Warum braucht das Universum Quantensuperposition? [geschlossen]

Meine Frage bezieht sich nicht auf die Natur oder Realität der Quantenüberlagerung, die Überlagerung ist eine Tatsache, und darüber kann man nicht streiten.

Meine Frage ist: Was ist der Zweck der Überlagerung und warum braucht das Universum sie?

Jedes Gesetz der Physik hat seine Notwendigkeit und macht absolut Sinn, dass das Universum ohne es nicht funktionieren kann. Aber wenn man an Superposition denkt, scheint es, dass die physikalischen Gesetze mit oder ohne Superposition gut funktionieren!

Bearbeiten: Ich stelle nicht die Überlagerung selbst in Frage, sondern die Weisheit dahinter. Stellen Sie sich eine Welt ohne Superposition vor, in der jeder Zustand von Anfangsbedingungen bestimmt wird, was wird sich im Universum ändern?

Ihre Frage ist unklar. Sie sagen, Superposition sei eine Tatsache, dann sagen Sie, sie sei unnötig. Sie erklären nicht, warum Sie Überlagerungen für unnötig halten. Da Sie Ihr Problem nicht erklärt haben, kann niemand darauf eingehen.
Ich denke nicht, dass die Frage allein auf die Sprache geschlossen werden sollte. Die starke Kraft hält den Kern zusammen. Die elektromagnetische Kraft hält Atome zusammen. Die meisten Quantengesetze verleihen dem Universum, in Ermangelung eines besseren Wortes, eine Struktur. Nehmen Sie die Schwerkraft weg und Sterne fliegen zum Beispiel auseinander und die Atmosphäre verlässt die Erde. Es war kein guter Tag, als der Gravitationsschalter ausgeschaltet wurde. Was passiert also, wenn Sie die Überlagerung verschwinden lassen? Was explodiert? So habe ich die Frage jedenfalls gelesen.
@userLTK genau!
Diese Frage sollte besser auf Philosophy.SE gestellt werden . Das Universum „braucht“ nichts und hat laut Wissenschaft keine „Weisheit“. Was die Vorstellung einer Welt ohne Überlagerung betrifft, so ist sie wahrscheinlich in keiner Weise mit unserer Welt verbunden, wenn man den Urknall mit einbezieht. Wenn Sie nur das moderne Leben einbeziehen (wie in diesem hypothetischen Universum, das in seinem aktuellen zu analysierenden Zustand erscheint), funktioniert die gesamte Elektronik nicht mehr, da die moderne Elektronik von Quanteneffekten für Dinge wie Zenerdioden abhängt.
Die Philosophie kann Ihnen auch dabei helfen, ein ontologisches Dilemma zu lösen, in das Sie sich selbst gebracht haben: Unser Universum hat keine Quantenüberlagerung. Genauer gesagt, unser Universum wird von Wissenschaftlern modelliert, die Modelle verwenden, die Quantenüberlagerung verwenden, um zu beschreiben, was sie sehen. Indem Sie sich eher auf die Modelle als auf die Realität konzentrieren, ist es einfacher zu verstehen, warum es so einfach ist, sich eine andere Welt vorzustellen – alles, was Sie sich vorstellen, ist ein einfacheres Modell!
Ich glaube nicht, dass diese Frage schlecht wäre. Meiner Meinung nach wäre eine Erklärung, wie die Dinge ohne QM aussehen würden (genauer: wie sie nicht aussehen würden), eine ziemlich gute, ontopische Antwort. „Was wäre wenn“-Fragen haben einen hohen pädagogischen Wert.

Antworten (3)

Das behauptest du

Wenn man an Superposition denkt, scheinen die physikalischen Gesetze mit oder ohne Superposition gut zu funktionieren

ist so ziemlich völlig falsch, und es gibt viele Experimente, die nur durch Quantenüberlagerungen konsistent interpretiert werden können. Sie können aus fast der gesamten Quantenmechanik wählen; Mein Favorit ist das Experiment in der zweiten Hälfte dieser Antwort , aber Sie können auch Mandeldips , Atomuhren , Spinechos , jedes einzelne Experiment, bei dem Verschränkung eine Rolle spielt, die Strukturen jedes Atoms und Moleküls und tatsächlich die Basis von allem betrachten der Chemie und unzählige andere.

Wenn Sie jedoch eine Liste aller Experimente wünschen, bei denen Überlagerungen erklärt werden müssen, ist dies nicht der richtige Ort dafür.

Die Überprüfung der Überlagerung durch Experimente ist nicht meine Frage. Meine Frage geht tiefer. Stellen Sie sich eine Welt ohne Überlagerung vor, in der jeder Zustand aus der Anfangsbedingung bestimmt wird, die physikalischen Gesetze funktionieren einwandfrei!
Sie meinen, eine Welt, in der eines der grundlegenden Postulate der Quantenmechanik grundlegend geändert wird? Was verstehst du dann unter "den Gesetzen der Physik"?
Sie verstehen meine Frage, aber Sie vermeiden es, sie direkt zu beantworten. Lesen Sie den Kommentar von @userLTK zu meiner Frage.
@DeepBlue Sie sprechen davon, warum ein deterministisches System die Daten nicht beschreiben würde, und Emilio gibt Ihnen die Liste, die eine quantenmechanische Überlagerung erforderlich macht.
@DeepBlue Welcher Teil von "Ohne Überlagerungen gäbe es keine Atome, keine Moleküle und keine Chemie" ist nicht klar?
Aber bleibt ein Atom nach der Messung oder der Wechselwirkung mit äußeren Kräften (Kollaps der Wellenfunktion) nicht Atom? ... Sie geben auch Beispiele für Anwendungen, die Superpositionsphänomene ausnutzen, um zu erklären, warum das Universum ohne sie nicht existieren kann!
@DeepBlue Nein. "Quantenmechanik ohne Überlagerungen" ist wie "Newtonsche Mechanik ohne Trajektorien". Es ist sinnlos, auch nur zu versuchen und darüber nachzudenken.

Warum braucht das Universum Quantensuperposition?

Wegen der Wellennatur der Materie. Schauen Sie sich den Wikipedia- Artikel zur Quantenannahme an:

„Die Quantenüberlagerung ist ein grundlegendes Prinzip der Quantenmechanik. Sie besagt, dass ähnlich wie Wellen in der klassischen Physik zwei beliebige (oder mehr) Quantenzustände addiert („überlagert“) werden können und das Ergebnis ein weiterer gültiger Quantenzustand ist; und umgekehrt, dass jeder Quantenzustand als Summe von zwei oder mehr anderen unterschiedlichen Zuständen dargestellt werden kann. Mathematisch bezieht es sich auf eine Eigenschaft von Lösungen der Schrödinger-Gleichung. Da die Schrödinger-Gleichung linear ist, wird jede Linearkombination von Lösungen auch a sein Lösung".

Beachten Sie, dass die Schrödinger-Gleichung eine Wellengleichung ist. Wir können Elektronen aufgrund der Wellennatur der Materie beugen . Und Neutronen auch. Und Protonen. Sehen Sie sich Direct Measurement of the Quantum Wavefunction von Jeff Lundeen und anderen an. Er hält die Wellenfunktion für etwas Reales, das im Labor gemessen werden kann.

Meine Frage bezieht sich nicht auf die Natur oder Realität der Quantenüberlagerung, die Überlagerung ist eine Tatsache, und darüber kann man nicht streiten. Meine Frage ist: Was ist der Zweck der Überlagerung und warum braucht das Universum sie?

Das braucht es an sich nicht. Und es hat keinen Zweck per se. So ist die Welt. Alles ist Felder und Wellen. Darum geht es in der Quantenphysik. Diese Wellen können "übereinander reiten" oder sich schneiden oder kombinieren, woraufhin sie sich überlagern.

Jedes Gesetz der Physik hat seine Notwendigkeit und macht absolut Sinn, dass das Universum ohne es nicht funktionieren kann. Aber wenn man an Superposition denkt, scheint es, dass die physikalischen Gesetze mit oder ohne Superposition gut funktionieren!

Diese Gesetze haben keine eigene reale Existenz. Wir beobachten Dinge und nehmen Beweise zur Kenntnis, dann entwickeln wir Theorien, die „Gesetze“ enthalten, die beschreiben, wie das Universum funktioniert.

Bearbeiten: Ich stelle nicht die Überlagerung selbst in Frage, sondern die Weisheit dahinter. Stellen Sie sich eine Welt ohne Superposition vor

Ich fürchte, ich kann nicht. Weil ich mir eine Welt ohne Wellen nicht vorstellen kann. Eine Welt ohne Wellen ist überhaupt keine Welt.

wo jeder Zustand aus Anfangsbedingungen bestimmt wird, was wird sich im Universum ändern?

Ich kann nicht sagen, dass ich es genau weiß. Aber ich fürchte, die Antwort ist nichts . Eine Welt ohne Wellen ist überhaupt keine Welt, und eine Welt ohne Veränderung auch nicht.

Aber in der QM sprechen wir bei der Beschreibung der Quantenzustände eines Teilchens nicht von echten Wellen, sondern eher von Wahrscheinlichkeitswellen.
@DeepBlue: Jeff Lundeen und andere sind es. Schauen Sie sich das an : "...Physiker kommen zu einem funktionierenden Verständnis davon durch seine Verwendung zur Berechnung von Messergebniswahrscheinlichkeiten durch die Born-Regel. Tomographische Methoden können die Wellenfunktion aus gemessenen Wahrscheinlichkeiten rekonstruieren. Im Gegensatz dazu haben wir eine Methode demonstriert, um sie direkt zu berechnen Messen Sie die Wellenfunktion so, dass ihre realen und imaginären Komponenten direkt auf unserem Messgerät erscheinen .
So Ihre kurze Antwort auf meine Frage "Es braucht es nicht per se. Und es hat keinen Zweck per se". Für mich kann ich mir die Hilfe eines physikalischen Phänomens nicht zwecklos vorstellen, es muss einen starken Grund geben, warum Superposition eine Realität ist!
@DeepBlue: Die kurze Antwort lautet: Überlagerung geschieht, weil auf einer grundlegenden Ebene alles Wellen im Raum sind. Zum Zweck kann ich leider nichts sagen.

Es gibt viele physikalische Phänomene, die nicht ohne Überlagerung erklärt werden können. Aber ich werde nicht darauf eingehen, da es ziemlich offensichtlich ist. Ich möchte dazu noch einen weiteren, eher abstrakten Grund nennen. Zunächst einmal ist die Frage natürlich etwas zu vage, es wäre wirklich hilfreich, wenn Sie sie eloquent formulieren würden.

Jedenfalls werden die meisten (ich denke, es ist ziemlich sicher zu sagen, „alle“) der fundamentalen Gesetze der Physik durch Differentialgleichungen beschrieben. Und bis wir unter Kleinwinkelnäherung sprechen, sehen wir, dass, wenn eine Gleichung eine Lösung x 1 und eine andere Lösung x 2 hat, daraus sofort folgt, dass x 1 + x 2 auch eine Lösung dieser Gleichung ist, diese letztere Lösung ist bekannt als Überlagerung von Die ersten beiden Lösungen. Also, mein Argument stellt nun fest, dass Superposition tatsächlich etwas ist, was aus folgtdie Grundgesetze der Physik. (Zum Beispiel Newtons Bewegungsgesetze und Schrödinger-Gleichung in der Quantenmechanik; beides sind lineare Differentialgleichungen zweiter Ordnung.) Sie würden dies auch nicht in nichtlinearen Systemen oder außerhalb der Kleinwinkelnäherung sehen . Jetzt möchte ich auch etwas Philosophisches zum Begriff „Überlagerung“ hinzufügen. Sie sehen, Überlagerung ist nicht etwas Physikalisches wie eine elektromagnetische Welle oder ein Eektron oder die Erde oder Kraft oder Energie usw. Es ist nicht einmal ein Phänomen, sondern eine Beschreibung eines bestimmten Zustands eines Systems.

Warum braucht das Universum Quantensuperposition? [geschlossen]
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