Beiträge von jonny im Thema „Licht kurz und knapp“

Moin, also zur qft:
Ich glaube, da drehen wir uns im Kreise. Die Grundlage der qft sind Felder im mathematischen Sinne, Variationprinzipien und deren Quantisierung. Das ergibt aber keine natürliche Interpretation. Aber du hast schon Recht, was genau ist eine `Erklärung`?
Wenn man mit dem Zeug rechnet, so ist man meist froh, dass irgendwas vernünftiges, also messbares, bei rauskommt und macht sich weniger philosophische Gedanken.

Auto im Vakuum: Ein VERBRENNUNGsmotor schnauft ohne Sauerstoff nicht mehr. Müsste man also mitnehmen. Das wird dann schwierig durch den TÜV zu kriegen, weil feuergefährlich.

Oder Konvektion, wenn du dein Hand über einen Topf mit kochende Wasser hältst, merkst du es sehr gut, dass die Materie Energie transportiert.

Hallo Günter ,
kannst du die Auflösung kurz erklären oder sagen, wo ich etwas Gutes dazu finde?

Naja, ich denke so: Es gilt das Gesetz, das wenn a und b sich gegenseitig auschließen, dann folgt aus a nicht b und umgekehrt.
Klassiche Welle und Teilchen sind zwei Konzepte, die sich gegenseitig auschließen. Deren Eigenschaften sind aber anscheinend in einem physikalischem Objekt realisiert - das führt auf einen Widerspruch, den man meiner Meinug nach auf zwei Arten lösen könnte:

Man sagt, dass es sich um ein Quantenobjekt handelt, das die "wahre Natur" weitaus seltsamer ist, als wir bis jetzt wissen.
Oder aber man kann mit "kleinen Korrekturen" ein Bild, Welle oder Teilchen, passend machen.

Was mich "stört" ist nicht, dass es keine einfache Erklärung gibt, die man in ein klassiches Bild packen kann, sondern dieser Widerspruch zwischen den Bildern.

Also wenn ich jetzt mal richtig Klugscheiße: <Y| ist ein Element des Dual-Raumes zu |Y>. |Y> ist an sich auch erstmal keine "normale" Funktion sondern eine abstrakte Darstellung eines Zustandes (Vektor im Hilbertraum). Daraus kann man dann, wenn man eine Basis wählt, eine "normale" Funktion machen. In der gewählten Basis kann man dann auch konjugieren. Ich war von der ungewohnten Schreibweise verwirrt, verstehe aber, was Lukas damit gemeint hat.
Richtig ist, soweit ich mich erinnere, dass man, wenn man die abstrakte Formulierung auflöst, fast immer aus <Y| y(_)* machen kann, wobei _ für die jeweilige Basis steht.

"<Y|Y> = Integral über R³ Y(*) mal Y d³r." Stimmt auch nur insofern, als das man im Ortsraum arbeitet, aber es gibt auch andere Möglichkeiten, beispielsweise den Impulsraum, dann läuft das Integral über alle möglichen Impulse und Y=Y(p). Es ist gerade die Stärke des Bra-Ket-Formalismus, keine Basis angeben zu müssen.

So, jetzt aber genug kluggeschissen^^

Ah, ja, stimmt, ich hatte da zwei Darstellungen durcheinander gebracht. Kann man Kets einfach so konjugieren? Dachte, sowas ginge nur in einer konkreten Darstellung. Aber gut, das spielt für das Thema keine Rolle.

Richtig, es muss keine physikalische Bedeutung haben. Das Beispiel mit der quadratischen Gleichung zeigt es ja. Aber das schlägt in die Kerbe weiter oben: Da ist uns intuitiv klar, was die Physik dahinter ist. Uns ist auch mehr oder weniger intuitiv klar, warum die eine Lösung eben nicht die physikalische ist. Nur bei der Wellenfunktion ist das nicht so einfach klar.
Entweder ist das Ding eine (primitive ?) Beschreibung, der keine Realität in irgendeinem Sinne zukommt, oder aber es ist eine irgendwie reale Eigenschaft eines Quantenobjektes. Im ersten Fall läge ein weitere Theorieebene dahinter, im zweiten Fall haben wir ein Interpretationsproblem.

Zu dem Wikipedazitat: So wie es da steht halte ich es für zumindest ungenau, denn nicht der Akt der komplexen Konjugation selbt, sonder die Bildung des Betragsquadrats ergeben mit eine als Wahrscheinlichkeit interpretierbare Größe.

Nun, das Ding Quantenobjekt zu nennen ist meiner Meinung nach die ehrlichste Variante. Alles andere spiegelt ein Wissen vor, was so nicht gegeben ist.

(==>)Lukas:
Eine kleiner Schreibfehler: Es ist das Betragsquadrat, was ein Maß für die Aufenthaltswarscheinlichkeit ist. (mehr oder weniger richtige Formel, vorher vertippt[:)], würde |Y|² nicht <Y|Y> geschrieben werden? )

Weiter schreibst du: "Man beschreibt das Licht dann also als Photon (Teilchen) welches eine Wellenfunktion besitzt(|Y> )." Und "Die Wellenfunktion selber ist komplex und hat keine physikalische Bedeutung,[...]"
Ich empfinde das als einen gewissen Widerspruch. Nehmen wir, um es eine Stufe einfacher zu machen, ein Elektron, welches sicher ein Teilchen sein kann, auf jeden Fall aber ein physikalisches Objekt ist. Wie kann nun ein physikalsiches Objekt eine nichtphysikalsiche Eigenschaft besitzen? (Ohne jetzt metaphysisch werden zu wollen[:)])

Ich denke, es greift hier zu kurz, wenn man komplexe Größen wie beispielsweise in der Schwingungsphysik behandelt. Klar, ein Schwingkreis wird mit einem komplexen e-Ansatz durchgerechnet, aber jedem, der dies tut, sollte klar sein, dass solches nur eine Rechenhilfe ist, weil man damit trigonometrische Terme bequemer kapseln kann. Man könnte, physikalisch "korrekter", aber viel hässlicher, auch nur mit reellen Funktionen rechnen.
Das funktioniert in der QM meines Wissens nicht.

Was die Kopenhagener Interpretation angeht: Sie funktioniert, vielmehr Gutes kann man über sie nicht sagen.[:D]
Eine tiefergehende Erklärung liefert sie nicht. Die dahinter stehende abstrakte Frage ist die, ob es so etwas wie eine Erklärung gibt, oder ob wir immer nur Beschreibungen bekommen, die für eine bestimmte Aufgabe passend sind, uns aber nichts über die "wirklichen" Vorgänge verraten.

Velleicht ist es uns auch unmöglich mit unseren Gehirnen, die sich so entwickelt haben, wie sie es haben und schön auf sauber trennbare Schubladen getrimmt sind, ein umfassendes Verständnis von Quantenobjekten "an sich" zu erlangen? Schade wär es schon...

(==>)starrookie:
Es tut mir Leid, aber hier muss ich pedantisch sein [:D]: Die Quantenmechanik erklärt gar nichts. Sie beschreibt Vorgänge, man bekommt am Ende Ergenisse, die man beobachten kann. Aber man bekommt keine Erklärung, wie es zu diesen Ergebnissen kommt. Man hat ja nichtmal eine gute "Erklärung", was dieses ominöse Psi, die Wellenfunktion nun eigentlich ist.
Ich will hier nicht sagen, dass die "Wissenschaftler falsch liegen", das pöse Establishment und so. Ich nutze diese Ergebnisse ja selber und wende sie an. Nur denke ich, dass die im Moment verwendeten Deutungen und Interpretationen, obwohl sehr nützliche-keine Frage-, keine endgültige Erklärungen sind.
Gerade solch genialen Werkzeuge wie die Feynman-Diagramme, wenn ich richtig informiert bin, eine visuelle Methode, eine Reihenentwicklung durchzuführen, reizen dazu, mehr in ihnen zu sehen, als eigentlich da ist.

Auch die klassische Physik erklärt nichts, aber da sind uns die Vorgänge im weitesten Sinn intuitiv klar, wir können uns sehr gut vorstellen, wie sich Massepunkte und Körper bewegen, auch wenn es manchmal, beispielsweise bei Kreiseln, viel Hirnschmalz braucht, aber _im Prinzip_ geht das schon klar. Wir könnten die Vorgänge auch in natürlicher Sprache ausdrücken, was nur sehr ineffizient wäre.

Zu dem zitierten Paper:
Da wird schon auf Grundlagen aufgebaut, die Bilder für Dinge sind, die man sich eigentlich nicht vorstellen kann. Fängt schon bei so Dingen wie "Löchern" an. Man ist recht schnell überzeugt, das Konzept des Loches ist nützlich, obwohl es dieses Teilchen nicht gibt. Schlimmer wird es dann mit den komplizierteren Elementaranregungen in Festkörpern. Sicherlich eine spannende Arbeit, die zeigt, dass die Theorie insoweit die richtigen Ergebnisse liegert, aber einer natürlichen Interpretation ist man damit leider nicht näher...

Hallo Fraktalia,
Für einige Zwecke ist es günstig, Licht als Welle zu beschreiben. Dieser Welle kann man eine Wellenlänge und eine Frequenz zuordnen. Das bedeuet im Falle des Lichtes, auf welcher Länge sich das Verhalten des elektrischen und magnetischen Feldes wiederholt.
Wenn ich jetzt eine Lampe habe, die weiß ist, dann wird Licht des sichtbaren Spektrums, also alles mit Wellenlänge etwa zwischen 250nm und 750nm, abgegeben, so das jede Wellenlänge in etwa gleich stark leuchtet. Wenn ich nun Farbe haben will, dann muss ich aus diesem Wellenlängengemisch etwas herausnehmen, so dass sich der Rest nicht mehr zu weiß ergibt.

Was du meinen könntest ist folgendes: Wenn ich eine Pflanze mit weißem Licht bestrahle, dann erscheint sie grün, weil grün die einzige Farbe, der einzige Wellenlängenbereich, ist, den das Pflanzenmaterial nicht absorbieren kann. Das grüne Licht wird reflektiert, alles andere bleibt in der Pflanze stecken. Ein rot lackierter Tisch erscheint uns rot, weil alles andere Licht absorbiert wird, nur das rote Licht wird reflektiert.
Diesen Effekt sieht man übrigens ganz gut, wenn man ein grünes Blatt nur mit orangem Licht bestrahlt, es erscheint dann recht schwarz.
Naja, und wenn alles aus dem sichtbaren Spektrum absorbiert wird, dann wird nicht mehr reflektiert, kein Licht erreicht das Auge und der Gegenstand erscheint schwarz.

Moin,
wie gesagt, ich finde es sehr schwer, von Formeln, die mehr oder weniger funktionieren, auf irgendwas Anschauliches zu schließen.
Was du da zum Doppelspalt beschrieben hast ist ja Standradquantenmechanik. Ein Photon, das mit sich selbst interferriert, macht als Teilchen keinen Sinn, als Welle schon eher, deswegen auch meine vorsichtige Formulierung "Teilchen, wie wir sie uns vorstellen", ich denke da in die
Richtung verdammt kleine geladene/ungeladene Billiard-Kugeln. Beim Doppelspaltexperimnt zeigt sich ein Wellencharakter, den man natürlich auch statistisch interpretieren kann, aber es gibt ja selbst dann, wenn man einzelne Elektronen oder Photonen durschießen würde, ein interferenzartiges Muster..
Das ist in der StandardQM berechnenbar, sehr schön, aber der Formalismus macht keine Aussage zum "Ding an sich".

Bei der QED frage ich mich, ob es in die Richtung eine explizite Aussage gibt, etwas was diese Vorgänge so beschreiben kann, dass sich eine "natürliche" Interpretation ergibt.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Solange du nicht weiß wo das Photon ist, kann es quasi überall sein (superposition)[...].<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Also das erscheint mir selbst auf der Quantenebene eine Tautologie[?] Wenn ich nicht weiß, wo es ist, weiß ich nicht wo es ist.
Heisenberg besagt doch, dass, wenn der Ort bekannt ist, die Unsicherheit im Impuls unendlich wird (oder jeweils andere nichtverträgliche Observablen). Der Orstoperator sollte aber mit sich selbt verträglich sein. Von daher folgt auf diese Weise eben, dass, wenn ich nicht weiß wo das Photon (Elektron, ..) ist, der Impuls scharf bestimmt ist.

Insgesamt strapaziert dies das Teilchbild so sehr, dass es mir so erscheint, als dass hier einfach ein Label geändert wurde. Mit sich selbst interferrieren -&gt; mit sich selbst stoßen. Bleibt trotzdem der gleiche Vorgang, den eben ein ha "klassisches" Teilchen nicht ausführen kann.

Sicherlich kann man den Teilchenbegriff soweit verbiegen, das macht vielleicht rein technisch auch sehr viel Sinn, man denke nur an den Zoo von Anregungen in Festkörpern, Löcher etc. aber für die Frage nach der Natur hilft das nicht viel weiter.

Moin Markus,
du scheinst ja Ahnung zu haben, kannst du mir dann erklären, wie man in diesem Rahmen Interferenzphänomene erklären kann? Ich stelle mir beispielsweise solche Dinge wie Doppelspalt und dessen Erben je nach Setup relativ schwierig durch teilchenartigen Beschreibungen darstellbar vor.

Moin,
tja, was das Licht nun an sich ist, ist denke ich, eine offene Frage im Grenzgebiet zwischen Physik und Philosophie. Ich bin mir nicht sicher, ob man deinen letzten Satz wirklich so schreiben kann, denn die QED ist erstmal "nur" eine Quantisierung der maxwellschen Gleichungen. Das dumme, wirklich verdammt peinliche an der ganzen Quantengeschichte ist, dass die Theorie keine "natürliche" Interpretation mit liefert. Man darf nicht zuviel auf so Dinge wie virtuelle Teilchen und diesen ganzen Schmodder geben. Sicherlich, das Konzept ist ungeheuer nützlich, die gesamte moderne Welt basiert auf so etwas.
Aber, und das ist, je nach Sichtweise entweder ein großes aber oder ein bedeutungsloses Detail, es ist nur eine Beschreibung. Man kann sich auf den Standpunkt stellen und sagen: Egal, es funktioniert, es kommt mehr oder weniger das heraus, was ich auch messe, passt! Oder man stört sich an der Unschönheit und der Unvollständigkeit der Theorie. Sie liefert keine Erklärung! Gut, das tut keine physikalische Theorie, aber bei den unintuitiven Sachen merkt man das besonders.

Vielleicht kann man sich das so vorstellen: Ein Feynman-Diagramm ist wie eine U-Bahn-Karte. Eine stark vereinfachte Abstraktion einer Stadt, die nicht mit der Stadt identisch ist und auch nur den kleinen Bruchteil an Informationen zeigt, für die sie erstellt wurde. Darüber hinaus ist sie als Karte völlig falsch.

Ich bin der Meinung, man muss leider bei der völlig unbefriedigenden Antwort bleiben, das Licht Subjekt der Quantentheorie ist und deshalb mal wie das erscheint, was wir uns unter Teilchen vorstellen und mal wie das, was wir uns als Welle vorstellen.