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Heisenbergsche Unschärferelation: Experiment zeigt, dass die Natur unscharf ist

Die Heisenbergsche Unschärferelation gehört zu den Fundamenten der modernen Physik und besagt, dass man nicht alle Eigenschaften eines Teilchens gleichzeitig scharf messen kann. Dass die Messung selbst - durch ihren Eingriff in das System - diesen Effekt vollständig erklären kann, ist allerdings zu einfach.

Ein Umstand, den Heisenberg selbst falsch verstand, der aber experimentell bestätigt werden kann. Wiener Physiker zeigten dies etwa mit einem Neutronen-Experiment, bei dem der Spin in X- oder Y-Richtung nicht gleichzeitig exakt gemessen werden kann, daher wurden die Messungen hintereinander gemacht.

Durch eine statistische Analyse konnte man verschiedene Quellen der Unschärfe voneinander trennen. Aber neben dem durch die Messung hervorgerufenen Effekt zeigt sich auch eine Unschärfe, die sich nicht durch den Eingriff von außen erklären lässt. Das Teilchen "weiß" praktisch nicht, was es tut.


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WebReporter: Again
Rubrik:   Wissenschaft
Schlagworte: Natur, Experiment, Physik, Neutron
Quelle: science.orf.at

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11 User-Kommentare Alle Kommentare öffnen

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16.01.2012 20:46 Uhr von Again
 
+8 | -0
 
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Hm. Eigentlich ist schon seit der Verletzung der Bellschen Ungleichung bekannt, dass die Quantenmechanik nicht realistisch ist. Naja, aber interessant, wie man das umgesetzt hat.
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16.01.2012 20:49 Uhr von Again
 
+12 | -0
 
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Da wurde ein Satz rausgestrichen, so dass die News jetzt falsch ist. Die erste KA lautet eigentlich:
"Heisenbergs Unschärferelation gehört zu den Fundamenten der modernen Physik und besagt, dass man nicht alle Eigenschaften eines Teilchens gleichzeitig scharf messen kann. Dass die Messung selbst -durch ihren Eingriff in das System- diesen Effekt vollständig erklären kann, ist allerdings zu einfach."

Die Relation an sich hat Heisenberg natürlich schon verstanden ^^

Oh. Wurde sehr schnell behoben. Problem gelöst ;-)

[ nachträglich editiert von Again ]
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16.01.2012 21:02 Uhr von Pils28
 
+11 | -2
 
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Als ich in meinem Leben auf Heisenberg traf, war: der Moment erreicht, wo ich wusste, dass ich kein Physik studieren werde und weiterhin Fan des Newton´schen Universums bleibe! ;-)
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16.01.2012 21:30 Uhr von Again
 
+11 | -0
 
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ZRRK: "die News nicht verstanden. Was ist der Unterschied zwischen einer "scharfen" und einer "unscharfen" Messung?"
Scharf messen bedeutet in diesem Fall, beliebig genau messen zu können. Man bräuchte nur ein entsprechendes Messgerät, von dem man zwar nicht weiß, wie es aussehen könnte, aber prinzipiell müsste es so etwas geben.
Dem ist aber nicht so, sondern es gibt eine Unschärfe, die besagt, dass man zwei bestimmte Eigenschaften nicht gleichzeitig messen kann, ganz egal, wie das Messgerät jetzt eigentlich aussieht.

"Und was ist mit "Spin" gemeint?"
Man stellt sich den Spin oft als Eigendrehung von Teilchen vor, aber im wesentlichen ist es eine Eigenschaft die Teilchen haben können, die nur bedingt was mit einer Drehung im klassischen Sinn zu tun hat. Es ist also schlicht eine fundamentale Teilcheneigenschaft, so wie etwa die Ladung oder die Masse.

"Und was ist die Bellsche Ungleichung? Und was ist in diesem Zusammenhang mit "Realismus der Quantenmechanik" gemeint? "
Lange gab es de Debatte, wie denn die Unschärferelation zu verstehen ist. Heißenberg etwa sagte, dass man bei einer Messung immer in das System eingreift. Wenn man will, wo ein Teilchen ist, kann man zum Beispiel Licht hinschicken und dann reflektierte Photonen messen. Aber die Photonen beeinflussen das Teilchen, so dass man dann zum Beispiel nicht mehr weiß, wie schnell es eigentlich ist. Die ist die "realistische Position"

Andere Leute waren aber der Meinung, dass die Unschärfe viel fundamentaler ist, also zum Beispiel Ort und Geschwindigkeit nicht nur nicht exakt messbar sind, sondern das Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt gar keinen exakten Ort und keine exakte Geschwindigkeit haben, es also nicht an unseren unzureichenden Messmethoden liegt. Wenn man weiß, wie schnell das Teilchen ist, gibt es keine scharfe Geschwindigkeit.

Die Bellsche Ungleichung gibt eine Möglichkeit, diese beiden Ansichten zu überprüfen und es hat sich gezeigt, dass die zweite Ansicht korrekt ist, die Quantenmechanik also nicht realistisch ist.
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16.01.2012 23:15 Uhr von freaked
 
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@Again: Was heißt in diesem Zusammenhang realistisch? Dass die Quantenmechanik, wie sie bisher verstanden wurde, komplett falsch ist und man ein neues Modell entwickeln müsste?
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16.01.2012 23:19 Uhr von Again
 
+5 | -0
 
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freaked: Realistisch würde bedeuten, dass Geschwindigkeit und Ort gleichzeitig exakt festgelegt sind, wir sie nur nicht messen können. Die Quantenmechanik ist aber nicht realistisch, was einfach nur bedeutet, dass es gar keinen exakten Ort gibt, wenn wir zb die Geschwindigkeit genau kennen.
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16.01.2012 23:42 Uhr von -canibal-
 
+2 | -2
 
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Natur ist unscharf: hm...ich mein, das wissen wir doch schon lange und nicht erst seit der Erkenntnis, dass das Marmeladenbrot immer auf der falschen Seite landet. Ich mein...auf der andern Seite, wenn ich in nen Habanerochilli beisse, kann die Natur auch verdammt scharf sein....
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17.01.2012 00:14 Uhr von Alice_undergrounD
 
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news? "Das Teilchen "weiß" praktisch nicht, was es tut."

sehr spekulative annahme. man kann vll sagen, dass kein aussenstehender beobachter "weiß", was das teilchen tut, und genau das begründet den schluss, dass man als aussenstehender beobachter _nicht_ "weiß", ob das teilchen selbst "weiß" was es tut.

[ nachträglich editiert von Alice_undergrounD ]
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17.01.2012 01:45 Uhr von H0rtkind
 
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Da wird man ja ganz Banane o.o

Also an dem was man in der Schule gelernt hat, das jede Messung mehr oder weniger nur eine Schätzung ist, hat sich nicht viel geändert scheint mir.
Desweiteren ist wohl keine Messung wirklich reproduzierbar, da sich ja bei einer erneuten Messung mindestens eins der uns bekannten Naturgesetze im Bezug auf das Ziel geändert hat.
Erleuchtet mich, falls ich falsch liege..
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17.01.2012 10:54 Uhr von achjiae
 
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Again: Interessantes Thema :-)

Kann ich die beiden Annahmen soweit abstrahieren, dass die erste Gruppe die Beeinflussung der Messung auf das Teilchen nicht rückrechnen kann und die zweite Gruppe der Meinung ist, dass sich Teilchen nicht an die Zeit halten?

Entschuldigung für mein Laienwissen.
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17.01.2012 22:51 Uhr von Again
 
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achjiae: "Kann ich die beiden Annahmen soweit abstrahieren, dass die erste Gruppe die Beeinflussung der Messung auf das Teilchen nicht rückrechnen kann und die zweite Gruppe der Meinung ist, dass sich Teilchen nicht an die Zeit halten?"
Hm. Schwer zu sagen, denke ich. Es gibt bei den ersteren zum Beispiel die Leute, die Bohmsche Mechanik betreiben, die die Quantenmechanik ablehnen (und dafür ein bisschen verpöhnt sind ^^), mit ihren Berechnungen aber immer zu den gleichen Ergebnissen kommen. Bei ihnen gibt es einen Determinismus, der für uns einfach noch nicht klar ist und den man mit den "verborgenen Variablen" beschreiben könnte, die uns aber aus welchen Gründen auch immer nicht bekannt sind. Ich kenn mich damit nicht wirklich aus, aber scheinbar muss man für diese Theorie einige unschöne mathematische Verenkungen machen. Was die bohmschen Mechaniker zu diesem Experiment sagen würden weiß ich leider auch nicht.
Was du mit der Zeit meinst, ist mir nicht ganz klar.

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