Wie kann man sich eine Welle (z.B. Elektron) vorstellen?
Nehmen wir als Beispiel das Elektron. Es ist eine Welle, die ihre Ankerpunkte im Atomkern und in der Atomhülle hat.
Ich kann mir so ein Elektron sehr schwer vorstellen. Ist eine Welle als zweidimensionales Konstrukt zu verstehen oder viel mehr als dreidimensionales Feld?
Wäre es ein dreidimensionales Feld, dann würde Atombindung zu Ketten bedeuten, dass sich diese Felder über mehre Atome erstrecken und die Elektronenfelder (-Wellen) über ihre Hüllen fluktuieren.
Irgendwie tue ich mir bei dieser Vorstellung, versaut vom bohrschem Atommodell sehr schwer.
1 Antwort
Schau dir mal das Orbitalmodell an. Das beinhaltet die Quantenphysikalischen vorgänge im atom.
Die verschiedenen Orbitale kannst du dir als warscheinlichkeitswolken vorstellen. Die in einer gewissen weise um den atomkern herum verteilt sind.
Siehe auch hier. Die abbildungen können ggf. helfen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Atomorbital
Zu den Feldern: So gesehen gibt es nur ein einziges elektromagnetisches feld. Ein elektron ist eine auslenkung darauf. Bzw als welle ist es eine warscheinlichkeitswelle auf dem feld. bei atombindungen werden die sich warscheinlich für einzelne Elektronen über beide Orbitale der äusseren hülle erstrecken. Das sehe ich als sehr warscheinlich an. Genau weiss ich es aber nicht.
Ich hänge an der Frage, ob es vielleicht schlicht und einfach die sehr kurze Wellenlänge - und damit hoche Frequenz - ist, die es ermöglicht, dass manche Dinge Teilchencharakteristika aufweisen.
Das was du da beschreibst wäre eine vereinfachte erklärung dafür das wir Wellen/Teilchen dynamik nur in sehr kleinen systemen sehen und nicht auf alltäglichen skalen.
Das Verständnis als Wahrscheinlichkeitswolle für den Aufenthaltsort der Amplitudenspitze,
Sehe ich kein problem mit. Das ist im endeffekt das wenn du eine Normalverteilung z.b. aus dem 2 dimensionalem ins 3 dimensionale packst. Du erhälst ne art warscheinlichkeitskugel die in ihrem zentrum entsprechend ihre aplitudenspitze hat. Die amplitude kann man dann so gesehen als dichte der wolke sehen.
Andere formen sind da logischerweise auch leicht denkbar.
Oder anders ausgedrückt: Was wäre, wenn es gar keine Teilchen gäbe, sondern alles, beispielsweise als ladungsfreie Teilchen sogar Neutronen, Wellen wären?
Dann she es so aus wie heute. Bis auf ein paar einschränkungen kannst du alles mit einer quantenphysikalischen wellenfunktion beschreiben.
Welleneigenschaften sind soweit ich weiss selbst für moleküle nachgewiesen. (Bis zu 80 atome habe ich mal gelesen) Mit ladungen haben Quantenmechanische wellen auch nicht direkt was zu tun. Die art des teilchen ist imgrunde vollkommen egal. Es kann ein Elektron sein. Nen proton. Oder neutronen. Oder gar ganze atome.
Die art des teilchens spielt aber natürlich eine rolle wenn es darum geht wo sich das teilchen befinden kann. Und hier beinflusst das vorhanden sein des atomkernes natürlich die möglichen positionen der umgebenden elektronen.
Eine anmerunk noch: Die orbital wolken sind eine darstellung der warscheinlichkeitswelle. Dies ist keine darstellung der wellenfunktion. Erstesres errechnet sich quasi aus lezterem.
Das ergebniss des Doppelspalt experiments ist imgrunde auch so eine warscheinlichkeitswelle.
Ne warscheinlichkeitswelle ist keine sinusschwingung sondern schlichtweg ne art normalverteilung die ist immer positiv und die konkrete warscheinlchkeit ist das integral unter dieser welle.
Vielen Dank für die Hinweise.
Bis auf ein paar einschränkungen kannst du alles mit einer quantenphysikalischen wellenfunktion beschreiben.
Welche Einschränkungen sind das genau?
Das was du da beschreibst wäre eine vereinfachte erklärung dafür das wir Wellen/Teilchen dynamik nur in sehr kleinen systemen sehen und nicht auf alltäglichen skalen.
Könnte man die alltäglichen Skalen nicht als Wahrscheinlichkeitsbeschränkung aufgrund der möglichen, begrenzten beziehungsweise höchst unwahrscheinlichen Wahrscheinlichkeiten sehen?
Also der Bruch zwischen Makro- und Mikrokosmos wäre überhaupt kein Bruch, sondern nur eine verschwindend geringe Unwahrscheinlichkeit. Masse und damit auch Schwerkraft wären Effekte und gar keine immanente Eigenschaften mehr.
Ist das eine allzu verträumte und naive Vorstellung?
Welche Einschränkungen sind das genau?
Ich würde sagen der kollaps der welle durch messung. Die verschwindet dann schlichtweg. Zumindest zum zeitpunkt der messung. danach verhält sich das teilchen durchaus wieder als eine welle.
Als beispiel: Du kennst ja sicherlich den doppelspalt und das das inteferenzmuster wieder verschwindet wenn man misst wo die teilchen durchfliegen.
Wenn du messen würdest und hinter einem der schlitze nen weiteren doppelspalt packst an dem du nicht misst erhälst du natürlich von dem wieder ein interferenzmuster.
Könnte man die alltäglichen Skalen nicht als Wahrscheinlichkeitsbeschränkung aufgrund der möglichen, begrenzten beziehungsweise höchst unwahrscheinlichen Wahrscheinlichkeiten sehen?
Der vorgang ist noch komplizierter. Das ganze hat imgrunde mit quantenverschränkung zu tun. Dadurch das immer mehr und mehr teile miteinander interagieren wird aus den einzelnen teil quasi ne art gesamtsystem welches quasi sehr kompliziert ist und dann nur noch als gesamtsystem die quanteneigeschaften zeigt.
Ist schwierig das verständlich zu erklären. Stichworte dafür wären denke ich Deköherenz etc. Gibt erklärungen dazu auf youtube die das mit sicherheit besser machen können als ich.
Hier mal noch ne andere erklärung:
Nehmen wir mal nur die Positions ungenauigkeit. Wenn wir nun ein einzelnes Atom betrachten dann macht es natürlich nen riesen unterschied obs ein wenig weiter rechts ist oder eben nicht.
Wenn wir nun aber viele atome betrachten dann unterliegt jede einzelne einer ungenauigkeit. Was aber bedeutet das das ganze sich relativiert wenn viele atome ein wenig ungenau sind. Im durschnitt ändern sie quasi ihre position ja nicht.
Damit ein Quanteneffekt auftritt. z.b. Quanten tunnelung. Müssten ja alle atome gleichzeitig diesen effekt unterliegen. Je mehr atome du aber hast. Desto unwarscheinlicher ist es. Das dies eben passiert.
Genauso auch je dicker das hindernis ist. Wenn du nen hinderniss hat was nur 2 atome dick ist ist die warscheinlichkeit zwar schon klein das ein anderes atom da durchtunnelt. Aber wenn die Dicke des hindernisses 10 000 000 atome umfasst ist die warscheinlichkeit noch um viele größenordnungen kleiner das das atom da durchtunnelt.
Also der Bruch zwischen Makro- und Mikrokosmos wäre überhaupt kein Bruch, sondern nur eine verschwindend geringe Unwahrscheinlichkeit.
Vereinfacht sehe ich das eher so:
Du als mensch wärst auch quanteneffekten unterlegen. Sagen wir die positionsungenauigkeit. Also wenn man dich anguckt (oder du sonstwie mit der umwelt interagierst. z.b. das licht auf dich fällt) kann es sein das alle deine atome plötzlich ein winziges bisschen weiter links sind. Nur ist das ganze so winzig das man es eben nicht bemerken wird.
Als vergleich: Wenn ich bei einer taschenuhr ne schraube um 1mm versetze dann wird das ggf. gravierende folgen für meine uhr haben. Schraube ich jedoch meinen großen schrank an die wand fests ist so ziemlich egal ob der nun nen mm schief steht oder nicht.
Odr ein anderer vergleich: Will ich ne münze in den schlitz eines automaten werfen ist es entscheident ob ich die nun nen centimeter weiter links oder rechts versuche einzuwerfen.
Will ich aber mit meinem auto durch nen einbahn tunnel fahren ists egal ob ich nen cm weiter links oder rechts fahre. es hat keine auswirkung.
https://www.youtube.com/watch?v=spCBFO5qob8
Hier wird es nochmal angeschnitten wie das ganze mit den wellen funktioniert. Und noch ein paar andere grundlegende sachen erklärt. Hab mir gedacht das video passt recht gut zum thema.
Vielen Dank für die Antwort und den Hinweis. Das hilft erst einmal ein Stück weiter, denke ich. Allerdings kann ich mich nicht sofort im Detail damit befassen.
Aber:
Das Verständnis als Wahrscheinlichkeitswolle für den Aufenthaltsort der Amplitudenspitze, entspräche das nicht dem Versuch der Rückführung der Wellennatur auf Teilchencharakteristik?
Ich hänge an der Frage, ob es vielleicht schlicht und einfach die sehr kurze Wellenlänge - und damit hoche Frequenz - ist, die es ermöglicht, dass manche Dinge Teilchencharakteristika aufweisen.
Oder anders ausgedrückt: Was wäre, wenn es gar keine Teilchen gäbe, sondern alles, beispielsweise als ladungsfreie Teilchen sogar Neutronen, Wellen wären?