TEIL II. Idealismus und die Auflösung von Quantenparadoxien
Denkgewohnheiten sind hartnäckig. Obwohl die Quantenmechanik die klassische Mechanik als grundlegende Theorie der Physik abgelöst hat, fällt es vielen Physikern, die mit der alten Weltanschauung aufgewachsen sind, immer noch schwer, die idealistischen Implikationen der Quantenmechanik zu akzeptieren. Sie wollen nicht die schwierigen Fragen stellen, die die Quantenmechanik aufwirft. Sie hoffen, dass solche Probleme verschwinden, wenn sie ignoriert werden. Einmal, zu Beginn einer Diskussion über Paradoxien in der Quantenmechanik, machte sich der Nobelpreisträger Richard Feynman in seiner unnachahmlichen ironischen Art über diese Position lustig. Er sagte: „Still, still. Schließt die Türen.“
In den nächsten fünf Kapiteln werden wir Türen öffnen und die Paradoxien der Quantenphysik unverhohlen enthüllen. Unser Ziel wird es sein, zu zeigen, dass Quantenparadoxien, wenn man sie im Lichte des monistischen Idealismus betrachtet, gar nicht so schockierend oder paradox sind. Die strikte Einhaltung der idealistischen Metaphysik, die auf einem transzendentalen, einigenden Bewusstsein basiert, das die Quantenwelle „kollabiert“, löst auf natürliche Weise alle Paradoxien der Quantenphysik auf. Wir werden feststellen, dass es durchaus möglich ist, Wissenschaft im konzeptionellen Rahmen des monistischen Idealismus zu betreiben. Das Ergebnis ist eine idealistische Wissenschaft, die Geist und Materie vereint.
Die Idee, dass das Bewusstsein eine Quantenwelle kollabieren lässt, wurde ursprünglich in den 1930er Jahren vom Mathematiker von Neumann vorgeschlagen. Warum hat es so lange gedauert, bis wir diese Idee ernst genommen haben? Vielleicht hilft eine kurze Diskussion darüber, wie sich mein eigenes Verständnis des Problems entwickelt hat, bei der Beantwortung dieser Frage.
Eine der Schwierigkeiten, die mich daran hinderte, von Neumanns Hypothese zu akzeptieren, betraf die experimentellen Daten. Wenn wir hinsehen, geschieht das offenbar immer bewusst. Dann erscheint die Frage nach dem „Zusammenbruch“ von Quantenwellen durch das Bewusstsein rein akademisch. Ist es überhaupt möglich, eine Situation zu finden, in die ein Mensch schaut, dies aber unbewusst tut? Beachten Sie, wie paradox das erscheint.
1983 wurde ich zu einem zehnwöchigen Seminar über Bewusstsein in der Psychologieabteilung der University of Oregon eingeladen. Es hat mich besonders geschmeichelt, dass diese Psychologen geduldig sechs Stunden Vorlesungen zugehört haben, in denen ich über Quantenkonzepte gesprochen habe. Ich wurde jedoch wirklich belohnt, als einer der Doktoranden in der Gruppe des Psychologen Michael Posner über einige kognitive Erkenntnisse eines Mannes namens Tony Marcel berichtete. Einige dieser Daten betrafen „unbewusstes Sehen“ – genau das, wonach ich gesucht hatte.
Ich hörte dem Bericht mit angehaltenem Atem zu und entspannte mich erst, als mir klar wurde, dass diese Daten vollständig mit der Vorstellung übereinstimmten, dass das Bewusstsein den Quantenzustand des Gehirn-Geistes während des bewussten Sehens „zusammenbricht“ (siehe Kapitel 7). Beim unbewussten Sehen gibt es keinen „Zusammenbruch“, und das macht experimentell wirklich einen großen Unterschied. Bald wurde mir auch klar, wie ich das kleine Paradoxon lösen kann, das den Unterschied zwischen bewusster und unbewusster Wahrnehmung ausmacht.
Der Trick besteht darin , zwischen Bewusstsein und Bewusstsein zu unterscheiden .
KAPITEL 5. OBJEKTE, DIE SICH AN ZWEI ORTEN GLEICHZEITIG BEFINDEN, UND AUSWIRKUNGEN, DIE IHREN URSACHEN VORHANDEN
Die Grundprinzipien des materiellen Realismus halten einfach nicht stand. Anstelle von kausalem Determinismus, Lokalität, strenger Objektivität und Epiphänomenalismus bietet die Quantenmechanik Wahrscheinlichkeit und Unsicherheit, Welle-Teilchen-Komplementarität, Nichtlokalität und Verwirrung von Subjekten und Objekten.
Einstein wandte sich gegen die probabilistische Interpretation der Quantenmechanik, die Unsicherheit und Komplementarität erzeugt, und erklärte einst: „Gott würfelt nicht.“ Um zu verstehen, was er meinte, stellen Sie sich vor, Sie führen ein Experiment mit einer Probe einer radioaktiven Substanz durch, deren Zerfall natürlich den probabilistischen Quantengesetzen gehorcht. Ihre Aufgabe ist es, die Zeit zu messen, in der zehn radioaktive Zerfallsereignisse auftreten – zehn Klicks Ihres Geigerzählers. Gehen Sie davon aus, dass in etwa einer halben Stunde zehn Zerfallsereignisse auftreten. Hinter diesem Durchschnitt steckt eine Wahrscheinlichkeit. Einige Episoden dauern 32 Minuten, andere 25 Minuten usw. Um die Sache noch komplizierter zu machen, musst du einen Bus nehmen, um deinen Schwarm zu treffen, der es hasst, warten zu müssen. Und raten Sie mal, was passiert? Die Fertigstellung Ihrer letzten Episode dauert vierzig Minuten, da der zufällige Zerfall eines einzelnen Atoms nicht wie im Durchschnitt erfolgt. Du verpasst also den Bus, dein Liebhaber macht Schluss mit dir und dein Leben ist ruiniert. Dies mag ein etwas albernes und weit hergeholtes Beispiel dafür sein, was in einer Welt passiert, in der Gott würfelt, aber es ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass sich probabilistische Ereignisse nur auf den Durchschnitt verlassen können.
Die Zufälligkeit atomarer Ereignisse – sozusagen die Willkür des Schicksals – ist mit dem Determinismus unvereinbar. Der Determinist betrachtet die Wahrscheinlichkeit so, wie man sie sich in der klassischen Physik und im alltäglichen Leben üblicherweise vorstellt: Sie ist eine Eigenschaft großer Ansammlungen von Objekten – Ansammlungen, die so groß und komplex sind, dass wir sie in der Praxis nicht vorhersagen können, obwohl eine solche Vorhersage prinzipiell möglich ist . Für einen Deterministen ist Wahrscheinlichkeit einfach eine Annehmlichkeit des Denkens: Die physikalischen Gesetze, die die Bewegungen einzelner Objekte bestimmen, sind völlig sicher und daher vollständig vorhersehbar. Einstein glaubte, dass dies im quantenmechanischen Universum der Fall sei. Hinter Quantenunsicherheiten verbergen sich Variablen. Die Wahrscheinlichkeiten der Quantenmechanik dienen lediglich der Zweckmäßigkeit. Wenn dem so wäre, wäre die Quantenmechanik eine Theorie der Aggregate. Hätten wir die probabilistische Wellenbeschreibung nicht auf ein einzelnes Quantenobjekt angewendet, wären wir tatsächlich nicht auf die Paradoxien gestoßen, die uns beschäftigen – die Komplementarität von Teilchen und Wellen und die Untrennbarkeit eines Quantenobjekts von den Umständen seiner Beobachtung.
Leider ist es nicht so einfach. Die Betrachtung zweier quantenmechanischer Experimente wird zeigen, wie schwierig es ist, eine rationale Erklärung für die Paradoxien der Quantenphysik zu geben.
Doppelspaltexperiment
Wir können niemals den Wellenaspekt eines einzelnen Teilchens sehen. Wann immer wir hinschauen, erscheint unserem Blick nur ein lokalisiertes Teilchen. Müssen wir also davon ausgehen, dass die Lösung eine transzendentale Metaphysik ist? Oder sollten wir die Idee aufgeben, dass ein einzelnes Wellenteilchen einen Wellenaspekt hat? Vielleicht sind die Wellen, mit denen sich die Quantenphysik befasst, eine Eigenschaft, die nur Gruppen oder Ansammlungen von Objekten innewohnt?
Um festzustellen, ob dies wahr ist, können wir ein Experiment analysieren, das üblicherweise zur Untersuchung von Wellenphänomenen verwendet wird, das sogenannte Doppelspaltexperiment. Bei diesem Experiment verläuft ein Elektronenfluss durch eine Trennwand mit zwei schmalen Schlitzen (siehe Abb. 14). Da Elektronen Wellen sind, teilt eine Doppelspaltblende den Elektronenstrahl in zwei Wellensätze. Diese Wellen interferieren dann miteinander und die Experimentatoren sehen das Ergebnis der Interferenz auf einem Leuchtschirm.
Zeichnung 14.
Doppelspaltexperiment für Elektronen
Ziemlich einfach? Lassen Sie mich das Phänomen der Welleninterferenz betrachten. Wenn Sie mit dem Phänomen der Interferenz nicht vertraut sind, können Sie es leicht demonstrieren, indem Sie in einer mit Wasser gefüllten Badewanne stehen und rhythmisch auf der Stelle marschieren, wodurch zwei Wellenserien auf dem Wasser erscheinen. Die Wellen erzeugen ein Interferenzmuster (Abb. 15, a). An manchen Stellen verstärken sie sich gegenseitig (Abb. 15, b), an anderen zerstören sie sich gegenseitig (Abb. 15, c). Das Ergebnis ist ein Interferenzmuster.
Zeichnung 15.
a – Wenn Wellen auf dem Wasser interferieren, entsteht ein interessantes Bild gegenseitiger Verstärkung und Aufhebung; b – wenn die Wellen in der gleichen Phase ankommen, verstärken sie sich gegenseitig; c – Wellen, die gegenphasig ankommen, heben sich gegenseitig auf
Ebenso gibt es Stellen auf einem Fluoreszenzschirm, an denen die Elektronenwellen aus beiden Spalten in der gleichen Phase ankommen; an solchen Stellen summieren sich ihre Amplituden und die Gesamtwelle verstärkt sich. Zwischen diesen hellen Flecken gibt es Stellen, an denen die Wellen gegenphasig ankommen und sich gegenseitig aufheben. Das Ergebnis dieser kreativen und destruktiven Interferenz erscheint auf dem Bildschirm als Muster aus abwechselnd hellen und dunklen Streifen – ein Interferenzmuster (Abb. 16). Wichtig ist, dass die Abstände zwischen den Streifen die Messung der Wellenlänge elektronischer Wellen ermöglichen.
Zeichnung 16.
Interferenzmuster von Blitzen auf dem Bildschirm
Bedenken Sie jedoch, dass Elektronenwellen Wahrscheinlichkeitswellen sind. Daher müssen wir speziell über die Wahrscheinlichkeit sprechen: Elektronen, die in helle Regionen fallen, haben eine hohe Wahrscheinlichkeit, und Elektronen, die in dunkle Regionen fallen, haben eine niedrige Wahrscheinlichkeit. Wir sollten uns nicht hinreißen lassen und aufgrund des Interferenzmusters zu dem Schluss kommen, dass Elektronenwellen klassische Wellen sind, da Elektronen immer noch auf die gleiche Weise auf den Fluoreszenzschirm treffen, wie es Teilchen tun sollten: Jedes Elektron gibt einen lokalisierten Blitz ab. Es ist die Ansammlung von Flecken, die von einer großen Anzahl von Elektronen gebildet werden und wie ein Muster aus Welleninterferenzen aussehen.
Nehmen wir an, wir gehen ein intellektuelles Risiko ein und machen den Elektronenstrahl sehr schwach – so schwach, dass immer nur ein Elektron die Schlitze erreicht. Erhalten wir immer noch ein Interferenzmuster? Die Quantenmechanik antwortet eindeutig mit Ja. Sie könnten einwenden, dass es keine Interferenzen gibt, ohne den Strahl zu teilen. Braucht man für die Interferenz nicht zwei Wellen? Kann sich ein einzelnes Elektron spalten, beide Spalte passieren und mit sich selbst interferieren? Ja vielleicht. Die Quantenmechanik beantwortet alle diese Fragen positiv. Mit den Worten eines der Pioniere der neuen Physik, Paul Dirac: „Jedes Photon (oder in diesem Fall jedes Elektron) interferiert nur mit sich selbst.“ Die Quantenmechanik bietet einen mathematischen Beweis für diese absurde Behauptung, aber diese einzige Behauptung ist für all die erstaunliche Magie verantwortlich, zu der Quantensysteme fähig sind und die durch viele Experimente und Technologien bewiesen wurde.
Versuchen Sie sich vorzustellen, dass ein Elektron zu 50 % durch einen Spalt und zu 50 % durch den anderen Spalt gelangt. Es ist leicht, wütend zu werden und an diese seltsame Implikation der Quantenmathematik nicht zu glauben. Passiert ein Elektron tatsächlich beide Spalte gleichzeitig? Warum sollten wir das als selbstverständlich betrachten? Wir können es durch Beobachtung herausfinden. Wir können eine Taschenlampe auf die Schlitze richten (bildlich gesprochen), um zu sehen, durch welchen Schlitz das Elektron tatsächlich geht.
Also schalten wir das Licht ein und schauen, wie ein Elektron durch den einen oder anderen Spalt geht, auf den Fluoreszenzschirm, wo der Blitz erscheint (Abb. 17). Wir stellen fest, dass jedes Mal, wenn ein Elektron einen Spalt passiert, sein Blitz genau hinter dem Spalt erscheint, den es passiert. Das Interferenzmuster ist verschwunden.
Zeichnung 17.
Wenn wir versuchen zu bestimmen, durch welchen Spalt ein Elektron geht, indem wir die Schlitze mit einer Taschenlampe beleuchten, zeigt das Elektron seine korpuskulare Natur. Es gibt nur zwei Bänder – genau so, wie man es erwarten würde, wenn Elektronen Miniaturkugeln wären
Was in diesem Experiment passiert, kann in erster Linie als Folge des Unschärfeprinzips verstanden werden. Sobald wir ein Elektron entdecken und bestimmen, durch welchen Spalt es geht, verlieren wir Informationen über den Impuls des Elektrons. Elektronen sind sehr empfindlich; Eine Kollision mit dem Photon, mit dem wir das Elektron beobachten, beeinflusst es so, dass sich sein Impuls um einen unvorhersehbaren Betrag ändert. Impuls und Wellenlänge des Elektrons hängen zusammen: Die Quantenmechanik umfasst diese große Entdeckung von de Broglie. Daher ist der Verlust von Informationen über den Impuls eines Elektrons dasselbe wie der Verlust von Informationen über seine Wellenlänge. Wenn es Interferenzstreifen gäbe, könnten wir die Wellenlänge anhand der Abstände zwischen ihnen messen. Das Unschärfeprinzip besagt, dass der Beobachtungsprozess das Interferenzmuster zerstört, sobald wir festgestellt haben, durch welchen Spalt das Elektron geht.
Sie müssen verstehen, dass die Messung der Position und des Impulses eines Elektrons eigentlich komplementäre, sich gegenseitig ausschließende Verfahren sind. Wir können uns auf den Puls konzentrieren und anhand des Interferenzmusters die Wellenlänge – und damit den Impuls – des Elektrons messen, aber dann können wir nicht wissen, durch welchen Spalt das Elektron geht. Oder wir konzentrieren uns auf die Position des Elektrons und verlieren das Interferenzmuster – Informationen über seine Wellenlänge und seinen Impuls.
Es gibt noch eine zweite, noch cleverere Möglichkeit, dies alles zu verstehen und in Einklang zu bringen – mit dem Prinzip der Komplementarität. Je nachdem, welches Gerät wir verwenden, sehen wir den Teilchenaspekt (z. B. mit Taschenlampe) oder den Wellenaspekt (ohne Taschenlampe).
In erster Näherung beruht der Kern des Komplementaritätsprinzips auf der Tatsache, dass Quantenobjekte sowohl Wellen als auch Teilchen sind, wir jedoch anhand einer bestimmten experimentellen Umgebung nur einen Aspekt sehen können. Dies ist zweifellos ein richtiges Verständnis, aber die Erfahrung lehrt uns einige Feinheiten. Zum Beispiel müssen wir auch sagen, dass ein Elektron weder eine Welle (da der Wellenaspekt bei einem einzelnen Elektron nie auftritt) noch ein Teilchen ist (da es auf dem Bildschirm an Orten erscheint, an denen Teilchen verboten sind). Dann müssen wir mit Vorsicht in unserer Logik sagen, dass ein Photon weder eine Nichtwelle noch ein Nichtteilchen ist, um Missverständnisse bei der Verwendung der Wörter „Welle“ und „Teilchen“ zu vermeiden. Dies ist der Logik von jemandem, der im 1. Jahrhundert lebte, sehr ähnlich. N. e. idealistischer Philosoph Nagarjuna – der aufschlussreichste Logiker der Mahayana-buddhistischen Tradition. Östliche Philosophen vermitteln ihr Verständnis der ultimativen Realität mit den Worten neti, neti (weder dies noch das). Nagarjuna formulierte diese Lehre in Form von vier Verneinungen:
Sie existiert nicht.
Sie ist nicht inexistent.
Man kann darüber nicht sagen,
dass es sowohl existiert als auch nicht existiert.
Oder dass es weder
existiert noch nicht existiert.
Um die Komplementarität besser zu verstehen, gehen wir davon aus, dass wir zum vorherigen Experiment zurückkehren und dieses Mal schwache Batterien verwenden, um die Taschenlampe, mit der wir die Elektronen beleuchten, etwas schwächer zu machen. Wiederholen Sie das in Abb. gezeigte Experiment. In Abb. 17: Während das Laternenlicht immer schwächer wird, stellen wir fest, dass das Interferenzmuster erneut auftritt und immer deutlicher wird, je schwächer das Laternenlicht wird (Abb. 18). Wenn die Taschenlampe vollständig ausgeschaltet ist, wird das vollständige Interferenzmuster zurückgegeben.
Zeichnung 18.
Bei Verwendung einer dimmbaren Taschenlampe kehrt das Interferenzmuster teilweise zurück
Wenn die Taschenlampe gedimmt wird, nimmt die Anzahl der Photonen ab, die die Elektronen streuen, sodass es einigen Elektronen gelingt, dem Licht vollständig zu entgehen. Die sichtbaren Elektronen erscheinen hinter Spalt 1 oder Spalt 2, genau dort, wo wir sie erwarten würden. Jedes der unsichtbaren Elektronen spaltet sich und interferiert mit sich selbst. Wenn genügend Elektronen es erreichen, entsteht ein Interferenzmuster auf dem Bildschirm. Im Extremfall ist bei hellem Licht nur die Korpuskularität der Elektronen sichtbar; Im Grenzfall der Abwesenheit von Licht ist nur die Wellennatur sichtbar. In mittleren Fällen von schwachem Licht sind beide Aspekte in einem ähnlichen mittleren Ausmaß sichtbar: Das heißt, wir sehen hier Elektronen (wenn auch nie dasselbe Elektron) sowohl als Wellen als auch als Teilchen. Die Wellennatur eines Wellenteilchens ist also keine Eigenschaft des gesamten Aggregats, sondern muss für jedes einzelne Wellenteilchen gültig bleiben, wenn wir es nicht betrachten. Das muss bedeuten, dass der Wellenaspekt eines einzelnen Quantenobjekts transzendental ist, da wir ihn nie manifestieren sehen.
Eine Reihe von Bildern hilft zu erklären, was passiert (Abb. 19). Im Bild unten links sehen wir nur den Buchstaben W; Dies entspricht der Verwendung einer hellen Taschenlampe, die nur die korpuskuläre Natur der Elektronen zeigt. Wenn wir uns dann von Bild zu Bild nach oben bewegen, beginnen wir, den Adler zu sehen – genau wie, wenn die Helligkeit des Lichts abnimmt, einige Elektronen der Beobachtung (und Lokalisierung) entgehen und wir beginnen, ihre Wellennatur zu erkennen. Im letzten Bild oben rechts ist schließlich nur noch der Adler zu sehen; Die Taschenlampe ist ausgeschaltet und alle Elektronen sind jetzt Wellen.
Zeichnung 19.
Sequenz W – Köpfe
Niels Bohr sagte einmal: „Wer nicht schockiert war, als er zum ersten Mal mit der Quantentheorie in Berührung kam, hat sie wahrscheinlich nicht verstanden.“ Wenn wir beginnen, die Funktionsweise des Komplementaritätsprinzips zu verstehen, weicht dieser Schock dem Verständnis. Dann verwandelt sich der offizielle Marsch der Vorhersagewissenschaft, der entweder für die Welle oder das Teilchen gilt, in den kreativen Tanz des transzendentalen Wellenteilchens. Wenn wir ein Elektron lokalisieren, indem wir herausfinden, durch welchen Spalt es geht, entdecken wir seinen korpuskulären Aspekt. Wenn wir ein Elektron nicht lokalisieren, unabhängig davon, durch welchen Spalt es geht, entdecken wir seinen Wellenaspekt. Im letzteren Fall passiert das Elektron beide Spalte.
Delayed-Choice-Experiment
Diese einzigartige Eigenschaft des Komplementaritätsprinzips sollte klar verstanden werden: Welche Eigenschaften ein Quantenwellenteilchen offenbart, hängt von der Art und Weise ab, wie wir es beobachten. Die Bedeutung bewusster Entscheidungen für die Gestaltung der manifesten Realität lässt sich am besten durch das vom Physiker John Wheeler vorgeschlagene Experiment zur verzögerten Wahl demonstrieren.
In Abb. In Abb. 20 zeigt eine Vorrichtung, bei der ein Lichtstrahl mithilfe eines halbdurchlässigen Spiegels M 1 in zwei Strahlen gleicher Intensität – reflektiert und durchgelassen – aufgeteilt wird. Anschließend werden beide Strahlen von zwei gewöhnlichen Spiegeln A und B reflektiert und erreichen den Schnittpunkt P auf der rechten Seite.
Um den Wellenaspekt eines Wellenteilchens zu erkennen, nutzen wir das Phänomen der Welleninterferenz und platzieren einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel M 2 am Punkt P (Abb. 20, unten links). Jetzt bewirkt der Spiegel M 2, dass beide Wellen, die durch den vom Spiegel M 1 geteilten Strahl erzeugt werden, auf einer Seite von P kreativ interferieren (wenn Sie dort einen Photonenzähler platzieren, klickt er) und auf der anderen Seite destruktiv interferieren (wo der Zähler klickt nie). Beachten Sie, dass wir bei der Erkennung des Wellenmodus von Photonen berücksichtigen müssen, dass jedes Photon im Spiegel M 1 getrennt wird und sich auf beiden Wegen A und B bewegt. Wie kann es sonst zu Interferenzen kommen?
Wenn daher der Spiegel M 1 den Strahl teilt, ist jedes Photon möglicherweise bereit, sich in beide Richtungen zu bewegen. Wenn wir uns nun dafür entscheiden, den Korpuskularmodus von Photonenwellenteilchen zu erkennen, entfernen wir den Spiegel M 2 vom Punkt P (um Rekombination und Interferenz zu verhindern) und platzieren Zähler hinter dem Schnittpunkt P, wie in Abb. 20 unten rechts. Der eine oder andere Zähler klickt, identifiziert den lokalisierten Weg des Wellenteilchens – reflektierter Weg A oder durchgelassener Weg B – und demonstriert den Teilchenaspekt.
Zeichnung 20.
Delayed-Choice-Experiment. UNTEN LINKS: Experimenteller Aufbau zum Erkennen der Wellennatur von Photonen. Einer der Detektoren erkennt niemals Photonen, was auf eine Auslöschung aufgrund von Welleninterferenz hinweist. Das Photon musste sich teilen und gleichzeitig auf zwei Wegen wandern. UNTEN RECHTS: Einstellung zum Erkennen der korpuskulären Natur von Photonen. Beide Detektoren klicken abwechselnd und zeigen damit an, welchen Weg das Photon nimmt.
Der schwierigste Teil des Experiments ist folgender: Beim Delayed-Choice-Experiment entscheidet der Experimentator im allerletzten Moment, in der allerletzten Pikosekunde, ob er einen durchscheinenden Spiegel am Punkt P platzieren soll oder nicht – um den Wellenaspekt zu messen oder nicht ( 10 -12 s) (dies wurde real im Labor durchgeführt). Das bedeutet im Wesentlichen, dass die Photonen den Trennungspunkt bereits passiert haben (wenn man sie sich als klassische Objekte vorstellt). Selbst in diesem Fall zeigt die Platzierung eines Spiegels am Punkt P immer den Wellenaspekt, und wenn kein Spiegel platziert wird, wird der Teilchenaspekt angezeigt. Ist jedes Photon auf einem oder zwei Wegen gereist? Anscheinend reagieren Photonen sofort und rückwirkend, sogar auf unsere verzögerten Entscheidungen. Das Photon bewegt sich genau nach unserer Wahl auf einem Weg oder auf beiden. Woher weiß er davon? Geht die Wirkung unserer Wahl ihrer Ursache zeitlich voraus? Mit den Worten von John Wheeler: „Die Natur auf der Quantenebene ist keine Maschine, die ihren unaufhaltsamen Weg geht. Stattdessen hängt die Antwort, die wir erhalten, davon ab, welche Frage wir stellen, welches Experiment wir durchführen und welches Aufnahmegerät wir wählen. Wir werden unweigerlich in die Ursache dessen verwickelt, was passiert.“
Es gibt kein manifestes Photon, bevor wir es sehen, und daher bestimmt die Art und Weise, wie wir es sehen, seine Eigenschaften. Vor unserer Beobachtung ist das Photon in zwei Wellenpakete aufgeteilt (ein Paket für jeden Weg), aber diese Pakete sind nur Pakete von Möglichkeiten für das Photon; In M 1 gibt es keine Realität in der Raumzeit, keine Entscheidungsfindung. Geht die Wirkung ihrer Ursache voraus und verstößt sie damit gegen das Kausalitätsgesetz? Zweifellos ja – wenn man sich das Photon als klassisches Teilchen vorstellt, das sich immer in der Raumzeit manifestiert. Das Photon ist jedoch kein klassisches Teilchen.
Aus quantenphysikalischer Sicht können durch die Platzierung eines zweiten Spiegels am Punkt P in unserem Experiment mit verzögerter Auswahl beide getrennten Pakete möglicherweise miteinander verbunden und interferiert werden. hier gibt es kein Problem. Wenn es am Punkt P einen Spiegel gäbe und wir ihn in der letztmöglichen Pikosekunde entfernen würden und ein Photon beispielsweise auf Weg A finden würde, dann würde das Photon scheinbar rückwirkend auf unsere verzögerte Wahl reagieren, indem es sich nur auf einem Weg bewegt. Daher scheint es in diesem Fall so zu sein, dass die Wirkung der Ursache vorausgeht. Dieses Ergebnis verstößt nicht gegen das Kausalitätsgesetz. Wie so?
Es ist notwendig, eine subtilere Sichtweise auf das zweite Experiment zur Erkennung des korpuskulären Aspekts von Photonen zu verstehen. Heisenberg erklärt: „Wenn das experimentelle Ergebnis nun anzeigt, dass sich ein Photon beispielsweise im reflektierten Teil des [Wellen-]Pakets [Weg A] befindet, dann wird die Wahrscheinlichkeit, ein Photon in einem anderen Teil des Strahls zu finden, sofort Null.“ . Dann erzeugt das Experiment mit der Position des reflektierten Pakets eine Art Effekt … an einem entfernten Punkt, an dem sich das vorbeiziehende Paket befindet, und der Beobachter sieht, dass sich dieser Effekt mit einer Geschwindigkeit ausbreitet, die über der Lichtgeschwindigkeit liegt. Es ist aber auch offensichtlich, dass eine solche Aktion niemals zur Übertragung eines Signals genutzt werden kann und daher … nicht im Widerspruch zu den Postulaten der Relativitätstheorie steht.“
Diese Fernwirkung stellt einen wichtigen Aspekt des Zusammenbruchs des Wellenpakets dar. Um eine solche Aktion zu bezeichnen, wird ein spezieller Begriff verwendet – Nichtlokalität – eine Aktion, die ohne Signale übertragen wird, die sich im Raum ausbreiten. Signale, die sich aufgrund der von Einstein festgelegten Geschwindigkeitsbegrenzung in endlicher Zeit im Raum ausbreiten, werden lokale Signale genannt. Daher ist der Kollaps einer Quantenwelle nicht lokal.
Beachten Sie, dass Heisenbergs Aussage sowohl bei Vorhandensein als auch bei Abwesenheit einer verzögerten Wahl wahr ist. Aus quantentechnischer Sicht ist es wichtig, dass wir das eine oder andere Ergebnis wählen, das sich manifestiert; Wann wir uns rechtzeitig für dieses Ergebnis entscheiden, spielt keine Rolle. Die Welle teilt sich immer dann, wenn zwei Wege zur Verfügung stehen, aber die Teilung erfolgt nur in der Potenz. Wenn wir später ein Photon auf einem Weg beobachten, weil wir dieses Ergebnis gewählt haben (den Spiegel vom Punkt P entfernen), hat der Zusammenbruch der Welle auf einem Weg, den wir verursachen, einen nichtlokalen Effekt auf die Welle auf dem anderen Weg negiert die Möglichkeit, das Photon auf diese andere Weise zu sehen. Ein solcher nicht-lokaler Einfluss mag rückwirkend erscheinen (d. h. in die Vergangenheit übertragen), aber wir beeinflussen nur Möglichkeiten; Hier liegt kein Verstoß gegen das Kausalitätsgesetz vor, da wir, wie Heisenberg sagt, mit einem solchen Gerät kein Signal übertragen können.
Auf unserer Suche nach dem Sinn und der Struktur der Realität stehen wir vor demselben Rätsel wie Winnie Puuh:
„ Hallo, Pu“, sagte Ferkel, „was machst du?“
„Ich bin auf der Jagd“, sagte Pooh.
Jagen Sie? Auf wen?
„ Ich verfolge jemanden“, antwortete Winnie the Pooh sehr geheimnisvoll.
– Wen verfolgen Sie? – fragte Ferkel und kam näher.
„ Genau das frage ich mich.“ Das ist die ganze Frage: Wer?
– Und wie werden Sie diese Frage Ihrer Meinung nach beantworten?
„ Ich muss warten, bis ich ihn eingeholt habe“, sagte Winnie Puuh.
– Schau hier. „Er zeigte auf den Boden direkt vor ihm. – Was sehen Sie hier?
„ Spuren“, sagte Ferkel. – Pfotenabdrücke! „Er quietschte sogar ein wenig vor Aufregung.
– Oh, Puh! Glaubst du, das ist… das ist die gruselige Buka?
„ Vielleicht“, sagte Pooh. „Manchmal ist es so, als wäre er es, und manchmal ist es so, als wäre er es nicht.“ Können Sie es anhand der Fußabdrücke erraten? …
„ …Moment mal“, sagte Winnie Puuh und hob seine Pfote. Er setzte sich und dachte so tief er konnte nach. Dann versuchte er seine Pfote an einem der Fußabdrücke … und kratzte sich dann zweimal am Ohr und stand auf. „Ja“, sagte Winnie Puuh. – Jetzt verstehe ich. „Ich war ein dummer Einfaltspinsel“, sagte er.
„ Und ich bin das dümmste Bärenjunge der Welt!“
– Was du! Du bist der beste Teddybär der Welt! – Christopher Robin tröstete ihn.
Tatsächlich ist es etwas rätselhaft, dass die „Buchen“-Spuren, die Elektronen und andere submikroskopische Teilchen in unseren Kondensationskammern hinterlassen, der neuen Physik zufolge einfach eine Erweiterung von uns selbst sind.
Die klassische Wissenschaft sah ausnahmslos nur Spaltung in der Welt. Vor zwei Jahrhunderten schrieb der englische romantische Dichter William Blake:
Gott bewahre uns vor dem einheitlichen Sehen und dem Newtonschen Schlaf.
Die Quantenphysik ist die Antwort auf Blakes Gebet. Der moderne Wissenschaftler, der die Lektion des Komplementaritätsprinzips gelernt hat, ist nicht so dumm, von (scheinbarer) Getrenntheit „besessen“ zu sein.
Quantenmessungen bringen unser Bewusstsein auf die Bühne der sogenannten objektiven Welt. Das Delayed-Choice-Experiment ist kein Paradox, wenn wir die Idee aufgeben, dass eine konstante und unabhängige Welt existiert, auch wenn wir sie nicht beobachten. Letztlich kommt es darauf an, was Sie als Betrachter sehen wollen. Das erinnert mich an eine Zen-Geschichte.
Zwei Mönche stritten sich über die Bewegung einer Flagge im Wind. Einer sagte: „Die Flagge bewegt sich.“ Ein anderer wandte ein: „Nein, es ist der Wind, der sich bewegt.“ Ein dritter Mönch, der an den Debattierern vorbeiging, machte eine Bemerkung, die Wheeler gutgeheißen hätte: „Die Flagge bewegt sich nicht. Der Wind bewegt sich nicht. Dein Geist bewegt sich.“
Das Buch „The Self-Aware Universe. Wie Bewusstsein die materielle Welt erschafft.“ Amit Goswami
Inhalt
VORWORT
TEIL I. Die Vereinigung von Wissenschaft und Spiritualität
KAPITEL 1. DAS KAPITEL UND DIE BRÜCKE
KAPITEL 2. ALTE PHYSIK UND IHR PHILOSOPHISCHES ERBE
KAPITEL 3. QUANTENPHYSIK UND DER TOD DES MATERIALISCHEN REALISMUS
KAPITEL 4. DIE PHILOSOPHIE DES MONISTISCHEN IDEALISMUS
TEIL II. IDEALISMUS UND DIE AUFLÖSUNG VON QUANTUMPARADOXEN
KAPITEL 5. OBJEKTE AN ZWEI ORTEN GLEICHZEITIG UND WIRKUNGEN, DIE IHREN URSACHEN VORHERGEHEN
KAPITEL 6. DIE NEUN LEBEN VON SCHRÖDINGERS KATZE
KAPITEL 7. ICH WÄHLE DAHER, ICH BIN
KAPITEL 8. DER EINSTEIN-PODOLSKY -ROSEN PARADOX
KAPITEL 9. VERSÖNUNG VON REALISMUS UND IDEALISMUS
TEIL III. SELBSTREFERENZ: WIE MAN VIELE WIRD
KAPITEL 10. ERKUNDUNG DES GEIST-KÖRPER-PROBLEMS
KAPITEL 11. AUF DER SUCHE NACH DEM QUANTENGEIST
KAPITEL 12. PARADOXE UND KOMPLEXE HIERARCHIEN
KAPITEL 13. „ICH“ DES BEWUSSTSEINS
KAPITEL 14. VEREINIGUNG DER PSYCHOLOGIEN
TEIL IV . RÜCKKEHR DES CHARMES
KAPITEL 15. KRIEG UND FRIEDEN
KAPITEL 16. EXTERNE UND INNERE KREATIVITÄT
KAPITEL 17. DAS ERWACHEN BUDDHAS
KAPITEL 18. IDEALISMALE THEORIE DER ETHIK
KAPITEL 19. SPIRITUELLE FREUDE
GLOBAR DER BEGRIFFE