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THEMA: Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz?

Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 11:38 #20141

In diesem Thread soll es um die Beleuchtung der Frage gehen, wie die Wellenfunktion von Teilchen (Kohärenz) entsteht und spontan zusammenbrechen kann (Dekohärenz).

Als erstes fällt mir dazu das berühmte Doppelspaltexperiment ein. Wenn z.B. ein Elektron auf einen genügend kleinen Doppelspalt trifft, führt seine Wellenfunktion dazu, dass es durch beide Spalte gleichzeitig durchtritt, mit sich selbst wechselwirkt und interferiert. Es beim Aufprall auf dem Schirm bricht die Wellenfunktion zusammen und das Elektron manifestiert sich eindeutig an einem Ort auf dem Schirm.

Der Durchtritt durch den Doppelspalt führt also nicht zu Dekohärenz. Was genau führt dazu?

Im Folgenden Video ist die Lösung der Schrödingergleichung für den Durchtritt eines Wellenpakets durch einen Doppelspalt gezeigt. Es fällt auf, dass das Wellenpaket breiter ist als der Doppelspalt. Das heisst doch, dass ein Hindernis, das kleiner ist als das Wellenpaket, nicht zum Zusammenbruch der Wellenfunktion führt.


Man sieht weiterhin, dass ein Teil der Wellenfunktion an den Wänden des Doppelspaltbereiches zurückprallt. Hier kann man schon mal die spukhafte Fernwirkung erahnen, denn wenn an einem Schirm das Interferenzmuster gemessen wird, bricht instantan die komplette Wellenfunktion zusammen, auch der Teil, der wieder zurückgelaufen ist. Denn anders als bei Wasserwellen existiert hier immer noch eine Verbindung.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 17:53 #20150

Michael D. schrieb: Der Durchtritt durch den Doppelspalt führt also nicht zu Dekohärenz. Was genau führt dazu?


In dem Fall führt eine Messung, durch welchen Spalt das Teilchen geflogen ist, zu Dekohärenz.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 18:02 #20151

ClausS schrieb: In dem Fall führt eine Messung, durch welchen Spalt das Teilchen geflogen ist, zu Dekohärenz.

Ok, soweit so gut. Wie wird jetzt genau gemessen? Ich vermute, man stellt einen Detektorschirm auf. Was macht er genau? Irgendwie "absorbiert" er das Teilchen oder wandelt es um. Weiss jemand Genaueres? Dieser Prozess muss zum Zusammenbruch der Wellenfunktion führen.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 18:12 #20153

Nach meinem Kenntnisstand führt jede Art von Messung zu einem Zusammenbruch der Wellenfunktion.

Generationen von Physikern haben versucht, dieses Prinzip durch verschiedene Messapparate auszuhebeln. Mir ist nicht bekannt, dass jemand damit Erfolg hatte.

Was gibt es für Messmethoden? Mechanische (Wechselwirkung durch Stoß), Beobachtung (Wechselwirkung mit Photon), ...

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 20:30 #20154

Nehmen wir mal die mechanische Wechselwirkung durch Stoss. In der Animation findet so etwas ja statt. Die Wellenfunktion stösst an die Wand zwischen den beiden Spalten und wird zum Teil reflektiert. Die Wellenfunktion bricht nicht zusammen. Vielleicht deswegen, weil ein elastischer Stoss stattfindet und der Impuls erhalten bleibt? Erfolgt der Zusammenbruch nur bei inelastischen Stössen, d.h bei Teilchenumwandlung?

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 07 Okt 2017 21:11 #20159

Von wem ist dieses Video eigentlich? Einem Physik-Fachmann?

Ich kenne von dem Doppelspaltexperiment jedenfalls nur den durchgehenden Teil. Über einen reflektierenden Teil kann ich nichts sagen, er ist mir auch noch nirgendwo untergekommen.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 08 Okt 2017 08:52 #20171

Ich denke, da hat jemand die Schrödingergleichung in einem 3D-Gebiet mit Hindernissen programmiert und animiert. Sieht jedenfalls richtig aus. Die Reflexion wird in diesem Video noch besser deutlich:


Ich vermute mal, solange über die Wellenfunktion keine Wirkung (\(\Delta x \Delta p \geq \frac{1}{2}\hbar\)) ausgetauscht wird, bricht sie auch nicht zusammen.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 08 Okt 2017 12:28 #20176

Dieses Video scheint um das Thema Tunneleffekt zu gehen. Hier gibt es in der Tat eine Reflexion und gegebenenfalls eine Wahrscheinlichkeit für das Tunneln.

Ansonsten würde ich davor warnen, etwas im Internet gesehenes einfach als wahr zu betrachten, wenn der Ersteller nicht bekannt und seriös ist.

Der Tunneleffekt geht beispielsweise mit Photonen oder mit Elektronen. Schießt man diese auf eine Wand ohn Spalt/Doppelspalt, werden sie mit bestimmter Rate absorbiert und nicht reflektiert. Schon alleine deswegen halte ich die Animation für fragwürdig.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 09 Okt 2017 10:49 #20208

Ok, versuchen wir mal, die Schrödingergleichung im Detail zu verstehen. Als Einstieg dieses schöne Video, in dem die Bedeutung der verschiedenen Terme sehr schön in 3D animiert wird:


Gleichung und Wellenfunktion sind streng deterministisch, nur ihr Zusammenbruch erfolgt nach den Regeln der Wahrscheinlichkeit. Man sieht auch, dass die imaginäre Achse wie eine zusätzliche Dimension fungiert.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 09 Okt 2017 11:40 #20213

Ich empfehle dir dazu die ersten beiden Kapitel von Richard Feynmans Buch: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 09 Okt 2017 17:27 #20229

Hab das Buch auch. Ist eher was für den mathematischen Laien.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 09 Okt 2017 19:12 #20234

Michael D. schrieb: Hab das Buch auch. Ist eher was für den mathematischen Laien.

Deshalb meine Empfehlung an dich ;)

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 09 Okt 2017 19:51 #20239

Da kann ich ja als Akademiker mit höherer Mathematik im Studium nur müde lächeln. Ist wohl eher was für Dich.:lol:

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Okt 2017 11:28 #20250



Zunächst mal beschafft man sich mit der Einführung der komplexen Wellenfunktion ein zusätzliches Vektorfeld, das um die Achse der Bewegungsrichtung rotieren kann. Diese Vektoren können superponieren oder sich gegenseitig auslöschen. Ein Teilchen wird durch die Vektorsumme vieler einzelner Wellenfunktionen dargestellt. So kann es passieren, dass auf einer Ortsskala die Wellenfunktion zwischendurch "0" wird. Dennoch sind die Teilbereiche durch das komplexe Vektorfeld miteinander verbunden, so dass das ganze Gebilde instantan zusammenbrechen kann (Dekohärenz), dass heisst, es bleibt nur noch eine der einzelnen Wellenfunktionen des Teilchens übrig. Welche das ist, bestimmt die Wahrscheinlichkeit dieser Wellenfunktion.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Okt 2017 15:11 #20267

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Claus schrieb: "Nach meinem Kenntnisstand führt jede Art von Messung zu einem Zusammenbruch der Wellenfunktion.

Generationen von Physikern haben versucht, dieses Prinzip durch verschiedene Messapparate auszuhebeln. Mir ist nicht bekannt, dass jemand damit Erfolg hatte.

Was gibt es für Messmethoden?" -

Ich stimme Claus zwar zu, möchte aber meine - vielleicht - abschweifenden - Gedanken dazu äußern: ich lese ab und zu darüber, dass - in Frage gestellt wird, auch von Physikern - ob man Quantenzustände, die noch dazu - gleichzeitig Wellen- UND Teilchencharakter zeigen, mit Geräten gemessen werden können, die mit "der herkömmlichen, newtonsch’er Physik" gebaut wurden. Auch wenn wir "Welle" messen, ist "diese Welle" gleichzeitig Teilchen (Plural), nach meinem Verständnis. Könnten nicht Nano Roboter diesen Dualismus „sehen“ und „sichtbar für uns machen“?
Lieben Gruß von Chalawan

PS:
>Hi Mic, sehr sympathisch, wie du auf das Mathebuch für Anfänger reagiert hast, wo du an der TOE arbeitest, mach mal!
>Ich bekomme deinen Link nicht auf?

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 17 Okt 2017 18:20 #20708

Hier ein sehr schönes Video zur Messung und zum Zusammenbruch der Superposition der Wellenfunktion. Es ist das beste, was ich bis jetzt gesehen habe. Nach dem Kollaps läuft alles weiterhin gemäss der Schrödingergleichung.


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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 17 Okt 2017 19:19 #20710

Chalawan2000 schrieb: Könnten nicht Nano Roboter diesen Dualismus „sehen“ und „sichtbar für uns machen“?


Sehen ist ein Messvorgang und für den Messvorgang ist es egal wie groß die Maschine ist die eine Messung durchführt .

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 17 Okt 2017 19:39 #20715

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heinzendres

Klar, ich sprach die Idee aus, ob die Möglichkeit besteht, hypothetisch, ob mit menschlichen (wohl kaum?) oder künstlichen "Sinnesorganen" Welle und Teilchen (Plural) - gleichzeitig wahrnehmbar sein könnte und auch von dem Meßgerät darstellbar.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 17 Okt 2017 21:06 #20726

Dekohärenz ist kein Makel oder Fehler der Messung die man durch bessere Messungen verhindern kann sondern es ist ein Wechselwirkungsvorgang , man müsste Wechselwirkungsfrei Messen und so etwas ist mir nicht bekannt .

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 13:07 #35039

Inzwischen ist mein Thread brandaktuell geworden. Daher hier nochmal meine Vorstellung, wann eine Messung vorgenommen wird. Sie wird genau dann vorgenommen, wenn der komplette Impuls der Wellenfunktion übertragen werden kann. Eine Wellenfunktion kann nämlich nicht teilweise zusammenbrechen, sie muss komplett zusammenbrechen. Tut sie es nicht, wird sie reflektiert (wie in dieser Animation sehr schön dargestellt). Man stelle sich das mal vor! Eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, die interferieren und reflektiert werden kann. Und das soll angeblich ein rein mathematisch-unphysikalisches Phänomen sein...Hört mir auf!

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 22:39 #35097

Michael D. schrieb: Eine Wellenfunktion kann nämlich nicht teilweise zusammenbrechen, sie muss komplett zusammenbrechen. Tut sie es nicht, wird sie reflektiert

Eine Reflexion ist folge einer WW was zu einem Zusammenbruch der Wellenfunktion führt .

Wie willst du diese vom Standartmodell abweichende Reflexion nachweisen .

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 23:21 #35108

Kann man die Wellenfunktion nicht einfach als reine Information betrachten?
Als noch nicht real, aber als bereits vorhandene Möglichkeit.

Es steigt und fällt doch alles mit der Materie.
Erst wenn sich Materie in den Weg einer Welle stellt kommt es zu Wechselwirkungen.
Dann erst wird es Real. Auch für uns Menschen wird doch etwas nur real, wenn wir direkt von einer Welle getroffen werden. Z.B. auf unser Netzhaut kommt es zur Wechselwirkung, die wir als Licht wahrnehmen.
Stelle mir gerade einen mächtigen Laserstrahl (im Vakuum) vor, der nur 10 cm an meinem Auge vorbeigeht.
Ich kann ihn trotzdem nicht wahrnehmen. Er verursacht keinerlei Wirkung,
Flöge er Millionen Jahre durchs All, er würde nichts reales bewirken, keiner wüsste von ihm.
Ist er nun Real oder nur Information ?
Trifft er aber auf Materie ist alles anders. Ein Feuerwerk von Wechselwirkungen beginnt.
Für mich wird in diesem Moment aus einer Information erst etwas Reales.

Auch bei den Doppelspaltexperimenten muss doch immer etwas Materielles im Spiel sein.
Solange die Wellen nicht auf den Schirm treffen ist noch absolut nichts passiert, keinerlei Wechselwirkung.
Auch die Beeinflussung der elektomagnetichen Welle an einem der Spalte, kann nur mit einem materiellen Instrument vorgenommen werden.

Michael D. schrieb:
. Eine Wellenfunktion kann nämlich nicht teilweise zusammenbrechen, sie muss komplett zusammenbrechen. Tut sie es nicht, wird sie reflektiert (wie in dieser Animation sehr schön dargestellt). Man stelle sich das mal vor! Eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, die interferieren und reflektiert werden kann. Und das soll angeblich ein rein mathematisch-unphysikalisches Phänomen sein...Hört mir auf!


Ich stell mir das so vor:
auch das was wir als Einschlag eines Teilchens auf dem Detektorschirm interpretieren, ist bereits eine neue Wellenfunktion, welche sich vom Schirm her ausbreitet. Wir nehmen zwar einen Punkt war, aber diesen Punkt können wir aus jeder Richtung von der aus der Schirm sichtbar ist sehen.
Das bedeutet doch eigentlich, dass wieder eine kugelförmige Informationswelle von diesem Punkt aus geht (welche aber nun auf Grund einer Wechselwirkung entstand). Aber erst, wenn sie wieder auf etwas Materielles trifft, in diesem Fall unsere Pupille, tritt eine WW auf und dann erst ist meiner Meinung nach wieder etwas Reales passiert. Ansonsten verschwindet diese Welle nur als mögliche Information aber ohne Wirkung.


Mir kommt so der Gedanke, dass in einem Universum, welches nur aus reiner elektromagnetischen Strahlung besteht, es nichts Reales geben kann, jedenfalls so wie wir es verstehen.
Wo nichts Wechselwirkt da passiert doch auch nichts.


Gruß
Brooder.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 23:26 #35109

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Lieber Michael,

Eine Wellenfunktion kann nämlich nicht teilweise zusammenbrechen, sie muss komplett zusammenbrechen. Tut sie es nicht, wird sie reflektiert


Soweit ich erinnere hat das Haroche Experiment, nur teilweise Kohärente Zustände erzwungen/erzeugt und diese schrittweise bis zur vollständigen Dekohärenz beobachtet. A priori ist somit auch die unvollständige Dekohärenz zuvor Kohärenter Systeme Labortechnisch bewiesen....
LG Z.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 23:41 #35113

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Hi Brooder altes Haus.

Es steigt und fällt doch alles mit der Materie.
Erst wenn sich Materie in den Weg einer Welle stellt kommt es zu Wechselwirkungen.


Nein, da Photonen/Licht streng gesehen nicht zur Gattung massenbehafteter Materie gehört und zudem Spin 1- anliegt.
Und gerade Photon ist Boson, sprich Wechselwirkungsteilchen.

LG und eine tolle Woche...
Den Rest lese ich mir durch.


Ps. Gesagt getan.
ich stelle fest, das ich vlt ersteres obiges, anders gemeint interpretierte, da es hier Threadmässig um den Zusammenbruch von Wellenfunktionen ging.... "Die sich nur von Materie beeinflusst dazu bewögen liesse zusammen zu brechen." etc.

Wie auch immer...ein 2ter womöglicher Einwand zu...:

Stelle mir gerade einen mächtigen Laserstrahl (im Vakuum) vor, der nur 10 cm an meinem Auge vorbeigeht.
Ich kann ihn trotzdem nicht wahrnehmen. Er verursacht keinerlei Wirkung,
Flöge er Millionen Jahre durchs All, er würde nichts reales bewirken, keiner wüsste von ihm.


Nun selbstverständlich würdest sowohl du, als auch der "nicht sichtbare Photonenstrahl", voneinander angezogen.
Was eine Änderung deiner Position, deiner vorheriger Koordinaten vor Ort und die des Strahlenverlaufes des Laserstrahls mit sich bringt.
Bedenke, alle Energie wird stets von einem Gravitationsfeld begleitet, das stets mit jedem anderen wechselwirkt, selbst wenn sehr gering bzgl. deines Beispiels.

Ob man das nun "sehen" kann oder nicht, die reale WW entscheidet schliesslich...
Bis dann.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 10 Jun 2018 23:54 #35114

Hallo Z. ;)

Du
Nein, da Photonen/Licht streng gesehen nicht zur Gattung massenbehafteter Materie gehört und zudem Spin 1- anliegt.
Und gerade Photon ist Boson, sprich Wechselwirkungsteilchen.



mal anders gefragt.
Wechselwirken Photonen im freien Raum also Vakuum miteinander, oder nur wenn sie auf Materie treffen ?

schicke Woche auch Dir
Brooder

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 11 Jun 2018 00:12 #35115

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Hi verehrter Freund....

mal anders gefragt.
Wechselwirken Photonen im freien Raum also Vakuum miteinander, oder nur wenn sie auf Materie treffen ?

Sicher hattest du mein Ps noch nicht gelesen.

Kein Vakuum des Weltenraumes ohne Gravitation, zudem extrem geringer Teilchendichte.
Selbst einer Idealisierten Vakuumlösungen, ohne Teilchen oder Photonendichte (Hintergrundstrahlungs bedingt), oder zb. ohne freie Elektronen die mit Photonen eine WW eingehen könnten... verbleit leider immer noch die Gravitation als mögliches Potential um WW zu erzeugen. Jaja Die Gravitation, die sich leider leider (zum Glücke meines Egos :huh: ) nicht wegtransformieren lässt.

Hug Z.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 11 Jun 2018 00:48 #35117

hallo Z. chen

ne, hatte PS nocht gelesen.

du: Nun selbstverständlich würdest sowohl du, als auch der "nicht sichtbare Photonenstrahl", voneinander angezogen.
Was eine Änderung deiner Position, deiner vorheriger Koordinaten vor Ort und die des Strahlenverlaufes des Laserstrahls mit sich bringt.
Bedenke, alle Energie wird stets von einem Gravitationsfeld begleitet, das stets mit jedem anderen wechselwirkt, selbst wenn sehr gering bzgl. deines Beispiels.


nun genau darum ging es mir doch. ;)

Materie also ich, ziehe Laserstrahl an. Wie du die die Gravitation des Laserstrahls betrachtest ist mir gar nicht so wichtig.
aber was ist Wechselwirkung bzw. Real?
ist es schon Wechselwirkung , wenn man sich in gekrümmten Räumen bewegt , oder erst, wenn wirklich was passiert.?

du: zudem extrem geringer Teilchendichte.

ja, schon wieder materie im Spiel.

und wenn mich der Laserstrahl auch anziehen würde, trotzdem bewegte ich mich auf meiner Geodäten und wüsste erst von ihm, wenn er mich trifft ( vorher ist es nur eine Information im Universum von der ich nichts weiß), nachher aber wäre es eine Wechselwirkung und für mich und auch den Rest der Welt der diesen Lichtschein meines Verglühens wahrnehmen könnte real
mglw. haben wir aber auch unterschiedliche Ansichten, mit der Interpretation: wann kann man etwas als Realität bezeichnen.
Aber das hatten wir glaube ich schon mal.


Zu einfach möcht ich es Dir auch nicht machen, mein lieber Z. :cheer:



gute Nacht,
Brooder

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 11 Jun 2018 03:01 #35122

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Nun ja lieber Brooder,

auch der Basar der Teppichhändler hat seine Reize, voller Leben und spürbarer Wechselwirkungen.

nun genau darum ging es mir doch.

Schlaumeier oder was?? :cheer: ;)

Du:

Materie also ich, ziehe Laserstrahl an.

Ich würde formulieren das nicht die Materie (Du) den Laserstrahl anzieht, sondern das beide begleitenden G-Felder, die auf Grund Energieäquivalenzen... (Photon keine Materie jedoch Energie, sowohl Du Materie --> mc²=E)... angeregt werden, sich gegenseitig anziehen.
Zumindest kann ich mir dies bei der Konstellation, "Photonenstrahl zieht 70%tige Wasserlösung an und vice versa", nicht ohne beteiligte Gravitation vorstellen.

aber was ist Wechselwirkung bzw. Real?
ist es schon Wechselwirkung , wenn man sich in gekrümmten Räumen bewegt , oder erst, wenn wirklich was passiert.?


Gute Frage, vlt sind wir ja eh nur sowas wie eine Projektion, besser Softwareresultate, sprich Massenlose Bits and Bytes eines Universumscomputers....
Teppichhändler talk beiseite.

Natürlich sind Gravitationseffekte real, zum Glück sonst gäbe es dieses Sonnensystem genauso wenig wie die Muppets Show.
Ich würde Ernie vermissen.

Also wenn man sich auf gekrümmten Räumen bewegt, passiert auch was....
Immerhin ist nur der gekrümmte Raum, sprich die G selbst, fähig jedes Massenbehaftete Teilchen auf exakt c zu beschleunigen,
Das findest du sonst nicht nochmal, während die SRT noch "Träume von elektrischen Schafen" hat und von Haus aus Massen die Beschleunigung auf c strikt verweigert. Ja da passiert was kann ich dir sagen.

ja, schon wieder materie im Spiel.

Man muss ab und zu geben können...mein Motto.

und wenn mich der Laserstrahl auch anziehen würde, trotzdem bewegte ich mich auf meiner Geodäten und wüsste erst von ihm, wenn er mich trifft ( vorher ist es nur eine Information im Universum von der ich nichts weiß), .......nachher aber wäre es eine Wechselwirkung.... und für mich und auch den Rest der Welt der diesen Lichtschein meines Verglühens wahrnehmen könnte real


Information und Information sind nicht das gleiche.
Physikalisch zieht jeder Art Wechselwirkung, eine Änderung beteiligter Informationswolken nach sich, die jegliche Energien begleiten.
Danach bleibt die resultierende Information derer I-Wolken, solange erhalten, bis es zur weiteren WW kommt.
Ob Außerhalb oder innerhalb möglicher Energie-Konglomerate. (letzteres s. zB. Halbwertszeit)

Das hat nichts mit Fake News zu tun, die mittlerweile von 99,9% aller Deutschen Nachrichtensender als wirkliche Information vermarktet wird.
Und auch nichts mit vom Gehirn scheinbar als Information interpretiertem, welches bereits das aktuelle Fußballergebnis im Radio, Bayern München/FC Köln 3 zu 0, als tatsächliche Information bewertet. :evil: :whistle:

mglw. haben wir aber auch unterschiedliche Ansichten, mit der Interpretation: wann kann man etwas als Realität bezeichnen

Ganz sicher sogar... Ich spreche so gesehen, auch lieber von Wirklichkeit. Da rein rational bemühte Denkweisen das "Schlitten fahren" kaum ermöglichen.

Du ließt ja mit, von daher muss letzteres nicht gesondert erklärt werden!

Dir einen guten Start in die Woche.... schlaf gut und Träum was konstruktives B)
LG Z.

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Was führt zu Kohärenz und Dekohärenz? 11 Jun 2018 03:18 #35124

moin Z.

du: ich spreche so gesehen, auch lieber von Wirklichkeit

das Wort Wirklichkeit gefällt mir eigentlich auch besser.
nur die Ansichten sind halt etwas verschieden.

so, und nu noch mal schnell die Verschränkung geklärt, dann haben wir´s denk ich. B) :silly:

Dir auch ne schöne Woche
Brooder

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Hi, warum eigentlich so spät noch Wach, ist das nicht ungewöhnlich für dich??
NG

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