Könnte die Zufälligkeit der Quantenmechanik das Ergebnis unsichtbarer Faktoren sein? [Duplikat]

Die Möglichkeit der Zufälligkeit in der Physik stört mich nicht besonders, aber wenn ich über die Möglichkeit nachdenke, dass Quarks ganz allgemein aus etwas noch Kleinerem bestehen könnten, denke ich, dass es wahrscheinlich (oder vielleicht sicher?) Tausende von Teilchen und Kräften gibt Schichten und Unterschichten von Kräften, von denen wir nichts wissen. Das brachte mich dazu, über Quantenmechanik nachzudenken.

Ich bin kein Physiker, aber ich finde es interessant, die Grundlagen der Physik zu lernen und zu erforschen, also frage ich mich: Könnte die in der Quantenmechanik beschriebene Zufälligkeit beim radioaktiven Zerfall das Ergebnis von zu schwachen Kräften und / oder Teilchen sein / klein für uns zu wissen, was jedoch zu dem falschen Anschein von Zufälligkeit führt?

Oder besser gesagt, kann man das ausschließen?

Es ist lustig, dass eine der Antworten auf diese Frage besagt, dass die Hypothese nicht falsifizierbar ist, und die andere sie falsifiziert.
Eine scharfsinnige Beobachtung!
Diese Frage kann im Wesentlichen umschrieben werden als „Könnten Dinge, die wir nicht verstehen, durch Dinge erklärt werden, die wir nicht wissen, die wir nicht wissen“ . Natürlich ist die Antwort ja.
Dieses Video über Verschränkung hat mein Verständnis des Themas verbessert.
@J ... Aber die Antwort ist nicht nein, wie die Antwort von Peter Diehr zeigt.
@OscarCunningham Habe ich das nicht gesagt?
@J ... ich meinte "Die Antwort ist nicht ja"
@OscarCunningham Ich glaube nicht, dass Peters Antwort das überhaupt sagt. Er sagte lediglich, dass es keine klassische „Hidden Variable“-Theorie gibt, die die Wirksamkeit von QM ersetzen kann. Das bedeutet nicht, dass nicht etwas Tieferes vor sich geht, das wir nicht verstehen. Wir wissen, dass QM nicht vollständig ist, daher liegt es nahe, dass irgendwann etwas anderes eine vollständigere Erklärung liefern könnte.

Antworten (2)

Wie in den Kommentaren erwähnt, ist dies eine viel untersuchte Frage. Einstein, Podolsky und Rosen schrieben eine Abhandlung darüber: „Kann die quantenmechanische Beschreibung der Realität als vollständig angesehen werden?“, die 1935 in Physical Review veröffentlicht wurde und heute allgemein als EPR-Abhandlung bekannt ist.

Sie betrachteten eine besondere Situation, und ihre Arbeit warf die Frage nach „verborgenen Variablen“ auf, vielleicht ähnlich den Mikrozuständen, die die Thermodynamik untermauern. Es wurden mehrere Theorien über "verborgene Variablen" vorgeschlagen, darunter eine von David Bohm, die das "Pilot Wave" -Modell von de Broglie wiederbelebte. Dies sind Versuche, eine Quantentheorie zu schaffen, die die Zufallszahlen als Grundlage der Quantenmechanik beseitigt.

1964 analysierte Bell die spezifische Art von Situation, die in dem EPR-Papier erscheint, unter der Annahme, dass sie die Bedingungen erfüllte, die Einstein et al. für "physische Realität" festgelegt hatten. Unter Verwendung dieser Analyse zeigte er dann einige spezifische Messungen, die mit jeder solchen verborgenen Variablen übereinstimmen, klassische Theorie würde eine Reihe von Ungleichungen erfüllen; diese sind heute als Bell-Ungleichungen bekannt. Es sind klassische Ergebnisse.

Er zeigte dann, dass für die gewöhnliche Quantenmechanik die Bell-Ungleichungen für bestimmte Einstellungen des Apparats verletzt werden. Das bedeutet, dass keine Theorie verborgener Variablen die Quantenmechanik ersetzen kann, wenn sie auch Einsteins Bedingungen für „physikalische Realität“ erfüllt.

Der EPR-Abstract lautet: „In einer vollständigen Theorie gibt es ein Element, das jedem Element der Realität entspricht. Eine hinreichende Bedingung für die Realität einer physikalischen Größe ist die Möglichkeit, sie mit Sicherheit vorherzusagen, ohne das System zu stören.“ In der Quantenmechanik in der Im Falle zweier physikalischer Größen, die durch nichtkommutierende Operatoren beschrieben werden, schließt die Kenntnis der einen die Kenntnis der anderen aus, dann ist entweder (1) die Beschreibung der Realität durch die Wellenfunktion in der Quantenmechanik nicht vollständig oder (2) diese beiden Größen Die Betrachtung des Problems, Vorhersagen über ein System auf der Grundlage von Messungen an einem anderen System zu treffen, das zuvor mit ihm interagiert hat, führt zu dem Ergebnis, dass, wenn (1) falsch ist, auch (2) falsch ist.Man wird daher zu dem Schluss geführt, dass die Beschreibung der Realität, wie sie durch eine Wellenfunktion gegeben ist, nicht vollständig ist.“

Tatsächlich kann man quantenmechanische Experimente durchführen, die routinemäßig Bells Ungleichungen verletzen; Ich bin derzeit daran beteiligt, eine zu erstellen, die durch Verletzung der Bellschen Ungleichungen validiert wird. Menschen tun dies seit über 40 Jahren. Das Hauptargument gegen den Abschluss dieses Kapitels sind die verschiedenen „Schlupflöcher“ in den Experimenten. Kürzlich wurde behauptet, dass ein einziges Experiment gleichzeitig alle Schlupflöcher geschlossen habe. Wenn das stimmt, dann gibt es keine klassischen Theorien über verborgene Variablen, die die reguläre Quantenmechanik ersetzen können, es sei denn, sie sind grob nicht-lokal. Einstein würde sicherlich nicht denken, dass dies eine Verbesserung wäre!

Ich habe eigentlich nicht wirklich herausgelesen, dass Sie OP mit Ja oder Nein beantworten
Wenn Sie die beiden von MvG notierten Papiere lesen, werden Sie feststellen, dass mindestens eine unwiderlegbare Behauptung übrig bleibt. Wichtig ist, dass jedes experimentelle Ergebnis mit der Quantenmechanik übereinstimmt; Einstein hat dies nicht einmal in Frage gestellt. Es besteht also keine Notwendigkeit für ein verstecktes Variablensystem; und die meisten Schlupflöcher sind geschlossen. Heute entwerfen wir Systeme, die auf quantenmechanischen Ergebnissen beruhen, die gegen die Bellschen Ungleichheiten verstoßen, wie z. B. Quantenteleportation.
Gibt es eine Möglichkeit, dies auf eine Weise zu erklären, die für einen Nichtphysiker sinnvoll ist? Intuitiv scheint es sicherlich, dass es immer unentdeckte Faktoren geben könnte, aber was ich über QM gelesen habe, scheint zu akzeptieren, dass die dem Universum innewohnende Zufälligkeit eine bewiesene Tatsache ist, und Ihre Antwort scheint damit übereinzustimmen. Können Sie auf Laienebene mehr über diese Bell-Ungleichungen erklären?
@JonofAllTrades Als anderer Nicht-Physiker, der letztes Jahr an einigen Seminaren über Theorien versteckter Variablen, Quantenmechanik usw. teilgenommen hat: Das Problem ist nicht der Zufall. Das Problem ist die Nicht-Lokalität , dh die Tatsache, dass wir hier auf etwas einwirken können und dies sofort etwas weit entferntes beeinflusst (siehe Quantenverschränkung). Sie können beweisen, dass jede Theorie versteckter Variablen, die mit der Quantenmechanik übereinstimmt, nicht lokal ist. Ich glaube, de Broglies Theorie der Pilotwelle war bereits eine nicht-lokale Theorie versteckter Variablen, die eigentlich gut funktionieren sollte.
Jedenfalls erinnere ich mich, dass der Referent in diesen Seminaren gezeigt hat, dass wir Nicht-Lokalität haben, sowohl wenn wir von der Vollständigkeit des QM ausgehen, als auch wenn wir dies nicht tun. Ich sehe jedoch nicht wirklich etwas Falsches an Theorien zu nicht lokalen versteckten Variablen ... Ich meine: QM ist nicht lokal, also ist es nichts Neues. Das Ganze scheint sich um die Einstein-Prämisse zu drehen, dass wir wollen, dass das Universum lokal ist, was einfach nicht der Fall zu sein scheint, aber das sagt uns nur, dass Einstein falsch lag und wir den Begriff der physikalischen Realität ändern sollten. (Aber ich habe vielleicht einiges von dem, was ich gehört habe, falsch verstanden/vergessen).
@Bakuriu: Nichtlokalität verstößt gegen das Nichtkommunikationstheorem der Speziellen Relativitätstheorie, das nichtkausale Beziehungen zulässt. Das gefiel Einstein definitiv nicht! Es macht es auch nicht klassisch, denn klassische Physik + spezielle Relativitätstheorie ist immer kausal. Die nicht-lokalen Wirkungen gewöhnlicher QM erlauben keine überlichtschnelle Kommunikation und erscheinen daher nur auf den ersten Blick nicht-kausal. Verstrickung ist ein subtiles Konzept.
@Peter Warum ist die Einführung nichtkausaler Beziehungen so eine große Sache? Aus ontologischer Sicht muss es eine nicht-kausale Schicht geben, die alles andere verursacht, und die Physiker erforschen einfach hinter ihr.
@AS: Entschuldigung, aber ich weiß nicht einmal, was das Wort Ontologie bedeutet. Ich bin Experimentalphysiker und Ingenieur, kein Philosoph!

Die Antwort auf Ihre Frage lautet, ungeachtet dessen, was Kommentatoren sagen, ja, unsere Beobachtungen in der Physik könnten durch Faktoren verursacht werden, die in einem so unerreichbaren kleinen Maßstab eine Rolle spielen, dass wir sie noch nicht erkennen können.

Dies hat sogar einen Präzedenzfall: Vor Einstein konnten wir nicht sagen, was die scheinbar unberechenbare Bewegung mikroskopischer Objekte verursachte. Siehe Animation ( Quelle ):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Seine Beschreibung dessen, was wir jetzt Brownsche Bewegung nennen, beschrieb korrekt die Bewegung der blauen Kugel als Ergebnis des ständigen Beschusses der viel kleineren roten Kugeln. Während dies zunächst nicht hilfreich erscheint, helfen die Gesetze der Thermodynamik und Wahrscheinlichkeitsregeln dabei, nützliche makroskopische Bewegungsgrößen auf zellulärer Ebene abzuleiten, z. B. wie weit die blaue Kugel nach einer bestimmten Zeit von ihrem Startzentrum entfernt sein wird .

Vielleicht, ja, bombardieren winzige Kugeln von Planck-Länge das Innere aller Kerne und verursachen die Emissionen, die wir jetzt mit der schwachen Kraft beschreiben. Was Sie jedoch vorschlagen, ist keine Physik. Wenn Sie Ihre Vorhersage auf diesem Gebiet nicht beobachten können, können Sie nicht erwarten, dass andere sie als De-facto-Modell der Natur betrachten.

Während Sie Recht haben mögen, dass die Ursache für QM-Phänomene diese winzigen, schwer zu messenden Wechselwirkungen sind, machen Sie ohne Beweise nur Mathematik (und ohne die Mathematik machen Sie nur Science-Fiction). Dies war einer der führenden Kritikpunkte, die wir immer wieder an der Stringtheorie hören.

Ich möchte wiederholen, dass der Punkt von OP nicht falsifizierbar ist : Zufälligkeit gefunden .. sei das Ergebnis von Kräften und / oder Partikeln, die zu schwach / klein sind, als dass wir sie noch kennen könnten . Dies ist immer eine Möglichkeit, aber da es nicht falsifizierbar ist, ist es keine Physik.
Nun, ich denke, die meisten werden mir da widersprechen, und daher behaupte ich nicht, ein Physiker per se zu sein, aber ohne Mathematikkenntnisse zu formulieren, formulieren ich oft physikalische Darstellungen der Physik in meinem Kopf, und es scheint mir, dass wenn Ich kann Verhalten hypothetisieren und dann korrelierendes Verhalten an zwei entgegengesetzten Extremen beobachten, zum Beispiel die Art und Weise, wie die Schwerkraft unter normalen Umständen auf der einfachsten und grundlegendsten Ebene funktioniert, und dann die Art und Weise, wie sie Objekte in der Nähe eines Schwarzen Lochs beeinflusst, wenn meine Hypothese physikalisch mit dem Verhalten übereinstimmt an beiden Extremen beobachtet, ...
... dann könnte ich möglicherweise auch ohne direkte Beobachtung sehr sicher sein, dass es genau ist. Das scheint mir Physik zu sein; obwohl wir solche kleinen/schwachen Teilchen/Kräfte mit der gegenwärtigen Technologie nicht direkt beobachten können, könnten wir, wenn eine Hypothese mit beobachtbarem Verhalten der Physik an beiden von zwei entgegengesetzten Extremen übereinstimmen kann, die Hypothese als sehr wahrscheinlich bestimmen, obwohl wir es nicht können testen/beobachten Sie es direkt in einem Experiment.
Was Sie vorschlagen, ist ein guter Anfang; Ich empfehle Ihnen, Galileos „Zwei neue Wissenschaften“ zu lesen, das in Form eines ausgedehnten Dialogs zwischen drei Personen vorliegt.
Was? Dies ignoriert vollständig die theoretischen und experimentellen Demonstrationen der Verletzung der Bell-Ungleichungen.
@DanielSank Hallo. Brunnen. Ich verstehe wirklich nicht, warum du das gesagt hast. Wo ignoriert er es? Das Experiment, das Sie sagten, weist tatsächlich darauf hin, dass es in der Quantenmechanik keinen lokalen Determinismus geben kann . Bußgeld! Aber wie sieht es mit nicht-lokalem Determinismus aus? Wie wäre es mit Quanten-Nichtgleichgewichtstheorien? Dieses Experiment schließt Nichtdeterminismus nicht aus. Das Wort „lokal“ ist ziemlich wichtig und kann nicht ignoriert werden. Ich finde diese Antwort schön: Sie sagt: "Vertraue immer dem Experiment", und sagt auch: "Ohne Experiment macht man nur Mathe".
@ Physiker137, ja, ich habe weder die Ablehnungen noch die Vereinbarung mit Bell-Inequality-Shoutout-Guy verstanden. Es waren Antworten wie diese, die mir klar machten, dass Physics.StackExchange „Wissenschaft durch Popularität“ ist, und mich veranlassten, die Teilnahme einzustellen.
Könnte die Zufälligkeit der Quantenmechanik das Ergebnis unsichtbarer Faktoren sein? [Duplikat]
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