~~SLIDESHOW physik~~
Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik
Untertitel: Schrödingers Katze
Erwin Schrödinger hat 1935 ein Gedankenexperiment vorgeschlagen, mit dem er darauf hinweisen wollte, dass der Übergang von der Quantenmechanik zur klassischen Physik Probleme aufwirft.
Kollaps der Wellenfunktion
Ein Elektron in der Hülle eines Atoms befindet sich an keinem bestimmten Ort, sondern in einem Orbital, das seiner Aufenthaltswahrscheinlichkeit entspricht. Das Elektron befindet sich in einem Überlagerungszustand aus allen möglichen Orten. Es befindet sich überall und nirgends. Wenn man aber eine Messung durchführt, dann wird man das Elektron immer an einer bestimmten Stelle finden (folgende Abb.). Wie lässt sich dieses Dilemma interpretieren?
Ende der 1920er entstand unter Federführung von Nils Bohr eine Interpretation, die heute als Kopenhagener Deutung bekannt und verbreitet ist. Vereinfacht besagt sie: Solange man an einem Quant keine Messung vornimmt, befindet es sich in allen möglichen Zuständen. Diese werden durch seine Wellenfunktion beschrieben. In dem Moment, in dem man aber eine Messung durchführt, kollabiert die Wellenfunktion und man findet das Teilchen in einem bestimmten Zustand. Ein anderer Denkansatz ist die Viele-Welten-Interpretation.
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a) Flächendarstellung eines 2p-Orbitals. Das Elektron befindet sich mit 90%iger Wahrscheinlichkeit innerhalb der Fläche. Wo, kann man nicht sagen,
b) Beim Messen findet man das Elektron immer nur an einer bestimmten Stelle. Die Punkte zeigen die „Fundorte„ von vielen tausend Messungen. Je größer die Aufenthaltswahrscheinlichkeit, desto enger liegen die Punkte.
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Schrödingers Katze
Und nun zur Katze (F2). Mit seinem Gedankenexperiment wollte Schrödinger zeigen, dass der Übergang von Quanten zu großen Objekten nicht problemlos ist und zu - scheinbar - paradoxen Situationen führen kann. Wir wissen aus Erfahrung, dass man niemals lebendtote Katzen sieht! Wir wissen auch, dass man Quanten durch Wellenfunktionen sehr gut beschreiben kann. Dieses mathematische Konzept ist experimentell extrem gut belegt. Mehr wissen wir nicht! Der Rest ist Interpretation und daher Geschmackssache!
Nach der Kopenhagener Deutung ist die Katze tatsächlich in einem Mischzustand, solange du nicht in der Box nachsiehst. Erst durch das Nachschauen „entscheidet“ sich, ob die Katze lebendig ist oder nicht. Genauso wie man auch für ein Elektron im Orbital in Abb. b erst zum Zeitpunkt der Messung feststellt, wo es sich befindet. Nach der Viele-Welten-Interpretation siehst du beim Öffnen in einem Universum eine tote und in einem anderen Universum eine lebende Katze. Daneben hat sich in den letzten Jahren noch eine andere Interpretation entwickelt, die man Dekohärenz-Deutung nennt.
Zusammenfassung
Der Übergang von der Quantenwelt zur klassischen Physik der großen Objekte wirft nach wie vor Probleme auf.
Es existieren verschiedene Interpretationen, wie man mit diesem Problem umgehen soll. Der Klassiker ist die Kopenhagener Deutung, die moderne Version die Dekohärenz-Deutung.
