@zen0bit Ich finde Schrödingers Katze ist zwar ein nettes Gedankenspiel, lässt aber einen der wichtigsten Ideen der Quantenmechanik außer Acht, nämlich, dass die einzelnen Zustände sich so überlagern, dass etwas rauskommt, was einzeln nicht möglich gewesen wäre.
Lass mich das kurz erläutern
:)In der Quantemechanik durchläuft das physikalische System immer alle möglichen Zustände die es gibt. Das "Resultat" ist dann stets die Summe der einzelnen Wege, die sich gegenseitig zu etwas bestimmtes aufaddieren können.
Beim Doppelspalt-Experiment gibt es z.B. zwei Möglichkeiten für das Teilchen, nämlich den linken Spalt und den rechten Spalt.
Wenn man dann den Pfad des Teilchens exakt vermisst und verfolgt, dann stellt man tatsächlich fest, dass eine dieser beiden Pfade durchlaufen wird, und man sieht das Teilchen entweder links oder rechts auf dem Schirm hinter den Schlitzen.
Wenn man das Quantensystem aber in Ruhe lässt, und es sich ungestört entwickeln lässt, dann durchläuft das Teilchen beide Pfade gleichzeitig. Das Endresultat ist nun die Summe dieser beiden Pfade.
Der Witz daran ist jetzt, dass die beiden Pfade sehr viel komplexere Objekte sind, als man sich zunächst vorstellen könnte. In der Tat
dreht sich Vieles dabei um
komplexe Funktionen (komplex im mathematischen Sinne) und aufwendige Vektorräume, aber das wollen wir jetzt mal überspringen.
Der Punkt ist, die Summe der beiden Pfade führt mathematisch zu einem völlig neuen Zustand des Systems, das nicht auf den ersten Blick die beiden einzelnen Pfade erkennen lässt, nämlich das berühmte Interferenzmuster.
Dieses Muster entsteht nur, weil das Teilchen beide Pfade durchlaufen hat, und dann mit sich selber (dem jeweiligen anderen Pfad) interagieren kann. Und das ist das
wirklich Erstaunliche an der Quantenmechanik. Verhindert man, dass das Teilchen durch beide Pfade gleichzeitig gehen kann, so gibt es logischerweise auch keine Interferenz.
Leider wird dies bei Schrödingers Katze überhaupt nicht deutlich. Dort steht nur die ewas unwirkliche Aussage im Raum, dass sich die Katze in einem überlagerten Zustand befindet. Das ist nett, aber überhaupt nicht fassbar.
Deswegen stelle ich hiermit einen alternativen Aufbau vor,
Schrödingers Weinbergschnecken :)Wir setzen nun Eririn (so heißt die Schnecke) in einen speziellen Kasten, der von den Sicherheitstandards her etwas besser ist, als die Katzenkiste:
Deckel zu (grün), dann läuft ein Timer mit einem radioaktiven Isotop, das innerhalb von 10 Sekunden mit einer 50%igen Wahrscheinlichkeit zerfällt.
Nach 10 Sekunden geht entweder die rote oder die orange Tür auf, je nachdem ob das Isotop zerfallen ist oder nicht.
Von da an gibt es also zwei mögliche Geschehnisse: Eirin kriecht nach links, oder sie kriecht nach rechts.
Da das Gesamtsystem ungestört und vollständig isoliert ist, gelten die Gesetze der Quantemechanik. Die beiden Zustände werden also überlagert. Und wer von euch Schnecken im Terrarium hält wird wissen was passiert, wenn eine Schnecke einer anderen begegnet:
Ganz viele Baby-Schnecken ^^
Das wirklich Interessante an der Quantenmechanik ist also, dass die einzelnen Zustände miteinander wechselwirken und zu neuen Zuständen führen können. Und wenn man eine einzelne Schnecke in eine perfekt abgeriegelte Box steckt, kann es passieren, dass sie nach dem Öffnen Kinder bekommen hat.
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Dazu natürlich noch ein paar kleine Anmerkungen, bevor ich geschimpft werden
:engel:1. Das ist natürlich in dieser Form ein bisschen ein Quatsch
;) Die beiden Pfade wechselwirken ja nicht im physikalischen Sinne (also z.B. elektromagnetisch) miteinander, sondern sind Überlagerungen. Man müsste also die genauen Trajektorien der einzelnen Elementarteilchen und ihre jeweiligen physikalischen Eigenschaften unter Superposition untersuchen, und selbst dann wäre eine Aussage noch sehr schwierig, weil die Schnecke natürlich ein hochkohärenter Zustand ist, und damit die Teilchenzahl überhaupt nicht festgelegt ist. -> QFT -> Börg
:no:In der Realität ist das natürlich alles sehr viel komplizierter, als zwei Schnecken die sich sehen können und sich dann lieb haben. Aber darum gehts ja auch bei Schrödingers Katze nicht, dort ordnet man eben eine bestimmte Menge von Konstellationen der Kategorie "Lebendig" und eine andere Menge der Kategorie "Tot" zu. Es geht wirklich nur um die Anschauung.
In jedem Fall ist die Aussage, dass man Babyschnecken finden könnte nicht falsch, nur sind bei solchen Vorgängen, bei diesen riesigen Energiemengen noch ganz andere Mechanismen am Werk. Genausogut könnten sich die Atome spontan umordnen und eine Katze formen
;)2. Der Tür-Mechanismus ist natürlich überflüssig. Auch ohne ihn würde die Bewegung von Eirin verschwimmen und unscharf werden. Und dann könnte Eirin auch einer Quantenfluktuation von sich begegenen. Aber wie ich schon sagte, bei diesen Energiemenge ist das sowieso nicht alles so sinnvoll. Der Mechanismus dient einzig und allein dazu, von Anfang an eine Separation der beiden Schneckenpfade zu erzwingen. Ich dachte mir, das macht die Anschauung leichter.
->
Also
;) Nicht alles zu ernst nehmen, soll nur eine Anschauung für die Mechanismen der QM sein. Dass man tatsächlich Babyschnecken aus dem Kasten zieht, ist (traurigerweise) trotzdem extrem unwahrscheinlich, insbesondere auch, weil man einen solchen isolierten Kaste nicht bauen kann.
Dass ein Elektron aber nach einem Doppelspalt an einem Ort auftaucht, den es eigentlich garnicht erreichen dürfte ist Realität. Das Prinzip ist das Gleiche.
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