Würzburger Quantenphysik- Konzept

G86 Nichtlokalität

EPR-Paradoxon   kein Widerspruch zur RT

Lehrtext/Inhalt

Glossar  Versuchsliste

Im- pres- sum

Die zweispältige Haltung, dass man einerseits die realen Beobachtungen an Quantenteilchen zur Kenntnis nimmt, sie aber klassisch zu interpretieren sucht, ist heute weitgehend aufgegeben. In Sprechweisen und Schlagworten ist sie noch erhalten.

Beispiel 1:  Ein Elektron, hat ohne eine Messung keinen Ort. Führt man an einem Elektron aber eine Ortsmessung durch, so entsteht ein be-stimmter Ort. Die Wellenfunktion, die vorher mit Werten =/= 0 den (Konfigurations-)Raum erfüllte, ist jetzt am gemessenen Ort des Teilchens scharf lokalisiert. Es kam zu einem "Kollaps der Wellenfunktion". Nimmt man - klassisch denkend - fälschlicherweise an, dass die Wellenfunktion das Elektron ist, dass also jetzt von einem vermeintlichen "Wellencharakter des Elektrons" die Rede ist, dann muss man mit der spektakulären Vorstellung zurecht kommen, dass sich dieses Elektron durch die Messung instantan von einem ausgedehnten Gegenstand zu einem punktförmigen "zusammengezogen" haben soll. Absurd! Oder man muss sich damit abfinden, dass sich die Wellenfunktion des Elektrons (klassisch denkend: der "Wellencharakter" des Elektrons) instantan durch die Messung im ganzen Raum verändert hat.

Heutige Physiker gehen eher davon aus, dass sich durch die Messung die Kenntnis über das Elektron verändert hat.

Nimmt man aber die Haltung ein, das Elektron als klassisches Teilchen mit Zusatzeigenschaften zu sehen (z.B. "Elektron als Wellenpaket" oder "Elektron als stehende Welle"), dann muss man der Tatsache auch einen Namen geben, der die Abweichungen von klassischen Eigenschaften kennzeichnet: Vom klassischen Teilchen hätte man "Lokalität" erwartet, also, dass es einen Ort hat (auch ohne Messung). Man spricht jetzt von der "Nichtlokalität des Elektrons". Das ist erschreckend nahe an irrtümlichen Vorstellungen von einem "verschmiertem Elektron".

Die veränderte Kenntnis über das Elektron nach einer Messung wäre ein einfacheres Konzept.

Beispiel 2: Bei einem Photonenzwilling liefert eine Teilchenzahlmessung den Wert 2. So ist ein Photonenzwilling - abgesehen von einer "Verschränkung" - definiert. Erhaltungssätze für den Gesamtzustand des Zwillings legen Eigenschaften des Teilchens B fest, wenn der Zwilling durch eine Messung von Einteilchen-Eigenschaften  am Teilchen A in zwei einzelne Teilchen "aufgebrochen" ist. Ohne eine Messung haben die Teilchen keine individuellen Eigenschaften. Erst durch eine solche Messung entstehen aus dem Teilchenzwilling zwei individuelle Teilchen. So lehrt es die Quantentheorie in Übereinstimmung mit Experimenten.

Nimmt man aber die Haltung ein, den realen Zwei-Teilchen-Zustand als aus zwei klassischen Teilchen aufgebaut zu sehen, dann muss man für sie Zusatzeigenschaften formulieren. Nehmen wir an, der Gesamtimpuls des Photonenzwillings sei 0. Misst man dann den Impuls p eines der beiden Photonen (erst jetzt sind in Realität zwei individuelle Teilchen entstanden), dann hat instantan das zweite Photon den Impuls -p erhalten, selbst "wenn sich dieses Photon am Rand des Weltalls befindet". Denkt man klassisch, also, dass die beiden individuellen Teilchen schon vor der Messung existieren, dann muss man eine instantane Wirkung vom 1. Photon auf das 2. Photon fordern, die sich angeblich mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreitet und dem 2. Photon die Eigenschaft -p aufzwingt. Klassisch denkend nennt man diese unterstellte Eigenschaft "Nichtlokalität der zwei Photonen" - Sie haben verstanden, was der reale Hintergrund davon ist!

"Nichtlokalität" ist ein übliches Schlagwort, das in den letzten Jahrzehnten, seitdem die zugrunde liegenden Fakten auch experimentell bestätigt wurden, wieder häufig gebraucht wird. Heute weiß man aber, dass man sich einen Teilchenzwilling (verschränkten Zustand, Zwei-Teilchen-Zustand) nicht aus zwei individuellen Teilchen zusammengesetzt denken darf. Heute muss der quantenphysikalische Teilchenbegriff angewendet werden. Zwei-Teilchen-Zustand heißt nur: Bei einer Messung der Teilchenzahl ergibt sich 2. Sonst gibt es kein Analogon dazu in der klassischen Physik.

Die hier dargestellten "Grundfakten" hinterlassen keine Rätsel: Quantenobjekte wie Teilchen oder Teilchenzwillinge haben nicht alle klassisch denkbaren Eigenschaften, also ohne eine Messung auch keine Orte (oder Impulse). Dazu würde eine andere Deutung des Schlagworts "Nichtlokalität" passen.

Vgl. EPR-Paradoxon