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         Die Grundlagen der Quantenphysik


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Weiter untersuchte man nun die Bauteile der Atome, also den Atomkern und die

Elektronen und fand dabei heraus, daß der Kern wiederum aus zwei Teilen

bestand; den positiv geladenen Protonen und den neutralen Neuronen. Und auch

diese Bauteile schlüsseln sich wiederum in sog. Quarks auf, womit wir beim

heutigen Kenntnisstand nun tatsächlich bei elementaren Teilchen angekommen

sind.


Nach der klassischen Physik, könnte man jetzt theoretisch diese Quarks als

materielle Teilchen bezeichnen und sich gewissermaßen wie kleine Billiardkugeln

oder anders geformte Objekte vorstellen. Jedoch konnte man nachweisen, das

sich sowohl Elementarteilchen, wie auch in begrenztem Umfang größere Objekte

völlig anders verhalten, als wir es von Materie  erwarten würden.  

Der sog. Doppelspaltversuch zeigte ein Ergebnis das bis heute nicht genau

erklärt werden kann, das jedoch einen beinahe unbegrenzten Umfang an wilden

Spekulationen und Mutmaßungen lieferte.

Man fand heraus, daß sich Elementarteilchen manchmal wie Teilchen, aber

manchmal eben eher wie eine Welle verhielten. Quanten bewegen sich nicht

linear, sondern sind in der Lage, Ihren Ort zu wechseln, ohne sich durch den

Raum zwischen  den Orten bewegen zu müssen. Sie können sich sogar an

vielen Orten zugleich aufhalten. Sie bewegen sich „quantisiert“   


Die Welle gibt in diesen Zusammenhang die Wahrscheinlichkeitsverteilung an,

an der sich ein Teilchen  aufhalten kann.

Zum besseren Verständnis können Sie sich eine konzentrische Welle vorstellen,

wie sie entsteht, wenn man einen Stein ins Wasser fallen lässt. Diese Welle

repräsentiert nur die Wahrscheinlichkeitsverteilung für ein einziges Teilchen.



Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens anhand eines Wellenquerschnitts:



                                      Hoch                     Hoch

                                         



                      


                          Niedrig                Niedrig                  Niedrig



Solange die Wellennatur der Materie in Takt ist, existiert keine greifbare Materie

an sich. Erst durch den sog. Kollaps der Wellenfunktion, manifestiert sich ein

Teilchen an einer beliebigen Stelle auf der Welle. Ein Wellenberg stellt hierbei

eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Erscheinen des Teilchens, ein Wellental

wiederum stellt eine niedrige Wahrscheinlichkeit dar.


Dabei bleibt die Wellennatur der Wahrscheinlichkeitsverteilung voll erhalten,

denn diese Wahrscheinlichkeitswelle, verhält sich wie eine klassische Welle.

Treffen 2 Wellen so aufeinander, daß ein Wellenberg auf ein Wellental trifft,

löschen sich die Wellen gegenseitig durch Indifferenz aus.







     

  



  Wellenamplitute:                     0              0            0             0       



Treffen dagegen 2 Wellenberge aufeinander, addieren sich beide zu einem

großen Wellenberg. D.h. die Wahrscheinlichkeit des Erscheinens eines

Elementarteilchens auf den duplizierten Wellenbergen erhöht sich

signifikant.











  Wellenamplitute:               2            0            2            0   



Die Frage ist nun, wie bringt man eine Wellenfunktion zum kollabieren um

daraus Materie zu erhalten?

Im Rahmen des Doppelspaltversuches, installierte man an den beiden Spalten

eine Messvorrichtung um zu überprüfen, durch welchen der beiden Spalten

das Teilchen fliegt.

Hinweis: Bitte sehen Sie sich an dieser Stelle erst das Video zum

Doppelspaltversuch an, wenn Sie das Prinzip dieses Experimentes nicht

kennen.  

Interessanterweise stelle man hierbei fest, daß die Wellenfunktion sofort

verschwindet, und die Teilchennatur der Materie zum Vorschein kommt,

sobald eine Messung stattfindet.


Dieses Ergebnis lässt sich tatsächlich nicht abschließend erklären und gehört

wohl zu den Dingen, die man einfach hinnehmen und akzeptieren muß.  


Genau dieses Ergebniss teilt  nun die Fachwelt in 2 grundlegend konkurrierende

Lager.


Der eine Block deutet das Ergebnis des Doppelspaltexperimentes in der Form,  

daß quantenmechanische Erscheinungen nur in sehr kleinen Systemen

(Quantensysteme) auftreten, und unsere Messvorrichtungen schlicht zu groß

sind um sie messen zu können, wonach wir so oder so immer nur den in

unserer makroskopischen Welt vorherrschenden Teilchencharackter  messen

können.  Denn durch die Beobachtung mit einer Messvorrichtung wie z.B.

der Röntgenstrahlung, beeinflusse ich die Welle zwangsweise und bringe sie

sofort zum kollabieren. D.H. ich zwinge das Elementarteilchen dazu, an einer

bestimmten Stelle zu erscheinen.  Da die Quantenphysik die Physik der kleinsten

Teilchen ist, ist das auch sehr leicht nachvollziehbar.  Messen wir beispielsweise

durch einen kurzwelligen Röntgenstrahl,  bedeutet das nichts anderes, als daß

wir die Elementarteilchen mit energiereichen Photonen beschiesen, etwa so,

als wollten wir die Position eines Tischtennisballes bestimmen, indem wir ihn

mit einer Billardkugel beschiesen. Eine Beobachtung, ohne auf das Beobachtete

Objekt Einfluss zu nehmen ist schlicht nicht möglich.

Dieser Effekt ist physikalisch also nachvollziehbar.


Der andere Block, sieht eher einen Einfluss des Bewußtseins auf das

Ergebniss, womit sich die Theorie, daß unser Bewußtsein unsere Realität erst

Erschafft, erklären lassen würde. Ganz nach dem Motto. Es existiert keine

Materie solange wir nicht hinsehen.


Ich persönlich halte eine Mischung aus beiden für eine schlüssige Erklärung.

Denn wer sagt schon, daß unser Bewußtsein eine makroskopische, also für

Quantensysteme zu große Messeinheit ist.

Im Übrigen gibt es einige Hinweise - außerhalb der Quantenphysik - darauf,

daß  unser Bewußtsein tatsächlich ein entscheidender Faktor für unsere

Realitätsgestaltung ist.


Dr. Anton Zeilinger, ein Quantenphysiker unserer Tage, postuliert, daß es in

erster Linie Informationen sind, die unsere Realität bilden, und diese

Informationen wesentlich relevanter sind als die Materie.

Tauschen wir z.B. die Kohlenstoffatome einer Pflanze gegen die

Kohlenstoffatome eines Brotes, belassen aber die relative Anordnung der Atome

zueinander, (Information), haben wir nach wie vor die Pflanze in ihrer Existenz,

obwohl sie nun aus dem Material des Brotes besteht.  







Verschränkung


Ein weiterer quantenphysikalischer Effekt, der noch heute um „Erklärbarkeit“

ringt, ist die Verschränkung von Teilchen.

Werden 2 Teilchen, die zusammen ein System bilden voneinander getrennt,

kann man die Eigenschaften  des einen Teilchens auch bei dem anderen

Beobachten. Geschieht also etwas mit dem einen Teilchen, so geschieht das

Selbe auch mit dem anderen Teilchen. Das verblüffende daran:

Es geschieht sofort, ohne Zeitverzögerung und unabhängig von Entfernungen.


Dr. Anton Zeilinger erklärt dieses Phänomen gerne mit sog. Quantenwürfeln.

2 normale sechs-seitige Würfel , die man wirft. Beide Würfel zeigen nach dem

Wurf immer die selbe Augenzahl, z.B. beide die 2, oder beide die 6.

Interessanterweise funktioniert das auch noch, wenn die Würfel mehrere

tausend Kilometer voneinander  entfernt geworfen werden und folglich daraus,

auch, wenn wir sie mehrere Lichtjahre voneinander trennen.  

Werfe ich nur einen Würfel, hier auf der Erde, wird der andere Würfel irgendwo in

einer entfernten Galaxie gleichzeitig in gleicher Weise geworfen und wird zum

selben Augenblick genau die selbe Augenzahl zeigen.

Natürlich legt dieses Gedankenmodel nahe, das Raum und Zeit nicht existieren

und Fachleute halten beides für reine Konstrukte unseres Bewußtsein, um

Eine scheinbar erforderliche Ordnung herzustellen.


Für eine weitergehende, leicht verständliche Einführung in die Geheimnisse der

Quantenphysik empfehle ich folgendes Buch. Es ist quasi die Quantentheorie für die Westentasche und verleiht auch Laien einen Einblick in die Welt der Quanten mit ihren seltsamen Eigenschaften für sehr kleines Geld.





















Weiter mit: Die Heißenbergsche Unschäfterelation: FOLGT IN KÜRZE

Die Grundlagen der Quantenphysik
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Was ist Quantenphysik

„Das physikalische Weltbild hat nicht
Unrecht mit dem, was es behauptet,
sondern nur mit dem, was es
verschweigt“
C.F. Von Weizäcker


Frage:
Weshalb könnten wir Atome niemals
sehen?
Antwort:
Weil die Wellenlänge unsere
sichtbaren Lichtes für die Größe
von Atomen zu hoch ist.  

Bereits die Forscher im alten Griechenland formten die Annahme, daß alle uns

umgebene Materie aus kleinen, winzigen Teilchen, den Atomen bestehe. Lange

Zeit galten diese Atome als elementare Teilchen, die nicht weiter teilbar waren.

Erst Anfang des 19 Jahrhunderts entdeckte der Engländer Ernest Rutherford bei

einem Experiment, daß diese Atome aus positiv geladenen Kernen und negativ

geladenen Elektronen bestehen, wobei der Raum zwischen Ihnen quasi leer ist.

Damit hatte die Vorstellung, von Atomen als unteilbare Elementarteilchen ihr

Ende.

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