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Physikalische Blätter

Vier mehrjährige EG‐Forschungsprogramme

Published Dec 1, 1975• 1 citation
Publisher

Abstract

Quantengesetze sind das .Primare; erst als eine Folgerung davon gibt es im physikalischen Wellenfeld auch die Teilchen, die Korpuskeln.Fur mein eigenes privates Denken habe ich diese Erkenntnis gern in der scherzhaften Ungleichung ,,Planck groi3er als Demokrit" ausgedruckt: Die Atomistik der Materie ist nur ein besonderer Ausflui3 der von Planck entdeckten Unstetigkeit des physikalischen Feingeschehens.

DOI
10.1002/phbl.19750311217

Related papers

Vorwort

Holger Göbel

Die Quantenmechanik ist eine der wichtigsten Theorien der modernen Physik.Mit ihr lassen sich nicht nur grundlegende Phänomene wie z.B. das Emissionsspektrum von Atomen oder die Stabilität von Materie erklären, sondern sie steckt auch in vielen technischen Anwendungen vom MP3-Player bis zum Tunnelmikroskop, und in Zukunft werden wir vermutlich Technologien wie Quantenkryptographie oder Quantencomputer mit großer Selbstverständlichkeit einsetzen.Die Kenntnis der Quantenmechanik ist daher nicht nur ein Schlüssel für das Verständnis unserer Welt, sondern unabdingbar für die Entwicklung moderner Technologien.Folgerichtig wird die Quantenmechanik heute oft schon in der Schule gelehrt; in jedem Fall jedoch an Universitäten, wo sie in den meisten Naturwissenschaften und auch in vielen Ingenieurwissenschaften zum Curriculum gehört.Eine große Hürde bei der Vermittlung und damit auch auf dem Weg zum Verständnis der Quantenmechanik ist nun nicht, wie man etwa vermuten könnte, die Mathematik, auch wenn diese an der einen oder anderen Stelle sicherlich einige Herausforderungen beinhaltet, sondern die Sprache.Der Grund dafür liegt darin, dass Sprache kein gegebenes Konstrukt ist, welches unabhängig vom Menschen und dessen Wissen über die Welt existiert, sondern sich vielmehr im Laufe der Menschheitsgeschichte durch die Auseinandersetzung des Menschen mit seiner Umwelt entwickelt hat.Sprache ist damit auch immer ein Abbild der Welt, so wie sie der Mensch wahrnimmt.Und dass diese Wahrnehmung gelegentlich trügt, wissen wir spätestens seit Einstein, der uns gezeigt hat, dass unsere Vorstellung von Raum und Zeit nicht der physikalischen Wirklichkeit entspricht.Die Quantenmechanik führt uns nun, mehr noch als die Relativitätstheorie, weg von den uns vertrauten Vorstellungen von der physikalischen Wirklichkeit.Damit verliert aber auch die Sprache ihre Legitimation als ein Werkzeug zur Beschreibung der Quantenmechanik.Streng genommen verbleibt als einzig legitimer Zugang zur Quantenmechanik daher die Mathematik.Mit ihr lassen sich, aufbauend auf einer Handvoll Axiome, alle Gesetze der Quantenmechanik ableiten und damit alle physikalischen Beobachtungen korrekt und widerspruchsfrei beschreiben.Allerdings sind diese Axiome, im Gegensatz zu z.B. denen der Newton'schen Mechanik, alles andere als unmittelbar einsichtig.Um daher auch solchen Leserinnen und Lesern den Zugang zur Quantenmechanik zu ermöglichen, welche die Quantenmechanik nicht als Teildisziplin der Mathematik oder der theoretischen Physik betreiben wollen, werden wir in diesem Buch trotz aller Gefahren den Weg der Sprache und der Bilder beschreiten.Dabei gehen wir von wenigen einfachen Schlüsselexperimenten aus, mit denen sich die Grundgleichungen der Quantenmechanik anschaulich begründen lassen.Im Gegensatz zu vielen anderen Lehrbüchern greifen wir jedoch nicht auf das berühmte Doppelspaltexperiment mit Elektronen oder das Experiment von Stern-Gerlach zurück, sondern wir arbeiten in den ersten Kapiteln ausschließlich mit einem Interferometer und Polarisationsfiltern

De Gruyter eBooks•Jun 9, 2022•0 citations

Einleitung

Reinhold Fürth

Die Schwankungserscheinungen bilden eines jener Kapitel der Physik, die einer scheinbar geringfügigen Beobachtung ihr Leben verdanken und dann in überraschend kurzer Zeit eine ungeahnte Bedeutung erlangen. So war es etwa mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen und der Radioaktivität. Während jedoch diese immerhin nur beschränkte physikalische Gebiete in neuem Lichte erscheinen lassen, macht es den Eindruck, als ob man es bei den Schwankungserscheinungen, von denen die vorliegende Monographie handelt, mit einer naturwissenschaftlichen Betrachtungsweise zu tun hätte, die geeignet wäre, das ganze Gebiet dieser Wissenschaft von einem neuen, und anfangs fremdartig anmutenden Gesichtspunkte betrachten zu lassen. Da sie sich im wesentlichen auf die Annahme einer diskontinuierlichen Struktur der Materie stützt, ist es vielleicht nicht überflüssig, einen Blick auf die Entwickelung dieser Theorie seit ihrer Entstehung zu werfen.

Vieweg+Teubner eBooks•Jan 1, 1920•0 citations

Gespräche mit C. F. von Weizsäcker I

Das folgende Interview wurde von J .Bobr, dem Lehrbeauftragten fur Wissenschaftstheorie der Naturwissenschaften und philosophische Grenzfragen der Physik an der Hochschule fur Philosophie, Mdnchen-Pullach, fur den ungarischen Digest ,,M&rleg'' (Herder Verlag, Wien) durchgefuhrt, in dem es in ungarischer Sprache gleichzeitig veroffentlicht wird.B o 6 r : Sie beteiligten sich maRgeblich an der Ausarbeitung der Kopenhagener Deutung der Quantentheorie, iiber die Sie selbst geschrieben habenl): ,,Diese gilt einerseits bei vielen Leuten als positivistisch oder subjektivistisch (oder . . .idealistisch), anderseits als teilweise dunkel.Diese Urteile gehen . . .von falschen Alternativen aus; aber eben diese Alternativen werden selten klar angegeben."Darf ich Sie bitten, diese Alternativen klar anzugeben?V o n W e i z s a c k e r : Ja, das ist so eine Frage.Ich kann naturlich versuchen, in knappen Worten zu sagen, was ich da meine.Wenn ich es versuche, muR ich zunachst sagen, daO ich das Wort ,,idealistisch", so wie es hier gebraucht wird, nicht verstehe.Ich kenne seine Bedeutung nicht.Ich weiR sehr wohl, wie es definiert wird, aber die Worte, rnit deren Hilfe es definiert wird, verstehe ich genau so wenig.Ich wiirde sagen, es ist eine falsche Alternative, ob man in der Interpretation der Physik realistisch oder idealistisch denkt, um es einmal so zu nennen, und wenn man die Alternative deuten will, daR man in der Physik davon ausgeht, dal3 die Gegenstande der Physik existieren, oder davon ausgeht, daR sie gewul3t werden.Ich finde, das ist iiberhaupt keine Alternative, denn die Physik ist eine Wissenschaft, und die Wissenschaft enthalt nur das, was man wein; das, was man nicht weiR, davon gibt es keine Wissenschaft.Wissen bedeutet aber: wissen, daR etwas so ist, wie es ist, und nicht nur sich einbilden, es sei so.Insofern kann ich mit der ganzen Gegeniiberstellung zwischen einem Ausgehen von den Dingen, wie sie sind, und einem Ausgehen vom Wissen gar keinen Sinn verbinden.B o 6 r : Und als Philosoph?V o n W e i z s a c k e r : Als Philosoph genau so wenig.Nur, ich wiirde sagen, auch als Physiker nicht.Und das klassische Problem der Philosophie, wenn Sie so wollen, ist gerade die Frage, was man unter Wissen versteht: Es gibt selten jemanden, der sich daruber klar ist, da5 das keine wirklichen Alternativen sind.Ich lese manchmal mit Erstaunen, ich sei Idealist oder ich sei, ich weiR nicht was alles, und dann mu6 ich immer sagen, der Mann, der das geschrieben hat, ist offenbar kluger als ich; ich habe nie gewuRt, daR ich Idealist bin.B o 6 r : Nicht nur die materialistische, sondern auch die thomistische Philosophie wendet Ihnen ein, daR Sie idealistisch eingestellt sind.V o n W e i z s a c k e r : Ich verstehe eigentlich den Einwand nicht.Denn ich wiirde sagen: das,

Physikalische Blätter•Jun 1, 1971•0 citations

Nichtlokale Korrelation in kaonischen Systemen

Tataroglu, Hatice

Die Nichtlokalität von Quantensystemen steht im Mittelpunkt der heutigen Physik. Sie ergibt sich direkt aus dem Superpositionsprinzip. Sie ist eine Eigenschaft, die aus dem Wellencharakter von Quantenobjekten folgt. Die Nichtlokalität gibt uns Physikern noch immer einige Rätsel auf. So hat man durch statistische Messungen mit Hilfe der Bellschen Ungleichungen nachweisen können, dass die Nichtlokalität nicht etwa ein scheinbarer Effekt ist, der nur auf Unkenntnis der wahren Verhältnisse zurückzuführen ist, sondern zu realen Effekten, wie z.B. der Quantenteleportation, führt. Diese Arbeit untersucht die nichtlokalen Korrelationen in kaonischen Systemen in Lichte der zwei Gebiete, nämlich der Teilchen Physik und der Grundlagen der Quantenmechanik. Der erste Teil bringt eine Einführung in die neutralen Kaonen. Die Verletzung der CP- Symmetrie (charge, parity) ist für das Verständnis der Elementarteilchenphysik von entscheidender Bedeutung, insbesondere zur Erklärung des Materieüberschusses bei der Teilchen-Antiteilchen Erzeugung im frühen Universium. Durch das Experiment von Christensen, Cronin und Fitch (1964) [1] wissen wir, dass beim Zerfall der neutralen Kaonen die CP- Symmetrie verletzt wird und dies bedeutet, dass auf Grund des CPT Theorems auch die Zeitumkehr T verletzt ist. Weiters wird im ersten Teil auch der Regenerationseffekt der Kaonen abgeleitet. Im zweiten Teil werden die verschränkten Quantensysteme besprochen. Die Standard- Interpretation der Quantenmechanik geht davon aus, dass die quantenmechanische Beschreibung eines Systems im allgemeinen nur statistische Aussagen über einzelne Messungen ermöglicht. Im Jahre 1935 konstuierten Einstein, Podolsky und Rosen [2] unter gewissen Annahmen (insbesondere Lokalität) ein Beispiel, das die Existenz verborgener lokaler Parameter zeigen sollte; dieses Beispiel wird als EPR Paradoxon bezeichnet. 30 Jahre später zeigte Bell [3] in seiner berühmten Ungleichung für bestimmte Messwerte, dass die Annahmen des EPR Paradoxons im Widerspruch zur Quantenmechanik stehen. Diese Ungleichung wurde 1969 von Clauser, Horne, Shimony, und Holt (CHSH) [4] für reale Experimente angepasst. Neben der CHSH-Ungleichung gibt es zahlreiche weitere Ansätze zur Verletzung der Bellschen Ungleichung. Im folgenden werden die Ungleichungen für Zweiteilchensysteme vorgestellt; dies sind CH [5] (Clauser,Horne), Wigner [6], CHSH [4] und Eberhard [7] Ungleichungen. Der dritte Teil bringt die Verwendung der Bell Ungleichungen für neutrale Kaonensysteme. Wir haben die Bell Ungleichungen mit Regenerator durch den Vergleich zwischen dem lokalen Realismus und Quantenmechanik getestet [8]. Damit haben wir zwei spezielle Ungleichungen - CH und Eberhard - näher diskutiert [9, 10, 11]. Zum Schluss wurde ein Loophole für diese speziellen Ungleichungen überprüft [9]. Hatice Tataroglu, Wien 2009

•Jan 1, 2009•34 citations

Physik

Anthony J. Leggett

Dieses Buch ist als Einführung in einige der großen von zeitge nössischen Physikern behandelten Probleme gedacht. Ich setze voraus, daß der Leser mit jenen Aspekten des atomistischen Bildes der Materi

Birkhäuser Basel eBooks•Jan 1, 1989•8 citations

�ber die physikalischen Voraussetzungen der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Nachtrag

Hans Reichenbach

The European Physical Journal A•Sep 1, 1921•0 citations
Quantengesetze sind das .Primare; erst als eine Folgerung davon gibt es im physikalischen Wellenfeld auch die Teilchen, die Korpuskeln.Fur mein eigenes privates Denken habe ich diese Erkenntnis gern in der scherzhaften Ungleichung ,,Planck groi3er als Demokrit" ausgedruckt: Die Atomistik der Materie ist nur ein besonderer Ausflui3 der von Planck entdeckten Unstetigkeit des physikalischen Feingeschehens.
Die Quantenmechanik ist eine der wichtigsten Theorien der modernen Physik.Mit ihr lassen sich nicht nur grundlegende Phänomene wie z.B. das Emissionsspektrum von Atomen oder die Stabilität von Materie erklären, sondern sie steckt auch in vielen technischen Anwendungen vom MP3-Player bis zum Tunnelmikroskop, und in Zukunft werden wir vermutlich Technologien wie Quantenkryptographie oder Quantencomputer mit großer Selbstverständlichkeit einsetzen.Die Kenntnis der Quantenmechanik ist daher nicht nur ein Schlüssel für das Verständnis unserer Welt, sondern unabdingbar für die Entwicklung moderner Technologien.Folgerichtig wird die Quantenmechanik heute oft schon in der Schule gelehrt; in jedem Fall jedoch an Universitäten, wo sie in den meisten Naturwissenschaften und auch in vielen Ingenieurwissenschaften zum Curriculum gehört.Eine große Hürde bei der Vermittlung und damit auch auf dem Weg zum Verständnis der Quantenmechanik ist nun nicht, wie man etwa vermuten könnte, die Mathematik, auch wenn diese an der einen oder anderen Stelle sicherlich einige Herausforderungen beinhaltet, sondern die Sprache.Der Grund dafür liegt darin, dass Sprache kein gegebenes Konstrukt ist, welches unabhängig vom Menschen und dessen Wissen über die Welt existiert, sondern sich vielmehr im Laufe der Menschheitsgeschichte durch die Auseinandersetzung des Menschen mit seiner Umwelt entwickelt hat.Sprache ist damit auch immer ein Abbild der Welt, so wie sie der Mensch wahrnimmt.Und dass diese Wahrnehmung gelegentlich trügt, wissen wir spätestens seit Einstein, der uns gezeigt hat, dass unsere Vorstellung von Raum und Zeit nicht der physikalischen Wirklichkeit entspricht.Die Quantenmechanik führt uns nun, mehr noch als die Relativitätstheorie, weg von den uns vertrauten Vorstellungen von der physikalischen Wirklichkeit.Damit verliert aber auch die Sprache ihre Legitimation als ein Werkzeug zur Beschreibung der Quantenmechanik.Streng genommen verbleibt als einzig legitimer Zugang zur Quantenmechanik daher die Mathematik.Mit ihr lassen sich, aufbauend auf einer Handvoll Axiome, alle Gesetze der Quantenmechanik ableiten und damit alle physikalischen Beobachtungen korrekt und widerspruchsfrei beschreiben.Allerdings sind diese Axiome, im Gegensatz zu z.B. denen der Newton'schen Mechanik, alles andere als unmittelbar einsichtig.Um daher auch solchen Leserinnen und Lesern den Zugang zur Quantenmechanik zu ermöglichen, welche die Quantenmechanik nicht als Teildisziplin der Mathematik oder der theoretischen Physik betreiben wollen, werden wir in diesem Buch trotz aller Gefahren den Weg der Sprache und der Bilder beschreiten.Dabei gehen wir von wenigen einfachen Schlüsselexperimenten aus, mit denen sich die Grundgleichungen der Quantenmechanik anschaulich begründen lassen.Im Gegensatz zu vielen anderen Lehrbüchern greifen wir jedoch nicht auf das berühmte Doppelspaltexperiment mit Elektronen oder das Experiment von Stern-Gerlach zurück, sondern wir arbeiten in den ersten Kapiteln ausschließlich mit einem Interferometer und Polarisationsfiltern
Die Schwankungserscheinungen bilden eines jener Kapitel der Physik, die einer scheinbar geringfügigen Beobachtung ihr Leben verdanken und dann in überraschend kurzer Zeit eine ungeahnte Bedeutung erlangen. So war es etwa mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen und der Radioaktivität. Während jedoch diese immerhin nur beschränkte physikalische Gebiete in neuem Lichte erscheinen lassen, macht es den Eindruck, als ob man es bei den Schwankungserscheinungen, von denen die vorliegende Monographie handelt, mit einer naturwissenschaftlichen Betrachtungsweise zu tun hätte, die geeignet wäre, das ganze Gebiet dieser Wissenschaft von einem neuen, und anfangs fremdartig anmutenden Gesichtspunkte betrachten zu lassen. Da sie sich im wesentlichen auf die Annahme einer diskontinuierlichen Struktur der Materie stützt, ist es vielleicht nicht überflüssig, einen Blick auf die Entwickelung dieser Theorie seit ihrer Entstehung zu werfen.
Das folgende Interview wurde von J .Bobr, dem Lehrbeauftragten fur Wissenschaftstheorie der Naturwissenschaften und philosophische Grenzfragen der Physik an der Hochschule fur Philosophie, Mdnchen-Pullach, fur den ungarischen Digest ,,M&rleg'' (Herder Verlag, Wien) durchgefuhrt, in dem es in ungarischer Sprache gleichzeitig veroffentlicht wird.B o 6 r : Sie beteiligten sich maRgeblich an der Ausarbeitung der Kopenhagener Deutung der Quantentheorie, iiber die Sie selbst geschrieben habenl): ,,Diese gilt einerseits bei vielen Leuten als positivistisch oder subjektivistisch (oder . . .idealistisch), anderseits als teilweise dunkel.Diese Urteile gehen . . .von falschen Alternativen aus; aber eben diese Alternativen werden selten klar angegeben."Darf ich Sie bitten, diese Alternativen klar anzugeben?V o n W e i z s a c k e r : Ja, das ist so eine Frage.Ich kann naturlich versuchen, in knappen Worten zu sagen, was ich da meine.Wenn ich es versuche, muR ich zunachst sagen, daO ich das Wort ,,idealistisch", so wie es hier gebraucht wird, nicht verstehe.Ich kenne seine Bedeutung nicht.Ich weiR sehr wohl, wie es definiert wird, aber die Worte, rnit deren Hilfe es definiert wird, verstehe ich genau so wenig.Ich wiirde sagen, es ist eine falsche Alternative, ob man in der Interpretation der Physik realistisch oder idealistisch denkt, um es einmal so zu nennen, und wenn man die Alternative deuten will, daR man in der Physik davon ausgeht, dal3 die Gegenstande der Physik existieren, oder davon ausgeht, daR sie gewul3t werden.Ich finde, das ist iiberhaupt keine Alternative, denn die Physik ist eine Wissenschaft, und die Wissenschaft enthalt nur das, was man wein; das, was man nicht weiR, davon gibt es keine Wissenschaft.Wissen bedeutet aber: wissen, daR etwas so ist, wie es ist, und nicht nur sich einbilden, es sei so.Insofern kann ich mit der ganzen Gegeniiberstellung zwischen einem Ausgehen von den Dingen, wie sie sind, und einem Ausgehen vom Wissen gar keinen Sinn verbinden.B o 6 r : Und als Philosoph?V o n W e i z s a c k e r : Als Philosoph genau so wenig.Nur, ich wiirde sagen, auch als Physiker nicht.Und das klassische Problem der Philosophie, wenn Sie so wollen, ist gerade die Frage, was man unter Wissen versteht: Es gibt selten jemanden, der sich daruber klar ist, da5 das keine wirklichen Alternativen sind.Ich lese manchmal mit Erstaunen, ich sei Idealist oder ich sei, ich weiR nicht was alles, und dann mu6 ich immer sagen, der Mann, der das geschrieben hat, ist offenbar kluger als ich; ich habe nie gewuRt, daR ich Idealist bin.B o 6 r : Nicht nur die materialistische, sondern auch die thomistische Philosophie wendet Ihnen ein, daR Sie idealistisch eingestellt sind.V o n W e i z s a c k e r : Ich verstehe eigentlich den Einwand nicht.Denn ich wiirde sagen: das,
Die Nichtlokalität von Quantensystemen steht im Mittelpunkt der heutigen Physik. Sie ergibt sich direkt aus dem Superpositionsprinzip. Sie ist eine Eigenschaft, die aus dem Wellencharakter von Quantenobjekten folgt. Die Nichtlokalität gibt uns Physikern noch immer einige Rätsel auf. So hat man durch statistische Messungen mit Hilfe der Bellschen Ungleichungen nachweisen können, dass die Nichtlokalität nicht etwa ein scheinbarer Effekt ist, der nur auf Unkenntnis der wahren Verhältnisse zurückzuführen ist, sondern zu realen Effekten, wie z.B. der Quantenteleportation, führt. Diese Arbeit untersucht die nichtlokalen Korrelationen in kaonischen Systemen in Lichte der zwei Gebiete, nämlich der Teilchen Physik und der Grundlagen der Quantenmechanik. Der erste Teil bringt eine Einführung in die neutralen Kaonen. Die Verletzung der CP- Symmetrie (charge, parity) ist für das Verständnis der Elementarteilchenphysik von entscheidender Bedeutung, insbesondere zur Erklärung des Materieüberschusses bei der Teilchen-Antiteilchen Erzeugung im frühen Universium. Durch das Experiment von Christensen, Cronin und Fitch (1964) [1] wissen wir, dass beim Zerfall der neutralen Kaonen die CP- Symmetrie verletzt wird und dies bedeutet, dass auf Grund des CPT Theorems auch die Zeitumkehr T verletzt ist. Weiters wird im ersten Teil auch der Regenerationseffekt der Kaonen abgeleitet. Im zweiten Teil werden die verschränkten Quantensysteme besprochen. Die Standard- Interpretation der Quantenmechanik geht davon aus, dass die quantenmechanische Beschreibung eines Systems im allgemeinen nur statistische Aussagen über einzelne Messungen ermöglicht. Im Jahre 1935 konstuierten Einstein, Podolsky und Rosen [2] unter gewissen Annahmen (insbesondere Lokalität) ein Beispiel, das die Existenz verborgener lokaler Parameter zeigen sollte; dieses Beispiel wird als EPR Paradoxon bezeichnet. 30 Jahre später zeigte Bell [3] in seiner berühmten Ungleichung für bestimmte Messwerte, dass die Annahmen des EPR Paradoxons im Widerspruch zur Quantenmechanik stehen. Diese Ungleichung wurde 1969 von Clauser, Horne, Shimony, und Holt (CHSH) [4] für reale Experimente angepasst. Neben der CHSH-Ungleichung gibt es zahlreiche weitere Ansätze zur Verletzung der Bellschen Ungleichung. Im folgenden werden die Ungleichungen für Zweiteilchensysteme vorgestellt; dies sind CH [5] (Clauser,Horne), Wigner [6], CHSH [4] und Eberhard [7] Ungleichungen. Der dritte Teil bringt die Verwendung der Bell Ungleichungen für neutrale Kaonensysteme. Wir haben die Bell Ungleichungen mit Regenerator durch den Vergleich zwischen dem lokalen Realismus und Quantenmechanik getestet [8]. Damit haben wir zwei spezielle Ungleichungen - CH und Eberhard - näher diskutiert [9, 10, 11]. Zum Schluss wurde ein Loophole für diese speziellen Ungleichungen überprüft [9]. Hatice Tataroglu, Wien 2009