Dies ist der erste Teil eines fünfteiligen Textes über ein spannendes Kapitel Quantenmechanik. Im ersten Teil werde ich den Hintergrund der Geschichte und das eigentliche Problem erläutern. Die verschiedenen Stationen des Geschehens gibt es dann am nächsten Freitag. In den drei folgenden Teilen, immer pünktlich zum Wochenende, werde ich einige wissenschaftsphilosophische Konsequenzen diskutieren.

ResearchBlogging.orgDie Geschichte, die sich hinter dem Kürzel EPR verbirgt, feiert in diesem Jahr ihr Diamantenes Jubiläum. Vor 75 Jahren verfassten die Physiker Einstein, Podolsky und Rosen ihren legendären Artikel, in dem sie die junge Quanten-Mechanik, insbesondere in der Form, die als Kopenhagener Deutung berühmt geworden ist, grundsätzlich infrage stellten. Obwohl eine Reaktion der Kopenhagener nicht lange auf sich warten lies, dauerte es Jahrzehnte bis jemand eine adäquate Behandlung des Problems, das die drei aufgeworfen hatten, vorschlug, und es dauerte noch einmal mehr als ein Jahrzehnt bis experimentell gezeigt werden konnte, dass die drei im Unrecht waren. Erst in den letzten Monaten sind nun Ideen aufgetaucht, wie man diese experimentellen Befunde sogar technisch nutzen kann – Befunde, die es vielleicht gar nicht gäbe, wenn die die drei vor 75 Jahren nicht ihre Kritik formuliert hätten, wenn Bell diese Kritik nicht nach Jahrzehnten beunruhigt hätte und wenn Aspect schließlich nicht eine experimentellen Antwort auf Bells Frage gefunden hätte.

Die Vorgeschichte

Beginnen wir mit dem bekannten Prinzip der Komplementarität. Nach diesem Prinzip gibt es für quantenmechanische Systeme Eigenschaften, deren Werte nicht gleichzeitig genau bestimmt werden können. Das berühmteste Paar solcher Eigenschaften sind Geschwindigkeit und Ort: Wenn der Ort eines Teilchens exakt bestimmt wird, kann über seine Geschwindigkeit keine Aussage gemacht werden und umgekehrt. Über den Zustand, in dem sich so ein Teilchen vor der Messung befindet, kann nichts gesagt werden: Es ist nicht nur so, dass man nicht weiß welche Geschwindigkeit und welchen Ort das Teilchen hat, es hat vor der Messung gar keinen Sinn, von einem Ort oder einer Geschwindigkeit des Teilchens zu sprechen.

Weiterhin ist es eine Frage des Zufalls, welcher Wert bei einem solchen Teilchen tatsächlich gemessen wird. Mit diesem Zufall hat es seine besondere Bewandtnis: Er ist nicht der Ungenauigkeit unserer Apparate geschuldet oder dem mangelnden Wissen über die tatsächlichen Umstände, in denen sich unser Teilchen befindet, sondern er ist quasi fest in die Theorie eingebaut, er ist grundsätzlich nicht auszuschalten.

Es gibt noch mehr solcher komplementären Eigenschaften von Teilchen, die quantenmechanisch beschrieben werden. Auch wenn das Paar Geschwindigkeit-Ort das bekannteste ist, ist es für die Verständlichkeit der folgenden Darstellung besser, auf ein anderes Paar zu wechseln.

i-902ee05b5f8662fb538c8fd008f55ae4-17062010054.jpg

Polarisiertes Licht

Ein schönes Beispiel, das man inzwischen auch aus dem Alltag kennt, ist die Polarisation von Licht. Wer eine Sonnenbrille mit Polarisationsfilter und ein Notebook hat, kann es ausprobieren: Sonnenbrille aufsetzen und auf den Bildschirm schauen. Dann den Kopf zur Seite neigen: Das Bild wird schwächer und verschwindet bei einem bestimmten Winkel ganz. Dreht man den Kopf von hier aus um 90° weiter (die nicht ganz so gelenkigen Leser dürfen den Kopf auch in die andere Richtung neigen), wird das Bild wieder heller und ist bei 90° am hellsten.

Jetzt bitte wieder richtig hinsetzen, Hals einrenken und weiterlesen. Was passiert hier? Der Bildschirm sendet polarisiertes Licht aus. Stellen wir uns dazu die Lichtquanten als kleine Schwingungen vor (man darf sich auch bei der Quantenmechanik hin und wieder was vorstellen, das Problem ist nur, dass die Vorstellungen nie alle zusammen möglich sind). Normales Licht besteht aus Lichtquanten, die in alle möglichen Richtungen schwingen, bei polarisiertem Licht schwingen alle Quanten in die gleiche Richtung.

Der Polarisationsfilter, so scheint es, lässt nur Quanten einer bestimmten Schwingungsrichtung durch. Das stimmt aber irgendwie auch nicht, denn die Lichtintensität nimmt ja allmählich ab, wenn man den Kopf vor dem Bildschirm neigt.

Hier die quantenmechanische Erklärung: Wenn das Licht-Teilchen gegen den Polarisationsfilter knallt, schaltet es sein Polarisation um: entweder auf die Richtung, mit der es „durchkommt” oder auf die Richtung, in der es komplett „verschluckt” wird. Man kann nämlich zeigen, dass die Photonen, die durchkommen, danach die gleiche Energie haben wie vorher, und alle sind genau nach der Richtung des Polarisationsfilters ausgerichtet. Das kann man dadurch zeigen, dass ein weiterer Filter, genau in Richtung des ersten ausgerichtet, nun alle Photonen durchlässt.

In welche Richtung ein Photon umschaltet, ist eine Sache des Zufalls, des oben beschriebenen absoluten, nicht zu überlistenden Zufalls.

Verschränkung

Jetzt sind wir schon ganz dicht dran an EPR, wir sind schon in jenem legendären Jahr 1935. In diesem Jahr schrieb Schrödinger (der 1935 auch seine berühmte Katze aus dem Sack lies) das erste Mal etwas über „verschränkte Systeme”. Er zeigte, dass quantentheoretisch auch Systeme beschrieben werden können, die aus mehreren Teilchen bestehen, deren Zustand nicht unabhängig voneinander ist. Solche verschränkten Teilchen verhalten sich noch merkwürdiger als es quantenmechanische Teilchen ohnehin schon tun: Man weiß z.B. von beiden Teilchen zwar nicht, wie groß ihre Geschwindigkeit ist, weder von dem einen, noch von dem anderen, aber man weiß, wie groß der Unterschied in den Geschwindigkeiten ist. Oder man weiß eben von beiden Teilchen nicht, wo sie sind, aber man kennt die Entfernung, die sie voneinander haben.

Wenn ich nun den Ort des einen Teilchens messe, dann kenne ich auch den Ort des anderen Teilchens. Und wenn ich die Geschwindigkeit des einen messe, dann kenne ich auch die Geschwindigkeit des anderen. Und da kamen Einstein, Podolsky und Rosen ins Spiel.

Realität und Vollständigkeit

Die 1930er Jahre, das waren die goldenen Jahre. Damals schrieben Physiker in einem gerade einmal 4seitigen Artikel (ganz ohne Fußnoten) noch eine Seite über philosophische Probleme. Einstein, Podolsky und Rosen formulierten vor ihrer Kritik an der Quantenmechanik erst einmal ihre Ansprüche an eine physikalische Theorie: Komplett soll die Theorie sein, und dafür formulierten sie ein notwendiges Kriterium

every element of the pysical reality must have a counterpart in the physical theory [Jedes Element der physikalischen Realität muss eine Entsprechung in der physikalischen Theorie haben]

Was aber ist ein „Element der Realität”?

If, without in any way disturbing a system, we can predict with certainty (i.e., with probability equal to unity) the value of a physical quantity, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity [Wenn wir, ohne ein System in irgend einer Weise zu stören, eine physikalische Größe mit Sicherheit (also mit einer Wahrscheinlichkeit von 100%) vorhersagen können, dann gibt es ein Element der Realität, dass dieser physikalischen Größe entspricht]

Das klingt vielleicht merkwürdig, ist aber plausibel. Wenn jemand z.B. den Sonnenaufgang für morgen in Münster genau berechnen kann dann deshalb, weil er die Drehgeschwindigkeit der Erde kennt und weil diese Drehgeschwindigkeit eine reale Eigenschaft der Erde ist (die genauen erkenntnistheoretischen Konsequenzen dieser wenigen Sätze werde ich in einem späteren Teil dieser Serie besprechen).

Ein Gedankenexperiment

Mit dieser Überlegung machten sich die drei an die verschränkten Systeme. Folgendes Gedankenexperiment schlugen sie vor: Zwei verschränkte Teilchen werden voneinander getrennt, sodass keine Wechselwirkung zwischen ihnen möglich ist. Nun misst man von dem einen den Ort. Damit weiß man auch von dem anderen den Ort ganz genau, ohne es zu stören. Man kann sich aber auch entscheiden, bei dem ersten Teilchen die Geschwindigkeit zu messen – dann weiß man, ohne es zu stören, auch vom zweiten Teilchen die Geschwindigkeit. Da das zweite Teilchen aber durch die Messung des ersten nicht beeinflusst war, muss es schon seit dem Moment der Verschränkung die Eigenschaften sowohl für die Festlegung der Ortsmessung als auch für die Bestimmung der Geschwindigkeit haben. Das aber widerspricht der Quantenmechanik die sagt, dass man vor der Messung nichts über den Ort und die Geschwindigkeit eines Teilchens sagen kann.

Man kann es sich auch einfacher machen: Nach der Quantenmechanik ist der tatsächlich gemessene Wert eine Frage des Zufalls, für das zweite Teilchen ist aber die Geschwindigkeit kein Zufall mehr, sobald die des ersten gemessen wird, es sei denn, man nimmt an, dass die Messung des Teilchens 1 gleichzeitig und sofort auch die Geschwindigkeit des zweiten Teilchens festlegt, obwohl beide Teilchen nicht miteinander wechselwirken können!

Die Schlussfolgerung von Einstein, Podolsky und Rosen war klar: beide Teilchen müssen die Eigenschaften, die letztlich bei der Messung Geschwindigkeit und Ort jedes Teilchens festlegen, schon in dem Moment festliegen und „Element der Realität” sein, wenn die Teilchen sich verschränken, bevor sie voneinander getrennt werden.

Es ist, so meinten sie, also keine Frage des Zufalls, keine Frage der Unbestimmtheit, welche Werte die Eigenschaften in den Messungen wirklich annehmen. Es müssen irgendwelche Eigenschaften im Verborgenen sein, die von der Quantenmechanik nur nicht beschrieben werden. Da die Quantenmechanik diese verborgenen Eigenschaften nicht beinhaltet, so folgerten die drei, kann sie noch nicht vollständig sein.

Fortsetzung am nächsten Freitag.

Einstein, A., Podolsky, B., & Rosen, N. (1935). Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? Physical Review, 47 (10), 777-780 DOI: 10.1103/PhysRev.47.777

Kommentare (22)

  1. #1 rolak
    Juni 18, 2010

    Wenn das Licht-Teilchen gegen den Polarisationsfilter knallt, schaltet es sein Polarisation um: entweder auf die Richtung, mit der es „durchkommt” oder auf die Richtung, in der es komplett „verschluckt” wird… danach die gleiche Energie haben wie vorher
    …In welche Richtung ein Photon umschaltet, ist eine Sache des Zufalls

    complete bogus. Die Energie eines Photons hängt ausschließlich von seiner Frequenz ab; [i.F. alles linear] das Photon hat eine Polarisationsrichtung, alle zum Filter parallelen kommen durch, dafür keiner der zum Filter senkrechten d.h. in diesen Fällen ist noch nicht einmal von Wahrscheinlichkeit die Rede, allgemein ist die ‘passt’-Wahrscheinlichkeit oder die relative Resthelligkeit cos²(φ). Das Durchkommen der Photonen ist also in keiner Weise zufällig, sondern streng stochastisch festgelegt.
    Andernfalls gäbe es gar keinen über sein Polarisieren hinaus funktionalen Polarisationsfilter – da geht es ja gerade um das Blocken unerwünschter Polarisationsrichtungen.

  2. #2 Jörg Friedrich
    Juni 18, 2010

    @rolak: Ich weiß nicht, was “complete bogus” bedeutet und ich verstehe auch nicht, was Sie mit Ihrem Kommentar sagen wollen. Falls Sie jedoch meinen, dass die Photonen beim Durchgang durch den Polarisationsfilter ihre Polarisation nicht ändern dann gehen Sie bitte in den nächsten Foto-Fachhandel und kaufen Sie sich zwei reine Polarisationsfilter und einen Belichtungsmesser. Machen sie dann folgendes Experiment:

    1. Messen Sie die Särke einer nichtpolarisierten Lichtquelle.

    2. Schieben Sie einen Polarisationsfilter zwischen Lichtquelle und Messgerät: Die Gesamtenergie des Lichtes sinkt um 50%.

    3. Schieben Sie den zweiten Polarisationsfilter zusätzlich zwischen Lichtquelle und Belichtungsmesser und zwar mit exakt der gleichen Ausrichtung wie den ersten.

    Nach Ihrer Theorie müsste die Lichtstärke weiter sinken, da die Photonen, die nicht in Richtung des Filters polarisiert sind, nun nach der gleichen Stochastik “verschluckt” werden müssten. Das passiert aber nicht: Die Lichtstärke bleibt nun gleich. Das kann man nur damit erklären, dass alle Photonen nun die selbe Polarisation haben, d.h. es sind zwar exakt 50% der Photonen durch den ersten Filter gekommen aber sie haben nun alle die gleiche Polarisation. Das zeigt, dass die Photonen beim Durchgang durch den Filter ihre Polarisation “geändert” haben (die Anführungszeichen verwende ich hier deshalb weil man quantenmechanisch auch sagen kann dass sie vor dem Durchgang duch den Filter noch gar keine genau bestimmte Polarisation hatten)

    Ich werde im nächsten Teil im Zusammenhang mit verschränkten Photonen eine Abbildung haben die das genauer zeigt.

  3. #3 MartinB
    Juni 18, 2010

    @Rolak
    “Das Durchkommen der Photonen ist also in keiner Weise zufällig, sondern streng stochastisch festgelegt.”
    Ist nicht Zufällig=stochastisch?

    Meiner Ansicht nach beschreibt JF das richtig: Ein Photon, dessen Polarisation zu den Achsen des Filters in irgendeinem Winkel steht, kommt entweder komplett durch oder eben nicht. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist durch cos^2 gegeben, aber beim Einzelereignis ist es trotzdem zufällig, es gibt ja keine verborgenen Variablen.

    @JF
    “Das klingt vielleicht merkwürdig, ist aber plausibel.”
    Ja, das ist doch genau der Knackpunkt. Unsere klassische Anschauung findet das plausibel, aber in der QM ist es das halt nicht. Darauf gehen Sie aber ja sicher in den nächsten Teilen noch ein.

    Übrigens: Da war noch der offene Punkt, welche revolutionären Ideen durch etablierte, “nicht-crankhafte” Physiker in die QM kam. Sehe ich es richtig, dass Schrödinger die Verschränkung unabhängig von Einstein eingeführt hat?

  4. #4 Jörg Friedrich
    Juni 18, 2010

    @MartinB: Natürlich werde ich auf die Frage nach den “Elementen der Realität” noch zurückkommen, das ist ja einer der spannendsten Aspekte der geschichte.

    Zum Crank-Thema: Völlig richtig, Schrödinger hat die Verschränkung unabhängig von Einstein eingeführt. Einstein, Podolsky und Rosen haben daraus allerdings sofort eine spannende Schlussfolgerung gezogen. Ich möchte eigentlich meine zugespitzte Formulierung von den Cranks, die die Revolutionen machen, zurücknehmen. Ich denke, meine kleine Serie wird am Schluss zeigen, dass sowohl die – sagen wir mal – Crank-artigen Typen als auch die – nennen wir sie – normalen Wissenschaftler für den Fortschritt sorgen – oder vielleicht gerade das Spannungsverhältnis zwischen beiden.

  5. #5 MartinB
    Juni 18, 2010

    @JF
    “Natürlich werde ich auf die Frage nach den “Elementen der Realität” noch zurückkommen,”
    Na, dann schau’n wir mal, was da rauskommt. Drüben beim “Naturbild” diskutieren wir ja eigentlich fast dasselbe.

    “Ich möchte eigentlich meine zugespitzte Formulierung von den Cranks, die die Revolutionen machen, zurücknehmen. ”
    Das höre ich gern. Dass auch die ungewöhnlichen Charaktere (wie Einstein) wichtig sind, ist ja auch von mir unbestritten. Wobei “echte” Cranks (also Leute, die selbst nicht Physik oder eine andere Naturwissenschaft studiert haben) in der Physik sicherlich seit 100Jahren keine Rolle mehr spielen.

  6. #6 rolak
    Juni 19, 2010

    @JF: Ich bekenne mich schuldig, in der Hast des Aufbruchs verkürzt und mißverständlich dadurch formuliert zu haben, den im Artikel beschriebenen und eigentlich noch vohandenen Kontext nicht nochmals repetiert zu haben, man ersetze also

    [i.F. alles linear]

    durch

    [i.F. wie oben beschrieben durch Testen mit dem zur Kontraststeigerung im LCD eingebauten Polarisationsfilter alles linear polarisiert].

    Das ändert nichts daran, daß genau das von Ihnen nochmals beschriebene Experiment “ich teste ein durch Polaristionsfilter bereits getestes Photon nochmals mit einem Polarisationsfilter gleicher Orientierung” genau einer der beiden Fälle ist, in denen nichts, aber auch garnichts von Zufall, geschweige denn von Wahrscheinlichkeitsverteilung zu bemerken ist: Wie sie nach dem von mir schon geschriebenen

    alle zum Filter parallelen kommen durch

    imho überflüssigerweise nochmals ausführen, kommen alle Photonen durch, d.h. kein Photon wurde durch die zweite Messung in seiner Polarisationsrichtung geändert. D.h. es ist in diesem Falle nicht etwa meine höchst merkwürdige Meinung, daß

    dass die Photonen beim Durchgang durch den Polarisationsfilter ihre Polarisation nicht ändern.

    Nur weil ein Einzelereignis generell nicht vorhersagbar ist, heißt das noch lange nicht, daß jedes innerhalb der Gesamtheit der Messungen zufällig ist (und erst recht nicht makroskopisch betrachtet immer noch indeterminiert ist und informations- bzw strukturlose Gesamtergebnisse ergibt), wie hier eben die Spezialfälle φ=0° und φ=90° zeigen, bei denen alle Meßergebnisse korrekt vorhergesagt werden können. Und damit gilt in keinem dieser beiden Fälle der schon zitierte Satz

    Wenn das Licht-Teilchen gegen den Polarisationsfilter knallt, schaltet es sein Polarisation um: entweder auf die Richtung, mit der es „durchkommt” oder auf die Richtung, in der es komplett „verschluckt” wird

    also ist er bogus.

  7. #7 Jörg Friedrich
    Juni 19, 2010

    @rolak: Ich fürchte, Sie sind immer noch etwas überhastet und im Aufbruch. Da es für die folgenden Teile meiner Serie nicht unwichtig ist, die quantenmechanische Erkärung der Polarisation zu verstehen, möchte ich Ihnen den Effekt noch einmal ganz in Ruhe erklären. Ich gehe dabei von bereits polarisiertem Licht aus, welches z.B. vom Notebook-Bildschirm kommt. Stellen wir uns zunächst vor, dass die Polarisationsebene dieses Lichtes einen Winkel von 45° zu der Polarisationsrichtung meiner Brille hat. Trifft nun ein Photon auf die Brille, so wird seine Polarisationsrichtung mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% in die Ebene der Brille umgeschaltet und es gelangt auf die Netzhaut meines Auges, zu 50% aber wird es genau in die dazu senkrechte Rictung umgeschaltet und “verschluckt”.
    Drehe ich meinen Kopf, dann wächst (in der einen Richtung) die Wahrscheinlichkeit des Umschaltens auf “Durchkommen” (in der anderen Richtung sinkt sie) – bis sie bei 45% genau 100% beträgt (in der anderen Richtung sinkt sie auf 0%). Der von Ihnen am Schluss zitierte Satz bezieht sich auf einen beliebigen Winkel.

    Mein zweites Beispiel, das von nicht-polarisiertem Licht ausgeht, sollte noch einmal verdeutlichen, dass nach dem Durchgang durch einen Filter tatsächlich alle Photonen die Polarisierung des Filters haben. Trotzdem bleibt es bei einem weiteren Filter, der nicht ganz exakt mit dem ersten parallel ist für jedes Photon eine Frage des Zufalls, ob es dort dann durchkommt oder nicht.

  8. #8 rolak
    Juni 19, 2010

    Ich fürchte, Sie sind immer noch etwas überhastet und im Aufbruch.

    Es ist sinnfrei, vage zu raten und daraus Schlüsse zu ziehen, wenn man nachfragen kann.

    Auf die Gefahr hin, mich zu wieder holen: In dem mehrfach von Ihnen und mir beschriebenen Spezialfall des wiederholten Tests der Photonen mit zwei gleich ausgerichteten Polfiltern, wo und in welchem Punkt trifft für eines der gemessenen Photonen der von mir für genau diesen Zusammenhang bemäkelte Satz zu

    Wenn das Licht-Teilchen gegen den Polarisationsfilter knallt, schaltet es sein Polarisation um: entweder auf die Richtung, mit der es „durchkommt” oder auf die Richtung, in der es komplett „verschluckt” wird

    Eine ein Gesamtphänomen umfassende Beschreibung sollte auch dessen Spezialfälle korrekt beschreiben. Wie kann ich noch deutlicher machen, daß dieser Satz nur für den (ziemlich viel, aber eben nicht alles umfassenden) Spezialfall gilt

    wir testen mit einem Polfilter Photonen, deren Polarisation entweder unbekannt, zirkular/elliptisch oder nicht 0° oder 90° relativ zum Testfilter ist

  9. #9 Jörg Friedrich
    Juni 19, 2010

    @rolak: Die von mir gewählte Darstellung beschreibt auch die von Ihnen hervorgehobenen Spezialfälle korrekt, nur dass die Wahrscheinlichkeit in diesen Grenzfällen, wie ich in meinem letzten Kommentar schon einmal sagte, auf 100% steigt bzw auf 0% abfällt.

    Es ist wichtig, zu verstehen, dass man genau genommen von einem Photon vor der Messung gar nicht von einer eindeutigen Polarisation sprechen kann sondern eben nur von einer Wahrscheinlichkeit, dass das Photon bei einer Messung ein bestimmtes Messergebnis verursacht. Im Grenzfall, der darin besteht, dass gerade eine Messung stattgefunden hat und die Dynamik des Systems die Polarisation nicht beeinflusst, beträgt diese Wahrscheinlichkeit tatsächlich 100%.

    Wenn Sie z.B. von einem Photon per Durchgang durch einen Polarisationsfilter gerade die Polarisation bestimmt haben und Sie ordnen dahinter einen weiteren Filter an, dessen Richtung gegenüber dem ersten um 30° versetzt ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie nun für dieses Photon die neue Polarisation messen, 75%. Somit kann man eigentlich nicht sagen, dass dieses Photon unmittelbar vor der Messung noch die alte Richtung hatte. Allerdings wäre die Wahrscheinlichkeit bei einer Messung mit einem zweiten Filter, der die gleiche Richtung hat wie der erste Filter, die entsprechende Richtung zu messen, 100%. Deshalb ist es wichtig, immer von Wahrscheinlichkeiten zu sprechen, auch wenn diese im Grenzfall bei 100% liegt.

  10. #10 rolak
    Juni 19, 2010

    Als letzte vielleicht doch noch verständlich formulierte Frage, ohne auf eine Antwort zu warten, die sie dann wiederum nicht behandelt: Für welches der nach dem ersten Test unbeeinflußten, linear polarisierten Photonen gilt im Spezialfall 0°/90° beim zweiten Test

    Wenn das Licht-Teilchen gegen den Polarisationsfilter knallt, schaltet es sein Polarisation um

  11. #11 Jörg Friedrich
    Juni 19, 2010

    @Rolak: Dieser Satz gilt für jedes Photon. In diesem Falle ist die Wahrscheinlichkeit, dass es seine Polarisation auf die Polarisierungsrichtung des Filters “umschaltet”, 100% bzw 0%. Sie können dies natürlich gern Sicherheit nennen. Der Satz beschreibt den allgemeinen Fall beliebig polarisierter Photonen. Als solchen allgemeinen Satz hatten Sie ihn bestritten. Die Spezialfälle, auf die Sie Ihre Argumentation nun konzentrieren, sind in diesem allgmeinen Fall enthalten.

    Ich danke Ihnen, dass Sie mir durch Ihre Nachfragen Gelegenheit gegeben haben, den Sachverhalt noch mehrmals ausführlich darzustellen.

  12. #12 mi fhèin
    Juni 25, 2010

    Ich hätte da auch eine Verständnisfrage zu der Geschichte mit den beiden Polarisationsfiltern:

    Wenn ich die Polarisationsebenen der Filter genau parallel halte, warum kann ich dann aus der oben geschilderten Messung (50% gehen durch den ersten Filter und davon alles durch den zweiten) schließen, daß die Photonen durch den ersten Filter in ihrer Polarisationsebene festgelegt werden? Es könnte ja auch sein, daß die Photonen schon vor dem ersten Filter eine “festgelegte” Polarisation haben und das einfach 50% sind, die in derselben Polarisationseben schwingen wie der Filter?
    Ergibt sich das daraus, daß es IMMER 50% sind, egal wie die Polarisationsebene des ersten Filters liegt?
    (Ich will die Aussage nicht anzweifeln – ich versteh es nur nicht ganz.)

  13. #13 Jörg Friedrich
    Juni 25, 2010

    @mi fhèin: Stellen Sie sich ein Gitter vor, wie ein Grill-Rost. Dort werfen Sie einen Haufen Stangen drauf. Die Stangen, die direkt in Richtung der Gitter-Stäbe fallen, rutschen natürlich durch. Durch einen Schüttel-Mechanismus werden die anderen entweder in die Richtung der Gitterstäbe verschoben oder genau quer dazu. Die Stangen, die in Richtung des Gitters geraten, fallen auch durch.

    Wenn Sie nun unter das eine Gitter ein zweites schieben, werden alle Stangen, die durch das erste Gitter gerutscht sind, auch durch das zweite kommen.

    So funktioniert die Polarisation.

    War das einigermaßen verständlich?

  14. #14 mi fhèin
    Juni 25, 2010

    @Jörg Friedrich

    Schon, vielen Dank, aber das war nicht die Frage. Der Unterschied bei den Photonen ist nämlich, daß ich hier nur das Ergebnis sehe. (Bei Ihrem Beispiel sehe ich ja, wie sich die Stäbe bewegen. Die Photonen sehe ich dagegen nicht.) Und die Frage war, warum ich aus dem Meßergebnis auf die im Artikel geäußerte Aussage schließen darf.

  15. #15 mi fhèin
    Juni 25, 2010

    Übrigens habe ich in dem Zusammenhang gerade etwas Lustiges gefunden: ich kann nämlich auch ohne Hilfsmittel die Polarisationsebene von Licht bestimmen.

    Rätselfrage: Ob jemand draufkommt, wie ich das mache? 🙂

  16. #16 Jörg Friedrich
    Juni 25, 2010

    @mi fhèin: Wenn der erste Polarisationsfilter die Polarisationsebene der Photonen nicht festlegen würde, dann müsste der zweite (gleich gerichtete) Filter das Licht weiter dämpfen:

    Bleiben wir beim Gitter Beispiel. Stellen wir uns vor, dass das Gitter aus Gummi-Bändern besteht, die auch einige der Stangen, die nicht genau parallel zur Gitterrichtung sind, durchlassen würde ohne die Stangenrichtung zu beeinflussen. Welche durchgelassen werden, ist zufällig, hängt aber auch davon ab, wie sehr die Stangen “verquer” liegen.

    Wenn die nun auf das zweite Gitter kommen, gilt ja das gleiche: Wieder kommen nicht alle von denen durch, die nicht ganz gerade zur Gitterrichtung sind.

    Die einzige Garantie dafür, dass alle Stangen durch das zweite Sieb rutschen, die auch durch das erste kamen ist, dass das erste Gitter die Richtung der Stangen ändert.

    Anderes Beispiel: Haare kämmen: Wenn sie mit dem Kamm durch ein verfilztes Fell gehen, dann werden einige Haare geglättet, andere ausgerissen. Wenn Sie nun ein zweites mal kämmen, werden keine mehr ausgerissen, alle “kommen durch”. Das liegt daran weil der erste Kamm die Haare “ausgerichtet” hat.

  17. #17 mi fhèin
    Juni 25, 2010

    Ach so, stimmt, wenn man die Polarisationsfilter gegeneinander verdreht, wird es ja nicht plötzlich dunkel, sondern nur allmählich. Das heißt, je geringer der Winkel der beiden Polarisationsebenen ist, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, daß ein bestimmtes Teilchen durch den zweiten Filter geht, richtig?

  18. #18 MartinB
    Juni 25, 2010

    @mi fhein
    Ja, die durchtretende Energie (und damir auch die Wahrscheinlichkeit für ein einzelnes Photon) geht mit cosinus(Winkel)^2.
    Bei 0° alles
    bei 45° die Hälfte
    bei 90° nix.

  19. #19 mi fhèin
    Juni 25, 2010

    Danke an alle, jetzt versteh ich’s. (Hab das Zeugs eh früher schon mal gehört, ist aber schon so lange her, daß ich es vergessen habe.)

  20. #20 antiangst
    Juni 25, 2010

    Kann man diesen ganzen Quantenzauber nicht damit relativieren, dass man feststellt, dass eine Messung immer auf Wechselwirkung beruht und diese Wechselwirkung der Messung für die Unbestimmtheit der komplementären Eigenschaft sorgt? Und warum soll sich diese Wechselwirkung der Messung nicht auch auf einen entfernten verschränkten Partner auswirken können? Es wird dabei ja kein Erhaltungssatz verletzt und nur, weil die RT so was nicht beinhaltet soll das ausgeschlossen sein?

  21. #21 Jörg Friedrich
    Juni 26, 2010

    @antiangst: Es ist allerdings schon bedenklich dass man keine Ahnung hat, wie die Signalübertragung zwischen den verschränkten Teilchen funktionieren soll und dass sie jegliche Abschirmung und Distanz ohne Zeitverzug überwindet.

    Und auch die Wechselwirkung mit dem Messgerät, die zur Unbestimmtheit führt, ist ja merkwürdig: Dass man sie überhaupt nicht besser machen kann durch Verbesserung der Messaperatur, dass man die Unbestimmtheit nicht verringern kann, indem man sauberer oder exakter arbeitet…

  22. #22 Ireneusz Cwirko
    Juni 26, 2010

    @Jörg Friedrich “Es ist allerdings schon bedenklich dass man keine Ahnung hat, wie die Signalübertragung zwischen den verschränkten Teilchen funktionieren soll und dass sie jegliche Abschirmung und Distanz ohne Zeitverzug überwindet.”

    Die Antwort ist kaum an Banalität zu übertreffen.

    Es gibt kein Signal.

    Diese verrückte Behauptung stellte man nur deswegen, um noch zerdrücktere Theorie zu retten.