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Quantenphysik

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Quantenphysik
Oft zitiertes Experiment der Quantenphysik: Das Doppelspalt-Experiment

Die Quantenphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das die Naturgesetze im atomaren und subatomaren Bereich beschreibt.

Im Vergleich zu Alltagserfahrungen sind die in der Quantenphysik beobachteten Phänomene teilweise verblüffend. Die Quantenphysik bringt auch die unvereinbar scheinenden Bereiche Naturwissenschaft und Spiritualität näher zusammen.

In esoterischen und alternativen Kreisen wird die Quantenphysik allerdings oft fälschlicherweise zur Untermauerung von bestimmten Aussagen verwendet (siehe dieser Abschnitt).

Einordnung

Die Quantenphysik bildet die Basis der heutigen Physik, zusammen mit der Relativitätstheorie von Albert Einstein. Teilbereiche der Quantenphysik sind die Atomphysik, die Festkörperphysik und die Kern- und Elementarteilchenphysik. Zwei Unterbereiche der Quantenphysik, die Quantenmechanik und die Quantenfeldtheorie, befassen sich mit der theoretischen Physik.[1]

Aussagen der Quantenphysik in Kürze

  • Der Beobachter nimmt durch seine Beobachtung Einfluss auf die Materie. Somit lässt sich die Newton'sche Trennung von Subjekt und Objekt nicht mehr aufrecht erhalten.
  • Welle-Teilchen-Dualismus: Ist ein Objekt in der klassischen Physik bislang entweder stets Welle oder Teilchen gewesen, so kann es nun beides "sein". Alternativ formuliert: Je nachdem, welches Experiment man mit dem Objekt durchführt, zeigt es eher seine Wellen- oder seine Teilcheneigenschaften (siehe Doppelspalt-Experiment)
  • Zwei Teilchen (wenn man an die Auffassung von "Teilchen" aus der klassischen Physik denkt), die am gleichen Ort und zur gleichen Zeit entstanden sind, können auf Dauer miteinander verbunden sein, d.h. trotz großer lokaler Distanz ein zusammenhängendes quantenphysikalisches System bilden (Verschränkung).

Deutungsmöglichkeiten:

  • Wir können kein Universum haben, ohne dass unser Geist darin eine Rolle spielt.
  • Alles steht mit allem in Verbindung. Es gibt ein universelles Bewusstsein und jeder ist ein Teil davon.
  • Information ist fundamentaler als Materie.
  • Unser Denken gestaltet genau das, was wir wahrnehmen.
  • Der Masse-leere Raum der Atome (der 99,999999999 % ausmacht) ist voll mit Energie und Information in Form von Möglichkeiten / Virtualität (Kopenhagener Deutung). Die Möglichkeiten warten darauf von Bewusstsein (also Lebewesen) in die Realität geschaltet zu werden.
  • Man darf nicht immer davon ausgehen, dass die Dinge die wir beobachten vor unserer Beobachtung genau so waren, wir wir sie dann beobachten.

Anmerkung: Die aufgeführten Aussagen sind teilweise wissenschaftlich noch nicht bestätigt.

Was sind Quanten?

Der Begriff Quanten geht auf Max Planck zurück. Planck fand Ende des 19. Jahrhunderts heraus, dass es in der Welt der kleinsten Teilchen keine kontinuierlichen Übergänge von einem Zustand zu einem anderen gibt. Zum Beispiel wird die Energie von einem erwärmten Körper nicht kontinuierlich, sondern in Paketen abgegeben, den sogenannten Quanten[2].

Der Quantensprung

Aus der Quantenphysik leitet sich auch der Begriff des "Quantensprunges" ab. Damit wird gezeigt, dass die Energiepakete sich nur in Quantensprüngen verändern können, also nicht gleichmäßig zu- oder abnehmen.

Veranschaulichen kann man Quanten anhand von Wasser - dieses fließt nicht kontinuierlich, sondern immer tröpfchenweise (sichtbar in Zeitlupen-Aufnahmen).

Frühere Theorien der Quantenphysik

Max Planck entwickelte und formulierte die (erste) Quantentheorie um 1900 als Hypothese. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurde die Theorie von großen Physikern wie Nils Bor und Albert Einstein weiterentwickelt.
Durch die zunehmende experimentelle Bestätigung spricht man inzwischen weniger von der Quantentheorie als von der Quantenphysik sowie der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie.
Theorie und Praxis der Quantenphysik bilden heute die Grundlage der Physik. Sie bilden die Grundlage, um das physikalische Verhalten der Welt zu beschreiben.

Seit der Entdeckung der Quantentheorie wurde kein physikalisches Experiment bekannt, dass den Voraussagen der Quantenphysiker widersprochen hat.[3] Trotzdem birgt die Quantentheorie bis heute ungelöste Rätsel und Paradoxien.

Die Quantentheorie gilt als erfolgreichste physikalische Theorie aller Zeiten. Mehr als ein Drittel der gesamten Weltwirtschaft hängt von Produkten ab, die mit Hilfe der Quantentheorie entwickelt wurden. [3]

Erkenntnisse der Quantenphysik

Doppelspalt-Experiment

Das Doppelspalt-Experiment beweist, dass der Beobachter eine Auswirkung auf das Ergebnis eines Versuchs hat.

Das Experiment wird in diesem Video von den Bleep-Machern sehr anschaulich erklärt:

Die folgende Tabelle fasst die Erkenntnisse des Doppelspalt-Experiments zusammen:

Was durch Spalt geschossen wird Anzahl der Spalte Ergebnis auf Projektionsfläche Erklärung
Materie (z.B. kleine Glaskugeln) 1 1 Streifen
Materie 2 2 Streifen
Lichtwellen 1 1 Streifen (vergleichbar mit Materie)
Lichtwellen 2 Muster aus mehreren Streifen (mehr als 2) Die Lichtwellen überlagern sich. An manchen Punkten löschen sie sich aus, an anderen verstärken sie sich. Dadurch entsteht ein Interferenz-Muster.
Elektronen (Elektronen sind Materie) 1 1 Streifen wie bei Materie
Elektronen 2 Bei Beobachtung: 2 Streifen

Bei keiner Beobachtung: Muster aus mehreren Streifen (mehr als 2)

Erklärung unterhalb der Tabelle

Da Elektronen Materie sind, würde man hier immer 2 Streifen erwarten. Doch wenn der Flug der Elektronen nicht beobachtet wird (das heißt es wird nicht gemessen, durch welchen Spalt das Elektron fliegt), ergibt sich das gleiche Interferenz-Muster wie bei der Aussendung von Wellen. Das Muster ergibt sich auch dann, wenn die Elektronen einzeln nacheinander abgeschossen werden.

Die Konsequenz daraus muss lauten: Das Elektron geht durch beide Spalte hindurch und beeinflusst sich dadurch gegenseitig (wie bei den Lichtwellen).

Bei Beobachtung des Elektronenfluges (das heißt es wird gemessen, durch welchen Spalt das Elektron fliegt) ergibt sich dagegen das zu erwartende Muster mit 2 Streifen. Durch das Messen fliegt das Elektron also nur durch einen, nicht durch 2 Spalte.

Die Erkenntnis aus dem Doppelspaltexperiment lautet folglich:
Der Beobachter nimmt durch seine Beobachtung Einfluss auf die Materie.
Oder wie Quantenphysiker sagen: Der Beobachter bringt die Wellenfunktion des Elektrons durch seine Beobachtung zum kollabieren (zusammenbrechen).

Information

Nach den Erkenntnissen der Quantenphysik ist Information fundamentaler als Materie. Jedes Objekt ist durch zwei Dinge definiert:[3]

  • die Zutaten aus denen es besteht
  • und wichtiger: die Information wie die Zutaten anzuordnen sind.

Beispiel: Jagt man ein Käsebrötchen durch den Fleischwolf, so haben sich die Zutaten nicht verändert. Niemand würde bei der entstehenden Masse jedoch noch von einem Käsebrötchen sprechen. Die Information, wie die Zutaten anzuordnen sind (untere Brötchenhälfte, Butter, Käsescheibe, Salatblatt, Tomate, obere Brötchenhälfte), sind also entscheidend dafür, dass wir von einem Käsebrötchen sprechen.

Verschränkung

Zwei Teilchen, die am gleichen Ort und zur gleichen Zeit entstanden sind, können auf Dauer miteinander verbunden sein. Dabei spielt es keine Rolle wie weit die beiden Teilchen sich voneinander entfernen. Die Beobachtung eines Teilchens beeinflusst dabei augenblicklich den Zustand des anderen Teilchens. Dieses Phänomen bezeichnen Quantenphysiker als Verschränkung.

Die Verschränkung konnte bisher erfolgreich an Einzelteilchen (wie Elektronen oder Photonen) gezeigt werden, als auch an Atom-Wolken und Molekülen.[3]

Die Verschränkung könnte man übersetzen mit einer transzendenten Realität, die den Erscheinungen zugrunde liegt.

Übertragbarkeit auf andere Bereiche

Laut dem renommierten Quantenphysiker Anton Zeilinger (bekannt geworden durch seine Teleportations-Versuche) gilt die Aussage, dass der Beobachter die Realität beeinflusst, nur für gewisse wohldefinierte Situationen. Bei einer Verallgemeinerung der Aussage auf andere Bereich wäre Zeilinger "sehr vorsichtig". Wohl aber stimmt Zeilinger der Aussage zu, dass wir in dieser Welt nicht nur eine passive Rolle spielen.[3]

Die Ergebnisse der Quantenphysik werden in alternativen und esoterischen Kreisen oft überdehnt.

Vermischtes

  • Als übergreifendes Modell enthält die Quantenphysik auch die Theorien der klassischen Physik. Letztere ist der Grenzfall der Quantenphysik für eine sehr große Anzahl an zusammenwirkenden Mikroobjekten.
  • Der mathematische Formalismus der Quantenmechanik ist heute klar umrissen, für die Interpretation der mathematischen Objekte und Operationen wurden jedoch verschiedene Alternativen vorgeschlagen. Auf der empirischen Ebene hat sich heute die sogenannte Kopenhagener Deutung von Niels Bohr und Werner Heisenberg durchgesetzt.
  • In der Quantenphysik gibt es auch der unseren Zeitrichtung gegenläufige Zeitrichtungen. Laut Dieter Broers kann man dies auch in der Natur sehen, da unsere Zellen in der Lage sind, in der gegenläufigen Zeit Informationen abzurufen.
  • Laut Quantentheorie gibt es kaum Objektivität. Der Autor oder Wissenschaftler ist immer ins Thema verwickelt.
  • Einige Dinge die die Quantenphysik ermöglicht hat:
    • Produktion von Mikroelektronik
    • Laser
    • Erklärung wie in der Sonne Licht und Wärme entstehen
    • Bau von Atombomben
  • Einige gesammelte Infos zum Thema mehrdimensionaler Raum:
    • Im Film (R)Evolution 2012 ist die Rede von einem zwölfdimensionalen Weltbild.
    • Professor Harald Lesch geht in diesem Video folgender Frage nach: Gibt es mehr als 4 Dimensionen?
  • Der holländische Kardiologe Pim van Lommel hat sich aufgrund mehrere Nahtod-Berichte seiner Patienten, die einen Herzstillstand erlitten, auf die Nahtod-Forschung konzentriert. Nach seiner Aussage ist die derzeitige wissenschaftlich-medizinische Meinung, dass Nahtoderfahrungen ein chemisches Produkt des Gehirns seien, nicht mehr haltbar - auch aufgrund der Erkenntnisse der Quantenphysik. Mehr dazu in seinem Interview hier.

Relgion und Quantenphysik

Der Epigenetikforscher, Gynäkologe und Theologe Prof. Johannes Huber behauptet in diesem Interview, dass die Naturwissenschaft und Religion/Kirche von militant-atheistischen Gruppen absichtlich gegensätzlich dargestellt würden. Weiterhin sagt er, dass Glauben an ein Jenseits sehr wohl vereinbar sei mit den neuen Wissenschaften, weil hier gewisse Dinge nicht mehr verstehbar, erfassbar seien (zum Beispiel Lichtgeschwindigkeit), sondern transzendentale Fakten seien.

Auch die Quantenphysik belegt, dass alles aus dem berühmten ominösen Feld heraus kommt: wenn das Feld bestrahlt wird, kommt die Materie heraus, wir selbst sind aus diesem Feld entstanden und die Materie kehrt dort wieder zurück wenn die Energie nicht mehr ausreichend vorhanden ist.

Und in der Zwischenzeit haben unsere Moleküle und Atome ihren ganz kurzen Tanz in dieser Welt aufzuführen und nach diesem Tanz kehren wir wieder in den Hintergrund, in das Feld zurück.

So lehrt es uns die Quantenphysik. Und damit kann man ganz gut leben, wenn man theologisch religiös ist.

Prof. Johannes Huber[4]


Weiterführendes

Artikel

Literatur

Videos

Weblinks

  • quantica.de - Plattform für das Zusammenspiel aus Bewusstsein und Wissenschaft Bleistift.png

 (Hilfe)

Autoren

Stefan, Ina, Heike W., Bot und Extern
Jeder Autor hat seine eigenen Passagen zu diesem Artikel beigesteuert. Deshalb muss nicht jeder Autor alle Passagen des Artikels unterstützen.
Zahl in Klammern = Anzahl der Artikel-Bearbeitungen dieses Autors. Eine hohe Anzahl bedeutet nicht zwangsweise, dass dieser Autor auch viel Inhalt zum Artikel beigesteuert hat.

Einzelnachweise

  1. Physik biologischer Systeme* von Siegfried Kiontke, Eigenverlag
  2. Max Planck und die Entdeckung der Quantentheorie, abgerufen am 24.4.2017
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 BR alpha: Quantenphysik - Existiert der Mond auch dann, wenn keiner hinsieht?, abgerufen am 11.04.2013
  4. Gespräch über Epigenetische Prägung mit Prof. Dr. Johannes Huber, abgerufen am 27.11.2016
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