenschaften keine Rolle mehr spielen.

Ansonsten sorgen die großen Zahlen dafür, dass quantenmechanische Effekte sich statistisch herausmitteln. Nimmt man etwa einen 1 Kilogramm Uran-238-Block. Dann entscheidet die Quantenmechanik, welche Uran-Atome wann zerfallen. Uns interessiert nur, wie viele Uran-Atome zerfallen sind, aber nicht welche. Und dies kann man durch die hohe Zahl an Atomen sehr genau statistisch berechnen.

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 02 Jan 2016 17:08 #1951

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Die Quantenmechanik kann keine Aussage über das genaue Verhalten von Einzelobjekten, sondern nur statistische Aussagen über eine Vielzahl von Teilchen machen!

Aber, vielleicht ist das gar keine spezifische Angelegenheit der Quantenmechanik, vielleicht ist das lediglich eine spezifische Angelegenheit von Einzelteilchen. Nachdem Einzelteilchen nur in der Quantenmechanik vorkommen, erscheint es nur so, wie wenn das eine spezifische Angelegenheit der Quantenmechanik ist. Würden Einzelteilchen in der klassischen Mechanik auch vorkommen, würde das genauso sein.

Also noch einmal: Sowohl in der klassischen Mechanik als auch in der Quantenmechanik gelten dieselben Gesetze. Einzelteilchen kommen in der klassischen Mechanik nicht vor. Würden sie in der klassischen Mechanik auch vorkommen, würden sie sich nach denselben Gesetzen halten wie in der Quantenmechanik, denn es sind die gleichen Gesetze. Es kann nicht sein, dass im Universum in verschiedene Bereiche verschiedene Gesetze gelten.
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Quantenphysik kontra klassischer Physik 02 Jan 2016 18:50 #1952

badhofer schrieb: Also noch einmal: Sowohl in der klassischen Mechanik als auch in der Quantenmechanik gelten dieselben Gesetze. Einzelteilchen kommen in der klassischen Mechanik nicht vor. Würden sie in der klassischen Mechanik auch vorkommen, würden sie sich nach denselben Gesetzen halten wie in der Quantenmechanik, denn es sind die gleichen Gesetze. Es kann nicht sein, dass im Universum in verschiedene Bereiche verschiedene Gesetze gelten.


Die Gesetze der Quantenmechanik gelten universell. Wendet man sie auf makroskopische Körper an, dann resultiert die klassische Mechanik, die wir kennen.

Ein Grund dafür ist, dass makroskopische Körper eine so große Masse haben, dass ihre Wellenlänge so verschwindend klein ist, dass die Welleneigenschaften verschwinden. Ein weiterer Grund ist, dass das Plancksche Wirkungsquantum (Unschärferelation) so klein ist, dass auch das für makroskopische Körper keine Rolle mehr spielt.

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 11 Jan 2016 13:14 #2087

Einen wichtigen Punkt möchte ich hier noch anfügen: die Dekohärenzzeit
Jede Form der Wechselwirkung überführt einen reinen quantenmechanischen Zustand in einen klassischen Zustand. Um quantenmechanische Phänomene beobachten zu können, ist also ein Zustand erforderlich, der möglichst lange NICHT mit dem Rest der Welt wechselwirkt. Diese Zeit nennt man Dekohärenzzeit. Bei makroskopischen Vielteilchensystemen ist die Dekohärenzzeit zu kurz um quantenmechanische Phänomene zu beobachten.
Hierzu hatten wir auch bereits einen Newsbeitrag: urknall-weltall-leben.de/news/item/157-d...nz-durch-gravitation

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 13 Jan 2016 22:58 #2124

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Wie gesichert ist eigentlich, dass es sich beim Doppelspaltexperiment um ein Interferenzmuster handelt?
Könnte es auch sein, dass es sich dabei um ein ganz anderes Muster handelt, dass lediglich dem Interferenzmuster gleicht. Das Interferenzmuster tritt auch dann auf, wenn die Teilchen einzeln durchgeschossen werden. Wie ist das eigentlich beim Wasser, wenn man die Wellen einzeln durch den Doppelspalt lässt (vorausgesetzt, das ist überhaupt möglich). Wenn eine einzelne Welle kein Interferenzmuster erzeugen würde, wäre das eine ganz andere Situation, als die bei Teilchen. Verschiedene Wirkung = Verschiedene Ursache. Das würde bedeuten, das Muster beim Doppelspaltexperiment ist gar kein Interferenzmuster, es ist ein ganz anderes Muster, das lediglich dem Interferenzmuster gleicht. Das würde Raum für Phantasien in einer ganz anderen Richtung eröffnen.

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 13 Jan 2016 23:39 #2125

Das ist ganz sicher! Hypothesen, die realitätsnah gemacht werden, sind hier sehr willkommen. Hypothesen, die sich weit ab von der experimentellen Erfahrung bewegen, passen nicht recht in dieses Forum. Ich bitte, das zu beachten! Ich sage das vor allem im Interesse aller anderen Forumsteilnehmer
Viele Grüße
Thomas

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Quantenphysik kontra klassischer Physik 14 Jan 2016 16:02 #2131

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Hallo Thomas
Ich zweifle nicht daran, dass das Muster, welche die Teilchen im Doppelspaltexperiment erzeugen, ein Interferenzmuster ist. Ich glaube, ich habe mich da falsch ausgedrückt. Ich wollte damit eigentlich nur sagen, dass die Entstehungsgeschichte dieses Musters beim Doppelspaltexperiment nicht zwingend die gleiche sein muss als wie es beim Wasser der Fall ist. Das bedeutet, beide Muster sehen nur zufällig gleich aus. Aber, du hast Recht, was die Welt der Quanten betrifft, da steht es mir nicht zu, mitzureden. Es fehlt mir jegliches Wissen, um da etwas Sinnvolles sagen zu können.
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