Quelle:

http://milq.tu-bs.de/images/stories/Lehrgang/Kapitel4/AB4_grundprinzip2.pdf

 

 

Zitate in „...¦”, Kommentare/Antworten als Items.

 

 

„Zweites Grundprinzip der Quantentheorie”

 

o         Ein Grundprinzip ist natürlich ganz wichtig und unanfechtbar. Und dann gilt es auch noch für die ganze Quantentheorie!

 

„? Kann man bei einem Quantenobjekt genau den Auftreffpunkt vorhersagen?”

 

o         Was soll diese pauschale (oder „offene”?) Frage?

 

o         Was ist ein Quantenobjekt? Im ganzen „Milq-Lehrgang” wird „das Quantenobjekt” nicht definiert, höchstens implizit als etwas, was man nicht beschreiben kann. Die Wortschöpfung "Quantenobjekt" hat sich in manchen Schulbüchern breit gemacht. Da liest man dann, dass es in der Quantentheorie keine objektiven Aussagen gibt - natürlich beziehen sich diese Aussagen auf Quantenobjekte! Das zweite Grundprinzip kann also kurz so gefasst werden: „Quantenobjekte lassen sich nicht objektivieren!”

 

o         Auftreffpunkt? Lässt sich auch klassisch nicht genau vorhersagen! Das Photon (s.u.) wird von einem Atom absorbiert. Wenn nur ein Atom vorhanden ist (z.B. in einer Falle), lässt sich der Ort der Absorption so genau vorhersagen wie die Position des Atoms bekannt ist.

 

o         Die Fragestellung suggeriert darüber hinaus, dass „Quantenobjekte” wie klassische Teilchen unterwegs sind, d.h., ihr „Auftreffpunkt” von ihrer Geschichte (Bewegung) abhängt (Bohm).

 

o         Man kann auch den „Auftreffpunkt” einer Welle nicht vorhersagen!

 

o         Dagegen kann man bei einem gut fokussierten Laserstrahl oder allgemein in der Nanotechnik ziemlich genau den „Auftreffpunkt von Quantenobjekten” (ein mehrfacher Widerspruch in sich) vorhersagen!

 

 


 

„Die Überprüfung erfolgt durch das Simulationsprogramm Doppelspalt.”

 

o         Aha! Wir überprüfen ein Grundprinzip der Quantentheorie mit einem Simulationsprogramm! Das wird aber spannend!

 

„Einstellungen: Photonen mit der Energie E = 200 eV

Spaltbreite: 200 µm

Spaltabstand: 700 µm”

 

o         Unsinnige Werte! 200eV ist weiches Röntgenlicht. Den Versuch möchte ich einmal sehen - mit welchem Schirm? Ach so, es geht ja nur um eine Simulation. Dort lässt sich der Zoom 10000 einstellen...¦

 

„Welches Muster kann man nach kurzer Zeit auf dem Schirm erkennen?

.............................................................................................................................................................”

 

o         Lustig - ich seh...˜ ganz unterschiedliche Muster! Welches meinen Sie genau? Liegt das an den Quantenobjekten oder am Programm? Oder war die Zeit zu kurz? Oder stimmt etwas mit dem Schirm nicht?

 

 

„Mit der SPEED-Taste wird der Vorgang beschleunigt. Was erkennen Sie nun?

.............................................................................................................................................................”

 

o         Das zweite Grundprinzip hält sich an das Simulationsprogramm! Warum ist die SPEED-Taste nicht voreingestellt?

 

„Halten sie das Programm an.”

 

o         Ja gerne! Aber verstoße ich damit nicht gegen das „zweite Grundprinzip der Quantentheorie”?

 

„Können Sie vorhersagen an welcher Stelle ein einzelnes Photon auf dem Schirm auftrifft?

.............................................................................................................................................................”

 

o         Ach so! Es gibt einzelne Photonen? Oder Quantenobjekte? Wie stellt man die eigentlich her? Ich meine jetzt nicht die Herstellung im Computer sondern in realen Experimenten. Und diese einzelnen Photonen treffen dann auf dem Schirm auf? Hat das schon mal jemand beobachtet? Ich meine jetzt in einem Realexperiment...¦

 

 


 

„Betrachten Sie statt einem Photon nun 100 Photonen. Können Sie nun vorhersagen, an welcher Stelle viel und an welcher Stelle wenig Photonen auftreffen?

.............................................................................................................................................................”

 

o         Jetzt bin ich aber wirklich total überfordert! Wie soll ich bitte Photonen „betrachten”? Ach so - Augen auf? Also ein Photon sehe ich nicht. Und wo sind die 100?

o         Aber ich soll ja nur vorhersagen: Na klar - es gibt Stellen mit mehr oder weniger Photonen. Das weiß doch jeder!

 

„Löschen Sie den Bildschirm mit der RESET-Taste.”

 

o         Schade! Und ich hatte mir gerade so ein schönes Bild von Quantenobjekten zusammengeklickt! Aber RESET-Taste ist immer gut unter Windows...¦

 

 

„Führen Sie den Versuch durch bis 100 Treffer gezählt worden sind.”

 

o         Was sind nun wieder Treffer? Und wieso ausgerechnet 100? Ach so - ich soll 100 mal klicken? Da kenne ich aber interessantere Games!

 

 

„Stimmt Ihre Vorhersage mit dem Experiment überein?”

 

o         Mit welchem Experiment? Ich habe doch gar keine Vorhersage gemacht!

 

 

„Ihre Vorhersage wird erfolgreicher, wenn Sie statt 100 Photonen 500 Photonen betrachten. Gehen Sie nach gleicher Art vor.”

 

o         Nein - bitte nicht! Gibt es denn keine SPEED-Taste für 100, 500, 1000,...¦?

 

 

 


 

„Zusammenfassung:

1. Den Auftreffpunkt eines einzelnen Photons kann man nicht präzise vorhersagen.”

o         Bitte Herr Lehrer - was ist ein Photon?

o         Können Sie den Auftreffpunkt der Kreide, mit der Sie gleich nach mir werfen werden präzise vorhersagen?


„2. Nimmt man dagegen viele Photonen, so läßt sich die Verteilung der Photonen vorhersagen. Man geht zu Wahrscheinlichkeitsaussagen über.”

 

o         Ach so - Sie nehmen gleich die ganze Schachtel. Da muss ich dann wahrscheinlich aufpassen!

o         Aber Herr Lehrer - ich habe da eine interessante Beobachtung gemacht: Obwohl ich immer auf den gleichen Auftreffpunkt gezielt habe, kamen an manchen Stellen gar keine Quantenobjekte an. Ist das Zufall oder stimmt etwas mit diesem Programm nicht?

 

 

 

 

 

 

 

„Zweites Grundprinzip der Quantentheorie:

Man kann kein Einzelergebnis vorhersagen. Es können daher nur

Wahrscheinlichkeitsaussagen getroffen werden.”

o         Endlich - jetzt versteh ich das! Das ist wie beim Würfeln! Und dazu braucht man die Quantentheorie?

 

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Erstes Grundprinzip der Didaktik der Quantentheorie an Schulen:

Man stiftet unnötig Verwirrung, wirft Nebelbomben (wie schon vor 100 Jahren aus dem hohen Norden) und wenn sich der Nebel verzogen hat (per SPEED-Taste) schreit man „Hurra - wir haben die Quantentheorie erklärt!”