Welche Kenntnisse über Quantenphysik sollten Sie haben, um einen harten Science-Fiction-Roman zu schreiben?

Um den Kommentar von F1Krazy zu wiederholen, brauchen Sie nur Kenntnisse der Quantenphysik, wenn Ihre Geschichte von der Quantenphysik abhängt. Sie könnten über Informationstechnologie, Orbitalmechanik, synthetische Biologie oder ein Dutzend anderer Themen schreiben, ohne jemals die Quantenmechanik zu erwähnen (oder zu verstehen).

Obwohl es viele verschiedene Arten gibt, Romane zu schreiben, scheint es mir, dass die erfolgreicheren Geschichten als Geschichten beginnen und nicht als angesammelte Forschungsnotizen. So oft wie nicht, erfindet die Geschichte Technologien, die möglicherweise vorhanden sind, um die Geschichte zum Laufen zu bringen. Zwei gängige Beispiele sind Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit und Zeitreisen. Die meisten Physiker werden argumentieren, dass beide Phänomene angesichts unseres derzeitigen Wissens über das Universum nicht möglich sind. Aber es gibt viele gute und sogar großartige Geschichten, die davon abhängen, dass diese beiden Aktionen möglich sind. Die Geschichte macht Handbewegungen, um Wurmlöcher oder Schwarze Löcher oder zusätzliche Dimensionen von Raum und Zeit oder etwas, das nach Wissenschaft klingt und das Fortschreiten der Geschichte ermöglicht, zu erzeugen.

Wenn Sie akzeptieren, dass die Geschichte die technologischen/wissenschaftlichen Bedürfnisse diktiert, dann schreiben Sie die Geschichte. Bestimmen Sie die minimale Menge an Handbewegungen, die Sie benötigen, damit die Geschichte funktioniert. Suchen Sie im Internet nach Informationen zu diesem Thema. Sehen Sie, ob Sie einen Wissenschaftler finden, der bereit ist, über das Thema zu plaudern. In die Bibliothek gehen. Gehen Sie zu Worldbuilding.Stackexchange.com, zeigen Sie, dass Sie Ihre Hausaufgaben gemacht haben, und stellen Sie eine konkrete Frage. Seien Sie auf jeden Fall bereit, die Geschichte zumindest teilweise zu biegen, damit sie besser zur Wissenschaft/Technologie passt.

Lesen Sie schließlich viel, sowohl Belletristik als auch Sachbücher. Versuchen Sie zu verstehen, was funktioniert, um Ihr Interesse aufrechtzuerhalten. Dann schreiben Sie in dem Wissen, dass das meiste, was Sie schreiben, nicht veröffentlicht wird. Schreiben Sie zum Üben, um Ihre Fähigkeiten zu verbessern, um verschiedene Ansätze auszuprobieren. Dann lesen Sie weiter. Spülen und wiederholen.

Ich kann nichts Besseres tun als die Antwort von JoeStonecash, wenn es um die Frage nach dem Gesamtbild geht, und ich ermutige Sie, diesen Ratschlag zu befolgen und sich insbesondere keine Gedanken über die Quantenphysik zu machen, bis sie irgendwie für Ihre Geschichte entscheidend wird. Gleichzeitig stimme ich voll und ganz dem Kommentar von Patrick Stevens zu, dass „das Thema einzigartig unter den Wissenschaften darin ist, wie nah das Verständnis der meisten Menschen an völligem Unsinn ist.“ Daher wollte ich auch den Teil Ihrer Frage ansprechen, der spezifisch für die Quantenphysik ist, wo ich denke, dass die Hauptsache darin besteht, die großen Fehldarstellungen zu kennen und zu vermeiden, die da draußen sind, zumindest wenn Sie sich für den wissenschaftlichen Blickwinkel entscheiden .

Als Haftungsausschluss: Ich bin kein Physiker, aber ich arbeite mit Physikern zusammen und habe versucht, mich auf Dinge zu beschränken, von denen ich überzeugt bin. Wie JoeStonecash erwähnte, sollten Sie alles, was unten geschrieben ist, mit anderen Quellen bestätigen, bevor Sie es in Ihrem Schreiben verwenden.

Der am meisten missverstandene Teil der Quantenphysik ist nach meiner Erfahrung beim Lesen von Science-Fiction, was die Quantenphysik sagt, passiert, wenn etwas "beobachtet" wird. Beginnen wir damit, den Sachverhalt klarzustellen: Die Begriffe "Beobachtung" und "Messung" bedeuten lediglich, dass ein System mit einem anderen ausreichend großen System interagiert. Diese Wechselwirkungen verursachen "Dekohärenz", und das kleinere System entwickelt sich schnell zu einem Zustand, in dem wir das Ergebnis der Messung (und nur dieses Ergebnis) mit klassischen Begriffen und gewöhnlicher Grundschulwahrscheinlichkeit vernünftig beschreiben können. Wir sagen, dass die Wellenfunktion des Systems "kollabiert" ist. Aber die Natur des Systems ist immer noch quantenhaft, und im Allgemeinen werden alle nicht gemessenen Aspekte des Systems immer noch der klassischen Beschreibung trotzen, selbst im Moment der Beobachtung.

Um nun einige damit verbundene Missverständnisse in der Science-Fiction anzusprechen:

• Obwohl die Beobachtung normalerweise lächerlich schnell ist, macht sie das nicht buchstäblich augenblicklich. Mit einem äußerst sorgfältigen Experiment können Sie die Interaktion mit dem größeren System unterbrechen, bevor die Dekohärenz so weit fortgeschritten ist, dass eine klassische Beschreibung viel Sinn ergibt.

• Ein "Beobachter" muss keine mysteriösen Kriterien wie Bewusstsein oder Menschsein erfüllen, und die Physik ändert sich nicht, je nachdem, ob es sich um eine Person handelt, die das Betrachten durchführt. Damit sich eine Interaktion wie eine Beobachtung verhält, ist lediglich erforderlich, dass der „Beobachter“ groß genug ist. (Und denken Sie daran, das ist nach den Maßstäben der Quantenphysiker „groß“, also nicht sehr.)

• Systeme wechseln nicht zwischen vollständig quantenmechanisch zu normalen Zeiten und vollständig klassisch während der Messung. Wie oben erwähnt, kann eine Messung meist nur einen Aspekt eines Systems klassisch aussehen lassen. Stellen Sie sich zum Beispiel ein einzelnes Teilchen vor. Wenn Sie seine Position messen, wird Dekohärenz es in einen Zustand versetzen, der mit einem bestimmten Ort vereinbar ist, aber dieselbe Dekohärenz wird Ihre Fähigkeit ruinieren, sogar das klassische Konzept des Impulses anzuwenden. Wenn Sie stattdessen den Impuls messen, ist es ebenso unsinnig, während der Messung über die klassische Position des Teilchens zu sprechen. Das Problem ist nicht, dass Ort und Impuls irgendwie vor uns verborgen sind, noch dass jede mögliche Messung die "wahren" Werte irgendwie stören würde, es s dass die Idee, dass Teilchen Billardkugeln mit klassischen Positionen und Impulsen sind, zu naiv ist, um jemals der Realität gerecht zu werden. Bestenfalls können wir das eine oder das andere Konzept gleichzeitig anwenden, aber wenn wir die Hand der Realität nicht erzwingen, ist es wahrscheinlich, dass keines der beiden zutrifft. (Dieses Beispiel ist die oft missverstandene, besser benannte Heisenbergsche Unschärferelation. Es gibt viele andere Unschärferelationen, die jeweils eine Grenze für die gleichzeitige Anwendbarkeit klassischer Ideen setzen.)

• Entsprechend bedeutet eine „Überlagerung“ zweier klassischer Zustände X und Y nicht „X und Y sind gleichzeitig wahr“. Es bedeutet auch nicht "entweder X oder Y ist wahr, aber wir wissen nicht welches". Das bedeutet, dass weder X noch Y eine genaue Beschreibung der Realität sind. Wenn wir also eine Messung mit X und Y als möglichen Ergebnissen vornehmen, könnte die folgende Dekohärenz das System in einen der beiden Zustände versetzen.

• Da „Überlagerung“ nicht „oder“ oder „und“ bedeutet, geht es bei der Quantencomputing nicht darum, eine Reihe klassischer Berechnungen gleichzeitig auszuprobieren. Vielmehr beginnen wir mit der Planung einer Messung, die uns eine von mehreren möglichen Antworten liefert. Die Physik sagt uns, dass für jede Antwort die Wahrscheinlichkeit der Dekohärenz zu dieser Antwort von einer bestimmten Amplitude abhängt. Also entwerfen wir einen Prozess, der die Amplituden richtiger Antworten konsistent in eine Richtung zieht, aber die Amplituden falscher Antworten in entgegengesetzte Richtungen. Die Schlepper der falschen Antworten heben sich gegenseitig auf, sodass die zugehörigen Amplituden am Ende klein und unwahrscheinlich in die endgültige Messung einfließen. Wie Sie sich vorstellen können, nehmen Sie ein Problem und finden einen Prozess, der funktioniert, um jede falsche Antwort aufzuheben.

• "Verschränkung" ist kein Begriff, der für die Kommunikation nützlich ist. Wo es ins Spiel kommt, ist, dass wir zwar normalerweise nicht vorhersagen können, wie Dekohärenz verlaufen wird, aber wir können Wahrscheinlichkeiten angeben, und die Wahrscheinlichkeiten für Systeme können korreliert werden – wir nennen solche Systeme „verschränkt“. Zum Beispiel könnten Sie und ich zwei Teilchen so aufstellen, dass wir wissen, dass wir dasselbe Ergebnis erhalten, wenn wir ihre Spins messen. Dann, selbst wenn keines der Teilchen vor der Messung genau als Spin-up oder Spin-down bezeichnet werden konnte (denken Sie daran, dass klassische Beschreibungen normalerweise keinen Sinn ergeben, außer während einer entsprechenden Beobachtung), kann ich darauf vertrauen, dass meine zukünftige Messung genauso ablaufen wird so wie es dir gefällt. Wir haben also Zugriff auf ein gemeinsames Geheimnis. Aber es gibt nichts, was ich wirklich tun kann, um Ihnen Informationen zu schicken: Sie haben keine Möglichkeit zu wissen, ob oder wann ich'

Wenn Sie all diese Fehler vermeiden können, werden Leser wie ich begeistert sein. Auch wenn einige der anderen Details falsch sind, würde ich mich freuen, ein Werk zu lesen, das dieses Zeug richtig macht.

Ich würde etwas anders argumentieren als die anderen (guten) Antworten. Technisch gesehen müssen Sie überhaupt nicht wissen, wie Quantenphysik funktioniert, um harte Science-Fiction zu schreiben, die sie verwendet. Das einzige, was Sie wissen müssen, ist, was es kann. Oder besser gesagt, was Leute, die es verstehen, glauben, dass es in Zukunft tun kann.

Es gibt natürlich die Engineering-Porno-Seite von Hard-Sci-Fi mit ihren endlosen Infodumps, aber im Allgemeinen bringen diese die Geschichte nicht voran und werden zu Recht als schlechte Angewohnheit angesehen. Es gibt auch Geschichten, die davon abhängen, wie ein ganz bestimmtes Konzept in den Ingenieurwissenschaften oder der Physik genau umgesetzt wird, aber es gibt viel mehr, die dies nicht tun.

Für die meisten Menschen ist Technologie nur ein Werkzeug. Um Ihre Frage zu beantworten, muss ich wissen, dass die Wörter, die ich gerade schreibe, auf dieser Seite erscheinen, wo Sie sie lesen können, nachdem ich den großen Knopf unten gedrückt habe. Ich muss nicht programmieren können oder wissen, wie ein Computer funktioniert, oder das Internet, oder wie man einen Server einrichtet, ich muss nur wissen, welche Aktionen ich ausführen kann und welche Auswirkungen sie haben. Und obwohl ich das eigentlich alles weiß, habe ich selten das Bedürfnis, Leuten davon zu erzählen, wenn sie nicht ausdrücklich danach fragen oder es mir irgendwie hilft, einen Punkt zu machen.

Dasselbe gilt für die Figuren in Ihrem Roman. Für sie mag ihr Quanten-Was-auch-immer-Gerät ein Alltagsgegenstand sein, also sind sie daran gewöhnt und denken nicht über sein Innenleben nach. Oder ein Q'ish-Wissenschaftler könnte ihnen dieses brandneue Gerät geben und ihnen sagen, dass sie nicht einmal versuchen sollten zu verstehen, wie es funktioniert, es ist weit über ihrer Gehaltsstufe, aber in Anerkennung dessen, dass es narrensicher gemacht wurde. Drücken Sie einfach diesen Knopf und die Dinge passieren.

Was Ihre Geschichte zu harter Science-Fiction macht, ist, dass die Existenz eines solchen Geräts in der Zukunft plausibel ist. Überlassen Sie es dem Leser, die Details herauszufinden, wenn er möchte. Tatsächlich kommt man auf diese Weise mit mehr davon, als wenn man alles erklärt. Es ist viel schwieriger zu beweisen, dass etwas nicht getan werden kann, als dass etwas auf diese ganz bestimmte Weise nicht getan werden kann. Ebenso ist es weniger wahrscheinlich, dass irgendwelche Schlaglöcher mit der Frage „Warum haben sie Gerät X nicht mit derselben Technologie wie in Gerät Y konstruiert?“ auftreten, wenn Sie die Details von Y nicht kennen, die dies verhindern könnten.

Schnappen Sie sich also einfach ein populärwissenschaftliches Magazin oder lesen Sie auf Wikipedia über vorgeschlagene Technologien im Zusammenhang mit Ihrer Handlung und finden Sie heraus, was Befürworter sagen, dass sie tun können, und was Kritiker sagen, was ihre Probleme sind. Finden Sie dann einen Platz dazwischen und verwenden Sie sie für Ihre Geschichte.

Um Ihr Beispiel aus der Quantenphysik zu nehmen: Wenn Sie ein wenig in Wissenschaftsnachrichten lesen, werden Sie Leute finden, die über Quantencomputer und Quantenverschlüsselung sprechen. Von ersteren denken die Leute anscheinend, dass sie jede klassische Verschlüsselung knacken könnten, aber im Moment sind sie große experimentelle Geräte, die Reinräume und spezielle Kühlung und so weiter erfordern. Von letzterem denken sie, dass es nicht abhörbar ist, aber Sie benötigen eine Sichtlinie oder eine direkte Faserverbindung, um "verschränkte Partikel" oder was auch immer auszutauschen (ich bin hier absichtlich stumpf).

Das ist schon genug Stoff, um eine harte Sci-Fi-Spionagegeschichte aus der Mitte des 21. Jahrhunderts hervorzubringen: Agent 008 erhält einen verschlüsselten Datenträger mit wichtigen Informationen von den letzten Überresten des Widerstands im jetzt voll besetzten Hongkong und muss ihn irgendwie wieder nach Hause bringen zur Entschlüsselung durch die Quantencomputer der Agenturen, ohne dass es abgefangen wird. Seine quantenverschlüsselte Satellitenleitung ist viel zu langsam für diese Datenmenge, alle schnellen Kommunikationswege werden überwacht und die Grenzen geschlossen. Wie kann er das Speichergerät außer Landes bringen, ohne einen internationalen Zwischenfall zu verursachen? Wie lange hat er Zeit, bis seine Gegner bemerken, was für einen Schatz er bei sich trägt?

Gute Fragen und tolle Antworten. Da ich gute Science-Fiction-Romane liebe, möchte ich hinzufügen, sollten Sie ein Gleichgewicht zwischen dem Schreiben über Science-Fiction und der Realität finden. Kann man mit Sicherheit sagen, dass Sie versuchen, die Quantenphysik für Fantasie und Magie zu ergänzen? Da Science-Fiction immer noch Fiktion ist, wird die Tatsache nicht außer Acht gelassen, dass Dinge innerhalb der Gesetze von Logik und Vernunft geschehen können. Wenn die Voraussetzung ist, dass man einen fortgeschrittenen Abschluss in Astrophysik braucht, um zu verstehen, was vor sich geht, dann erwischt man sich vielleicht dabei, dem Leser zu viel über Wissenschaft zu erklären und ihn oder sie zu langweilen. Wenn umgekehrt von Ihrem Leser erwartet wird, dass er die wissenschaftlichen Grundlagen kennt, bevor er Ihren Roman liest, dann gibt es kein Problem. Was ich sagen will, ist, dass Sie versuchen sollten zu vermeiden, dass es zu geekig oder nerdig wird. Also, was ist gute alte Science-Fiction? Ich sage, je mehr Quantenphysik, desto besser! Dies wird Sie von anderer Science-Fiction abheben, indem es den Verstand des Lesers wirklich herausfordert und die Grenzen des wirklich Möglichen bestreitet.

Ist die Geschichte wie Frank Herberts Dune- Trilogie, oder ist sie so etwas wie der Film Total Recall ? Oder ist Ihre Geschichte so originell, dass sie noch nie zuvor gemacht wurde? Dies sind nur einige meiner Favoriten, und ich würde gerne mehr auflisten, um es einfacher zu machen, darzustellen, was genau Sie fragen.

Daran gibt es kein "sollte" und wenn es eines gäbe, hätte es mit Schreiben immer noch fast nichts zu tun.

Im Großen und Ganzen ist "Schreiben" ein Prozess, für den "Quantenphysik" oder ein anderes Thema einen Inhalt liefert.

Selbst wenn Sie vorhaben, einen SF-Roman zu schreiben, der sich hauptsächlich an eine Leserschaft von Quantenphysikern richtet, lesen Sie einfach, was Ihre Suchmaschine als die drei oder vier öffentlich zugänglichsten Texte auflistet.

Wenn das nicht klappt, mach es nach. Wer außer einem Quantenphysiker wird Sie herausfordern?