Woher wissen wir, dass ein Photon eine physische Form hat, bevor wir es beobachten?

In der Physik ist der Beobachtereffekt die Tatsache, dass das einfache Beobachten einer Situation oder eines Phänomens dieses Phänomen zwangsläufig verändert. Dies ist oft das Ergebnis von Instrumenten, die zwangsläufig den Zustand dessen, was sie messen, auf irgendeine Weise verändern.

Quantenphysiker argumentierten, dass ein Photon eine Welle ist, die erst dann zu einem Teilchen wird, wenn etwas sie beobachtet.

Was veranlasst Quantenphysiker zu der Behauptung, dass ein Photon schon vor seiner Beobachtung eine physikalische Form hatte?

Woher wissen wir, dass ein Photon eine physische Form hat, bevor wir es beobachten?

Ist es überhaupt klar, dass "wir wissen, dass ein Photon eine physische Form hat", egal unter welchen Umständen?

Die Frage hat keine unbedenkliche Antwort: siehe Welle-Teilchen-Dualität : "Obwohl die Verwendung der Welle-Teilchen-Dualität in der Physik gut funktioniert hat, wurde die Bedeutung oder Interpretation nicht zufriedenstellend gelöst."
Vielleicht ist es überhaupt nicht klar, dass "wir wissen, dass ein Photon eine physische Form hat" ...
Weil es ursächlich mit der Realität zusammenhängt. Wenn es aphysisch wäre, könnten Sie es nicht beobachten.
@Veedrac - Ich glaube nicht, dass dein Argument ganz funktioniert. Der Verstand ist kausal in die Realität involviert und Sie können ihn nicht beobachten. Wir können ein Teilchen erst beobachten, wenn es zu einem geworden ist. Es gibt eindeutig eine Art Interaktion mit dem Geist des Beobachters, aber da der Geist Teil der Realität ist, gibt es keinen sicheren Beweis dafür, dass eine solche Interaktion eine physische Form erfordert. Es ist eine verbreitete Ansicht, dass der Geist keine hat, aber der Schöpfer solcher Formen ist, was ziemlich gut zu unserem Wissen über Photonen passt. Entschuldigen Sie, wenn dies argumentativ erscheint. Ich will mir nur alle Möglichkeiten offen halten.
@PeterJ Sie können den Geist definitiv beobachten; wenn du es nicht könntest, würdest du nicht wissen, dass es existiert. Ihr Verständnis von QM ist falsch, es hat nichts mit Verstand zu tun.
+1 Philosophen müssen in der Lage sein, sich mit solchen Fragen der Ontologie zu befassen. Ich hoffe auf eine Antwort. @Veedrac Es kann andere Möglichkeiten geben, dies zu wissen, als die physische Form zu beobachten. Ein Beispiel könnte jemand sein, der weiß, dass jemand anderes ihn liebt.
@FrankHubeny Sag mir nicht, dass du wirklich denkst, dass Liebe magische Voodoo-Sauce ist ...
@Veedrac Wenn Sie die Idee der Liebe nicht überzeugt, ziehen Sie die Idee der Kausalität in Betracht. Siehe Stephen Mumford und Rani Lill Anjums „Causation“ für einen Überblick über die Idee und den Versuch, sie auf eine physische Form zu reduzieren.
@FrankHubeny Kausalität ist jedoch kausal ...
@PeterJ Sind Gedankenexperimente dann nicht möglich?
@Geremia - Sie sind immer möglich, aber ein Photon in einem Gedankenexperiment ist kein physikalisches Objekt.
@Veedrac - Die Beobachtung des Geistes wird Apperzeption genannt. Es beinhaltet keine physikalische Beobachtung und ist kein Empirismus. Ihre Ansicht, dass QM nichts mit dem Verstand zu tun hat, ist rein spekulativ. Einige Physiker würden anderer Meinung sein. Sie mögen Recht haben, aber anzunehmen, dass Sie es sind, wäre keine gute Wissenschaft oder Philosophie. .
@PeterJ Wenn es keine physikalische Beobachtung beinhalten würde, hätte es keine physikalische Wirkung . Dies ist eindeutig und offensichtlich falsch. Ich habe nicht gesagt, dass QM nichts mit dem Verstand zu tun hat (eindeutig gibt es innerhalb des QM Verstande), ich habe gesagt, dass Ihre Idee von Dekohärenz Unsinn ist. Philosophie ist keine Lizenz, irgendetwas zu glauben, egal wie viele Beweise es gibt.
@Veedrac - Sie machen eine große Annahme und nennen es eine Tatsache. Es ist eine Meinung, und Sie sind willkommen, aber in der Philosophie geht es nicht um Meinungen. Haben Sie Kant gelesen?
@PeterJ Sie werden mir nicht sagen, dass Kant Theorien über QM hatte, hoffe ich.
@Veedrac - Kant hatte viel über QM-Relevanz zu sagen. Er schlägt vor, dass Materie ein Produkt des „Geistes im Allgemeinen“ ist. Wenn dem so ist, dann ist die Unterscheidung zwischen „physisch“ und „konzeptionell“ schwer zu treffen. Dies hat unmittelbare Relevanz für die Frage.
@PeterJ Ich bin mir nicht sicher, was ich jemandem sagen soll, der glaubt, Kant sei ein besserer Weg, um zu lernen, was Quantenphysik ist, als moderne Physiker.
@Veedrac Die Quantentheoretiker haben eine Theorie, die konsistent zu sein scheint und sehr schön und komplex ist. Das heißt, es gibt kein „kein“ Experiment, das durchgeführt werden könnte, noch gibt es irgendeine Beobachtung, die sagen könnte: „Ihr Leute irrt in Bezug auf den Welle-Teilchen-Dualismus “. Die Theorie ist sicher, dauerhaft sicher. Ich frage Sie, ist das eine Theorie der Quantenphysik oder eine Philosophie?
@OkaIki Ich wette, die meisten Physiker erwarten voll und ganz, dass ein zukünftiges Experiment ihre Interpretation der Welle-Teilchen-Dualität ändern wird. QM ist damit noch lange nicht „dauerhaft sicher“. Dies ist eine Frage der Physik und sollte wahrscheinlich am besten Leuten überlassen werden, die nicht ein halbes Jahrhundert gestorben sind, bevor die meisten dieser Dinge herausgefunden wurden.

Antworten (2)

Die physikalische Theorie, die die Wechselwirkung mit Photonen und Materie beschreibt, ist die Quantenelektrodynamik (QED).

QED beschreibt zB die Wechselwirkung eines Photons mit einem Elektron (Compton-Streuung). Hier wird das Photon durch sein elektromagnetisches Potential und die abgeleitete ebene Welle beschrieben. Die Berechnung wandelt das ankommende freie Photon in ein abgehendes freies Photon um. Die Berechnung erlaubt es, die Richtung und die Energie des gestreuten Photons zu berechnen. Das Ergebnis stimmt mit der Beobachtung überein.

Wir wissen nicht, was ein Photon eigentlich ist, wir haben keinen direkten Zugang zum Photon selbst. Ein Photon ist ein Modell. Ein Modell jenes Elementarteilchens, das die elektromagnetische Wechselwirkung vermittelt. Die Theorie beschreibt das Ergebnis unserer Beobachtungen mit hoher Übereinstimmung.

Und erstens besteht keine Notwendigkeit anzunehmen, dass sich das Photon anders verhält, als das Modell vorhersagt. Zweitens gibt es keine gleichzeitige Theorie darüber, wie sich das Photon anders verhält, wenn es nicht beobachtet wird.

Natürlich gibt es einige offene Fragen zur Interpretation von QED. Und noch allgemeiner, jede wissenschaftliche Theorie ist eine Hypothese. Wir wissen nicht, welche späteren Beobachtungen uns dazu zwingen werden, die Theorie zu ändern oder gar aufzugeben.

Ein Photon ist ein Photon , ein Merkmal eines Quantenfeldes.

Die Rede von „ein Photon ist manchmal eine Welle und manchmal ein Teilchen“, nicht darüber, was gemäß der Quantenmechanik passiert – dies sind Beschreibungen der klassischen Näherungen , die in der Lage sind, einige Merkmale des Quantenfelds zu beschreiben.

Während die gesprochenen Wörter in die Quantenmechanik übernommen wurden (dh der Begriff Wellenfunktion und die Verwendung von "Teilchen", um sich auf Eigenschaften von Feldern zu beziehen), bedeuten sie wirklich überhaupt nicht dasselbe.

In Bezug auf die Erkenntnistheorie besteht die ultimative Form des Argumentationsprozesses auf einer sehr abstrakten Ebene darin, dass er Beobachtungen als Input nimmt und Vorhersagen als Output ausgibt.

Eine übliche Methode, dies zu tun, besteht darin, etwas in die Mitte einzufügen, das ich ein Modell nennen werde. Wir verwenden die Beobachtungen, um das Modell zu formen, und treffen Vorhersagen aus den Merkmalen des Modells.

Oft nehmen die Menschen gerne die Einbildung an, dass das Ding in der Mitte die "reale Welt" oder eine gute Annäherung davon ist. Vielleicht ist es das sogar. Aber es spielt keine Rolle, solange die Vorhersagen, die wir erhalten, mit späteren Beobachtungen übereinstimmen. Vielleicht ist das sowieso alles, was es für ein Modell bedeutet, die "reale Welt" zu sein.

Hat das Photon also eine physische Form, bevor wir es beobachten? Wir nehmen zum Beispiel an, dass der Mond dies tut. Wir nehmen an, dass es sich am Himmel befindet, und wir können mithilfe einer Gravitationstheorie herausfinden, wo es sich befindet. Gilt bei gegebener Quantenunbestimmtheit dasselbe für das Photon und warum?
Woher wissen wir, dass ein Photon eine physische Form hat, bevor wir es beobachten?
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