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Gastbeitrag Jürgen Uphoff: „Begründung der Quantenmechanik“
In einem weiteren Gastbeitrag meines geschätzten Kollegen der Naturphilosophie Jürgen Uphoff versucht dieser eine statistische Begründung der Quantenmechanik zu geben, um aus einer revisionistischen Sicht die „Kopenhagener Deutung“ zu begraben. Jürgen legt aus meiner bescheidenen Sicht den „Finger in die richtige Wunde“, weil es mir bis heute ebenfalls verschließt, warum man eine strukturenrealistische Beschreibung, wie die Schrödinger Wellenfunktion wieder mit Hilfe der Stochastik in korpuskulare Materiebeziehungen zwingen will. Meines Erachtens öffnet sich hier wiederum einfach nur der Graben des Welle-Teilchen-Dualismus. Daher bin ich für seinen Input sehr dankbar und freue mich über eine rege Diskussion. Aber zunächst einmal hat Jürgen hier das Wort:
Synthetische Quantenmechanik
Methodische Kritik und statistische Begründung
Ich hatte in meinem ersten Beitrag am Beispiel der Quantenmechanik dargelegt, dass Naturphilosophie u.a. die Aufgabe der methodischen Kritik hat. Mit diesem Beitrag möchte ich darlegen, wie fruchtbar eine Methodenreflexion sein kann: mein Hochschullehrer in Philosophie war Prof. Ulrich Hoyer (*1938 in Weimar, ┼ 2020 in Münster), gelernter Physiker mit Lehrauftrag „Naturphilosophie“ an der WWU MS. Für ihn war die Kopenhagener Quantenphilosophie inakzeptabel, weil sie so ziemlich gegen alles verstößt, was Philosophie & Wissenschaften in 2 ½ Tausend Jahren an wissenschaftstheoretischen, methodologischen und logischen Grundsätzen errungen hatten. Er stellt klar heraus, dass die Quantenmechanik ein Grundlagenproblem hat, nämlich u.a. die fehlende Begründung der Schrödinger-Gleichungen.
Bei V ≠ V(t) erhält man die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung
Beide Gleichungen hat Schrödinger 1926 aufgestellt und bilden bis heute das Postulat der Quantenmechanik schlechthin. Beide sind aber nach eigenem Bekunden von Schrödinger mehr erraten und dem Mathematiker Hermann Weyl gestand er in einem Brief, dass er seine eigene Gleichung nicht verstehe …
Der Inhalt der Kopenhagener Deutung läßt sich in den folgenden Sätzen zusammenfassen:
-
Die atomaren Einzelprozesse sind nicht determiniert und der Kausalsatz infolgedessen nicht anwendbar. Dieser Indeterminismus wird repräsentiert durch die Heisenbergsche Unschärferelationen Δx · Δp ≥ ½ ℏ.
-
Wegen des Indeterminismus der Einzelprozesse sind nur statistische Aussagen möglich.
-
Der Indeterminismus der Einzelprozesse steht mit einer nicht-kontrollierbaren Mitwirkung der Messapparatur während des Messprozesses in Zusammenhang. Die klassische Objekt-Subjekt-Beziehung wird aufgehoben, sie können in der Quantentheorie nicht ebenso scharf getrennt werden wie in der klassischen Physik.
-
Atome und ihre Bestandteile haben nicht allein korpuskularen Charakter, sondern je nach den Versuchsbedingungen, unter denen sie beobachtet werden, zugleich einen kontinuierlichen (wellenartigen) Aspekt. Der klassische Substanzbegriff wird infolgedessen aufgelöst.
-
Zwischen dem makroskopischen, kausalen und dem mikroskopischen, indeterministischen Bereich gibt es eine Diskontinuität, einen Bruch zwischen der klassischen und der quantenmechanischen Physik, den Heisenberg Cut.
Hoyer fragt:
„1. Die Schrödingergleichungen werden statistisch interpretiert. Gibt es dafür eine statistische Begründung?
2. Der Vergleich mit dem Experiment erzwingt den Übergang von der 𝜓 – Funktion zu ihrem Quadrat. Gibt es dafür ein theoretisches Motiv, das mehr zu seinen Gunsten anführen kann als die dadurch erzielte Übereinstimmung mit den Beobachtungen?
3. Warum erscheint die imaginäre Einheit in den Differentialgleichungen der Wellenmechanik, nämlich im Impulsoperator und in der zeitabhängigen Schrödingergleichung?
4. Ist der Zusammenhang zwischen der zeitabhängigen und der zeitunabhängigen Schrödingergleichung nicht nur mathematisch, sondern auch physikalisch einsichtig zu machen?
5. Sind die Unschärferelationen wirklich fundamental, wie Heisenberg behauptet?“
Die Theorie der Quanten nahm bei Planck ihren Anfang in der Statistik Boltzmanns, verliert dann ihren statistischen Charakter, der ihr aber am Schluss von Born wieder aufgeprägt wird. Hoyer behauptet deshalb:
„Der Schlüssel zum Verständnis der Quantentheorie liegt bei Ludwig Boltzmann.“
Hoyer entdeckt die Stelle, an der er ansetzen kann: Boltzmann wollte den Widerspruch zwischen klassischer Physik und Thermodynamik auflösen. Seine Absicht war seinerzeit, die Gesetze der phänomenologischen Thermodynamik in klassisch-physikalischer und das hieß für Boltzmann in atomistischer Weise zu begründen.
Seine Annahme: wenn man eine „Klein-Mechanik“ von Objekten mit hoher Zahl (Atome, Moleküle) etablieren will, so funktioniert es nur über Statistik- und Wahrscheinlichkeits-Aussagen. Die Anzahl der Teilchen in einem System von zB. 1 Mol (= 2 g) Wasserstoff beträgt ca. 6 · 1023 Moleküle! Das sind 6 · 1023 Mikrozustände, die einen Makrozustand konstituieren! Eine Vorgehensweise nach dem klassischen Verfahren über definierte Anfangsbedingungen (Ort & Geschwindigkeit eines jeden Mikrozustandes) ist bei einer dermaßen hohen Zahl nicht mehr drin.
Dabei zeigt sich, dass Boltzmann auf dem Weg der Ableitung die Anzahl der Teilchen gegen unendlich gehen ließ, um auf Differential-Gleichungen zu kommen und integrieren zu können. Diese rein mathematische Vereinfachung monierte Hoyer als nicht zulässig und nahm diese Gelegenheit wahr, um zu schauen, was sich ergibt, wenn man konsequent an eine endliche Anzahl der Teilchen festhält. Was sich verblüffenderweise tatsächlich daraus ergeben hat, ist eine diskontinuierliche Verteilung, aus der methodisch die statistische Grundlegung des gesamten quantentheoretischen Formalismus folgt: Die Synthetische Quantentheorie. (Näheres s. Anhang).
Literatur
Hoyer, Ulrich – Dir statistischen Grundlagen der Wellenmechanik. In: Veröffentlichungen der Katholischen Akademie Schwerte, Heft 9, 1982, S. 9-43. [übersichtliche Darstellung]
Hoyer, Ulrich – Wellenmechanik auf statistischer Grundlage. Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften an der Universität Kiel. IPN-Arbeitsberichte 51. 1983 [anspruchsvollere Darstellung]
Hoyer, Ulrich – Synthetische Quantentheorie. Georg Olms Verlag 2002. ISBN-10: 3487117622.
ISBN-13: 978-3487117621 [ausführliche Darstellung]
Hoyer, Ulrich – Über eine rationale statistische Grundlegung der Wellenmechanik. In: Philosophia Naturalis, Bd. 18, 1981, S. 356-367
Hoyer, Ulrich – Atome und Statistik. Die Grundlagen der Quantentheorie in historischer Entwicklung. Peter-Lang-Verlag Bern Frankfurt/M New York
Hoyer, Ulrich -Von Boltzmann zu Planck. In: Archive for History of Exact Sciences, Vol. 23, 1980, S. 47-86
Anhang
Boltzmanns Ansatz: Gegeben sei eine große, aber endliche Anzahl n von unterscheidbaren Atomen mit zunächst nur je ein ebenfalls individuelles Elektron. Die Atome sind so weit voneinander entfernt, dass keine Wechselwirkung zwischen ihnen besteht. Der zugehörige Orts-Raum x, y, z und Geschwindigkeitsraum 
werden zusammengefasst zum Phasenraum 
. 
Dieser Phasenraum wird nun zerlegt in eine große Zahl von Einzel-Elementen, von Zellen 
Die vollständige Charakterisierung des Systemzustandes wird dann durch einen Punkt im Phasenraum mit den kanonisch-konjugierten Größen Ort und Geschwindigkeit bzw. Impuls repräsentiert.
Boltzmanns Aufgabe: Wie verteilen sich die Teilchen auf die einzelnen Zellen resp. wie verteilt sich die Gesamtenergie (oder der Impuls oder die Geschwindigkeiten) auf die einzelnen Teilchen? Mathematisch wird also durch Abzählverfahren und Kombinatorik die Verteilungsfunktion f gesucht.
Dazu führte Boltzmann das „Erste Statistische Axiom“ ein:
I. Es sei jede mit dem Energiesatz verträgliche Verteilung (Komplexion) der Elektronen über die Zellen des 6n-dim-Γ-Raumes ebenso wahrscheinlich wie jede andere.“
Definition: Die Besetzungszahl einer Zelle im 6-dim-μ-Raum mit den Koordinaten
Dann ist die Elektronendichte im Phasenraum
und die Zahl der Permutationen
Wegen der Endlichkeit der Energie können nur Werte innerhalb der Grenzen ±p, ±q, ±r durchlaufen werden.
Boltzmann führte an dieser Stelle das Zweite Statistische Axiom ein:
II. Der tatsächlich beobachtete Zustand eines Systems von n Atomelektronen ist der wahrscheinlichste und entspricht demjenigen, der die größte Anzahl von Permutationen zulässt.
Im weiteren Verlauf der Rechnung lässt Boltzmann die Anzahl der Teilchen gegen Unendlich wachsen, um über Differential-Gleichungen integrieren zu können. Durch die Bestimmung des Maximums von P konnte Boltzmann zeigen, dass eine homogene Verteilung der Gasmoleküle die wahrscheinlichste ist (Dichte 𝜚 = const.) und im Impulsraum eine Verteilung die größte Zahl von Permutationen dann zulässt, wenn die Besetzungszahlen bzw. die Verteilung das nachfolgende Exponentialgesetz erfüllen:
bzw.
Das ist die Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung eines idealen Gases. Diese kontinuierliche Maxwell-Boltzmann-Verteilung ist die wahrscheinlichste Verteilung eines Kontinuums von Teilchen.
Die klassische Statistik ist infolgedessen Kontinuums-Statistik
An dieser Stelle hakt Ulrich Hoyer ein. Da, wo Boltzmann die Zahl der Teilchen gegen Unendlich gehen lässt, hält Hoyer konsequent am Atomismus und der Statistik fest und erhält (mit aufwändiger Mathematik) statt Boltzmann’s kontinuierliche eine diskontinuierliche Verteilung, in der die erste und zweite Ableitung verschwinden.
Hoyers diskrete Verteilung:
Boltzmanns kontinuierliche Verteilung
Was der kontinuierlichen Darstellung entgeht, ist die fundamentale Annahme einer Diskontinuitätsbedingung (grad f)2 = 0. Das hat Folgen.
Die Verteilungsfunktion mit der maximalen Anzahl von Permutationen ist die diskrete Maxwell-Boltzmann-Verteilung.
Das bedeutet: die klassische Atomstatistik ist Quantenstatistik, wenn man konsequent dem Atomismus treu bleibt; es muss nicht erst quantisiert werden, da die Materie inkl. Energie von vorherein als atomistisch gequantelt charakterisiert ist. Insofern bekommt Schrödingers Ansicht „Leukipp und Demokrit seien die wahren Urheber der Quantentheorie“ hierdurch gehöriges Gewicht.
Als Lösungen der Hoyer-Gleichung ergeben sich sämtliche Konsequenzen und Formalismen der Quantentheorie:
– die deterministischen Schrödinger-Gleichungen sowohl in komplexwertiger, quadrierter als auch relativistischer Form; sie sind nicht mehr mysteriöse Postulate, sondern begründeter Ausdruck, der das Verhalten der atomistischen und deterministischen Materie repräsentiert.
– die Heisenberg’schen Unschärferelationen sind entgegen der (über-) ambitionierten Einschätzung ihres Urheber nicht Grundlage der Quantenmechanik, sondern Folge der bei der statistischen Behandlung des Atomismus notwendig werdenden endlichen Einteilung des Phasenraumes (statistische Streurelationen der mittleren Orts- und Impulsquadrate)
– die de-Broglie-Relation erscheint als Charakteristikum und Folge der klassischen Boltzmann’schen Statistik und repräsentiert nicht die Eigenschaft eines einzelnen Teilchens, sondern die eines Ensembles.
…
Fazit:
Die Wellenmechanik ist keine Revision der klassischen Mechanik, sondern eine Erweiterung der klassischen statistischen Mechanik.
Quantentheorie und Wellenmechanik sind Konsequenzen des Atomismus der Materie und seiner statistischen Behandlung.
Nicht die Natur ist stochastisch – die Theorie ist es!
© Einleitung: Dirk Boucsein, Text: Jürgen Uphoff
https://orcid.org/0009-0008-6932-2717
Die Frage nach der Begründung und Interpretation der Quantenmechanik ist in erster Linie eine philosophische Herausforderung, nicht eine rein physikalische oder mathematische. Während die Quantenmechanik als mathematisches Modell äußerst präzise Vorhersagen liefert, bleibt die Deutung ihrer Grundlagen und Implikationen Gegenstand ständiger Diskussionen.
Es gibt also ein epistemisches und ein ontologisches Problem:
Ersteres bezieht sich auf die Grenzen unseres Wissens und unserer Erkenntnismöglichkeiten, fragt, was wir über die Quantenwelt wissen können, beinhaltet Fragen zur Messbarkeit, Beobachtbarkeit und den Grenzen der Vorhersagbarkeit in der Quantenmechanik.
(Beispiel: Die Heisenbergsche Unschärferelation als fundamentale Grenze unserer Erkenntnismöglichkeiten.)
Letzteres bezieht sich auf die Natur der Realität selbst, unabhängig von unserer Beobachtung oder unserem Wissen, fragt, was die grundlegende Natur der Quantenwelt ist und ob die Quantenobjekte unabhängig von Beobachtung existieren.
Es beinhaltet Fragen zur Realität der Wellenfunktion, zur Natur des Messprozesses und zum Welle-Teilchen-Dualismus (Beispiel: Die Frage, ob der Kollaps der Wellenfunktion ein realer physikalischer Prozess ist oder nur eine Änderung unseres Wissens darstellt).
Wie also weiter verfahren?
Ein phänomenologischer Ansatz, der sich auf die Erscheinungen selbst konzentriert, könnte hier hilfreich sein, eben so Bohrs Konzept der Komplementarität, das verschiedene, sich gegenseitig ausschließende Beschreibungen als notwendig für ein vollständiges Verständnis betrachtet. Und es scheint wichtig, zwischen epistemischen Fragen (Was können wir wissen?) und ontologischen Fragen (Was existiert?) zu unterscheiden.
Ein epistemisch relativistischer Ansatz, der eine vereinheitlichte Theorie ausschließt, wäre eine Alternative, die allerdings in der derzeitigen Diskussion keine große Rolle spielen dürfte, aber auf den es am Ende hinauslaufen könnte.
Hallo Wolfgang,
du schreibst:
„Wie also weiter verfahren?“
Solltest du mit deinem relativistischen Ansatz nicht recht vorankommen: hier ist die Antwort:
Die Synthetische Quantentheorie von Ulrich Hoyer.
Es ist eine methodisch saubere & konsequente Ableitung, die selbst in der klassischen Mechanik ihre Wurzeln hat.
Die leitenden Kriterien sind philosophisch-methodologischer Natur, denn wir reflektieren über die Methoden der Quantenmechanik, was du an den Schlüsselbegriffen erkennen kannst zB. „Methodenreflexion“.
Die Methode selbst ist mathematischer Natur: nämlich die Korrektur der Boltzmannschen Statistik: die Zahl der Objekte ist grundsätzlich endlich. Der mathematische Apparat der Quantenmechanik bleibt unangetastet, aber der Weg dahin ist nun lückenlos rückverfolgbar und damit sauber begründet und abgeleitet.
An der Physik wird nichts verändert.
Das Fazit, die Interpretation ist wieder philosophischer Natur: die Quantenmechanik ist eine statistische Theorie, die das Verhalten sehr kleiner und sehr vieler Objekte statistisch beschreibt, weil hier der klassische Ansatz mit definierten Anfangsbedingungen nicht hinreicht. Die Heisenbergschen U-Relationen sind nicht das Fundament der Quantenmechanik, sondern eine Folge des konsequenten richtigen statistischen Verfahrens.
Das ist anschaulich und nachvollziehbar. So hat eine Theorie zu sein.
Wenn man konsequent an der atomistischen Lehre Demokrits und deren Ausbau durch Newton & Boltzmann & Hoyer festhält und auf den „neuen Bereich“ der Energie anwendet, ergibt sich die Quantelung der Natur auf natürlichem Weg von selbst.
Damit ist der Quantenmechanik der ominöse Charakter genommen und es ist wohl (endlich) vorbei mit der Koketterie der ach so verrückten Quantenmechanik!
Zum klassischen Hoyer’schen Determinismus vielleicht folgendes:
Stellen wir uns vor, jemand könnte von außerhalb des Universums auf die Menschheit blicken. Was würde er sehen? Vielleicht ein scheinbar zufälliges, indeterministisches Gewimmel. Doch wenn wir selbst auf die Menschen schauen, erkennen wir oft klare Ursache-Wirkungs-Beziehungen.
Nehmen wir ein alltägliches Beispiel: Jemand stolpert über einen Stein und fällt hin. War der Stein die Ursache? Oder vielleicht ein bereits lädiertes Bein? Oder beides? Je genauer wir hinschauen, desto komplexer wird das Bild.
Dies bringt mich zu einer Frage: Sind Determinismus und Indeterminismus vielleicht nur Werkzeuge, mit denen wir versuchen, die Realität zu verstehen? Konzepte, die wir erschaffen haben, um Ordnung in das scheinbare Chaos zu bringen?
Wenn dem so wäre, hätte das weitreichende Konsequenzen. Es würde bedeuten, dass wir möglicherweise keine absoluten Wahrheiten kennen können. Unsere Naturgesetze wären dann nur idealisierte Beschreibungen von Ereignissen, nicht die ultimative Realität.
Besonders deutlich wird dies in der Quantenmechanik. Einerseits operiert sie auf so kleinen Skalen, dass wir sie kaum kausal verstehen können. Andererseits deutet sie darauf hin, dass es auf dieser fundamentalen Ebene vielleicht gar keine Kausalität gibt, die wir erkennen könnten.
Dies führt mich zu einem Schluss: Weder ein ontologischer (in der Natur der Dinge liegender) noch ein epistemischer (auf unser Wissen bezogener) Determinismus scheint real zu sein.
Sind unsere Vorstellungen von Ursache und Wirkung, von Bestimmtheit und Zufall, vielleicht nur Hilfskonstruktionen unseres Geistes?
Vor diesem Hintergrund kann ich mir vorstellen, dass es auf Quantenebene dieselben Kausalitäten gibt wie in der mesoskopischen Welt – oder eben auch genauso wenig.
Da wir diese Kausalitäten aber, falls es sie gibt, auf diesen Skalen nicht erkennen können, bleibt nur eine statistische Herangehensweise.
M.a.W., ich sehe in der Unbestimmtheit der Quantenmechanik unter einem eher instrumentellen Blickwinkel kein Problem.
Epistemischer Relativismus meint in diesem Kontext nur, dass es keine objektive Welt gibt. Die Vorstellung, dass es weder epistemischen noch ontologischen Determinismus gibt, käme noch hinzu. Wie soll man diese nennen? Konstruktivismus, Phänomenologie, Instrumentalismus oder
Kausaler Agnostizismus?
Hi Wolfgang
Stellen wir uns vor, jemand könnte von außerhalb des Universums auf die Menschheit blicken. Was würde er sehen? Vielleicht ein scheinbar zufälliges, indeterministisches Gewimmel. Doch wenn wir selbst auf die Menschen schauen, erkennen wir oft klare Ursache-Wirkungs-Beziehungen.
>>Gutes Beispiel, ähnlich dem Ameisenhaufen: von oben chaotisch von Nahem hochorganisiert.>>
Nehmen wir ein alltägliches Beispiel: Jemand stolpert über einen Stein und fällt hin. War der Stein die Ursache? Oder vielleicht ein bereits lädiertes Bein? Oder beides? Je genauer wir hinschauen, desto komplexer wird das Bild.
Richtig. Und wenn die Systeme einen bestimmten Komplex.-grad überschreiten, hilft nur noch die Statistik.
Dies bringt mich zu einer Frage: Sind Determinismus und Indeterminismus vielleicht nur Werkzeuge, mit denen wir versuchen, die Realität zu verstehen? Konzepte, die wir erschaffen haben, um Ordnung in das scheinbare Chaos zu bringen?
>>Interessanter Gedanke. Du hast weiter oben die klare Trennung zw. Ontologie und Epistemologie gefordert, was ich für sinnvoll halte. Dann käme es auf präzise Definition dieser Begriffe an. Ich versuche es mal:
Kausalität
K1) K. ist das fundamentale ontologische Prinzip des konkret vermittelten objektiven Zusammenhangs eines Ereignisse mit einem zeitlich früher liegenden Ereignis, aus dem es durch einen spezifischen Mechanismus hervorgegangen ist. Zeitlich früher ist notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung; es muss der Mechanismus als Motor mit einbezogen werden.
Eine alternative Definition wäre
K2) K. wird gesetzt als das fundamentale ontologische Prinzip des konkret vermittelten objektiven Zusammenhangs eines Ereignisse mit einem zeitlich früher liegenden Ereignis, aus dem es durch einen spezifischen Mechanismus hervorgegangen ist. Zeitlich früher ist notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung; es muss der Mechanismus als Motor mit einbezogen werden.
K1 geht von der tatsächlichen Existenz dieses Prinzips als Eigenschaft der Natur aus (Kl. Mechanik).
K2 ist ein gesetztes Postulat und alle Aussagen, die daraufhin artikuliert werden, müssten immer mit der Ergänzung „Wenn K1 zutrifft!“ versehen werden. Die Aussage gilt eingeschränkt nur im Def.-Bereich des Postulates
***Definition DeterminismuS***
D ist eine philosophische Theorie des objektiven Zusammenhangs und der wechselseitigen Bedingtheit von Kausalität und Zufälligkeit des Seienden dergestalt, dass jedes Seiende durch die Kenntnis der zugrunde liegenden Wechselwirkung prinzipiell zu einer Gesetzmäßigkeit formalisiert und bestimmt werden kann.
Hier sollten die Begriffe „bestimmen, bestimmt sein, …“ strikt nur epistemisch als menschlichen Vollzug gebraucht werden. Von der Natur her sind die Dinge ausnahmslos „bestimmt“ besser wäre „kausaliert“ (oä.). Wenn wir den Grund, den Mechanismus nicht bestimmen können, heißt das noch längst nicht, dass es keinen Grund gibt.
Kausalität ist also einmal intrinsisch real, eine ontische Kategorie und Erkenntnis ist der geistige Reflex, die epistemische Abbildung der realeN Situation.
Kausalität ist andererseits keine ontische Eigenschaft, sondern ein epistemisch gesetzte ontologische Kategorie …. Konstruktion.<<
Wenn dem so wäre, hätte das weitreichende Konsequenzen. Es würde bedeuten, dass wir möglicherweise keine absoluten Wahrheiten kennen können. Unsere Naturgesetze wären dann nur idealisierte Beschreibungen von Ereignissen, nicht die ultimative Realität.
>>Genauso ist es!<<
Besonders deutlich wird dies in der Quantenmechanik. Einerseits operiert sie auf so kleinen Skalen, dass wir sie kaum kausal verstehen können. Andererseits deutet sie darauf hin, dass es auf dieser fundamentalen Ebene vielleicht gar keine Kausalität gibt, die wir erkennen könnten.
>>Ich denke, Kausalität hat nichts mit groß oder klein zu tun, sie ist kein Gegenstand sondern eine Relation, die eine Beziehung, ein Geschehen beschreibt.<<
Dies führt mich zu einem Schluss: Weder ein ontologischer (in der Natur der Dinge liegender) noch ein epistemischer (auf unser Wissen bezogener) Determinismus scheint real zu sein.
>>Deswegen sprechen wir ja auch im Plural von Ontologien, obwohl es nur eine einzige Wirklichkeit geben kann<<
Sind unsere Vorstellungen von Ursache und Wirkung, von Bestimmtheit und Zufall, vielleicht nur Hilfskonstruktionen unseres Geistes?
>>In gewisser weise ja. Wir konstruieren aufgrund von Festlegungen diverse Ontologien. Schau dir die Quantenmechanik an: 4 Ansätze (KI, DBB, VWI, Ensemble) liefern identische Resultate, 4 verschieden Ontologien.<<
Vor diesem Hintergrund kann ich mir vorstellen, dass es auf Quantenebene dieselben Kausalitäten gibt wie in der mesoskopischen Welt – oder eben auch genauso wenig.
Da wir diese Kausalitäten aber, falls es sie gibt, auf diesen Skalen nicht erkennen können, bleibt nur eine statistische Herangehensweise.
M.a.W., ich sehe in der Unbestimmtheit der Quantenmechanik unter einem eher instrumentellen Blickwinkel kein Problem.
Epistemischer Relativismus meint in diesem Kontext nur, dass es keine objektive Welt gibt. Die Vorstellung, dass es weder epistemischen noch ontologischen Determinismus gibt, käme noch hinzu. Wie soll man diese nennen? Konstruktivismus, Phänomenologie, Instrumentalismus oder
Semi-Kausaler Agnostizismus? Das ist die dänische chimäre!
>>Man kann keine Quantenmechanik betreiben, ohne einen philosophischen Standpunkt, zB.:
Hältst du die Schrödinger-Gleichung, die eine Superposition (von was?) repräsentiert, für intrinsisch real, kommst du zur Everetts VWI.
Hältst du sie nicht für real, dann macht erst der zweifelsfreie Messakt die Realität (KI): die Realität entsteht durch Beobachtung und Messung.
Hältst du sie erst dann für real, wenn sie durch eine Bewegungs-Gleichung vervollständigt wird, kommst du zu DBB von Bohm.<<
Tja, so sind die philosophischen Betrachtungen eben verschieden. Jeder interpretiert die Welt auf seine Weise. Und versucht, die anderen davon zu überzeugen.😊
Es sieht mir so aus, als hätte ich dich mit Text erschlagen. Nein, ich will nicht überzeugen, ich will mich austauschen und verstehen. Es ist doch allein schon die Tatsache, dass mindestens 4 (!) Theorien bei ein und denselben Gegenstand unter völlig unterschiedlichen Voraussetzungen zu dem gleichen richtigen Ergebnis kommen!
Und ich finde es absolut erstaunlich, dass ein C2-Professor aus der Provinz den Quantentheoretikern, die seit 124 Jahren nicht wissen, warum die Quantentheorie funktioniert, zeigt wie es geht.
Max Planck hätte dem erleichtert zugestimmt und Karl Popper hat ihm gratuliert und die Zusammenarbeit angeboten, worüber er aber verstorben.
Lässt Euch das kalt?
Keine Angst, hast du nicht. Wenn ich es richtig verstanden habe, wollte Hoyer die statistische Darstellung der Quantenmechanik, die durch die Empirie zu 100% bestätigt wurde, klassisch begründen. In meinen laienhaften Augen ist das reine Spekulation, die empirisch wahrscheinlich nicht zu verifizieren ist.
Wie muss man darüber hinaus Dinge wie den Kollaps der Wellenfunktion oder die Quantenverschränkung beschreiben, wenn nicht probabilistisch? Schließlich zeigt der Bell-Test, dass es keine verborgenen Variablen zu geben scheint.
Die Kausalitäten, die wir makroskopisch in der Lage sind zu konstruieren, können wir in der Mikrowelt eben nicht konstruieren.
Das Fazit daraus wäre, die klassische Physik ist Phänomenologie, die für die Mikrowelt nicht gilt.
Danke für Ihre Erklärung dessen, was sich mir in seiner Identität als Mensch erschließt, in seinem Aufbau jedoch vollkommen entzieht.
…keine Ursache.
Hi Jürgen,
„…. die Quantenmechanik ist eine statistische Theorie, die das Verhalten sehr kleiner und sehr vieler Objekte statistisch beschreibt, weil hier der klassische Ansatz mit definierten Anfangsbedingungen nicht hinreicht.“
Die zeitgenössiche Physik geht davon aus, dass die Schrödingergleichung sowohl Ensembles wie auch Einzelobjekte zutreffend und vollständig beschreibt. Die Idee, dass hier nur Ensembles beschrieben werden, und Einzelobjekte nicht, ist eine nicht-gängige besondere Interpretation.
Es ist ja auch so dass eine neue Deutung der Mathematik immer auch sagen muss, welche Realität nun von der Wellenfunktion (eine komplexwertige Größe) beschrieben wird. Sie muss erklären, warum es Messkorrelationen an zwei Einzelobjekten gibt. Sie muss erklären, warum ein Einzelobjekt scheinbar wie ein Teilchen und wie eine Welle propagieren kann. Und dann sollte sie uns auch sagen, was wir denn unter einem Quantenfeld verstehen sollen. Sie sollte uns auch sagen, was denn die Mathematik physikalischer Theorien ganz allgemein beschreibt. Die Antworten an eine neue Deutung sind hoch, weil die Probleme so umfassend sind. Wolfang hat das einiges davon sehr zutreffend kommentiert.
Ich will die Lösung, die Herr Hoyer vorschlägt, nicht schmälern, all das kann richtige Aspekte aufzeigen. Aber es ist sicher nicht d i e Lösung, wie Du sie propagierst. Bitte bedenke: solange nicht klar ist, was in der Realität die Schrödingergleichung mit der Wellenfunktion beschreibt, wirst Du immer wieder neue Deutungen haben, aber keine davon wird jemals anerkannt werden. Unsere Wirklichkeit wird mit reellwertigen physikalischen Größen beschrieben, niemand beschreibt die Wirklichkeit mit komplexen Zahlen. Was sagt uns Herr Hoyer darüber? Was sagt er beschreibt die Wellenfunktion. Das interessiert mich – alles andere ist Deutung, die so oder so sein kann.
Übrigens zu Kausalität: Was einen Kausalzusammenhang begründet, ist in der Philosophie und der Physik unklar, genauso so unklar, wie die das, was die Schrödingergleichung beschreibt. Oder weisst Du, welche Kausalität den Messkorrelationen beim Zerfall eines verschränkten Systems zugrunde liegen? Es ist gut, sich darüber Gedanken zu machen, das schärft den Verstand. Aber Du gehst in all Deinen Beiträgen immer von einer realistischen Position aus (die des wissenschaftlichen Realismus). Es ist genau dieser wissenschaftliche Realismus, der zu den seit 100 Jahren ungelösten Problemen der Quantenphysik geführt hat. Die realistische Sicht auf die Welt scheitert bei Erkenntnissen der Quantenwelt. Die Welt ist nicht auf bestimmte Weise beschaffen, sondern wir ordnen Ihnen aus Beobachtungen eine Beschaffenheit zu und erklären diese durch Konvention erst zur Beschaffenheit, die allem zukommt, und tun dann aus pragmatischen Gründen so, als wäre sie so beschaffen.
Nur wenn man die Probleme der Quantenphysik so (konstruktivistisch) angeht, kann man sie auch lösen. Mit dem üblichen Realitätsverständnis der Physik geht es nicht (seit 100 Jahren nicht),.
Grüße Bernd.
Hi,
nochmal ergänzend: Du schreibst:
„Der Inhalt der Kopenhagener Deutung läßt sich in den folgenden Sätzen zusammenfassen ….“
Was Du dann aufführst ist nicht richtig. Es gibt eine Minimalinterpretation der Gleichung, der alle Physiker(innen) zustimmen, alles darüber hinaus ist Interpretation. Alles was Du dann anschließend aufführst ist besondere Deutung. Du baust also schon auf Besonderheiten auf, Voraussetzungen, die nicht generell akzeptiert sind.
Und der Schlüssel für ein Verständnis der Quantenphysik liegt nicht in der Bolzmannschen Theorie, sondern darin, was wir unter Realität und wie wir diese verstehen wollen. Wie betrachten wir die physikalische Welt und wie kommen wir zu einer Beschreibung dieser Welt, die logisch und konsistent ist und ohne Kategorienfehler auskommt? Das ist die Grundfrage, nicht die Frage was beschreibt die Kopenhagener Deutung.
Grüße Bernd
Die Welt, wie wir sie kennen, ist ein vom Menschen aufgebautes Werk, das sich nicht aus seiner Natur ergeben hat, sondern in der Fassung, die er davon versteht.
Das Leben jedoch ist in seiner Kausalität mit der Zeit verbunden, aus der es zum Einen besteht und zum Anderen noch einmal geboren wird. Die einzelnen Geburtsstationen dieses Lebens sind durch die Zeit auf ihre ganz eigene Art zurückgeworfen und miteinander verbunden. Was jedoch in ihrer linearen Abfolge abgebildet werden kann, das ist ihre verkörperte Zustandsform, die sich aus einem Gedächtnis an seinem Herz ergeben, sodass sie sich selbst durch das Herz erkennt, das sie zum Ausdruck bringt.
Im Grunde ist der Mensch die Endstation eines Prozesses, der sich in seinem Aufbau begründet, indem er sich als Mensch ergibt, der eine bereits abgeschlossenen Evolution verkörpert. Das Evolutionsergebnis wiederholt sich so lange, bis es in der Zeit angekommen ist, die sich mit ihm auseinandersetzt. Das bedeutet, der Mensch selbst wird in seiner geistigen Verfassung solange infrage gestellt, bis sich sein Recht auf Leben durchsetzt.
Naturgesetze tragen dazu bei, dass sich diese Zeit in einer Form von Leben manifestiert, die sich so zum Ausdruck bringen kann, dass sie sich in ihrer Neutralität vor dem Urknall als das rechtfertigen kann, was mit dem Urknall in das Universum einfließt und sich an seiner Einheit festmacht, damit sie ihren Anfang nicht verliert.
Der Ursprung allen Lebens ist nicht nur die Verbindung von Raum und Zeit, er liegt in einem Zustand verborgen, aus dem es, dieses Leben, erwachsen konnte, indem es sich in seiner Funktion als Informationsträger der Einheit ergab, die sich aus einer Lebensgemeinschaft in ihrer jeweils gültigen Form selbst erhalten kann. Die Eigenschaft der Kommunikation gewinnt die Vorzeit für das Leben, das in sie hineingeboren, aus aus ihr herausgeboren werden kann.
Ich weiß nicht, ob das von mir, für sie Geschriebene einen Sinn ergibt, doch ohne Zeiteinheit fehlt dem Menschen alles, was er braucht, um seine Abstammung an ihre Lebensform zu binden.
Der Mensch ist sozusagen die Evolutionsgeschichte, verkörpert als ihr Ergebnis und unermesslich an Informationspotenzial.
Es ist vllt. nicht d i e Lösung, aber es ist die einzige weit & breit! Insofern ist es schon d i e Lösung.
Wenn es dich wirklich interessiert: ich hatte Literatur ja angegeben, das Buch Synthetische Quantentheorie ist am ausführlichsten. Er bleibt keine Antwort schuldig, vom Elektron über Tunneleffekt und Alphazerfall bis zur relativistischen und Quantenfelder.
Wenn Hoyer richtig gerechnet hat (der mathematische Aufwand ist enorm) – und davon gehe ich mal aus – dann ist das eine wissenschaftstheoretische Glanzleistung – auch wenn du sie noch nicht so recht zu würdigen weißt … Hoyer ist kein Wichtigtuer, der die QM widerlegen will, sondern gelernter Physiker, der weiß, wovon er spricht.
Was aber mindestens so interessant ist: wieso ist es möglich, dass so unterschiedliche Ansätze und Mathematiken zu den gleichen richtigen Ergebnissen führen. Und wenn es die Hoyersche statistische Begründung gibt, dann gibt es auch wohl eine über Dgl.s, wie Einstein und Schrödinger vorschwebten.
Was sagt uns das über die Mathematik oder über die Ansicht, dass die Natur mathematisch ist?
Wenn alle eins gemeinsam haben, die Resultate, dann muss in diesem Haufen von statistischen, klassisch- und Bohm-mechanischen und matritzentechnischen Gedanken irgendwo der alles vereinigende wahre Kern liegen…, of niet?
Ich glaube, es geht um die Beziehung des Menschen zur Mathematik, denn im mathamatischen Denken wird die Struktur belegt, die das Denken fördert und nicht bloß nachweisen will.
Wer steckt hinter der Motivation überhaupt einen mathematischen Nachweis erbringen zu wollen, über das, was eigentlich selbstverständlich ist, da es ja ohne seine (des Menschen) Hilfe bereits vorhanden, eigentlich „nur“ eine neue Perspektive ergibt?
Wem fehlt diese Perspektive des Menschen, wenn man dem Leben durch seine endgültigen Form und dem (mathematisch nachvollziehbaren) Unterbau (aus dem Leben) gewiss sein kann?
Wodurch wird dieser Unterbau des Lebens konkret und nimmt Form in der Weise an, wie es unsere Gedanken hier tun?
Wir beschäftigen uns mit Lebens!fragen und nicht mit dem Tod! Tote Materie ist tot, sie ist dunkel, ungewiss, (noch) ohne Definition, ohne den Unterbau (ihres) Lebens.
Hallo Juergen,
die zentrale Fragen, die die Quantenphysik aufwirft, lautet: was beschreibt die Schrödingergleichung ? Das ist eine Gleichung mit komplexwertigen Variablen. Die hauptsächlichen Lösungen der Gleichung sind Wellenfunktionen. Wobei aber niemand weiss, was denn da in der Realität sich wellenförmig verhält. Tut man so, als würde ein Teichen wie eine Wellen propagieren, kann man rechnerisch richtige Vorhersagen machen. Wieso das so ist, versteht niemand. Wer behauptet, Teilchen hätten Welleneigenschaften, oder Teilchen würden wie Wellen propagieren, macht – philosophisch gesehen – einen schweren Kategorienfehler. Dass die Mikrowelt nur als Absurdität beschrieben werden kann, dürfen wir (müssen wir) Philosophen den Physikern auch nicht abkaufen.
In Kürze:
Bohr behauptet, die Schrödingergleichung beschreibt nicht die Realität – mehr sagt er nicht. Das ist die Überzeugung der meisten Physiker heute.
Bohm behauptet, sie würde ein „Führungsfeld“ beschreiben, ohne uns zu sagen, was das ontologisch sein soll.
Dann gibt es noch die viele Welten Theorie, die überhaupt keine Aussage dazu macht, was diese Gleichung beschreibt. Sie macht nur Aussagen zum sogenannten „Zusammenbruch“ der Wellenfunktion unter Messbedingungen. Warum ein „Zusammenbruch“ unter Messbedingungen stattfindet, weiß niemand. Dieser „Zusammenbruch“ wirft jede Menge Fragen zum Eigenschaftsbegriff und zum Begriff des „physikalischen Zustands“ auf.
Aber darüber steht das Rätsel, was die Mathematik physikalischer Theorien überhaupt beschreibt. Das ist nämlich keinesfalls klar (nicht nur bei der Quantentheorie). Gewiss ist nur: sie beschreibt nicht alle Aspekte der Realität, immer nur einen Teil davon!
Du siehst also, es ist nicht mit ein paar mathematischen Ableitungen getan – das sind ganz schwere Probleme, auf die jeder, der behauptet, er hätte die „Schlüssel zur Erklärung der Quantentheorie“ (s. Dein Text oben), eine Antwort geben muss . Ich will die Verdienste von Herrn Hoyer überhaupt nicht kleinreden. Ich glaube auch nicht, dass er den Erklärungsanspruch hat, den Du ihm zuschreibst. Aber wenn Du überzeugt bis, dass er uns weiterbringt, dann musst Du auf die Frage, was beschreibt die Schrödingergleichung mit ihren komplexwertigen Variablen, eine Antwort geben.
Grüße Bernd
Was, wenn die Schrödingergleichung, ich kenne weder ihre Entstehungsgeschichte, noch den Menschen, der sie aufgestellt hat, in ihren Variablen abbildet, was in gewisser Weise feststeht, jedoch seiner, Schrödingers, Geburt bedarf, um festgehalten werden zu können?
Ist es möglich, dass die Geburt des ersten Menschen nicht berechnet werden kann, ohne all die Variablen, die sich in seiner Nachfolge daraus ergeben?
Ist Energie, was seinen Anteil an ihrem Bedarf durch ewigen Bestand wiederlegen und gleichzeitig bestätigen kann?
Wodurch wird das Datum jeder Erstgeburt zum offenen Geheimnis?
Dient das menschliche Gedächtnis in seinem Aufbau dem Erhalt der Energie für das Herz einer Maschine, die der Mensch bedienen kann?
Setzt diese Maschine den Menschen in seinem Bewusstsein für ihr Herz ein?
Was gewinnt der Mensch durch eine Maschine, deren Herz den Menschen auf seine Erstgeburt zurückwirft?
Der Energieerhaltungssatz aus dem kleinsten Wert in Übereinstimmung mit der größten Einheit, eint das Hilfswort (Gott), mit dem sich übertragen lässt, was (Person) ist und welcher Rollenwechsel sich aus ihrer Verbindung mit dem höchsten Gericht und seinem Sohn ergibt.
Ich hoffe, Sie können verstehen, was ich damit meine, denn es ist mir nicht möglich als Mensch in seiner ganzen Fülle zu sprechen, da die Teil eines Lebens ist, dem ich nie ganz angehören werde, nicht in dieser Lebenperiode. Ich kann einzig hervorholen, was in mir von seinem Leben zeugt.
… da müsstest du natürlich im Hoyer selbst lesen.
Ich bin kein Hoyer-Fetischist! Aber ich denke, er verdient Respekt, weil er etwas geschafft hat, woran bisher alle Q-Physiker und vor allem -Philosophen gescheitert sind. Auch wenn dir dessen Lösung zu simpel vorkommt.
Ich glaube, du machst bei deinen Kommentaren oft den Fehler, dass du Philosophie predigst, aber physikalisch argumentierst.
Der Philosoph fragt nicht als erstes danach, was 𝜓 beschreibt, sondern ob und wie sie begründet ist, d.h. ob ihren Aussagen überhaupt zu trauen ist. Sie war nicht begründet, deswegen dieser ganze Wust von scheinbaren Besonderheiten der Quantenwelt.
Dann kommt jemand auf die Idee, dass die QT statistisch anfängt, damit aufhört und dann zwangsweise wieder statistisch wird (ein Physiker mag sich damit zufriedengeben, ein Philosoph niemals!), entdeckt den Kinken von Boltzmann, vermeidet den Fehler, leitet daraus 𝜓 und alle anderen Terme der QT ab und bringt eine kohärente Ordnung in den Laden.
Der Philosoph kann nun aber nicht anders, als den methodischen Regeln zu folgen, die er selbst anmahnt und die Theorie vorläufig zu favorisieren, die am besten begründet ist und das ist zZt. Hoyers statistische QT. Der Philosoph hat hier keine Wahl, weil es zZt. nur diese gibt.
Ich glaube, das schmeckt einigen deswegen nicht, weil die ach so geheimnisumwitterte QT auf eine rein statistische Bedeutung herunter-banalisiert wird.