Read Philosophie der Quantenphysik: Einführung und Diskussion der zentralen Begriffe und Problemstellungen der Quantentheorie für Physiker und Philosophen by Cord Friebe Online

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Sechs Wissenschaftsphilosophen analysieren die seit der Formulierung der Quantentheorie bestehenden Probleme und Paradoxien und deuten sie vor dem Hintergrund aktueller Erkenntnisse aus Philosophie und Physik Konzipiert f r einsemestrige Universit tskurse....

Title : Philosophie der Quantenphysik: Einführung und Diskussion der zentralen Begriffe und Problemstellungen der Quantentheorie für Physiker und Philosophen
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ISBN : 3642377890
ISBN13 : 978-3642377891
Format Type : EPub
Language : Deutsch
Publisher : Springer Spektrum Auflage 2015 13 Oktober 2014
Number of Pages : 308 Seiten
File Size : 584 KB
Status : Available For Download
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Philosophie der Quantenphysik: Einführung und Diskussion der zentralen Begriffe und Problemstellungen der Quantentheorie für Physiker und Philosophen Reviews

  • Paul
    2018-11-09 12:51

    Vorkenntnisse in Quantenphysik sind erforderlich. Es ist ein Sachbuch auf dem Niveau eines Studiums der theoretischen Physik mit viel Mathematik. Zum Glück sind viele Artikel, die in dem Buch zusammengefast sind, auch ohne die angegebenen Formeln verständlich. Eine Lösung des Interpretations- und Messproblems der Quantenphysik darf vom Buch nicht erwartet werden. Im wesentlichen wird der Lehrbuchstand dargestellt. Wichtig erscheint mir noch der Hinweis, dass es noch weitere Ansätze gibt, die in dem Buch fehlen, wie die von t' Hooft (The cellular automaton interpretation of quantum mechanics), in der die Möglichkeit einer klassischen Fundamentaltheorie begründet wird. Aus heutiger Sicht darf die Quantenphysik mit ihren Wahrscheinlichkeitsaussagen nur als eine erfolgreiche mathematische Theorie zur Vorhersage von Messergebnissen bestimmter Messungen gesehen werden, nicht als eine vollständiges Modell. Daher ist das Buch eine gute Grundlage für weiterführende Bücher, die über die Quantenphysik hinausgehen.

  • W. Sohst
    2018-10-30 18:11

    Vorab: Das Beste an diesem Band ist seine Aktualität. Auch neueste Entwicklungen beispielsweise zur Bell'schen Ungleichung wurden eingearbeitet. Ein weiterer großer Pluspunkt ist, dass die Autoren ihre Beiträge aufeinander abgestimmt haben. Dies ist also kein üblicher Herausgabeband mit separaten Beiträgen, sondern ein einheitlich gestalteter Text, wo die einzelnen Themenbereiche auf die verschiedenen Bearbeitern verteilt wurden.Ein ständiges Problem solcher Bücher (von denen es sehr viele gibt), die die philosophischen oder einfach auch nur Anschauungsprobleme der Quantenphysik darstellen wollen, ist der Umfang der verwendeten mathematischer Formalismen. Verzichtet eine Darstellung ganz darauf, rutscht die Darstellung unvermeidlich ins Metaphorische ab und wird damit ungenau. Kommt dagegen zu viel Mathematik ins Spiel, geht die Anschaulichkeit verloren und das eigentliche Zielpublikum (Philosophen sind nun mal sehr selten auch Mathematiker) wird gar nicht erreicht. Das vorliegende Buch trifft hier ein sehr gutes Mittelmaß. Ich bin allerdings der Empfehlung im ersten Kapitel gefolgt und habe mir erst einmal von Thoral Räsch die "Mathematik für Dummies" gekauft, um meine Kenntnis in linearer Algebra zumindest auf ein Niveau zu bringen, dass mir das Weiterlesen erlaubt. Auch das reichte allerdings noch nicht ganz. Begriffe wie "selbstadjungierte Matrix", "Hermitescher Operator" und "Lorentzinvarianz" musste ich mir dann doch noch von einem befreundeten Mathematiker erklären lassen. Wenn man diese Hürde genommen hat, versteht man zwar nicht noch nicht jede mathematische Argument im Detail, kann aber ohne Schaden darüber hinweglesen. Es wäre folglich gut, wenn dem Band in einer möglichen Folgeauflage ein Glossar der wichtigsten mathematischen Begriffe hinzugefügt würde.Insgesamt ist der Band aber die zwar immer noch anspruchsvolle, aber ausgewogenste und daher beste Darstellung der besprochenen Themen.

  • G. Berauer
    2018-11-18 16:58

    Vorab:Das Buch ist sicher für Physiker geeignet, die sich mit der Quantenphysik bereits gut auskennen. Für diese gibt es einen guten Überblick über die zentralen Begriffe und die von verschiedenen Seiten angedachten Interpretationen und Interpretationsprobleme, inklusive der Geschichtlichen Entwicklung der Theorien. Für Nichtfachleute wie etwa Philosophen und Studenten inklusive Lehramtskandidaten, für die es gemäß Vorwort ja auch gedacht war, ist das Buch meines Erachtens jedoch starker Tobak, da diesem Leserkreis die zum Verständnis der Ausführungen nötigen begrifflichen und mathematischen Kenntnisse in alle Regel fehlen dürften. Für diesen Leserkreis wird der abstrakte mathematische Formalismus oft zu stark betont und in nicht immer ausreichenden Weise anschaulich auf die Realität bezogen. Ferner bringt das Buch meines Erachtens auch die philosophischen Konsequenzen der Quantenmechanik zwar teilweise, aber nicht überall genügend verständlich auf den Punkt. Wenn ich auch den Inhalt von der Sache her an einigen Stellen für recht problematisch halte (siehe unten), ist das Buch m.E. doch insgesamt ein interessantes Werk, aus dem ich viel gelernt habe.Einige Bemerkungen zum Inhalt:Viele der, dem Buche zufolge, aus der Quantenmechanik zu folgernden philosophischen Probleme rühren meines Erachtens zumindest auch von missverständlichen oder irreführenden Interpretationen und Formulierungen. So wird z.B. auf Seite 62 im Rahmen des Maudlin-Trilemmas postuliert, die quantenmechanische Wellenfunktion beschreibe sämtliche „objektiven Eigenschaften“ eines Systems oder Objektes. Dass hier von „objektiven Eigenschaften“ gesprochen wird, rührt auch daher, dass für die Wellenfunktion oft die, m.E. irreführende, Bezeichnung „Zustand (des Systems)“ verwendet wird, welche eine realistische Interpretation der Wellenfunktion insinuiert und sie mit etwas Faktischem gleichsetzt (das findet man auch an anderen Stellen des Buches). Nach dem gängigen Verständnis der Quantenmechanik beschreibt die für einen bestimmten Zeitpunkt gültige Wellenfunktion für die in ihr erfassten Eigenschaften lediglich, mit welchen Wahrscheinlichkeiten sich die verschiedenen Werte dieser Eigenschaften bei einer bestimmten, zu diesem Zeit-punkt durchzuführende Beobachtung (bzw. einer bestimmten Wechselwirkung des betrachteten Teils der Welt mit seiner Umwelt) realisieren können, wenn das System bezüglich dieser Eigenschaften nicht vorher bereits in Wechselwirkung mit der Umwelt tritt. Die Art der vorgesehenen Beobachtung oder Wechselwirkung ist dabei in der Wellenfunktion bereits berücksichtigt. Sie beschreibt demnach also nichts weiter als situationsbezogene Möglichkeiten, keine Fakten. Fakten entstehen erst bei der Wechselwirkung, bei dem Kollaps der Wellenfunktion, bei dem aus den Möglichkeiten - nach Maßgabe der in der Wellenfunktion gegebenen Wahrscheinlichkeiten – zufällig Fakten ausgewählt werden, die sich dann als aktuelle Eigenschaften zeigen. Real sind nur diese (mit Hilfe des Zufalls) entstandenen Eigenschaftswerte, die man auch mit den Kant‘schen Erscheinungen vergleichen darf, dem Einzigen, was wir nach Kant von der Realität erfahren können.Ich bin immer noch der Meinung, dass man die Quantenmechanik kaum ohne die obigen Einsichten verstehen kann (zumindest lässt sie sich mit diesen einigermaßen verstehen). Das impliziert auch, dass man zwischen Möglichem und Faktischem sauber trennen muss. Das wäre auch für Physiker wie für Philosophen wichtig, wird in dem Buch aber nicht klar vermittelt. Für Philosophen wäre auch wichtig zu sagen, dass sich die mikroskopischen Indeterminismen in vielfacher Weise in Meso- und Makrokosmos transformieren (sie mitteln sich eben nicht grundsätzlich heraus, was oft behauptet wird) und deshalb sich unsere ganze Welt letztlich nicht mehr deterministisch beschreiben lässt.Durch die Verwechslung oder Gleichsetzung von Möglichem und Faktischem kommt es immer wie-der zu Fehlschlüssen und manchmal zu m.E. sinnlosen Behauptungen. Hierzu ein paar Beispiele:1.) Bei Schrödingers Gedankenexperiment mit der Katze, bei dem die Wahrscheinlichkeiten, die Katze nach dem Öffnen des Kasten tot oder lebendig vorzufinden, z.B. gerade beide 50% sind, wird immer wieder behauptet, die Katze sei vor dem Öffnen des Kastens, gleichzeitig tot und lebendig – eine m.E. unsinnige Behauptung. In dem Buch auf Seite 118 wird das in der Form „weder tot noch lebendig“ schon etwas moderater formuliert. Es käme ja auch niemand auf die Idee, zu behaupten, er habe, bevor die Lottozahlen gezogen wurden (oder bevor er sie erfahren hat), gleichzeitig gewonnen und verloren.2.) In den Anfängen der QM war man von einer echten Dualität von Welle und Korpuskel ausgegangen, was auch heute noch gelegentlich so hingestellt wird. Wahrscheinlichkeitswellen und Fakten wurden damals als gleichwertige Realien angesehen. Heute haben viele Fachleute diese Vorstellung aber verworfen, weil eben nur das Korpuskel (genauer ein Bündel von beobachteten Eigenschaften, das wir mit dem Korpuskel gleichsetzen) beobachtbar ist, die zugehörige Wahrscheinlichkeitswelle aber eben nicht. Sie ist lediglich eine gute abstrakte Rechenhilfe zur Abschätzung künftiger Erscheinungen.3.) Mit der Heisenberg’schen Kopenhagener Deutung der QM ist es, im Gegensatz zu Andeutungen in dem Buch auf Seite 58, m.E. keineswegs problematisch, wenn eine Orts-Wellenfunktion über weite Entfernungen hinweg instantan kollabiert, weil sich ja dabei nichts von hier nach dort bewegt, wobei dann die spezielle Relativitätstheorie verletzt werden könnte. Es werden ja lediglich Möglichkeiten ausgeschieden, und für einen solchen Vorgang ist mir keine physikalisch zu fordernde Minimalzeit bekannt.4.) Am dramatischsten wirkt sich die unzulässige Verwechslung oder Gleichsetzung von Möglichem und Faktischem bei dem Thema Verschränkung und Nichtlokalität aus, das in Kapitel 4 diskutiert wird. Dort wird, wie auch sonst in der Literatur zu finden, behauptet, es gäbe zwischen zwei z.B. hinsichtlich der Polarisation verschränkten Photonen eine instantane, also überlichtschnelle (spukhafte) Fernwirkung. Nun ist die Verschränkung aber zunächst einmal nur eine Aussage über die gemeinsame Wellenfunktion der beiden Teilchen, und damit eine Aussage über Wahrscheinlichkeiten oder Möglichkeiten. Wenn das auch einer instantanen Fernwirkung im Bereich der Fakten entsprechen sollte, dann muss man das bei einer Messung überprüfen können. Dazu kann man die Versuchsanordnung auf Seite 126 hernehmen und in der Tabelle auf Seite 127 nur die Messungen betrachten, bei denen das Messgerät bei A auf a=0° eingestellt ist. Wenn es gelingen sollte aus den zugehörigen Messwerten bei B zu erkennen, ob die 0°-Messung bei A gemacht wurde oder nicht, dann wäre es gelungen eine Information von A nach B zu übertragen und man könnte von einer Fernwirkung reden. Die Tabelle zeigt aber, dass man, auch wenn a immer auf 0° eingestellt ist, bei B eben auch andere Polarisationswinkel als b=0° messen kann. Man könnte die Messreihe noch erweitern, indem man, bei gleichbleibender Einstellung a=0°, bei B auch noch andere Winkel als b=30° und 60° einstellt. Und auch bei diesen Winkeln wird man Ergebnisse erhalten. Für jeden Winkel b passiert das mit der Wahrscheinlichkeit cos(b) hoch 2. Wenn also bei B ein bestimmter Polarisationswinkel gemessen wird, kann man nicht auf die Messung bei A rückschließen. Somit wird bei einer Einzelmessung auch keine Information übertragen und keine Fernwirkung von A auf B ausgeübt. Und ein Problem mit der Relativitätstheorie gibt’s es dann natürlich auch nicht. Aus der Gesamtstatistik unendlich vieler Messergebnisse bei sehr vielen Zeigerstellungen bei B ist es möglich, sicher zu schließen, dass die Polarisationsmessung bei A (mit a=0°) gemacht wurde. Für unendlich viele Messungen bräuchte man aber unendlich viel Zeit, was der Relativitätstheorie auch nicht widerspräche. Wie viele (unabhängige) Messungen und wie viele Zeigerstellungen bei B erforderlich sind, um die Zeigerstellung bei A in einer vorgegebenen begrenzten Genauigkeit zu bestimmen, wäre noch zu untersuchen; es dürften aber in jedem Fall recht viele sein, bei denen allen die Flugzeiten der Photonen zum Tragen kommen. Von einer instantanen Wirkung von A auf B kann man jedenfalls nicht sprechen. Das Buch bemüht sich nun über viele Seiten, die vermeintliche Zeitlosigkeit der sogenannten spukhaften Fernwirkung mit der Relativitätstheorie zu vereinbahren. Einsteins Theorie gilt aber nur für messbare Fakten, für die es die zeitlose Fernwirkung gemäß obiger Überlegungen gar nicht gibt. Verschränkung ist eine Verknüpfung von Wellenfunktionen und damit von Möglichkeiten, mit Wirkungen hat das nichts zu tun, von diesen kann man eben nur im Bereich der Fakten reden.Soweit zur Verwechslung von Möglichem und Faktischem.In dem Buch hätte m.E. besser herausgearbeitet werden können, worin das heute noch ungelöste Problem bei der Interpretation der QM besteht. Es ist nämlich insofern gelöst, als klar ist, was bei dem Kollaps passiert. Dass dabei nämlich der Zufall, wie oben erläutert, eine entscheidende Rolle spielt, was heute auch kaum mehr in Frage gestellt wird. Die Viele-Welten-Interpretation ist zwar noch einmal ein Versuch, den Zufall doch noch aus der Welt zu vertreiben und wieder an eine laplacesche deterministische Welt glauben zu können. Diese Theorie ist aber schon deshalb im Sinne Poppers problematisch, weil man prinzipiell absolut nichts von ihr beweisen oder widerlegen kann, und sie uns m.E. auch nicht hilft, bisher schwer erklärliche Erscheinungen in unserer (einen) Welt leichter zu verstehen. Das Interpretationsproblem ist aber nicht gelöst bezüglich der Frage, warum eine Wechselwirkung überhaupt einen Kollaps auslöst. Die Messung des Spins in x-Richtung z.B. ist ja nichts weiter, als dass durch das Magnetfeld in x-Richtung die Möglichkeiten des Spins auf die horizontale Achse eingeengt werden. Warum passiert es dann aber, dass sich einer der beiden noch möglichen Spinwerte x-up oder x-down zeigt? Ohne Magnetfeld sind Spins in alle Richtungen möglich, aber keine zeigt sich. Warum? Oder vielleicht zeigen sich ja alle gleichzeitig? Dann wären wir wieder bei einer Viele-Welten-Theorie. Eine klare Antwort haben wir auf diese Frage aber noch nicht.Das im Buch diskutierte Problem der Trennung zwischen Objekt und Beobachter ist m.E. auch nicht wirklich ein Problem. Jede Trennlinie ist möglich. Es ergeben sich allerdings bei verschiedenen Trennlinien (auch für dieselben Eigenschaften) i.a. unterschiedliche Wellenfunktionen und damit auch evtl. abweichende Beobachtungsergebnisse. Als Beobachter fungiert immer die Teilwelt auf einer Seite der Trennlinie (nennen wir sie Außenwelt) und selbstverständlich hat diese Teilwelt immer einen Einfluss auf die sich an der Trennlinie einstellenden Eigenschaftswerte. Und so ist es auch eigentlich nicht verwunderlich, dass bei zwei gänzlich verschiedenen Messmethoden (verschiedene Umwelten, verschiedene Trennlinien) sich für den Protonenradius zwei verschiedene Messwerte ergeben, worüber sich vor einiger Zeit manche Physiker (erstaunlicher Weise) höchst erstaunt zeigten. Man sollte aber vielleicht bei dieser so definierten Außenwelt besser nicht von einem „Subjekt“ sprechen (wie z.B. auf Seite 75 geschehen), denkt man doch dabei leicht an ein menschliches Subjekt, um das es hier überhaupt nicht geht.