Wieso verhalten sich Teilchen anders wenn wir sie betrachten?

Question

Gibt es darauf eig. schon ne Antwort ????

uteausmuenchen · Accepted Answer

Es gibt eine Antwort, aber die wird Dir nicht gefallen: Die Frage ist falsch gestellt ;-)

Also, das geht jetzt ins Eingemachte der Quantenmechanik, ja?

Wenn Du diese Frage stellst, dann hast Du vermutlich von der Heisenbergschen Unschärferelation gehört. Diese besagt, dass man zwei komplementäre Größen eines Teilchens nicht gleichzeitig beliebig genau messen kann; als Beispiel für diese komplementären Größen wird normalerweise Ort und Impuls genannt. (es gibt aber noch andere Beispiele)

Die Unschärferelation sagt: Das Produkt aus Orts- und Impulsungenauigkeit kann nicht kleiner als das Plancksche Wirkungsquantum werden.

Und in der Regel wird dies didaktisch (also vom Lehrer) damit begründet, dass die Messung das Teilchen beeinflusst. Wenn wir zum Beispiel mit einem Laser auf das Teilchen schießen, dann können wir seinen Ort genau festlegen, umso genauer, je kleiner die Wellenlänge des Lasers ist. Damit "schubsen" wir das Teilchen aber an, stören es - und verändern damit seinen Impuls. Je kürzer die Wellenlänge, desto mehr stören wir.

Vermutlich kennst Du es in etwa so. Und das Problem ist: Das ist nicht ganz richtig, wenn auch eine einfache Vorstellung.

In Wirklichkeit können wir beide Größen des Teilchens deshalb nicht genau messen, weil es eine Eigenschaft der Welt des Allerkleinsten, der Quanten, ist, dass sie nicht genau feststehen. Ort und Impuls eines Teilchens haben auch dann eine Mindesunschärfe, wenn niemand hinguckt. Es hat etwas mit dem Welle-Teilchen-Dualismus zu tun, dass bestimmte Dinge in der Welt der Quanten grundsätzlich nicht exakt sind, sondern nur bestimmten Wahrscheinlichkeitsverteilungen gehorchen.

Möglichst einfach formuliert: Der wahre Grund für die Unschärfe ist, dass Teilchen keine Teilchen sind, sondern auch so etwas wie Wellen. Aber eben auch nicht ganz so wie Wellen. Eben etwas, was es in unserer Welt der normal großen Dinge nicht gibt. Das macht es so schwer vorstellbar.

Und ich hatte schon eingangs gesagt, dass Die die Antwort nicht gefallen wird.... ;-)

Reggid · Answer

was meinst du mit "betrachten"? jede "beobachtung" bedeutet eine messung, und damit eine wechselwirkung mit dem teilchen. du stellst also eigentlich die frage: "wieso verhalten sich teilchen anders, wenn sie nicht mehr völlig isoliert sind sondern mit anderen objekten wechselwirken?" und darin sehe ich eigentlich nichts besonderes.

Grueffeline · Answer

Schon das Betrachten und Messen stellt ja einen Eingriff in das System dar, der bei den kleinen Dimensionen im Mikrokosmos schon eine bemerkbare Wirkung hat.

Mimosa1 · Answer

Hallo!

Nehmen wir als Beispiel das Doppelspaltexperiment. Dabei werden Elektronen auf einen Doppelspalt geschossen und auf einem Schirm eingefangen. Schaut man während des Versuches zu, indem man das Elektron mit Licht beschießt und dieses dann reflektiert wird,  dann verhalten sie sich wie Teilchen, die einfach durch den Doppelspalt gehen und auf dem Schirm treffen. Aber wenn man den Weg nicht verfolgt, dann verhalten sie sich wie Wellen. Sie gehen durch beide Spalten und die Wellenberge und Wellentäler, die sich von den beiden Spalten ausbreiten, sich dann treffen und sich verstärken/aufheben. Diese Wellen sind aber keine Wellen, sondern Wahrscheinlichkeitswellen, dort wo die "Welle" am höchsten ist, da ist es am wahrscheinlichsten.

Das ist der Quantenzustand. Wenn ein Teilchen in diesem Zustand ist, dann weiß es nicht, wo es ist, wie schnell es ist, was es ist, oder wann es ist. Wann hat es diesen Zustand jetzt? Immer dann, wenn es mit nichts wechselwirkt, es also "allein" ist. Das kannst du dir vorstellen, wenn jemand alleine ist und mit nichts wechselwirkt (z.B. Telefon) dann macht er auch Sachen, die er sich in Gegenwart anderer nicht trauen würde...

Und um den Weg zu beobachten, muss man mit dem Elektron wechselwirken, in diesem Fall mit Lichtteilchen. Und dadurch verliert es seine Eigenschaften als Quantenzustand und wird zum normalen Teilchen.

Es geht aber auch noch paradoxer. Wenn man das Teilchen unbeobachtet durch den Doppelspalt schießt und danach das Licht anmacht, dann müsste ja das Elektron schon durch beide Spalten gegangen sein und die Wellenberge sich schon gekreuzt haben. Doch sie gehen durch die Spalten als Teilchen, als ob sie nie etwas anderes gewesen wären. Das Elektron muss durch die Zeit gereist sein und sich schon vor dem Auftreffen auf den Doppelspalt sich entschieden haben, doch ein Teilchen zu bleiben.

Hoffe ich habe geholfen, LLG MImosa1

pflanzengott · Answer

Hallo USB22222! :)

Diese Aussage ist ein Teil der Heisenbergschen Unschärferelation die besagt, dass sich die Bewegung bzw. der Dualismus eines Teilchen bei einer Beobachtung verändern kann.

Tatsächlich entdeckte man nach mehreren Versuchen des sogenannten Doppelspalt-Experiments, dass sich ein Elektron bei der Beobachtung wie ein Teilchen, beim Wegschauen jedoch in Form einer Welle ausbreitet.

Letztendlich modernisiert die Unschärferelation, dass die beobachtete Welt eigentlich gar nicht so ist, wie sie uns erscheint.

Das Phänomen das du ansprichst, wird wahrscheinlich durch eine intensive "Umlenkung" bzw. Reflektion von Photonen verursacht, die das beobachtete Teilchen beeinflussen können. Bislang ist noch nicht sehr viel über die Theorie bekannt. Das ist in Phänomenen der Quantenmechanik jedoch normal, da sich Ort und Geschwindigkeit fas nie exakt bestimmen lassen.

LG Pflanzengott! :)

Wieso verhalten sich Teilchen anders wenn wir sie betrachten?

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