Wellen-Teilchen-Dualismus

Der Wellen-Teilchen-Dualismus fasziniert mich immer noch/wieder. Das Licht sowohl Welle, wie auch Teilchen sein kann ist ja noch schön und gut. Etwas das keine Ruhemasse besitzt und sich ständig mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt ist ja auch etwas besonderes. Aber das Elementarteilchen wie Elektronen auch diesen Duallismus besitzen stellt ja irgendwie alles auf den Kopf.
Kleiner Kurs zum Doppelspalt Versuch:
Durch ein Blech mit zwei senkrechten Spalten werden Elektronen geschossen. Eigentlich müssten hinter dem Blech nun zwei senkrechte Striche zu sehen sein, stattdessen sieht man ein Interferenzbild. Hierführ müssten die Elektronen aber durch das Blech fliegen können, was nicht passiert. Das ist wie der Skifahrer auf dem Bild:
Das Besondere ist auch noch, das das ganze nicht bei den kleinen Teilen aufhört. Nein das geht noch weiter hin zu Molekühlen. Wo die Grenze, ab wann ein Teilchen zu groß für den Dualismus, ist stand in meinem Physikbuch noch nicht, nur soweit, dass es sich um die Größe von Bakterien handeln müsse.
Find ich Faszinierend 🙂

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5 Responses to Wellen-Teilchen-Dualismus

  1. MentalRover sagt:

    Hi du, da muss ich ja doch mal ein wenig auf mehr Exaktheit pochen ;-).

    „Durch ein Blech mit zwei senkrechten Spalten werden Elektronen geschossen. Eigentlich müssten hinter dem Blech nun zwei senkrechte Striche zu sehen sein,[…] “

    Nö.

    „Stattdessen sieht man ein Interferenzbild.“

    Das ist erstmal völlig normal. Das Interferenzbild ist die statistische Verteilung der Häufigkeiten. Bei 10000000 abgeschossenen Teilchen werden x durch den linken und y durch den rechten Spalt gehen, und dabei jeweils unterschiedlich intensiv abgelenkt (Streueffekt).

    Die Häufigkeiten im Aufprall auf der Wand in Verbindung mit den Überlagerungen durch die zwei Spalten ergeben die Hell-Dunkel Zonen des Interferenzmusters. Dazu muss kein Teilchen „durch das Blech“ fliegen.

    Das Problem des Dualismus ergibt sich nicht dadurch, dass Elektronenstrahlen dieses Bild veursachen. Das ist völlig erklärlich.

    Das Problem tritt auf, weil ein einzelnes Teilchen(!) dieses Interferenzmuster verursacht. Das heisst, das eine einzige Teil ist sowohl durch den linken als auch durch den rechten Spalt geflogen. Hier kommt der Skifahrer ins Spiel.

    Unser Verstehensproblem besteht darin, dass die Elementardinger eigentlich weder Teilchen noch Welle sein müssen. Teilchen und Welle sind aber die Dinge aus unserem Erfahrungsbereich, die wir verstehen können. Und mit diesen beiden Konzepten lassen sich Effekte bzw. Wirkungen der Elementardinger darstellen und besprechen.
    Die Schwierigkeit dabei ist nur, dass in unserem Erfahrungsbereich Teilchen und Welle zwei völlig getrennte Phänomene sind. Daher nehmen wir quasi bestimmte Perspektiven ein, wenn wir die Elementardinger mal wie das eine, mal wie das andere betrachten, um den jeweiligen Aspekt zu diskutieren.
    (Wie bei einem Kipp-Bild, wo man mal die Kisten von oben, mal von unten sieht, aber irgendwie nie beides gleichzeitig leisten kann)

    Deswegen sagt ja Hans-Peter Dürr: „Auch die Wissenschaft spricht nur in Gleichnissen“ (Buchtitel)

  2. Mannsven sagt:

    Nochmal zu dem „ein einzelnes Teilchen“:
    Ist das so zu verstehen das sich das Teilchen hinter dem Spalt selber trifft und dadurch ablenkt oder welche Bedeutung hat das Durchfliegen der beiden Spalte?
    Denn das ist ja auch nur wieder eine Modellvorstellung, den Flug selber, und damit das durchfliegen der beiden Spalte, kann man ja nicht beobachten oder?

  3. MentalRover sagt:

    „oder welche Bedeutung hat das Durchfliegen der beiden Spalte?“

    Ja, das genau ist der Welle-Aspekt des Ganzen. Wenn man in „Teilchen“ denkt, kann es ja eigentlich nur durch den linken ODER den rechten Spalt gehen. Ein Interferenzmuster ist nicht möglich.

    Setzen wir für das was du „Teilchen“ nennst mal das Wort „Dingens“, dann geht das Dingens durch beide Spalten und interferiert. Und verhält sich damit wie eine Welle.

    Denken wir aber „Welle“, dann stellt sich das Phänomen so dar, wie eine Welle im Meer, die auf zwei Eingänge eines Hafens trifft und dahinter im Hafenbecken eben Interferenzen zeigt.

    (ungefähr wie: http://www.physik-mit-links.de/13_2_wellen/wellen_Wasserwellen_files/doppelspalt.gif (quelle:http://www.physik-mit-links.de/13_2_wellen/wellen_wasserwellen.htm) )
    ( oder: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Young.gif (Quelle: Wikipedia: Doppelspaltexperiment))

    Wenn es nur das wäre, wäre ja alles Bingo.

    „Denn das ist ja auch nur wieder eine Modellvorstellung, den Flug selber, und damit das durchfliegen der beiden Spalte, kann man ja nicht beobachten oder?“

    Doch. Und das genau ist ja das Verwirrende. Man kann die Versuchsanordnung so gestalten, dass man genau beobachtet, durch welchen Spalt das Dingsbums fliegt. Und durch diese Tatsache verschwindet das Interferenzmuster und es erscheint ein Strich.
    Das heisst: Durch den Beobachtungsvorgang selbst wird das Verhalten verändert. Der Beobachter ist plötzlich nicht mehr neutral, sondern wird zum Teil des Systems, das er beobachtet.

  4. Mannsven sagt:

    ah cool das du dir soviel mühe gemacht hast. 🙂
    Danke

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