Kann mir jemand die Superposition von Elektronen erklären?
Also im Video über Schrödingers Katze von 100SekundenPhysik wird im Zeitabschnitt 0:53 über das verhalten von Elektronen in Wasserstoffatomen anhand der Superposition geredet.
Wieso ist die tatsache für ein Elektron an mehreren positionen zu sein notwendig. Und wenn es notwendig ist,was passiert mit der notwendigkeit,wenn man es aus seiner Superposition nimmt,indem man es beobachtet?Wofür war es denn notwendig an mehreren positionen zu sein.
So wird es im Video gesagt.Ich hoffe,ihr versteht,was ich meine.Ich will nur wissen,wofür es notwendig für das elektron ist,an mehreren positionen zu sein im Wasserstoffatom.
2 Antworten
das hat mit dem Welle-Teilchen-Dualismus zu tun. Welle und Teilchen sind nur zwei Sichten auf das Gleiche im Sinne der Unschärferelation. Erzwingt man experimentell Ortsschärfe, hat man Teilchen, erzwingt man Impulsschärfe*, hat man Wellen. Anders gesagt: das Absolutquadrat einer Wellenfunktion an einem Ort ist die Wahrscheinlichkeitsdichte, dort ein Teilchen "anzutreffen".
Es gibt auch im Atom keine kleinen Kügelchen, die um große Kügelchen kreisen (und etwa "hineinstürzen" könnten). Diese Vorstellung ist überholt.
Es gibt Wellenfunktionen, deren Absolutquadrat einer Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte von Elektronen entspricht, und die Eigenvektoren des Hamiltonoperators (im unendlichdimensionalen Hilbertraum, der Funktionen auf Vektoren abbildet) sind, was sie zu stabilen Zuständen macht (mit der Energie als Eigenwert). Anschaulicher wird es leider nicht.
*) der Impuls hängt direkt mit der Wellenlänge zusammen. Wirklich genau kann man die Wellenlänge aber nur bei einem unendlich langen Wellenzug messen - je kürzer der Wellenzug, desto genauer der Ort, desto unschärfer die Wellenlänge und damit der Impuls.
Kann mir jemand die Superposition von Elektronen erklären?
Also, das, was gelehrt wird, ist nicht mehr aktuell, denn der Zufall wollte es so, dass seit Beginn des 21. Jahrhunderts die althergebrachten Interpretationen der raumzeitlichen Vorstellung einer Superposition widersprachen. Siehe Was ist „Photon-Photon-Streuung“?
Es ist nämlich nicht mehr relevant, ob es Photonen oder Elektronen sind, die superpositionieren, denn das bisherige Denkmodell wurde nachweislich widerlegt.
Somit gibt es nur noch einen vierdimensionalen Raum, der es nicht nötig hat, mit mathematischer Zeitakrobatik und einer unmöglichen Gleichzeitigkeit die Möglichkeit einer mehrfachen Positionsbelegung eines 3D-Betrachtungsmodell zu plausibilisieren.
Eine Superposition war bisher im Standardmodell der Physik eher ein quantentheologisches umschriebenes Phantasiegebilde und wird daher auch gern als verschränkter Ort verstanden, aber dennoch kann man die Anwesenheit der Elementarteilchen sehr wohl messtechnisch nachweisen. Denn eine Superposition ist nur eine mehrdimensionale Positionsbeschreibung, die mit dem aktuellen raumzeitlich orientierten Denkmodell nicht beschrieben werden kann.
Ich versuche das nun einmal wie ein Informatiker zu beschreiben:
Unser Koordinatensystem hat nur drei Koordinaten, um die einzigartige Adresse eines Orts als 3D-Punkt zu beschreiben, und besitzt noch eine Koordinate, womit der Zeitpunkt bestimmt wird. Unsere Welt hat aber vier Dimensionen, und weil man sich für die Zeit als 4. Dimension entschied, gibt es nur wenige, die eine Superposition beschreiben können, und wenn du das dann in der Wikipedia nachschlägst, dann begegnet dir die folgende Formulierung und ihre seitenlange Beschreibung.
Eine Überlagerung (Superposition) ist aber in einem echten vierdimensionalen Vorstellungsmodell recht einfach zu verstehen, wenn du dir einfach nur vorstellst, dass jede Dezimalstelle eine Dimension darstellt. Wenn dann z.B. die maximal mögliche Zahl 999 ist, dann wären drei Dezimalstellen (3D) nötig, um alle Zahlen darzustellen. Wenn aber die maximale Zahl größer drei Stellen ist, wie z.B. 9999 (4D), dann kann die 4.Stelle nicht erkannt werden, weil du nur 3 Dezimalstellen erfassen kannst. Daher ist 239 nicht vergleichbar mit 5239, weil sie sich mit der 4.Dezimalstelle signifikant unterscheidet, was wir aber in unserem 3D-Universum optisch nicht wahrnehmen, denn andere Wirkungen werden nicht erwartet und daher auch nicht festgestellt.
Die letzten 3 Dezimalstellen überlagern sich also – sie superpositionieren. Wir können zwar die ersten drei Dimensionen optisch direkt als Ort erfassen, aber nicht die Tiefe der 4. Dimension. Es scheint uns also die Möglichkeit zu fehlen, die 4.Dimension zu erfassen, und zwar mathematisch wie auch physisch. Aber das glauben wir nur zu wissen, weil es uns so gelehrt wurde.
Denn jene 4. Dimension erfassen wir als Intensität der gravitativen Wirkung, wobei sich die Wirkungen addieren, die senkrecht zur Bewegungsrichtung stehen und sich aus der Tiefe der 4. Dimension heraus überlagern. Und die Addition ist immer eine zuverlässige mathematische Aktion, ganz im Gegensatz zur Vorstellung einer unbestimmten Wahrscheinlichkeit einer Heisenbergschen Unschärferelation. Denn die Gravitation kann nicht abgeschirmt werden und steht mit dem umgekehrt proportionalen Quadrat der Entfernung in einem klaren, unmissverständlichen räumlichen Zusammenhang.
