Woher wissen wir, dass Teilchen existieren? Sind das nicht nur Wellen?

In dem Buch „Eine kürzere Geschichte der Zeit“ schrieb Stephen Hawking:

Das unvorhersehbare, zufällige Element kommt nur ins Spiel, wenn wir versuchen, die Welle anhand der Positionen und Geschwindigkeiten von Teilchen zu interpretieren. Aber vielleicht ist das unser Fehler: Vielleicht gibt es keine Teilchenpositionen und -geschwindigkeiten, sondern nur Wellen. Es ist nur so, dass wir versuchen, die Wellen an unsere vorgefassten Vorstellungen von Positionen und Geschwindigkeiten anzupassen. Die daraus resultierende Diskrepanz ist die Ursache für die scheinbare Unberechenbarkeit.

Gibt es Beweise, die diese Hypothese widerlegen?

Wenn das stimmt, würde es die meisten der offensichtlichen Quantenparadoxien beseitigen und die Notwendigkeit, "Halt die Klappe und rechne!" für diejenigen, die versuchen, die Quantenphysik mit gesundem Menschenverstand zu interpretieren?

Bearbeiten: Ich gehe davon aus, dass S. Hawking das Standardmodell kennt, und er betrachtet diese Aussage als legitime Hypothese. Gibt es Beweise, die beweisen, dass es nicht so ist? Mit anderen Worten, ist es eine philosophische oder eine wissenschaftliche Frage?

Was ist die Definition eines Teilchens? Was ist die Definition einer Welle? Wir können Ihre Frage nicht beantworten, bis wir die Definitionen kennen, denn woher wissen wir sonst, was ein Teilchen ist? Wir streiten nur über Semantik. Und wenn Sie die Definitionen nicht sorgfältig aufschreiben, werden Sie feststellen, dass das Universum weder Teilchen noch Wellen enthält.
Wenn es keine unterscheidenden wissenschaftlichen Definitionen von Wellen und Teilchen gibt, dann gehe ich davon aus, dass es sich eher um eine philosophische Frage handelt. Vielen Dank, dass Sie mir bei der Auswahl der Antwort geholfen haben.
Nun ... Ich bin sicher, Sie können Definitionen von Wellen und Teilchen finden, aber ich glaube nicht, dass es sich um offiziell vereinbarte Definitionen handelt, und ich denke nicht, dass sie zur Lösung dieser philosophischen Frage so nützlich sind.
@PeterShor Ich denke, OP dachte an klassische Partikel und Wellen. Ein Teilchen ist ein winziger Punkt wie ein Objekt, das Position und Impuls hat. Während Welle eine Störung ist, die sich über ein Feld ausbreitet, das durch eine Wellenfunktion beschrieben wird, z. für Oberflächenwellen auf einem See eine Funktion, die die Höhe des Wassers an einer Position zu einem bestimmten Zeitpunkt beschreibt. Es ist ganz anders. Aber ich weiß, dass sie in QM fast Synonyme sind und wahrscheinlich viel Verwirrung stiften.
Ich stelle mir Teilchen gerne als emergente Eigenschaft von Wellen vor.

Antworten (4)

Es ist nicht klar, welche Art von Beweisen diese Idee beweisen oder widerlegen könnten. Und das macht es philosophisch, nicht wissenschaftlich.

Wenn jemand ein Experiment entwickeln würde, mit dem wir zwischen den beiden Ideen unterscheiden könnten, dann würde sich die Situation ändern.

Hawking oder nicht, die angezeigte Aussage ist falsch. Die Wellentheorie war vor zwei Jahrhunderten bekannt und ist sehr streng und voraussagend. Es kann die Daten für mikroskopisch kleine Elementarteilchen nicht erklären.

Was wir auf mikroskopischer Ebene "Elementarteilchen" nennen, zeigt Eigenschaften von makroskopischen Teilchen, wie in diesem Bild der Proton-Antiproton-Vernichtung in Pionen:

Proton-Antiproton-Vernichtung

und Eigenschaften von wellenartiger Interferenz, wie wir sie bei makroskopischen Wellen in unzähligen verschiedenen Experimenten sehen , wie dieses Elektronaufbauexperiment, einzelnes Elektron auf einmal. Der Aufbau zeigt ein Interferenzmuster.

Elektron zwei Spalt

Die einzige konsistente mathematische Theorie, die beide Beobachtungen umfasst, ist, dass die quantenmechanische Natur von "Teilchen" eine Wahrscheinlichkeitsfunktion ist , die räumliche und zeitliche Welleneigenschaften, mathematisch wie klassische Wellen, und Teilcheneigenschaften unter verschiedenen experimentellen Bedingungen anzeigt.

Die Wellenmechanik kann es nicht, dh alle experimentellen Daten passen, sonst wäre es erledigt.

+1 für das Einfügen von Bildern, die sowohl Partikel- als auch Welleneigenschaften deutlich zeigen :)

Lesen Sie "Was ist ein Teilchen" von Rovelli und Colosi und auch jedes andere Buch über Quantenfelder im gekrümmten Raum. Die Wahrheit ist, dass unsere Teilcheninterpretation auf einem Artefakt beruht, in einer flachen Raumzeit zu sein.

Sean Carrolls Buch über die allgemeine Relativitätstheorie hat am Ende einen Abschnitt, der ziemlich zugänglich ist (obwohl er ziemlich genau dem Buch "Quantum Fields in Curved Space by Birrell and Davies folgt") und die Vorstellung umreißt, dass die Teilchenzahl in einer allgemeinen Raumzeit nicht erhalten bleibt. Daher macht es Sinn, dass Hawking eine solche Aussage macht, da seine Forschung viele dieser Ideen hervorgebracht hat.

Teilchenzahlen als solche sind nicht erhalten, wenn es sich um Bosonen handelt. Was konserviert wird, sind Quantenzahlen, wie Leptonzahl, Baryonzahl, Ladung usw., und es gibt Theorien, die den Protonenzerfall haben können (Baryonzahl geht verloren), aber sie behalten BL als konserviert bei.

Anders als der Kosmologe sagt, gibt es keine Wellen [1] , sondern nur Teilchen [2] . Es wurde festgestellt, dass alles um uns herum aus Partikeln besteht. Das entsprechende Teilgebiet der Physik ist die Teilchenphysik .

Für eine grundlegende Einführung in unser aktuelles Verständnis der Struktur der Materie und der bekannten Teilchen

http://public.web.cern.ch/public/en/science/standardmodel-en.html

Für eine Diskussion des Welle-Teilchen-Dualitäts-Mißverständnisses und warum es keine echte Welle außer Teilchen gibt

http://statintquant.net/siq/siqse3.html#x42-60003

[1] Die in einigen Formulierungen der Quantenmechanik verwendete Wellenfunktion ist keine physikalische Welle, sondern eine nicht beobachtbare mathematische Funktion.

[2] Quantenteilchen sind keine Newtonschen Teilchen. Quantenteilchen sind keine winzigen Kugeln und ihre Bewegung wird nicht durch die klassische Mechanik beschrieben.

Danke schön. Aber das beantwortet die Frage nicht wirklich. Woher wissen wir, dass Teilchen im Standardmodell nicht nur unsere Interpretation von Wellenmessungen sind? Was sind die Beweise dafür?
Ich habe meine Frage bearbeitet, um den obigen Kommentar zu erklären.
@Serg: Wie oben erwähnt, gibt es keine Welle. Im Labor wird keine Welle erkannt/gemessen und es gibt keine Welle in der Theorie; Ψ ( X , T ) in der Quantenmechanik ist keine Welle, sondern eine Funktion. Es ist keine Frage der Interpretation. Alles, was wir messen, sind Teilchen mit wohldefinierten Eigenschaften wie Energie, Masse, Spin, Ladung...
@juanrga Ich habe auch die gleiche Meinung und bin froh, dass jemand anderes sie äußert. Ich habe meine Teilchentheorie auf meiner Website, die oben auf meiner Seite aufgeführt ist, in einem Artikel mit dem Titel „Einzelkantensicherheit“ beschrieben. Ich bin gespannt, wie Sie Teilchen beschreiben, die das Streifenmuster eines typischen Schlitzexperiments erzeugen. Danke
Woher wissen wir, dass Teilchen existieren? Sind das nicht nur Wellen?
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