#1 Schrödingers Katze, tot und lebendig zugleich von W.L. 22.03.2017 10:44

Zur Person Erwin Schrödinger:
1926 formulierte Schrödinger die nach ihm benannte Schrödingergleichung. Der Zugang zur Quantenmechanik, den Schrödinger mit Hilfe dieser partiellen Differentialgleichung fand, kam etwas später als Heisenbergs Matrizenmechanik, hat aber den Vorteil, dass er die aus der klassischen Mechanik bekannte Mathematik benutzt. Diese Arbeiten brachten ihm Weltruhm und schließlich auch den Nobelpreis für Physik im Jahr 1933 ein. In dieser berühmten Artikelserie (Annalen der Physik Bd. 79, S. 361, 489, 734, und Bd. 81, S. 109, 1926) bewies er auch gleich die Äquivalenz seiner Formulierung mit der Matrizenmechanik von Heisenberg und Born.

Zur Vorgeschichte von schrödingers Katzenexperiment:
Die Kopenhagener Deutung veranlasste Schrödinger, das drastische Katzenexperiment zu veröffentlichen, um zu zeigen, dass die Konsequenzen der Quantenmechanik unsinnig seien.
Die Kopenhagener Deutung oder auch Kopenhagener Interpretation ist eine Interpretation der Quantenmechanik. Sie wurde um 1927 von Niels Bohr und Werner Heisenberg während ihrer Zusammenarbeit in Kopenhagen formuliert und basiert auf der von dem Nobelpreisträger Max Born vorgeschlagenen Born’schen Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion. Es handelt sich genau genommen um einen Sammelbegriff ähnlicher Interpretationen, die mit den Jahren ausdifferenziert wurden. Besonders auf John von Neumann und Paul Dirac fußt die Version, die auch als Standardinterpretation bezeichnet wird.

Gemäß der Kopenhagener Interpretation ist der Wahrscheinlichkeitscharakter quantentheoretischer Vorhersagen nicht Ausdruck der Unvollkommenheit der Theorie, sondern des prinzipiell indeterministischen Charakters von quantenphysikalischen Naturvorgängen.


Carl Friedrich von Weizsäcker ist von der Kopenhagener Deutung überzeugt und schreibt:
„Die Kopenhagener Deutung wird oft, sowohl von einigen ihrer Anhänger wie von einigen ihrer Gegner, dahingehend missdeutet, als behaupte sie, was nicht beobachtet werden kann, das existiere nicht. Diese Darstellung ist logisch ungenau. Die Kopenhagener Auffassung verwendet nur die schwächere Aussage: ‚Was beobachtet worden ist, existiert gewiss; bezüglich dessen, was nicht beobachtet worden ist, haben wir jedoch die Freiheit, Annahmen über dessen Existenz oder Nichtexistenz einzuführen.‘ Von dieser Freiheit macht sie dann denjenigen Gebrauch, der nötig ist, um Paradoxien zu vermeiden.“
– Carl Friedrich von Weizsäcker: Die Einheit der Natur. Hanser 1971, ISBN 3-446-11479-3, S. 226.[5]

Das Katzenexperiment
Bei Schrödingers Katze handelt es sich um ein Gedankenexperiment aus der Physik, das 1935 von Erwin Schrödinger vorgeschlagen wurde. Es problematisiert die direkte Übertragung quantenmechanischer Begriffe auf die makroskopische Welt in Form eines Paradoxons. Das Paradoxon besteht darin, dass dem Gedankenexperiment nach eine Katze mit den Regeln der Quantenmechanik in einen Zustand gebracht werden könnte, in dem sie gleichzeitig „lebendig“ und „tot“ ist, und in diesem Zustand verbleibt, bis die Experimentieranordnung untersucht wird. Die gleichzeitig tote und lebendige Katze würde erst dann eindeutig auf „lebendig“ oder „tot“ festgelegt, wenn man sie beobachtete, also eine Messung durchführte. Das widerspricht der Anschauung und Alltagserfahrung mit makroskopischen Systemen.

Das Paradoxon beruht nach der Quantenmechanik darauf, dass verschiedene Zustände eines Systems, das von der Wechselwirkung mit der Umgebung isoliert ist, durch Überlagerung wieder einen möglichen und stabilen Zustand des Systems ergeben können. Ein solcher quantenmechanischer Zustand, in dem mehrere Einzelzustände überlagert und jeweils mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit präsent sind, wird auch als Zustand der Superposition oder in Anlehnung an das Gedankenexperiment Katzenzustand (englisch cat-state) bezeichnet.

Einfache physikalische Systeme können tatsächlich in solche Katzenzustände gebracht werden, große makroskopische Systeme wie Katzen aber nicht. Eine eventuelle Überlagerung eines großen Systems in verschiedenen Zuständen würde in unmessbar kurzer Zeit kollabieren, denn jede Wechselwirkung des Systems mit der Umgebung stellt im quantenmechanischen Sinne eine Messung dar.


Das ganze Dilemma, in dem sich die Quantenphysik seit über 90 Jahren befindet wird in dem Streit zwischen Bohr und Schrödinger deutlich. Auszüge aus einem Streitgespräch im Sommer 1936:

Schrödinger: Sie sprechen von „gesamthaften Vorgängen“ und „unteilbaren Phänomenen“, die wir „nicht einmal in Gedanken in Einzelteile zerlegen dürfen“.

Bohr: Wie wollen Sie denn die experimentellen Tatsachen beim Doppelspalt oder beim radioaktiven Zerfall erklären, wenn Sie keinen Quantenzustand zulassen in dem einander ausschließende Möglichkeiten gemischt auftreten, wie beispielsweise „rechter Spalt“ und „linker Spalt“, oder „Zerfall ja, Katze tot“ und „Zerfall nein, Katze lebt“?

Schrödinger: Aus der Albernheit tot-lebendiger Katzen und der gleichen ziehe ich den Schluss, dass eine vernünftige Quantentheorie von Grund auf anders konstruiert werden muss als die gegenwärtig existierende Theorie.


Weder Erwin Schrödinger noch ein anderer Physiker konnte die Kopenhagener Deutung zu Fall bringen. Es gibt eine ganze Reihe von alternativen Deutungen, die jedoch allesamt als gescheitert oder spekulativ angesehen werden dürfen.

Die Bekannteste unter ihnen ist die Die Viele-Welten-Interpretation
Der wohl bekannteste und häufigste Kritikpunkt an der VWI betrifft ihre Ontologie: Ihr wird vorgeworfen, das Prinzip der Einfachheit (Ockhams Rasiermesser) zu verletzen, da sie zwar die Existenz von Myriaden von verschiedenen Welten voraussagt, jedoch selber den Beweis dafür liefert, dass diese nicht beobachtbar sind. Vertreter der VWI halten dem entgegen, dass die vielen Welten kein unabhängiges Postulat sind, sondern aus der universellen Gültigkeit der Schrödingergleichung folgen, also aus der konsequenten Anwendung einer empirisch gestützten Theorie.

Dem Argument, aus der Schrödingergleichung folge, die viele Welten Theorie, muss man entgegenhalten, dass dies so sein kann, aber nicht zwingend so ist, denn man muss die Schrödingergleichungen nicht so interpretieren. Das größte Problem ist dabei, dass diese Welten per Definition unerkennbar bleiben müssen, wie die Quantenobjekte selbst. Diese Theorie bleibt also per Definition für immer unbeobachtbar. D.h. wären diese Welten beobachtbar, würden sie keine Erklärung für unbeobachtbare Quantenphänomene mehr sein. Die VWI Theorie könnte man auch die Theorie "vom weißen Indianer"(VWI) nennen, den es geben kann, den aber niemals jemand zu Gesicht bekommen wird. Sie wird oftmals, vor allem in US amerikanischen Dokumentationen präsentiert. Sie ist äußerst publikumswirksam und das einzig verbliebene Eiland für alle Verweigerer der quantenphysikalischen Ratlosigkeit.

„Es gab eine Zeit, als Zeitungen sagten, nur zwölf Menschen verstünden die Relativitätstheorie. Ich glaube nicht, dass es jemals eine solche Zeit gab. Auf der anderen Seite glaube ich, sicher sagen zu können, dass niemand die Quantenmechanik versteht.“
Richard P. Feynman


Immanuel Kant sprach in seiner Kritik der Reinen Vernunft von dem immer unerkennbaren "Ding an sich", worüber man nichts aussagen könne und meinte die hinter den sinnlichen Erscheinungen liegenden Dinge.

"Nichts, was im Raume angeschaut wird, ist eine "Sache an sich". Das "Korrelat" der "äußeren Gegenstände", das "Ding an sich selbst", ist unerkennbar, es wird auch in der Erfahrung niemals nach ihm gefragt", KrV tr. Ästh. § 3 (I 85—Rc 103).

Eben diese Forderungen stellt die Quantenphysik an den Betrachter, wenn Bohr von: „unteilbaren Phänomenen“ spricht, die wir „nicht einmal in Gedanken in Einzelteile zerlegen dürfen“.

Die Quantenphysik hat mit großem theoretischem und apparativem Aufwand versucht, hinter die Sinne des Menschen zu blicken, um diese ominöse Materie, welche uns unsere Sinne vermitteln zu erblicken. Hans-Peter Dürr, ein Schüler und Weggefährte Heisenbergs sagt: "Es gibt keine Materie"



Johann-Gottlieb-Fichte, Schüler Kants vertrat die radikale These, das Ich werfe die Welt aus sich heraus und erzeuge so die Welt, wie sie erscheint. Johann Gottlieb Fichte, Philosoph des Advaita

Die Konsequenz daraus ist, es existieren unterschiedliche Bewusstseinsformen. Auch Materie ist dann eine Form von Bewusstsein.

Materie ist eine Form des Bewusstseins. Wie jedes Bewusstsein birgt es das Wesen des Subjekts, welches mit sich selbst eins, unerkennbar, und nicht objektivierbar ist.
Warum der Geist unerkennbar ist

#2 RE: Schrödingers Katze von Philolaos 22.03.2017 13:27

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Sehr guter Beitrag.

#3 RE: Schrödingers Katze von W.L. 22.03.2017 15:11

Habe die die Viele-Welten-Interpretation ergänzt, ein Feynman Zitat angefügt und Folgendes gefunden:

Richard Phillips Feynman [ˈfaɪnmən] (* 11. Mai 1918 in Queens, New York; † 15. Februar 1988 in Los Angeles) war ein amerikanischer Physiker und Nobelpreisträger des Jahres 1965.
Feynman gilt als einer der großen Physiker des 20. Jahrhunderts, der wesentliche Beiträge zum Verständnis der Quantenfeldtheorien geliefert hat.


Er sagt zur pythagoreische Harmonik Folgendes in seinen Die Feynman lectures:
Pythagoras is said to have discovered the fact that two similar strings under the same tension and differing only in length, when sounded together give an effect that is pleasant to the ear if the lengths of the strings are in the ratio of two small integers. If the lengths are as one is to two, they then correspond to the octave in music. If the lengths are as two is to three, they correspond to the interval between C and G, which is called a fifth. These intervals are generally accepted as “pleasant” sounding chords.

Pythagoras was so impressed by this discovery that he made it the basis of a school—Pythagoreans they were called—which held mystic beliefs in the great powers of numbers. It was believed that something similar would be found out about the planets—or “spheres.” We sometimes hear the expression: “the music of the spheres.” The idea was that there would be some numerical relationships between the orbits of the planets or between other things in nature. People usually think that this is just a kind of superstition held by the Greeks. But is it so different from our own scientific interest in quantitative relationships? Pythagoras’ discovery was the first example, outside geometry, of any numerical relationship in nature. It must have been very surprising to suddenly discover that there was a fact of nature that involved a simple numerical relationship. Simple measurements of lengths gave a prediction about something which had no apparent connection to geometry—the production of pleasant sounds. This discovery led to the extension that perhaps a good tool for understanding nature would be arithmetic and mathematical analysis.

The results of modern science justify that point of view.


Habe dort ergänzt: Harmonik und Quantenphysik, Zitate berühmter Physiker

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