Superpositionen in der Quantenmechanik

Jolo12 · Gast

Meine Frage:
Hallo,

da ich das andere Thema zur TI ungern stören möchte, würde ich hier gerne eine Frage stellen. Dazu erst ein Zitat von TomS aus einem anderen Thema:
"Betrachten wir dazu einen allgemeineren Zustand

a * "Photon befindet sich links" und b * "Photon befindet sich rechts"

wobei a,b reelle Zahlen; a²+b²=1

Wir sprechen also von unendlich vielen möglichen Superpositionen, beschrieben durch a, b."

Wenn es für Superpositionen also unendlich viele verschiedene Möglichkeiten gibt, woher weiß man dann, welche physikalisch realisiert ist?

Meine Ideen:
Ich vermute, dies könnte unter Umständen auch von der Interpretation abhängig sein. Freue mich auf gute Antworten!

A.Neumaier · Gast

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18740

"Realisiert" ist ein Quantenzustand nur dann, wenn man ihn als Repräsentant einer objektiv existierenden Realität auffasst.

Das tun nicht alle Physiker. In der orthodoxen bzw. einer rein stochastischen Interpretation beschreibt der Quantenzustand keine objektiv gegebene Realität, sondern lediglich ein mathematisches Werkzeug zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Messwerten. Was tatsächlich und unabhängig von einer Messung real existiert, wird aus der Diskussion vollständig ausgeblendet.

In einer realistischen Interpretation – nehmen wir als Beispiel die gerade hier diskutierte Thermal Interpretation – beschreibt der Zustand psi tatsächlich das, was unabhängig von einer Messung real existiert (diskutieren wir jetzt bitte nicht, inwieweit man diesen Zustand psi kennen kann; sagen wir einfach, Gott könnte es). Dann ist eine Superposition der Form

zunächst ein künstliches Artefakt, dass der willkürlichen Festlegung einer Basis rechts geschuldet ist, bezüglich derer wir den Zustand links zerlegen. Der selbe Zustand kann in jeder beliebigen anderen Basis

dargestellt werdet, wobei die Basisvektoren phi und die Koeffizienten a durch eine unitäre Transformation auseinander hervorgehen.

Nehmen wir an, ich möchte die geographische Richtung von der Burg zum Hauptbahnhof angeben. Mit "von der Burg zum Hauptbahnhof" bin ich fertig. Alternativ kann ich das in diversen Koordinatensystemen angeben, zum Beispiel "in Richtung Süd-Süd-Ost" oder "17° links bezogen auf meine aktuelle Blickrichtung". An der objektiven Realität ändert das rein gar nichts, lediglich an meiner Beschreibung derselben.

Übertragen auf die Quantenmechanik bedeutet das, die Zerlegung des Zustandes psi bzgl. verschiedener Basen ist zunächst ein rechnerisches Hilfsmittel, noch ohne physikalische Bedeutung. Ich kann insbs. immer eine Basis verwenden, in der der fragliche Vektor psi gerade einer der Basisvektoren ist; das tut das Heisenberg-Bild sogar bei zeitabhängigen Zuständen. Andersherum: um einer Basis und damit einer bestimmten Superposition eine physikalische Realität zusprechen zu können, benötige ich einen Grund, der gerade diese Basis physikalisch auszeichnet.

Soweit erst mal klar?