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Was ist das Besondere des didaktischen "Würzburger Quantenphysik-Konzepts" ? |
Würzburger Quantenphysik-Konzept |
dagegen |
| Teilchenbegriff der Quantentheorie: Quanten-Teilchen / Quanten-Objekte sind abzählbare Objekte der Mikrophysik, die im Experiment als ungeteiltes Ganzes auftreten. Sie sind Träger einiger unveränderlicher Eigenschaften wie Masse (Ruhemasse, evtl. 0), elektrische Ladung, Spin, ... | keine Diskussion von "Wellen- oder Teilchencharakter": es gibt keinen Welle-Teilchen-Dualismus im ursprünglichen Sinn (Vgl. Der so genannte "Welle-Teilchen-Dualismus" - ein überholtes historisches Konzept) |
| Eine Eigenschaft eines Quantenobjekts ist ohne eine Messung i.A.
un-be-stimmt. Nach einer Messung
ist die Eigenschaft be-stimmt, solange das System nicht verändert wird.
(im Idealfall, wenn z.B. die Messung das QO nicht grundlegend verändert,
z.B. absorbiert wird)
Un-be-stimmtheit und Komplementarität sind die zentralen Begriffe dieses Konzepts. |
keine kausale Erklärung der Un-be-stimmtheit, z.B. durch klassische Modelle wie "Photonenstöße" oder "Elektronenbeleuchtung" oder Wechselwirkung mit den Atomen eines Beugungsgitters |
| Quantenteilchen haben nicht alle klassisch denkbaren Eigenschaften zugleich | kein Zusammenhang dieses Faktums mit "Wellen- oder Teilchencharakter" |
| Jede klassisch denkbare Eigenschaft eines Quantenobjekts liefert bei einer Messung eindeutige (be-stimmte) Messwerte | (keine "Unschärfe" von Messungen, sondern "Un-be-stimmtheit"!) |
| Einerseits objektiver Zufall mit objektiven Wahrscheinlichkeiten - andererseits gesetzmäßiges Verhalten von Wahrscheinlichkeiten | obwohl Wahrscheinlichkeiten durch Wellenfunktionen berechnet werden können, kein zwingender Zusammenhang mit "Wellencharakter"; es gibt ja andere Verfahren zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten, die ohne expliziten Gebrauch von Wellenfunktionen auskommen. |
| Paare von klassisch denkbaren Eigenschaften, die ein Quantenobjekt nicht gleichzeitig haben kann, sind komplementär. Für die Streuung möglicher Messwerte von komplementären Eigenschaften gilt eine Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation (HUR). | keine Beschränkung auf Ort/Impuls; keine kausale Erklärung der HUR, denn diese ist eine direkte Folge der Komplementarität (und nicht einer klassischen "Störung") |
| Quanteneffekt: gebundene Systeme können diskrete Eigenwerte haben | zwar Analogie zu klassischen Systemen (Eigenfrequenzen), aber Betonung
des eigenen Quantenphänomens;
stabile Lagen einer klassischen Potenzialkurve haben nichts mit diskreten Energiewerten eines Quantenobjekts zu tun |
| Einige Wege von Quantensystemen zu klassischen Systemen kann man heutzutage
verstehen: Manipulationen an der
deBroglie-Wellenlänge;
kohärente Zustände (mit
un-be-stimmter Teilchenzahl);
Dekohärenz
Durch Dekohärenz kann eine Eigenschaft eines Quantensystems von un-be-stimmt zu ungewiss übergehen. Diese moderne Erkenntnis ergänzt die altbekannte Deutung von Schrödingers Katzenparadoxon und bestätigt sie. |
nicht nur eine Frage einer kleinen deBroglie-Wellenlänge |
| In der Quantenphysik kommen auch Wellen im dreidimensionalen Ortsraum (Anschauungsraum) vor: z.B. klassische elektromagnetische Wellen als Folge kohärenter Zustände (die nur qualitativ angesprochen werden). | keine Verwechslung von Wellenfunktionen im abstrakten Konfigurationsraum (der im Spezialfall auch dreidimensional sein kann) mit klassischen Wellen im dreidimensionalen Ortsraum |
| Bei einem Doppelspalt z.B. besitzt ein Quantenteilchen ohne eine Messung keinen Durchtrittsort (es ist physikalisch sinnlos, von einem solchen zu sprechen) | keine Diskussion von vermeintlichen Durchtrittsorten nach Schemata wie "entweder - oder" bzw. "gleichzeitig" oder "Interferenz mit sich selbst" |
| Interferenz ist die Folge von
nicht unterschiedenen klassisch denkbaren Möglichkeiten
Interferenz schließt klassische Teilchen aus (und lässt Quantenteilchen zu: Einteilchen-Interferenz im Unterschied zur Welleninterferenz) |
keine Behauptung, dass Interferenz in jedem Fall ein Wellenphänomen sei (Interferenz entscheidet nicht für einen vermeintlichen "Wellencharakter") |
| Ermöglicht wird Interferenz durch mehr als eine nicht entschiedene
klassisch denkbare Möglichkeit, z.B. beim Doppelspalt;
aber über Interferenz wird nicht beim Durchtritt durch den Doppelspalt entschieden; eine "verzögerte Entscheidung", ob ein Interferenzexperiment durchgeführt werden soll, ist auch später noch möglich |
keine Behauptung, dass Interferenz etwas mit dem Durchtrittsort zu tun habe |
| Welcher-Weg-Information (WWI; Durchtrittsort) und Interferenz sind komplementär. | kein Zusammenhang der Interferenz von Quantenteilchen mit einem
vermeintlichen "Wellencharakter"
keine irreführenden Aussagen der Art , dass ein "Teilchencharakter" für den Nachweis von Teilchen zuständig sein und ein "Wellencharakter" für deren "Ausbreitung". |
| Nichtlokalität als Spezialfall
von klassisch denkbaren Eigenschaften, die ein Quantenobjekt ohne eine
Messung nicht besitzt
Insbesondere in Zweiteilchen-Zuständen (verschränkten Zuständen) kann zwar die Teilchenzahl 2 eine Eigenschaft des Systems sein. Aber die zwei Teilchen haben i.A. keine individuellen Eigenschaften. |
bei einem Zweiteilchen-System (z.B. Photonenzwilling; verschränkter Zustand) kein Suggerieren von gleichzeitig existenten Einteilchen-Eigenschaften, wie z.B. Orten; kein Suggerieren einer vermeintlichen "Fernwirkung" bei einer Messung von Einteilchen-Eigenschaften (Deutung des EPR-Paradoxons) |