Re: Informationsparadoxon bei Schwarzen Löchern

[Halman]

Was bedeutet "EM-WW" ?

Ich kann nur raten:
Elektromagnetische Wechselwirkung?

denn die Eigenschaften der Teilchenpaare werden bei ihrer Entstehung festgelegt.

Für mein Verständnis: Es gibt Teilchenpaare, die in gegenseitiger Abhängigkeit (da verschränkt) im selben Moment an komplett unterschiedlichen Orten des Universums auftauchen - richtig?

Nein. Angenommen, es würden zwei Teilchen lokal getrennt irgendwo im Universum auftauchen, dann hätten sie keinerlei Beziehung zueiander und würden auch nichts voneinander "wissen".

Die Quantenteleportation basiert auf die Verschränkung von Teilchenpaaren. Dazu hatte ich mal folgendes geschrieben:

Quanteninformation
Da Quantenobjekte weder klassische Teilchen, noch klassische Wellen sind, können wir sie nur anhand der Informationen beschreiben, durch die sich ein Quantenobjekt definiert (eine davon ist der Spin, eine Art quantenmechanischer Drehimpuls).
Bei der Quantenteleportation werden von Alice die Informationen zu Bob übertragen. Dazu sind ein verschränktes Teilchenpaar und ein klassischer Informationskanal notwendig. Das Teilchenpaar wird mittels einer EPR-Quelle erzeugt.

BILDQUELLE

Kristalle aus β-Bariumborat können UV-Photonen teilen und so erhält man verschränkte Photonenpaare mit doppelter Wellenlänge. Da ich hier an meine Grenzen stoße, verweise ich auf den verlinkten Artikel Quanten-Teleportation im Detail.

Ergänzend verweise ich auf das Kapitel „Was ist Quanten-Teleportation“ im Buch Skurrile Quantenwelt (Seite 192 ff):

Zitat von Anton Zeilinger (Spektrum der Wissenschaft 6 (2000): S. 25):
Ein Skeptiker mag einwenden, dass hier nur der Polarisationszustand des Photons übertragen wurde, oder allgemeiner, sein Quantenzustand, aber nicht das Photon "selbst". Doch da ein Photon vollständig durch seinen Quantenzustand charakterisiert wird, ist die Teleportation seines Zustands völlig äquivalent mit der Teleportation des Teilchens selbst.

Wenn von Alice die Informationen des Teilchens T zu Bob übertragen werden, so erhält er keine „billige Kopie“ von Alice, sondern das Quantenobjekt selbst wird durch die Übertragung der Zustände teleportiert, da es ja vollständig durch diese Information beschrieben wird.
Oder um es anders zu formulieren: Die Information wird teleportiert und damit ist das Orignal T teleportiert. Bei Alice werden durch die Bell-Messung die Quantenzustände von T zerstört. Es kann nicht geklont werden (No-Cloning-Theorem).

Wenn ja,
dies geschieht NICHT durch Informations-Austausch, sondern durch die Verschränkung selbst. - Das müsste eigentlich bedeuten, dass es nicht nur "mindestens 10'000 mal schneller als Licht" passiert, sondern in idealer Gleichzeitigkeit, da ja die Verschränktheit eine untrennbare Indentität ist - richtig?

Teilchen, die durch Paar-Erzeugung entstehen, sind miteinander verschränkt. Diese Verschränkung "verknüpft" die Teilchen untrennbar miteinander, auch wenn sie lokal getrennt sind. Lokal getrennt bedeutet, dass die "spukhafte Fernwirkung" nicht durch die Lichtgeschwindigkeit erklärt werden kann. Wir sind z.B. vom Mond 1,28 s lokal getrennt. Ein Signal vom Mond kann uns also erst in 1,28 s. beeinflussen.
Bei verschränkten Teilchen "spürt" das Teilchen B instantan, ob Teilchen A gemessen wurde.

Wie nun würde man erklären, dass eine Identität (meinetwegen 1 Mio Lichtjahre auseinander) stattfinden kann?

Diese Frage verstehe ich in diesem Zusammenhang nicht.

Und noch was (Gedanken-Experiment): Wenn dieses Identitäts-Teil 1 Mio Lichtjahre von der Erde entfernt wäre, würde es (hätte es eine Strahlung) 1 Mio Jahre brauchen, bis es bei uns ist?!?

Das Ereignis wäre ja 1 Mio Lichtjahre von der Erde lokal getrennt. Die Strahlung kann uns also erst in einer Millionen Jahren erreichen.

[Pluto]

Soweit ich weiß, dachte der Mathematiker und Physiker Prof. Roger Penrose mal in dieser Richtung, indem er darüber spekulierte, dass Quantenprozesse für unser Bewusstsein eine Rolle spielen könnten. Da rate ich zu großer Skepsis:

Ist die Quantentheorie des Bewusstseins Humbug?

Das ist eine interessante Diskussion.

Die Theorie des "Quantenbewusstseins" ist nunmehr über 20 Jahre alt. Das Problem was Penrose und Hameroff immer noch konfrontiert, ist die empirische Bestätigung ihrer Theorie durch die Physiologie. Dies ist bisher nicht gelungen. Im Gegenteil: Man hat die Microtubuli der Neuronen so gut untersucht wie kaum eine andere Organelle des Neurons, und konnte dafür keinerlei Hinweise auf Quantenprozesse finden.

Wie lange will/soll man an einer Theorie festhalten, die nichts Nachweisbares vorbringt?

[Halman]

Sie entstehen an einem Punkt, und trennen sich dann. Dabei bleiben gemeinsame Eigenschaften erhalten.

Wie ist dann das Wort "instantan" zu verstehen?

Sofort - ohne zeitliche Verzögerung.

Der wiki-Laie versteht darunter, dass eine Wirkung über eine beliebige Entfernung stattfindet. - Wie kann das Entfernte dann am selben Punkt entstanden sein? - Dein "Sich-Trennen" klingt so, als würde hier eine Geschwindgkeit x im Spiel sein.

Hierzu verweise ich auf die Grafik in meinem letzten Posting. Dort ist eine EPR-Quelle abgebildet, die ein verschränktes Photonenpaar erzeugt. Die Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Quelle weg. Wird eine Messung an einem der Photonen vorgenommen und sein Zustand somit eindeutig bestimmt, so wird instantan auch der Zustand des mit ihm verschränkten Photons bestimmt.
Verschränkte Teilchenpaare haben einen gemeinsamen Ursprung; darum sind sie ja verschränkt.

Angenommen es entsteht ein Leptonenpaar (Positron und Elektron) aus dem Zerfall eines Gamma-Photons und die Forscher fangen die Leptonen mittels Magnetismus ein (da es elektrisch geladene Teilchen sind, ist dies kein Problem). Der Forscher mit dem Positron reist nun in die USA, der andere bleibt in Europa und der Amerikaner führt eine Messung am Positron durch, so wird damit auch der Quantenzustand des Elektrons eindeutig bestimmt und zwar sofort, obgleich die Teilchen ein paar Sekundenbruchteile lokal getrennt sind.

Kann es nicht sein, dass am Punkt A etwas passiert und damit gleichzeitig etwas am Punkt B passiert (der Lichtjahre entfernt sein kann), ohne dass es einen Wirkungs-Mechanismus gibt?

Nur bei verschränkten Teilchen, die eine Gemeinsame Entstehungsquelle haben (Photonenzerfall, EPR-Quelle) gibt es eine über die Lokalität hinausgehende "Verbindung".

[closs]

@Halman: Vielen Dank für Deine viele Arbeit. - Im wesentlichen meine ich verstanden zu haben. - Trotzdem noch (mindestens) ein Punkt:

Die Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Quelle weg.

Das ist der entscheidende Satz - weil es irgendwo mal ganz anders klang, nämlich so, als könnte das verschränkte Partner-Photon in Nullzeit irgendwo im Universum verschränkt sein - im Fall des Beispiels von Janina: Ich falle vom Stuhl und in Nullzeit fällt in China kausal verbunden ein Sack Reis um. - So scheint es also NICHT zu sein.

Nach meinem Verständnis hieße dies also, dass sich beide Photonen lediglich mit max. c voneinander entfernen können. - Das Instantane ist lediglich, dass bei Klärung Alice gleichzeitig auch Bob geklärt ist. - Das wiederum klingt eigentlich gar nicht sensationell. - Geradezu ernüchternd. - Was habe ich da übersehen?

Sorry - ich muss jetzt nochmal nachfassen: Angenommen, die beiden Photone hätte ihre gemeinsame Quellen vor einem Jahr verlassen: Dann wären sie jetzt ein Lichtjahr auseinander. - Jetzt misst man Alice - wodurch instantan auch Bob identifizert ist. Das ist ok. - Würde Bob etwas davon merken: "Aha - Alice wurde gerade gemessen" - oder würde ihm das glatt am Arsch vorbeigehen, weil es nur für den Beobachter interessant ist.

[Pluto]

weil es irgendwo mal ganz anders klang, nämlich so, als könnte das verschränkte Partner-Photon in Nullzeit irgendwo im Universum verschränkt sein

Kann es auch. Nur... sie hatten ein unddenselben Urpsrung.
Schau was ich geschrieben hatte:

Instantan bedeutet bei Verschränkungsexperimenten, dass man mit nichtlinearer Optik zwei identische Photonen mittels Lasertechnik aus ein und demselben Ereignis (in einem Kristall aus bspw. Beta-Bariumborat) generiert.

Das Instantane ist lediglich, dass bei Klärung Alice gleichzeitig auch Bob geklärt ist. - Das wiederum klingt eigentlich gar nicht sensationell. - Geradezu ernüchternd. - Was habe ich da übersehen?

Du hast nichts übersehen. Wenn man es versteht ist es banal und gar nicht "spukhaft" wie Einstein einst meinte.

Jetzt misst man Alice - wodurch instantan auch Bob identifizert ist. Das ist ok. - Würde Bob etwas davon merken: "Aha - Alice wurde gerade gemessen" - oder würde ihm das glatt am Arsch vorbeigehen, weil es nur für den Beobachter interessant ist.

Es findet gar keine Informationsübetragung statt da die Zustände bereits bei der Entstehung der Photonen festgelegt wurde.
Es sieht nur für den Beobachter "instantan" aus.

[Halman]

@Halman: Vielen Dank für Deine viele Arbeit.

Gerne

- Im wesentlichen meine ich verstanden zu haben.

Das freut mich. Doch wundere ich mich darüber, dass Du in Tagen meisterst, wozu ich Jahre brauchte.

- Trotzdem noch (mindestens) ein Punkt:

Die Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Quelle weg.

Das ist der entscheidende Satz - weil es irgendwo mal ganz anders klang, nämlich so, als könnte das verschränkte Partner-Photon in Nullzeit irgendwo im Universum verschränkt sein - im Fall des Beispiels von Janina: Ich falle vom Stuhl und in Nullzeit fällt in China kausal verbunden ein Sack Reis um. - So scheint es also NICHT zu sein.

Nach meinem Verständnis hieße dies also, dass sich beide Photonen lediglich mit max. c voneinander entfernen können. - Das Instantane ist lediglich, dass bei Klärung Alice gleichzeitig auch Bob geklärt ist. - Das wiederum klingt eigentlich gar nicht sensationell. - Geradezu ernüchternd. - Was habe ich da übersehen?

Die "spukhafte" Fernwirkung, von der Einstein m. E. zurecht sprach. Es ist nämlich mitnichten so, dass der Zustand der verschränkten Teilchen mit ihrer Erzeugung festgelegt wäre. Dies geschieht gem. der QM erst durch den Messprozess.

Sorry - ich muss jetzt nochmal nachfassen: Angenommen, die beiden Photone hätte ihre gemeinsame Quellen vor einem Jahr verlassen: Dann wären sie jetzt ein Lichtjahr auseinander. -

Photon Alice ein Lichtjahr westlich und Photon Bob ein Lichtjahr östlich macht sogar zwei Lichtjahre Abstand.

Jetzt misst man Alice - wodurch instantan auch Bob identifizert ist. Das ist ok. - Würde Bob etwas davon merken: "Aha - Alice wurde gerade gemessen" - oder würde ihm das glatt am Arsch vorbeigehen, weil es nur für den Beobachter interessant ist.

Durch die Messung von Alice wird auch der Quantenzustand von Bob eindeutig bestimmt (nicht vorher).

Spukhafte Fernwirkung
Der kritische Begriff „spukhafte Fernwirkung“ geht auf Albert Einstein zurück. Aus seiner Sicht verletzte dies das klassische Prinzip des lokalen Realismus'. Daher schlug Einstein eine lokal-realistische Theorie mit verborgenen Variablen vor, um das seltsame Verhalten von verschränkten Teilchenpaaren zu erklären. Denn woher „weiß“ Teilchen B, dass Teilchen A gemessen wurde? Wenn sie lokal getrennt sind (also eine Informationsübermittlung in Lichtgeschwindigkeit ausgeschlossen ist), sollte eine Beobachtung/Messung von Teilchen A keinen Einfluss auf Teilchen B haben.
Mehr dazu im Buch-Link.

Einstein setzte meines Wissens eine determinierte Welt voraus, in der alle Eigenschaften und Werte unabhängig von der Beobachtung bereits bestehen. In der berühmten Einstein-Bohr-Debatte legte er zusammen mit Podolsky und Rosen zwei grundlegende Definitionen dar:

Zitiert aus Skurrile Quantenwelt, Seite 207:
- Die Vollständigkeit: Von der Vollständigkeit einer Theorie spricht man dann, wenn jedem Element in der Realität genau eines in der physikalischen Theorie entspricht.
- Das Realitätskriterium: Eine physikalische Größe ist dann ein Element der Realität, wenn es mit Sicherheit vorausgesagt werden kann, ohne das System zu stören.

Bei determinierten Systemen ist es theoretisch möglich, jeden Zustand zu berechnen, sofern man alle Daten über einen Zustand des Gesamtsystems zu einer gegebenen Zeit t0 hat. So könnte z.B. ein Cyborg (hier kommt durch, dass ich Summer-Glau-Fan bin ) einen Stoß im Billard-Spiel berechen. Sieh selbst:
[youtube]E13dGkLVcWU#t=11[/youtube]
Diesen widerspricht die Quantenmechanik jedoch sehr hartnäckig. Um es mal scherzhaft auszudrücken: Quantenobjekte scheinen sich für den gesunden Menschenverstand nicht zu interessieren.

Zitat aus Skurrile Quantenwelt:
verborgene Parameter/Variable: Diejenigen hypthetischen, physikalischen Parameter bzw. Variablen, denen zwar physikalische Realität zugesprochen wird, die allerdings aus prinzipiellen Gründen nicht messbar sind. Auf der Annahme ihrer Existenz basieren deterministische Theorien. Die Existens lokal-realistischer verborgener Variabler wurde jedoch experimentell widerlegt.

Ergänzend noch eine kurze Erläuterung von Agent Scullie.

Das Dekohärenzkonzept:

Zeh spricht deshalb von einer "universellen Gültigkeit der Quantentheorie" (Zeh 1970, S. 72). Er hebt die Isoliertheit des Systems von Objekt und Beobachter auf. Nur für isolierte Systeme gilt die Schrödinger-Gleichung. Wenn wir Wechselwirkungen zwischen Objekten zulassen, werden die Superpositionen aufgehoben. Ihre Kohärenzen verschwinden, es geschieht "Entkopplung" (heute i.a. als "Dekohärenz" bezeichnet).

Dass sich Quanten- und klassische Welt unterscheiden, wird damit erklärt, dass die Dekohärenzzeit für Objekte unterschiedlicher Massen unterschiedlich ist, so dass die klassische Welt sich viel schneller dekohäriert als die Quantenwelt.

Die von Zeh ausgehende Dekohärenztheorie ersetzt die ad-hoc-Vorstellung vom "Kollaps der Wellenfunktion" durch die Einbeziehung eines Umgebungs-Hamilton-Operators in die Schrödingergleichung. Als System wird dadurch nicht mehr nur das Quantenobjekt oder das Objekt in Einheit mit dem Messgerät, aber ansonsten isoliert von der Umgebung, gesehen – sondern die Umgebungseinflüsse werden in einer Dichtematrix erfasst. Dabei wird nicht mehr zwischen Quanten- und makroskopischer Betrachtungsebene unterschieden.

QUELLE

Hatte ich schon meinen Beitrag vom Fr 28. Mär 2014, 14:10 verlinkt? Darin hatte ich seinerzeit mal viel Arbeit investiert und ich hoffe, dass er für Dich aufschlussreich ist.

[Halman]

Aha! Wie passt das nun zum MEA_CULAPA:

[Gott ...]Lass jeden von uns zur Einsicht gelangen, dass auch Menschen der Kirche im Namen des Glaubens und der Moral in ihrem notwendigen Einsatz zum Schutz der Wahrheit mitunter auf Methoden zurückgegriffen haben, die dem Evangelium nicht entsprechen.

Das müsste dann bedeuten zum Schutz des Lógos (Christus), der den Menschen ergriffen hat?

Sorry, Zeus, ich hätte beinahe vergessen auf Deine Frage zu antworten. Der Papst bezog sich hier offenkundig auf die Last der Kirchengeschichte und spricht davon, dass im "Namen des Glaubens und der Moral" auch Methoden praktiziert wurden, welche mit den Evangelien unvereinbar sind. Der Begriff der "Wahrheit" erscheint im Kontext von "Glauben und Moral" und ist somit eine geglaubte Wahrheit, keine gewusste im streng wissenschaftlichem Sinn. Hierzu erstelle ich mal ein neues Thema: Wahrheit und Glauben

[Halman]

Das Instantane ist lediglich, dass bei Klärung Alice gleichzeitig auch Bob geklärt ist. - Das wiederum klingt eigentlich gar nicht sensationell. - Geradezu ernüchternd. - Was habe ich da übersehen?

Du hast nichts übersehen. Wenn man es versteht ist es banal und gar nicht "spukhaft" wie Einstein einst meinte.

Jetzt misst man Alice - wodurch instantan auch Bob identifizert ist. Das ist ok. - Würde Bob etwas davon merken: "Aha - Alice wurde gerade gemessen" - oder würde ihm das glatt am Arsch vorbeigehen, weil es nur für den Beobachter interessant ist.

Es findet gar keine Informationsübetragung statt da die Zustände bereits bei der Entstehung der Photonen festgelegt wurde.
Es sieht nur für den Beobachter "instantan" aus.

Bist Du Anhänger der Bohmschen Mechanik? Falls dem so ist, kannst Du natürlich nicht-lokale verborgene Parameter annehmen, um eine determinstische Weltsicht aufrechtzuerhalten, doch gilt diese theoretische Lösung nach meinem sehr bescheidenen, erlesenden Wissen als unwahrscheinlich.
Meines Wissens wird im fachlichen Mainstream eine interdeterministische Quantenmechanik zugrundegelegt, gem. der die Zustände des Teilchenpaares NICHT bei ihrer Erzeugung festgelegt werden, sondern erst durch die Messung bestimmt werden.
Lokale verborgene Parameter wurden, wie Du schon richtig angemerkt hattest, über die Bell'sche Ungleichung falsifiziert. Es verhält sich eben NICHT so wie bei Dr. Bertlmanns Socken.

[Pluto]

Meines Wissens wird im fachlichen Mainstream eine interdeterministische Quantenmechanik zugrundegelegt, gem. der die Zustände des Teilchenpaares NICHT bei ihrer Erzeugung festgelegt werden, sondern erst durch die Messung bestimmt werden.


Lokale verborgene Parameter wurden, wie Du schon richtig angemerkt hattest...

Ja. Das was du sagst wird auch sehr schön in diesem leicht verständlichen und sehenswerten (englischen) Video dargestellt.

Man muss entweder die Lokalität oder den Realismus der QP aufgeben. Allerdings meint der Autor am Ende des Videos, es könnte noch weitere bisher unbekannte Erklärungen geben. Wir wissen es nicht.

[closs]

Es sieht nur für den Beobachter "instantan" aus.

Das wäre der entscheidende Satz, wenn er stimmt (was ich nicht in Abrede stellen will). - Aber dann handelt es sich um nichts anderes als ein Wahrnehmungs-Problem und ist kein Realitäts-/Seins-Problem.

dass Du in Tagen meisterst, wozu ich Jahre brauchte.

Das muss nicht so sein - vielleicht nehme ich einfach zu oberflächlich - und genau das will ich nochmal abchecken.

Dies geschieht gem. der QM erst durch den Messprozess.

Also Alice "weiss" erst mit der Messung über seine Identität (und dadurch instantan auch Bob) - dann wäre es doch nicht nur ein Wahrnehmungs-Problem, sondern auch ein Realitäts-/Seins-Problem. Du bestätigst das durch:

Durch die Messung von Alice wird auch der Quantenzustand von Bob eindeutig bestimmt (nicht vorher).

Um in Janinas Beispiel zu bleiben: Alice und Bob trennen sich - Alice geht zu MacDonalds, Bob geht zu Burger. - Beide wissen NICHT, wer den Hausschlüssel dabei hat.

In dem Moment, in dem Alice gefragt wird, ob sie den Hausschlüssel dabei hat, wird nicht nur entschieden, wer ihn hat (vorher haben beide den Hausschlüssel sowohl-als-auch-weder-noch dabei gehabt), sondern den beiden auch bewusst, wer ihn hat. - Das hieße: Alice wird gefragt/gemessen und erfährt dadurch, dass sie den Hausschlüssel hat (die Messung hätte auch ergeben können, dass sie ihn nicht hat). - Im Moment der Messung bei Alice wird instantan bei Bob "bewusst", dass er (komplementär) den Schlüssel dabei hat oder nicht. - In beiden Fällen ist die Verschränkung aufgelöst.

Wäre Deine Aussage und Janinas Bild (so wie ich beides verstanden habe) korrekt, handelte es sich, lieber Pluto, doch nicht nur um ein reines Wahrnehmungs-Problem. - Denn seins-/realitäts-mäßig würde erst durch die Messung entschieden, wer den Schlüssel hat. - Es würde also nicht nur wahrgenommen, wer den Schlüssel hat, sondern entschieden, wer den Schlüssel hat. - Denn die Realität/das Sein des Objektes wäre nach der Messung ein anderes als vor der Messung.

Zur Verdeutlichung:

1) Es ist ein Unterschied, ob ein Objekt A einen stabilen Zustand x hat, der durch Wahrnehmung festgestellt wird (und damit auch für Objekt B, das mit A verbandelt ist)
2) Oder ob das Objekt A einen instabilen Zustand hat, der überhaupt erst durch Wahrnehmung zu einem stabilen Zustand wird (und ebenfalls damit auch für Objekt B, das mit A verbandelt ist)

Nach meinem Verständnis: Laut Pluto trifft 1) zu - laut Halman und Janina trifft 2) zu.

Ist 1) richtig, ist das Peanuts. - Ist zwei richtig, heisst das, dass es eine "Nockenwelle" zwischen Sein/Realität und Wahrnehmung/Messung gibt. - Das ist NICHT Peanuts.

Peanuts oder nicht Peanuts?