- Definition des Begriffes "real" - Symbiosemodell der Quantentheorie - Elementarsysteme besitzen die Eigenschaften von Funktionsmodellen - Wechselwirkungen zwischen Informationen und Quanteninformationen - Ad-hoc-Modell der Bewegung - Einheitliche Beschreibung der Natur Prüfbare Folgerung: Elementarsysteme enthalten ihre Eigenschaften im Rahmen eines Innovationsprozesses nach dem Mechanismus der Wissenschaften. Objekte, die nach diesem Mechanismus entstehen (wie z.B. Elektronen) besitzen zwangsläufig und damit nachprüfbar bestimmte Eigenschaften. Ein vom Mechanismus der Wissenschaften hervorgebrachtes Objekt - besitzt die Eigenschaften einer Information. - besitzt die Eigenschaften eines symbiotischen Systems. - besitzt die Eigenschaften eines Funktionsmodells. Diese Eigenschaften müssen nicht als gegeben hingenommen werden, sondern ergeben sich.
Definition des Begriffes "real" - Symbiosemodell der Quantentheorie - Elementarsysteme besitzen die Eigenschaften von Funktionsmodellen - Wechselwirkungen zwischen Informationen und Quanteninformationen - Ad-hoc-Modell der Bewegung - Einheitliche Beschreibung der Natur Prüfbare Folgerung: Elementarsysteme enthalten ihre Eigenschaften im Rahmen eines Innovationsprozesses nach dem Mechanismus der Wissenschaften. Objekte, die nach diesem Mechanismus entstehen (wie z.B. Elektronen) besitzen zwangsläufig und damit nachprüfbar bestimmte Eigenschaften. Ein vom Mechanismus der Wissenschaften hervorgebrachtes Objekt - besitzt die Eigenschaften einer Information. - besitzt die Eigenschaften eines symbiotischen Systems. - besitzt die Eigenschaften eines Funktionsmodells. Diese Eigenschaften müssen nicht als gegeben hingenommen werden, sondern ergeben sich.
Das "Messproblem" oder allgemeiner, das "Interpretationsproblem" der Quantenphysik ist aktuell.Dies ist erstaunlich, liegt die Theorie doch seit nunmehr gut 100 Jahren vor, und kann sie mit Recht als die erfolgreichste, präziseste und umfassendste wissenschaftliche Konzeption bezeichnet werden, über die wir verfügen.Nach vielen der von den meisten Wissenschaftsphilosophen als zentral angesehenen Kriterien guter Theorien, ist die Quantenphysik unübertroffen.Die Zahl ihrer Anwendungen ist enorm, sie erreicht eine Genauigkeit, die weit über allen vorangegangenen Theorien liegt und ihr auch bei überraschenden und ungewohnten Prognosen erreichter Bestätigungserfolg muss beeindrucken.Kurz, sie gilt als ein ausgezeichneter Kandidat für das, was oft als ‚die aktuell beste Theorie' bezeichnet wird.Nur leider, sie beschreibt eine ‚seltsame' Quantenwelt.Formal gesehen betrifft das Interpretationsproblem die Differenz zwischen der Kontinuität der zu Grunde liegenden Gleichung und der Diskontinuität von Messergebnissen.Diese Diskontinuität verdankt sich formal der nicht-kommutativen Algebra für Operatoren.Bei allen Quantisierungsverfahren -auch wenn sie den Korrespondenz-und Analogievorschriften (zum ‚klassischen' Formalismus) genügen -müssen die Vertauschungsregeln zusätzlich angegeben werden.Der Inhalt dieser Vertauschungsregeln ist als solcher also nicht Inhalt des formalen Apparates; er ergibt sich nicht aus diesem.Diese Eigenständigkeit der Vertauschungsregeln ist notwendig, um die Lücke zwischen Formalismus und Messergebnis zu füllen; auf welche Eigenschaften der Quantenwelt sie sich dabei beziehen, eröffnet den Interpretationsspielraum.Viele der sich in diesem Verfahren ergebenden Eigenschaften muten nun seltsam und ungewohnt im Vergleich zur ‚bekannten' makroskopischen (klassischen) Welt an."Seltsam" ist nun natürlich ein Ausdruck, der weder in der Formulierung der Theorie, noch auch in einer wissenschaftsphilosophischen Auseinandersetzung mit ihr, einen rechten Platz hat.Er umschreibt aber die Tatsache, dass einige
Das Ziel der theoretischen Physik ist die Aufstellung eines einheitlichen Axiomensystems mit dessen Symbolen und Verknüpfungsoperationen alle physikalischen Naturvorgänge mathematisch beschrieben und die zugeordneten Observablen berechnet werden können. Zur Annäherung an dieses Ziel bedient man sich Folgen von immer umfassenderen und zugleich differenzierteren Welt- bzw. Materiemodellen, die die Naturvorgänge approximativ beschreiben und in bestimmten Situationen ungültig werden. In der zeitlichen Entwicklung kennzeichnen diese Situationen den experimenteEen und theoretischen Zustand der Physik. Abgesehen von kosmologischen Aspekten wird gegenwärtig die Grenzsituation durch die subatomare Struktur und die Wechselwirkung von Elementarteilchen gegeben. Durch die Umwandlungsprozesse von Elementarteilchen und die theoretische Energie- Massenäquivalenz wird eine Beschreibung durch ein einheitliches Materiemodell nahegelegt. Da dieses auch die Niederenergiephänomene enthalten muß, so muß in ihm die diese Phänomene beschreibende konventionelle Quantentheorie enthalten sein. Dies bedeutet aber nicht, daß die mathematische Struktur dieses Modells mit jener der konventionellen Quantentheorie identisch sein muß. Vielmehr wird man erwarten müssen, daß die konventionelle Quantentheorie einen Spezialfall im Sinne eines Korrespondenzprinzips darstellt, wie auf einer Stufe tiefer die klassische Mechanik korrespondenzmäßig in der Quantenmechanik enthalten ist. Es liegt daher nahe, einen mathematischen Formalismus zu suchen, der die konventionelle Quantentheorie enthält, aber so flexibel ist, daß er auch Abänderungen zuläßt. Dieser Formalismus ist die funktionale Quantentheorie. Ihre Formulierung und Begründung soll im folgenden kurz dargestellt werden.
Das Phänomen der Verschränkung hat eine grundlegende Bedeutung in der Quantenphysik. Mathematisch is Verschränkung definiert durch die Inseparabilität von Quantenzuständen, die verwendet werden um Quantenobjekte zu beschreiben. Zustände, die nicht separabel sind, werden verschränkt genannt. Diese können räumlich getrennte Objekte oder verschiedene Eigenschaften desselben Objektes sein, welche nur durch einen gemeinsamen mathematischen Zustandvektor beschrieben werden können. Für die einzelnen Objekte gibt es keine separable Beschreibung. Physikalisch äußert sich Verschränkung zum Beispiel in nichtlokalen Eigenschaften, die auch experimentell nachgewiesen werden können. Klassische, lokale Konzepte, wie z.B. die Bell-Ungleichungen, werden durch Voraussagen der Quantenmechanik und aufgrund von Verschränkung verletzt, was man auch experimentell nachweisen kann. Man kann zeigen, dass klassische Konzepte der Lokalität und Realität hinderlich sind für ein besseres Verständnis der Natur. Verschiedene Anwendungen der Verschränkungstheorie haben breite Forschungsfelder eröffnet, wie zum Beispiel Quanteninformations-Theorie und -Verarbeitung und Quantenkryptographie. Die (spezielle) Relativitätstheorie ist eine klassische Theorie, die die Transformationseigenschaften zwischen Inertialsystemen beschreibt, in welchen die Gesetze der Physik unverändert bleiben. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Verbindung von Verschränkung und Relativitätstheorie, beziehungsweise, bietet eine Einleitung in beide Felder und die neueren Forschungsgegenstände der relativistischen Verschränkungstheorie. Frühere Arbeiten auf diesem Gebiet haben gezeigt, dass Verschränkung im Allgemeinen nicht Beobachter-unabhängig oder Lorentz-invariant ist, wenn verschiedene Partitionen des Hilbertraumes betrachtet werden. Dies wurde anhand von zwei verschränkten Spin-1/2 oder zwei verschränkten Spin-1 Teilchen für verschiedene Quantenzustände gezeigt. Weiters präsentiert diese Diplomarbeit auch ein neues Beispiel für drei verschränkte Spin-1 Teilchen. Ihre relativistischen Transformationseigenschaften werden im letzten Kapitel untersucht. Es wird ebenfalls die Detektion von Vielkörperverschränkung für verschiedene inertiale Beobachter diskutiert.
Die „Vestigium-Hypothese“ ist ein theoretisch-philosophisches Gedankenexperiment an der Schnittstelle zwischen moderner Quantenphysik, Informationstheorie und Erkenntnistheorie. Die Arbeit untersucht die fundamentale Frage, ob Informationen über frühere Zustände materieller Systeme im Universum jemals vollständig verloren gehen oder ob Materie strukturelle Spuren ihrer eigenen Vergangenheit in sich trägt. Anhand von zwei anschaulichen Gedankenexperimenten – der hypothetischen atomaren Umwandlung eines Stiftes in ein Kopfkissen sowie dem geschlossenen Kreislauf eines verfaulenden Apfels – werden die praktischen Probleme einer Rekonstruktion sowie die philosophische Frage nach der Identität rekonstruierter Objekte diskutiert. Die Arbeit verknüpft dabei physikalische Konzepte wie das Information-Paradoxon mit philosophischen Fragestellungen über die Natur der Realität und der materiellen Organisation. Es handelt sich um einen theoretischen Beitrag (Working Paper / Preprint), der zum Mitdenken und zur interdisziplinären Diskussion anregen soll.
Bei der Formulierung der Quantenhypothese, bei der evolutionären Entfaltung quantentheoretischer Ansätze, bei der Herausbildung der Quantenmechanik (revolutionärer Wendepunkt) und der evolutionären Entfaltung der neuen Mechanik fiel auf, daß diese Entwicklung keine eindeutige Folge eines bestimmten philosophischen Denkens war. Es wurden vielfältige philosophische Einflüsse auf diesen Gesamtprozeß nachgewiesen. Der Absolutheitsanspruch neopositivistischer Wissenschaftsphilosophie, daß die Entwicklung der modernen theoretischen Physik nur auf positivistischer Grundlage verständlich sei, konnte im konkreten Fall zurückgewiesen werden. Es wurde sogar gezeigt, daß die Form, in der positivistisches Philosophieren am Ausgangspunkt des Prozesses vorlag, die untersuchte Entwicklung hätte aufhalten können, wenn die entscheidenden Theoretiker nicht rechtzeitig von grundsätzlichen erkenntnistheoretischen Positionen Machs u. a. Philosophen abgerückt wären.
Die Theorie des elastischen Elektrons (TEE) führt ein einziges grundlegendes Axiom ein: Ein Elektron ist seinem Wesen nach elastisch. Diese Elastizität verleiht ihm strukturelle Integrität, sodass es selbst unter extremen Beschleunigungen nicht fragmentiert. Zugleich ermöglicht sie eine konsistente Erklärung der unterschiedlichen Eigenschaften, die Elektronen im freien und im gebundenen Zustand zeigen.Die TEE behauptet, dass die beobachteten quantenmechanischen Phänomene nicht auf mysteriöse Zustandswechsel oder den Kollaps abstrakter Wellenfunktionen zurückgehen, sondern auf reale, elastisch bedingte Veränderungen der Elektronenkonfiguration. Elektromagnetische Wellen werden dabei nicht als eigenständige Objekte oder quantisierte Entitäten verstanden, sondern als notwendige Begleitphänomene zeitlich veränderlicher Ladungsverteilungen, die durch Formänderungen elastischer Elektronen im gebundenen Zustand entstehen.Aufdehnung, Deformation und mögliche Verdrillungen des Elektrons führen sowohl zur Emission als auch zur resonanten Absorption elektromagnetischer Wellen. Übergänge zwischen stabilen Konfigurationen sind kontinuierliche Deformationsprozesse, keine ontologischen Sprünge. Während der Anregung eines Atoms muss aufgrund der damit verbundenen Ladungsumlagerungen zwangsläufig eine zusätzliche, spezifische elektromagnetische Abstrahlung auftreten. Der experimentelle Nachweis dieser transienten Abstrahlung stellt eine prinzipielle Möglichkeit dar, die postulierte Elastizität des Elektrons empirisch zu überprüfen.Ionisation markiert das Ende stabiler gebundener Konfigurationen und stellt einen mechanisch erklärbaren Freisetzungsprozess dar. Damit werden sowohl die Stabilität des Elektrons als auch seine scheinbar delokalisierten Eigenschaften kausal nachvollziehbar. Die folgenden Abschnitte präzisieren diese Grundidee und formulieren die metaphysischen Voraussetzungen einer durchgängig kausal verstandenen Elektronentheorie.