Zusammenfassung
San: Hallo Isaac. Ich möchte dir jemanden vorstellen. In einem zweiten Sessel schwebt eine Person in das Labor, hinter ihr ein weiterer humanoider Roboter.
San: Das hier sind Dr. Olof Gustavsson und Marie, kurz für „Matter Research and Investigation Engine“. Marie hatte eine ähnliche Aufgabe wie du: Sie hat das Verhalten und die Eigenschaften der Materie untersucht, so wie du die Raumzeit analysiert hast.
Olof: Hallo Isaac.
Isaac: Guten Tag, Dr. Gustavsson.
Olof: Wir haben euch beide aus einem bestimmten Grund zusammengebracht.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Notes
- 1.
Die Begriffe „Quantentheorie“ und „Quantenmechanik“ werden oft synonym verwendet. In diesem Buch verwende ich den Begriff „Quantentheorie“ als Oberbegriff, der die „Quantenmechanik“, die einzelne Teilchen beschreibt, und die „Quantenfeldtheorie“, die Quantenfelder beschreibt, umfasst.
- 2.
Entsprechend erfüllen die beiden Werte die Gleichung \(a^2+b^2=1\), denn die Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen in einem der beiden Kästen ist, ist gleich eins; irgendwo muss es ja sein. a und b sind übrigens keine gewöhnlichen, sondern komplexe Zahlen; diese kleine Schwierigkeit spielt für uns aber keine Rolle.
- 3.
Es gibt allerdings auch den Fall, dass die Messung das Ergebnis nicht beeinflusst: Habe ich das Teilchen „hier“ gemessen und messe seine Position unmittelbar danach, ist es immer noch „hier“ – der Zustand des Teilchens hat sich in diesem Fall nicht geändert. Man kann auf diese Weise ein Quantensystem in einem Zustand gewissermaßen festhalten (sogenannter Quanten-Zeno-Effekt).
- 4.
Nach der gleichen Logik wie eben gilt entsprechend \(a^2+b^2+c^2=1\).
- 5.
Auch mit komplizierteren Methoden, beispielsweise mehreren Teilchen, deren Wellenfunktionen korreliert sind, lässt sich keine überlichtschnelle Signalübertragung realisieren. Derartige „Verschränkungen“ können zwar zu verblüffenden Effekten führen, die SRT verletzen sie aber nicht.
- 6.
In diesem Fall muss man im Zweifelsfall ein bevorzugtes Bezugssystem annehmen, um eindeutig sagen zu können, welche Messung einen Kollaps verursacht.
- 7.
Natürlich gibt es auch andere Zustände des Elektrons, diese sind aber energetisch wesentlich ungünstiger; genauso wie es für unser Teilchen im Kasten günstig ist, tatsächlich am Boden eines der Kästen zu liegen und nicht etwa durch die Luft zu fliegen. Solche angeregten Zustände sind hier irrelevant.
- 8.
\(\mathrm {H}_2\) deshalb, weil es sich um zwei Protonen, also zwei Kerne des Wasserstoffatoms handelt, „\(+\)“ deshalb, weil normalerweise jedes Wasserstoffatom ein Elektron besitzt, hier aber ein Elektron fehlt, so dass insgesamt eine positive Ladung übrig bleibt.
- 9.
Quantencomputer nutzen Überlagerungen und die sogenannte Verschränkung von Zuständen aus, um Berechnungen sehr effizient durchführen zu können.
- 10.
Da die Energie einer Welle umso größer ist, je kleiner ihre Wellenlänge ist, bedeutet dies auch, dass man Wellen mit extrem kurzer Wellenlänge nicht zulässt.
- 11.
Sucht man im Internet nach Begriffen wie der „Nullpunktsenergie des Vakuums“ landet man häufig auf diversen dubiosen Internetseiten, in denen versprochen wird, dass man die Energie des Vakuums anzapfen könne. Leider ist das (abgesehen von subtilen Quanteneffekten wie dem Casimir-Effekt aus Kap. 18) nicht möglich und funktioniert nur in der Science-Fiction.
- 12.
Häufig liest man von einem Wert von etwa \(10^{120}\); dieser Wert ist jedoch fraglich, siehe Martin (2012).
- 13.
Natürlich beruhen nahezu alle Phänomene unseres Alltags auf quantenmechanischen Effekten, beispielsweise chemische Reaktionen, elektrische Ströme oder auch die simple Tatsache, dass wir nicht durch den Boden fallen. Bei solchen Phänomenen ist es aber schwierig, die Quantennatur direkt zu messen.
- 14.
Es lassen sich allerdings durch Experimente und astronomische Beobachtungen durchaus indirekte Rückschlüsse ziehen, die Einschränkungen an mögliche Theorien der Quantengravitation liefern (Hossenfelder 2016).
- 15.
Der Spin verhält sich damit wie ein Drehimpuls.
- 16.
Eine solche negative Vakuumenergie ist in der Quantenfeldtheorie nichts Ungewöhnliches; sie findet sich beispielsweise auch beim Elektronenfeld in der Quantenfeldtheorie.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
Copyright information
© 2019 Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature
About this chapter
Cite this chapter
Bäker, M. (2019). Quanten und Gravitation. In: Isaac oder Die Entdeckung der Raumzeit. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_21
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_21
Published:
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-662-57292-4
Online ISBN: 978-3-662-57293-1
eBook Packages: Life Science and Basic Disciplines (German Language)