Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

Da ich jetzt ausführlichst "die Hosen heruntergelassen"...
.....ist mein Versuch, die Einsteinschen Gedanken in Leiden nochmals ins Leben zu rufen, diese aus quantenmechanischer Perspektive zu betrachten, beendet.

Ich entschuldige mich vorsorglich, wenn ich teils über die Stränge geschlagen haben sollte.

Manchmal dauert es, etwas das mit allzu viel Staub bedeckt, irgendwo im Keller der Vergangenheit verrotend (G-Äther, nebst zug. Konklusionen), dessen Schönheit gemäß aufzupolieren, um es der Nachwelt zu präsentieren. Einsteins Beiträge sind einfach zu wichtig um in Vergessenheit zu geraten, selbst wenn es zu Streitigkeiten führt, deren Interpretation betreffend. 

Grüße z.

UN73 schrieb:

Die Animation zeigt eine Computersimulation des leeren Raums. So sieht das Vakuum aus, der Raum ohne alle Teilchen, aber...
Leerer Raum ist NICHT leer. Die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation bedeutet, dass Quantenfelder nicht still sitzen können und in komplexer Art und Weise miteinander interagieren.

Das Quantenvakuum

Quelle: www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/whatisqft.html

Hierbei soll auch der entschiedene Anteil von Niels Bohr erwähnt werden, der damals intensiv mit Heisenberg über der entsprechenden Lösung saß, die zur weiteren Erklärung und Verallgemeinerung  des de Broglieschen Materiewellenkonzepts noch ausstand.

Grüße Z.

 

Z.. schrieb:

Hierbei soll auch der entschiedene Anteil von Niels Bohr erwähnt werden

Wissenschaftsgeschichte ist eigtl. nicht das Threadthema. Aber wenn wir schon dabei sind und bei Niels Bohr:

In deinem Sinne,
könnte man das folgend interessante und aufschlussreiche Paper zur Unschärferelation noch nachwerfen.

www.physikdidaktik.uni-wuppertal.de/file...s_besagt_die_HUR.pdf

z.

Z.. schrieb in Kommentar #4808:

[...] die zur weiteren Erklärung und Verallgemeinerung des de Broglieschen Materiewellenkonzepts noch ausstand.

Materiewellen [MATTER WAVES - PHYSICS BELL LABS FILM]

Der erste Nachweis der Wellennatur von Elektronen gelang 1927 Clinton Davisson und Lester Germer. Damit wurde die von Louis de Broglie 1923 formulierte Hypothese der Materiewellen bestätigt. Das Experiment ist als das DAVISSON-GERMER-Experiment in die Geschichte eingegangen. Clinton Davisson wurde 1937 für dieses Experiment mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Das schwarzweiß Video "MATTER WAVES" [PHYSICS BELL LABS FILM] stammt aus dem Jahr 1961 und wurde von Alan Holden (Physiker und Chemiker, der bei Bell Labs arbeitete) präsentiert in einem angenehm ruhigen, kompetenten und sachlichen Vortragsstil.

Höhepunkt des Bell Laboratories Lehrvideos ist u.a. der Direktvergleich zwischen der Wellennatur von Röntgenstrahlen mit der Wellennatur von Elektronenstrahlen.  hier anklicken

Die Wellennatur von Elektronen wurde später auch in Claus Jönsson's Doppelspaltexperiment mit Elektronen nachgewiesen und ist von zentraler Bedeutung für das Verständnis der Quantenmechanik.


Elektroneninterferenz im Doppelspaltexperiment nach Claus Jönsson (Universität Tübingen, 1957)

Ausführliche Informationen zu Louis de Broglie's Theorie der Materiewellen und die Bedeutung der De-Broglie-Wellenlänge Formel finden sich in Kommentar #4743 weiter oben in diesem Diskussionsfaden.  hier anklicken

UN73 schrieb:

Elektroneninterferenz im Doppelspaltexperiment nach Claus Jönsson (Universität Tübingen, 1957)

Da sehe ich immer er eine 3D-Säule. Geht es nur mir so?

...das ist wohl eine optische Täuschung, da hilft wohl nur eine schematische Darstellung (jetzt besser?)

Doppelspaltexperiment mit Elektronen

Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Doppelspaltexperiment

UN73 schrieb:

da hilft wohl nur eine schematische Darstellung (jetzt besser?)

Klar, ich weiß schon, dass es 2D ist, aber sieht halt wie 3D aus. Vielleicht lässt es sich mathematisch erklären oder ist wirklich nur eine optische Täuschung, so wie der scheinbar größere Durchmesser des Mondes am Horizont, der nur vom Gehirn größer gemacht wird. Gemessen ist er in jeder Position gleich groß, am Horizont nicht anders als im Zenit.

Hi UN,

umwelt-wissenschaft.de/forum/aktuelle-er...ammen?start=300#4814

falls du darauf anspielst..?

"Hierbei soll auch der entschiedene Anteil von Niels Bohr erwähnt werden, der damals intensiv mit Heisenberg über der entsprechenden Lösung saß, die zur weiteren Erklärung und Verallgemeinerung  des de Broglieschen Materiewellenkonzepts noch ausstand."

Damit war nicht der experimentelle Nachweis de Broglies Theorie gemeint.
Mit Verallgemeinerung war folgendes gemeint:

"Das Heisenbergsche Unschärfeprinzip kann als Ausdruck der Wellennatur von Teilchen betrachtet werden, wie sie in der Hypothese von de Broglie beschrieben wird. Das Prinzip impliziert, dass die wellenartigen Eigenschaften von Teilchen, wie etwa Elektronen, zu inhärenten Unsicherheiten in Bezug auf ihre Position und ihren Impuls führen. Die von de Broglie angegebene Beziehung zwischen der Wellenlänge eines Teilchens und seinem Impuls beeinflusst direkt die Unsicherheiten, die im Heisenbergschen Prinzip beschrieben werden. Somit kann das Unschärfeprinzip als direkte Folge der Welle-Teilchen-Dualität der Materie betrachtet werden."

Insofern hat Heisenberg de Broglie´s Vorgaben in ein neues Licht gerückt, aus quantenmechanischer Sicht.

Grüße
z.
 

Steinzeit-Astronom schrieb zur Elektroneninterferenz im Doppelspaltexperiment nach Claus Jönsson (Universität Tübingen, 1957) in Kommentar #4819:

"Klar, ich weiß schon, dass es 2D ist, aber sieht halt wie 3D aus. Vielleicht lässt es sich mathematisch erklären."

Das Doppelspaltexperiment mit Elektronen - Der Matheflüsterer (Teil 1: Versuchsaufbau & beobachtete Ergebnisse)

Schrödingergleichung und Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation - Der Matheflüsterer (Teil 2: Mathematische Grundlagen)


Die Wellenfunktion am Doppelspalt - Der Matheflüsterer (Teil 3: Mathematische Berechnung mit komplexen Zahlen)

Und für alle Mathematik-Liebhaber, die es ganz genau wissen möchten, anbei noch ein Link zu einer lesenswerten Publikation von Richard Rolleigh mit der kompletten mathematischen Herleitung des Doppelspalt-Musters im Detail...
www.hendrix.edu/uploadedFiles/Department...ntum%20Mechanics.pdf

​​​​​​​Das Doppelspaltexperiment mit Quantenobjekten (Elektronen) ist damit entmystifiziert... 

Gute Erklärung in den Videos, danke dafür.

Aber zunächst würde mich einfach nur interessieren, ob ich vielleicht der einzige bin, der da eine Säule sieht. Oder seht ihr das auch? Wenn nicht, dann ist es wohl nur eine optische Täuschung meinerseits und ich kann mir weitere Überlegungen sparen.



Wenn ich einem Grafikprogramm sage "zeichne mir eine von vorne beleuchtete, vertikal geriffelte hohe Säule aus feinporigem Granit", dann könnte ich mir vorstellen, dass so etwas wie im Bild erscheint, ohne dass das Programm die Schrödinger-Gleichung bemüht. Einfach nur ein gleichmäßig geriffelter Zylinder, an den Seiten schattig (weil von vorne beleuchtet) und die vertikalen Linien mittig etwas breiter als an den Rändern, wegen der Perspektive^^.

Steinzeit-Astronom schrieb in Kommentar #4829:

"Aber zunächst würde mich einfach nur interessieren, ob ich vielleicht der einzige bin, der da eine Säule sieht. Oder seht ihr das auch?"

Das menschliche Gehirn neigt zur Mustererkennung und dabei können Trugbilder (Pareidolien) entstehen.

Trugbilder (Pareidolien) sind das Resultat bewusst oder unbewusst hervorgerufener Fehldeutungen durch das menschliche Gehirn: Dieses neigt dazu, diffuse und scheinbar unvollständige Wahrnehmungs-Strukturen zu vervollständigen und an bekannte Muster und vertraute Formen anzugleichen. Dabei scheinen die Art und Gestalt der Trugbilder von der Erwartung des Gehirns abzuhängen.

Für dich, Steinzeit-Astronom (dein Namen ist hier Programm!), ist es also vollkommen normal, dass dein Gehirn versucht, antike Steinsäulen zu erkennen. Das kennst du und ist dir vertraut und wahrscheinlich ist folgendes Bild in deinem Gehirn fest verankert.

Das Olympieion in Athen

Du weißt aber nur allzu genau (wie du ja auch selbst oben schreibst), dass das 2D-Interferenzmuster, das auf dem Bildschirm beim Doppelspaltexperiment mit Elektronen entsteht, nur wie eine 3D-Säule aussieht und wie folgt zustande kommt...

...aber vielen Dank, Steinzeit-Astronom, für deinen didaktischen Kommentar und rhetorische Frage. 

UN73 schrieb:

...aber vielen Dank, Steinzeit-Astronom, für deinen didaktischen Kommentar und rhetorische Frage. 

Die Frage "Seht ihr das auch?" ist eigentlich keine rhetorische, die keine Antwort verlangt, sonst hätte ich sie nicht zweimal gestellt. Aber vielen Dank UN, für deine ausführlich ausweichende Antwort. Ein Ja oder Nein hätte allerdings genügt. Jetzt ist es ein Jain, oder ein vorsichtiges Nein...

Muss mal jemand fragen, der nicht weiß wie das Bild zustande kommt. Auf dem letzten Bild ist es schon schwieriger den Ausschnitt einer Säule zu sehen. Die Abstände stimmen wohl nicht. Also doch nur optische Täuschung, macht ja nichts.

Und ja, genau so eine antike Säule meinte ich. Die Architekten damals haben das vom Doppelspaltversuch abgeguckt, ist doch klar  .

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die Frage "Seht ihr das auch?" ist eigentlich keine rhetorische, die keine Antwort verlangt

Es erinnert an eine Säule, es sieht aus "wie" eine Säule, im unteren Teil mehr als im oberen Teil, weil die Säule dort zu breit wäre.

Man könnte die "Streifen" auch als "Säule der Quantenmechanik" bezeichnen... apropos individueller Perspektive.

Dabei fällt mir noch etwas grundlegendes ein, dass ART und QM gemeinsam haben. 

Wie auch Born, ist es aus meiner Sicht unverständlich warum Einstein, der lange vor der QM, gemäß RT, feststellt, dass es anhand deren Aussagen zur Relativität unmöglich (sinnlos) ist Punkte im Raum und in der Zeit absolut festzulegen, wie später von der QM gefordert (siehe Born Heisenberg Schrödinger etc):... diese Rtsche Interpretation der Orts und Zeitunschärfe der QM selbst jedoch nicht zugestehen wollte....!?!

Umständlicher Satz... dennoch eine weitere Gemeinsamkeit der ART mit der QM.

Grüße

Z. 


 

Z.. schrieb:

Punkte im Raum und in der Zeit absolut festzulegen,
Interpretation der Orts und Zeitunschärfe
 

Das hat auch rein gar nichts miteinander zu tun.
Wenn Du das meinst, dann hast Du wohl beides nicht verstanden.
In der ART hat jedes Ereignis X exakte Koordinaten, lediglich für jeden Beobachter andere. Bis auf die Zeikoordinate war das schon seit Galilei so.

Das hat auch rein gar nichts miteinander zu tun.
Wenn Du das meinst, dann hast Du wohl beides nicht verstanden.

Soso ich habe wieder mal nichts verstanden..Was sagtest du nochmal.... "lächerlich". 

Max Born sagt im KONTEXT selbst, dass er dem von Einstein gewiesenen Weg (RT) gefolgt ist!
Somit seine Ansichten (die zwar entgegen Einsteins versteckten Variablen), den Zufall/die Wahrscheinlichkeit der QM präferieren, grundsätzlich mit den Vorgaben der RT (Orts und Zeitbestimmung sinnlos) in Analogie stehen....

Du kapierst einfach nicht wie viel Einsteins Arbeiten, im Besonderen die beiden RTs zur QM beigetragen haben, wie drüber von dir ja mannigfaltig zu lesen.

Das langweilt schon etwas, ein bisschen mehr Hintergrund würde, wie bereits geschildert, "wohl", nicht schaden.

Wer Born ist weist du aber...?

Z.

Einstein/Born Briefwechsel Komentare Max Born.

Z.. schrieb:

Wer Born ist weist du aber...?

Einstein sagt es ja klipp und klar, dass das Unsinn ist, Born hat die SRT nicht verstanden.
Diese Analogie ist ein Schuss ins Knie.

Punkte im Raum und in der Zeit absolut festzulegen,
Interpretation der Orts und Zeitunschärfe

Das hat auch rein gar nichts miteinander zu tun.
Wenn Du das meinst, dann hast Du wohl beides nicht verstanden.

Das habe ich mir auch sofort gedacht, hätte es aber nicht so knapp formulieren können.

Z.. schrieb:

Einstein/Born Briefwechsel Kommentare Max Born

In dem Punkt hatte Born die RT wohl auch falsch verstanden.

In der RT hat ein Objekt eine bestimmte Trajektorie durch die Raumzeit. Es ist lediglich sinnlos seine Koordinaten als absolut anzusehen, weil verschiedene Beobachter verschiedene Koordinaten haben können. Koordinaten haben ja keine physikalische Bedeutung.

In der QM ist es mit der Kopenhagener Deutung anders. Da hat ein Quantenobjekt keine bestimmte Trajektorie in der Raumzeit. Diese Nicht-Lokalität ist es ist es, die Einstein nicht gefiel.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Diese Nicht-Lokalität ist es ist es, die Einstein nicht gefiel.

vor allem hat dies absolut nichts mit Relativität zu tun.