Einstein und die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

[Halman]

Willst Du mir damit sagen, dass folgende Zitatquelle Krauss zu unrecht folgende Worte in den Mund legt?

Kann sein, kann aber auch sein, dass Krauss nicht recht hat.
Ein metastabiles Vakuum ist ebenfalls pure Spekulation.

Handelt es sich um eine gut begründete Spekulation, oder ist sie eher gewagt?

Dies schließt IMHO nichtlokale verborgene Paramter nicht zwingend aus.

Ja, aber die Phase der Wellenfunktion ist ziemlich lokal. Vergiss es, sie ist keine reelle Zahl und HAT damit keine Realität.

Da gibt es andere Meinungen.

„Die Verteilungen solcher nichtlokaler Verbindungen könnten diese verborgenen Parameter sein.“

Du suchst verzweifelt einen Ausweg aus der Unbestimmtheit, was?

Ich hinterfrage den Interdeterminismus. Einstein tat dies auch.


@Darkside
Danke für Deine Anwort.


Vor einiger Zeit wurde ich mal von einem Foristen auf diesen ARTIKEL aufmerksam gemacht, der auf die berühmte Einstein-Bohr-Debatte anspielt. Ab Seite 94 könnt ihr im Abschnitt „Welche Experimente diskutierten Bohr und Einstein“ Genaueres über diese Debatte nachlesen.
Im obigen Artikel geht es um einen beweglichen Doppelspalt, der so sensibel reagiert, dass es auf den Impuls eines einzelnen Elektrons reagiert. Könnte man so einen Impuls eindeutig bestimmen und würde man dennoch ein Interferenzmuster erhalten, so müsste man die Quantenmechanik als unvollständige Theorie ansehen.
Allerdings hat diese Überlegung einen Haken, wie Bohr anmerkte. Denn ein experimenteller Doppelspalt-Versuchsaufbau, der so sensibel ist, dass er auf den Impuls eines einzelnen Elektrons reagiert, müsste selbst als Quantenobjekt angesehen würden und würde damit den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegen. Dies wurde nun offenbar experimentell bestätigt.
(Die Ausführungen hierzu im Buch „Skurrile Quantenwelt“ sollten im Link bis Seite 98 einsehbar sein.)

Leider habe ich kein anschauliches Bild eines beweglichen („gefederten“) Doppelspalts gefunden. Die Grafik zeigt ein Standard-Doppelspalt.

Grafikquelle

Das Interferenzmuster lässt darauf schließen, dass die Teilchen sich wie Wellen verhalten und beide Spaltöffnungen passieren. Daraus folgt, dass sich die Quantenobjekte in einem delokalisierten Zustand befinden und daher nur statistische Aussagen darüber möglich sind, wo sie auf dem Schirm treffen. Zwar lässt sich das Interferenzmuster theoretisch errechnen und praktisch nachvollziehen, doch der Punkt, auf den ein einzelnes Quantenobjekt trifft, ist unbestimmt.
Auf der Solvay-Konferenz von 1927, mit dem Thema „Electrons et photons“, stellte Niels Bohr die von ihm und seinem Schüler, Werner Heisenberg, entwickelte Quantenmechanik als eine vollständige physikalische Theorie zur Beschreibung von Quantenobjekten vor. Bohr und Heisenberg hatten in Kopenhagen eine Interpretation des quantenmechanischen Formalismus formuliert, die daher als Kopenhagener Deutung bekannt ist. Diese interdeterministische Deutung der Quantenmechanik sollte nun entgegen dem damaligen physikalischen Verständnis eine vollständige Theorie repräsentieren.
Albert Einstein war damit keinesfalls zufrieden. Er war überzeugter Determinist und zweifelte die Kopenhagener Deutung daher stark an. Er vermutete verborgene Parameter, welche die Quantenmechanik nicht erkannte und sah sie daher als unvollständige Theorie an.
Damals begann zwischen ihm und seinem Freund, Niels Bohr, eine Diskussion, die als Bohr-Einstein-Debatte in die Geschichte der Physik Eingang. In dieser Debatte ersann Einstein Experimente, wie das EPR-Experiment, mit denen man die Quantenmechanik auf den Zahn fühlen konnte.
Oftmals wird gesagt, dass Einstein verlor und Bohr gewann. Doch sollte man dabei nicht außer Acht lassen, dass die Quantenmechanik alle bekannten Regeln auf den Kopf stellte. Offen gestanden bin ich sehr dankbar, denn Einstein war sicher ein hervorragender Kritiker und regte durch seine Genialität und seinen Einfallsreichtum zu Experimenten an und trug damit maßgeblich zu einem tieferen Verständnis der Quantenmechanik bei.
Niels Bohr sagte mal: „Diejenigen, die nicht schockiert sind, wenn sie zum ersten Mal mit Quantenmechanik zu tun haben, haben sie nicht verstanden.“ Nun, Einstein hatte sie verstanden und schlug daher sinnvolle Experimente vor, die erst viele Dekaden später realisiert werden konnten. Einer seiner Vorschläge war, die Blende mit dem Doppelspalt beweglich zu montieren. In meinem obigen Buch-Link könnt ihr auf Seite 96 eine anschauliche Grafik hierzu sehen.
Einstein war der Auffassung, dass Quantenobjekte eine Spur auf ihren Weg hinterlassen müssten. Wäre der Spalt sensibel genug „gefedert“, müsste er nach links schwingen, wenn das Quantenobjekt den linken Spalt passiert und nach rechts, wenn er den rechten Spalt passiert.
Bohr entgegnete sinngemäß, dass so ein Doppelspaltexperiment so fragil sein müsste, dass es selbst als Quantenobjekt anzusehen sei.

Achtzig Jahre nach Einsteins Idee ist es nun Physikern gelungen, dieses Experiment durchzuführen. Natürlich verwendeten sie keine Konstruktion mit Federn. Als „Blende mit Doppelspalt“ diente ein Wasserstoff-Deuterium-Molekül, welches in Rotation versetz wurde (siehe Grafik).

Grafikquelle

Die Messung zeigte, dass diese „Doppelspaltblende“ durch den Impuls von Helium-Atomen, die hier den Doppelspalt passierten, in beiden Richtungen zu rotieren begann. Zu dem gibt es keine Entsprechung in unserer Erfahrungswelt. Dies wäre in etwa so, als würde eine Blende zugleich nach rechts und nach links schwingen. Das Wasserstoff-Deuterium-Molekül befindet sich in einem überlagerten Zustand der Superposition.

Übrigens, in der Quantenkosmologie, die auf die Quantengravitation basiert, wird das Universum durch die Wellenfunktion ψ(h,Φ) beschrieben. Dabei steht h für die Raumgeometrie und Φ für die nichtgravitativen Quantenfelder. Leider übersteigt dies meine Kenntnisse bei weiten. Daher verweise ich auf den verlinkten Thread (falls ihr Interesse habt, da mal „reinzuschnuppern“).

Abschließen möchte mit einem Zitat von Leibniz (lt. dem Buch Gravitation und Raumzeit):

Zitat von Leibniz:
Obwohl gesagt wurde, daß dieses ganze Leben nichts als ein Traum ist und die physikalische Welt nichts als ein Phantasma sei, so sollte ich doch diesen Traum oder dieses Phantasma für real genug halten, falls wir, den Verstand wohl gebrauchend, nie von ihnen getäuscht worden sind.

[R.F.]

http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation

Zitate aus obigem Link:

Als Quantenteleportation wird das von Anton Zeilinger 1997 erstmals mit Photonen durchgeführte Experiment bezeichnet[1], welches Quantenzustände mithilfe einer sofortigen (bzw. instantanen) Zustandsänderung miteinander verschränkter Quantensysteme überträgt.

Der Begriff “instantan” bedeutete also “sofort”. Was aber bedeutet "sofort" in der Quantenmechanik? Übertragung mit zehntausendfacher “Lichtgeschwindigkeit”? Oder tatsächlich ohne jede noch so kleine Zeitspanne?

Merkwürdigerweise nennt der Artikel nicht die gemessene Übetragungsgeschwichdigkeit, die etwa die genannte zehntausendfache “Lichtgeschwindigkeit” betragen haben soll.

Und dann darf natürlich folgende “Klarstellung” nicht fehlen, sonst steigt der Albert Einstein noch aus seinem Grab:

Zur vollständigen Teleportation, also der Übertragung eines Quantenzustandes muss zusätzlich auch Information zwischen Sender und Empfänger auf einem klassischen Weg (also mit maximal Lichtgeschwindigkeit) ausgetauscht werden.
- - -
Die praktische Bedeutung der Quantenteleportation liegt nicht etwa darin, dass man Informationen oder gar Gegenstände damit überlichtschnell transportieren könnte.

Den Geist Einsteins werden diese Experten so schnell nicht los. Aber das ist man ja gewohnt, so arbeitet eben diese “Wissenschaft”...

[R.F.]

Nochmal das bekannte Zitat aus einem von Einsteins Büchern:

Es ist der Relativitätstheorie oft vorgeworfen worden, dass sie der Lichtfortpflanzung ungerechtfertigterweise eine zentrale theoretische Rolle zuweise, indem sie auf das Gesetz der Lichtfortpflanzung den Zeitbegriff gründe. Damit verhält es sich wie folgt. Um dem Zeitbegriff überhaupt physikalische Bedeutung zu geben, bedarf es der Benutzung irgendwelcher Vorgänge, welche Relationen zwischen verschiedenen Orten herstellen können. Welche Art von Vorgängen man für eine solche Zeitdefinition wählt, ist an sich gleichgültig. Man wird aber mit Vorteil für die Theorie nur einen Vorgang wählen, von dem wir sicheres wissen. Dies gilt für die Lichtausbreitung im leeren Raum in höherem Maße als von allen anderen in Betracht kommenden Vorgängen - dank den Forschungen von Maxwell und H.A. Lorentz.*)

*) Einstein, Albert: Grundzüge der Relativitätstheorie. Braunschweig 1965, S. 19.[/QUOTE]

Nehmen wir Einstein beim Wort. Die Hin- und Rückfahrt von Freiburg nach Berlin mit der Bundebahn dauert jeweils sechs Stunden, die Durchschnittsgeschwindigkeit nehmen wir mit 150 km/h an. Als Grundlage für die bekannte Dilatationsformel nehmen wir nicht c, sondern die Schallgeschwindigkeit in der Luft cs ≈ 340 m/s.

Wie bekannt lautet die Dilatationsformel
. . . . . ___t___. .
t’ = √ 1- v^2/ c^2

Wenn ich an 365 Tagen im Jahr diese Strecke fahre, sind die Nichtfahrer am Ende des Jahres gut 33 Stunden älter als ich...Das Ergebnis möge jeder selbst prüfen.

Apropos SRTund Strafgesetzbuch: Noch sind solche Verirrungen nicht unmittelbar strafbar...

[Scrypton]

Wenn ich an 365 Tagen im Jahr diese Strecke fahre, sind die Nichtfahrer am Ende des Jahres gut 33 Stunden älter als ich...Das Ergebnis möge jeder selbst prüfen.

Innerhalb dieses Beispiels würde das durchaus den Tatsachen entsprechen. Allerdings macht das bei so niedrigen Geschwindigkeiten in Wirklichkeit praktisch nichts aus; es ist eben ein Unterschied, ob man mit ~1.230 Kilometer pro Stunde rechnet oder mit ~300.000 Kilometer pro Sekunde!

Nochmal für unseren kleinen Nachhilfe-Schüler Erwin: Unabhängig davon darf man die Formel zur Addition von Geschwindigkeiten (relativistisches Additionstheorem) sowieso nicht isoliert betrachten - sie ist ein kleines Mosiksteinchen im Gesamtkontext der Kinematik der SRT.
Diese ist heute eines der Fundamente der modernen Physik, d.h. nicht nur die SRT selbst, sondern auch andere Theorien (zum Beispiel die Quantenelektrodynamik, Quantenchromodynamik, ...) beruhen auf ihr. Demzufolge ist jede Bestätigung dieser Theorien (und davon gibt es zig tausende) auch eine Bestätigung der SRT selbst, und umgekehrt könnte ein Widerspruch z.B. zur QED auch ein Problem für die SRT sein. Nur - es gibt heute keinen einzigen experimentellen Befund, der - innerhalb ihres Gültigkeitsbereiches - im Widerspruch zur SRT stünde oder der diese anderweitig in Frage stellen würde.

[Zeus]

Nur - es gibt heute keinen einzigen experimentellen Befund, der - innerhalb ihres Gültigkeitsbereiches - im Widerspruch zur SRT stünde oder der diese anderweitig in Frage stellen würde.

Aber, Darkside, du verstehst das nicht. Unser guter Erwin sieht da einen Widerspruch zur heiligen Schrift!
Wie heißt es doch su schön: Weil nicht sein kann, was nicht sein darf, nicht wahr, Erwin?

[Janina]

Ein metastabiles Vakuum ist ebenfalls pure Spekulation.

Handelt es sich um eine gut begründete Spekulation, oder ist sie eher gewagt?

Von einer "guten Begründung" weiß ich nichts. Es ging dabei glaub ich auch nur um das Denkbare.

Ein verborgener Parameter ist ja per definitionem gerade ein Parameter, der Informationen enthalten soll, die in der Wellenfunktion bzw. im Zustandsvektor nicht enthalten sind

Nein, ein nicht messbarer Parameter. Die Phase ist z.B. nicht messbar, aber in der Wellenfunktion enthalten. Aber hier geht es um was anderes, nämlich um eine bildhafte Vorstellung von der Unschärfe als "Kurzsichtigkeit", als ob wir das, was ist, nur nicht gut genug erkennen könnten.

Achtzig Jahre nach Einsteins Idee ist es nun Physikern gelungen, dieses Experiment durchzuführen. Natürlich verwendeten sie keine Konstruktion mit Federn. Als „Blende mit Doppelspalt“ diente ein Wasserstoff-Deuterium-Molekül, welches in Rotation versetz wurde (siehe Grafik).

Grafikquelle

Die Messung zeigte, dass diese „Doppelspaltblende“ durch den Impuls von Helium-Atomen, die hier den Doppelspalt passierten, in beiden Richtungen zu rotieren begann. Zu dem gibt es keine Entsprechung in unserer Erfahrungswelt. Dies wäre in etwa so, als würde eine Blende zugleich nach rechts und nach links schwingen. Das Wasserstoff-Deuterium-Molekül befindet sich in einem überlagerten Zustand der Superposition.

Cool!

[Halman]

http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation

Zitate aus obigem Link:

Als Quantenteleportation wird das von Anton Zeilinger 1997 erstmals mit Photonen durchgeführte Experiment bezeichnet[1], welches Quantenzustände mithilfe einer sofortigen (bzw. instantanen) Zustandsänderung miteinander verschränkter Quantensysteme überträgt.

Der Begriff “instantan” bedeutete also “sofort”. Was aber bedeutet "sofort" in der Quantenmechanik? Übertragung mit zehntausendfacher “Lichtgeschwindigkeit”? Oder tatsächlich ohne jede noch so kleine Zeitspanne?

Du bist schon auf der richtigen Spur.

Zum Beispiel zeigt es die merkwürdige Eigenschaft der Nichtlokalität verschränkter Quantenzustände. Messungen an einer Stelle eines verschränkten Quantenzustandes haben sofort (d.h. mit unendlich großer Geschwindigkeit) Auswirkungen an anderen Stellen, an denen sich die verschränkten Partnerteilchen befinden. Sicherlich ist ein Teil der Schwierigkeiten, die Einstein mit der Anerkennung der Quantenphysik hatte, darin begründet, dass er einen möglichen Widerspruch zu seiner Relativitätstheorie sah, die die Geschwindigkeit der Informationsausbreitung auf die Geschwindigkeit des Lichts beschränkt. Hier zeigt sich aber, dass bei den EPR-Experimenten tatsächlich keine Informationsübermittlung mit größerer Geschwindigkeit stattfindet.

Zitatquelle
(Hervorhebung von mir)

Merkwürdigerweise nennt der Artikel nicht die gemessene Übetragungsgeschwichdigkeit, die etwa die genannte zehntausendfache “Lichtgeschwindigkeit” betragen haben soll.

Der Autor setzte wohl voraus, dass der Begriff instantan eindeutig ist.

Und dann darf natürlich folgende “Klarstellung” nicht fehlen, sonst steigt der Albert Einstein noch aus seinem Grab:

Zur vollständigen Teleportation, also der Übertragung eines Quantenzustandes muss zusätzlich auch Information zwischen Sender und Empfänger auf einem klassischen Weg (also mit maximal Lichtgeschwindigkeit) ausgetauscht werden.
- - -
Die praktische Bedeutung der Quantenteleportation liegt nicht etwa darin, dass man Informationen oder gar Gegenstände damit überlichtschnell transportieren könnte.

Den Geist Einsteins werden diese Experten so schnell nicht los. Aber das ist man ja gewohnt, so arbeitet eben diese “Wissenschaft”...

Dies hängt mit dem No-Cloning-Theorem zusammen. Die Wellenfunktion eines Teilchens ist eine nicht messbare Größe. Jede Messung führt zwangläufig zur Zustandsreduktion.
Außerdem wurde das Photonen-Paar durch die EPR-Quelle bereits bei ihrer Erzeugung entsprechend präpariert.

Diesbezüglich verweise ich auf den Abschnitt Was ist Quanten-Teleportation?

Aufgrund des No-Cloning-Theorems benötigen Alice und Bob einen klassischen Informationskanal, um sich über ihr Verfahren abzugleichen.

Nach der Messung informiert Bob Alice über einen klassischen Informationskanal, welche Basis er für welches Photon verwendet hat, teilt jedoch nicht das Messergebnis mit.

Zitat aus Seite 11 der Facharbeit Quantenkryptographie Lennart Moltrecht.

Übrigens, die instantane Quantenteleportation ändert nichts daran, dass Teilchen mit Masse in Teilchenbeschleunigerin (wie im CERN) nur bist fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden können, egal wie viel Energie die Forscher aufwenden. Klassisch lässt sich die "Lichtmauer" nicht durchbrechen.

Aus meiner Sicht stehen Einsteins Theorien nicht im Konflikt zum christlichen Glauben. Jedenfalls scheint es mir nicht sinnvoll zu sein, die ART auf den transzendenten Bereich anwenden zu wollen und dann "festzustellen", dass sie aufgrund ihrer Unanwendbarkeit auf diesen Bereich zu verwerfen sei, zumal sie in ihrem Geltungsbereich (unserem Universum) hervorragend funktioniert.

[Janina]

Aus meiner Sicht stehen Einsteins Theorien nicht im Konflikt zum christlichen Glauben.

Das war auch nie die Frage. Nur gegen die QM hat noch nie eine Sekte protestiert, weil die nun wirklich keiner versteht.

[Halman]

Aus meiner Sicht stehen Einsteins Theorien nicht im Konflikt zum christlichen Glauben.

Das war auch nie die Frage. Nur gegen die QM hat noch nie eine Sekte protestiert, weil die nun wirklich keiner versteht.

Dies gilt für die ART doch ebenso. Frage die Leute doch mal, was Gravitation ist.

Wobei die QM längst von den Esoterikern "entdeckt" wurde. Die Wellenfunktion ψ eigent sich aus esoterischer Sicht gut für Psi-Phänomäne und zur "Erklärung" der Seele im Gehirn. Dabei kann man sich sogar auf Roger Penrose berufen.

Übrigens, Erich brachte hier kürzlich zum Ausdruck, dass insbesondere die SRT seiner Auffassung nach unvereinbar mit der Bibel ist. Aus meiner Sicht ein klassisches falsches Dilemma.

[Janina]

Aus meiner Sicht stehen Einsteins Theorien nicht im Konflikt zum christlichen Glauben.

Das war auch nie die Frage. Nur gegen die QM hat noch nie eine Sekte protestiert, weil die nun wirklich keiner versteht.

Dies gilt für die ART doch ebenso.

Das stimmt natürlich, aber das Raum-Zeit-Kontinuum und Star Trek ist cool, und mit Einstein kann man auf Parties auf dicke Hose machen. Und realtivistische Zeit- und Raum-Verzerrung hat in der Schule wenigstens jeder gehabt, der nicht nach der Grundschule abgegangen ist.

Wobei die QM längst von den Esoterikern "entdeckt" wurde.

Himmel hilf!
Dazu kann man nur eins sagen:

Übrigens, Erich brachte hier kürzlich zum Ausdruck, dass insbesondere die SRT seiner Auffassung nach unvereinbar mit der Bibel ist.

Echt? Muss mir wohl entgangen sein...