Lesermeinung - Spektrum der Wissenschaft

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• Verschränkung, Tunneleffekt und Überlichtgeschwindigkeit

  05.01.2009, Dr. Wolfgang Klein, Wehrheim
  Ähnliche Probleme wie bei der Verschränkung von Anton Zeilingers Photonen werfen Experimente in Verbindung mit dem Tunneleffekt auf.
  
  FAZ.NET berichtet in einem Artikel vom 18.12.2008 von aktuellen Messungen der Tunnelzeit von Elektronen. Die Messungen ergaben eine Obergrenze für die "Aufenthaltszeit" im Tunnel, die (unter Annahme der Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze?) eigentlich nicht ausreicht, um den Tunnel tatsächlich zu durchlaufen. Im Rahmen eines Online-Leserbriefs wies ein Leser auf Experimente von Günter Nimtz ab 1994, die ebenfalls auf überlichtschnelles Tunneln, hier von Photonen, hindeuten.
  
  Die Interpretation der Nimtz-Experimente ist umstritten. So gibt Wikipedia an, dass Physiker wie Raymond Chiao (Berkeley) und Aephraim Steinberg (Toronto) die Ergebnisse so interpretieren, dass "der hintere Teil eines Pulses stärker gedämpft [wird] als der vordere. Durch diese Verformung des Pulses empfängt der Detektor früher ein Maximum, als wenn der Puls auf ganzer Länge gleichmäßig abgeschwächt würde. Wenn man nur das Maximum des Pulses vor und nach der Tunnelstrecke betrachtet, ergibt sich daraus eine Geschwindigkeit, die höher ist als die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle. Anders ausgedrückt, die Gruppengeschwindigkeit ist höher als die Signalgeschwindigkeit. Man könnte auch sagen, der Detektor sieht lediglich den ersten Teil des auf die Tunnelstrecke geschickten Puls. Eine Informationsübertragung schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist auf diese Weise prinzipiell nicht möglich. Eine Verletzung der Kausalität durch Tunneln ist ausgeschlossen."
  
  Offenbar ist auch das Thema "Lichtgeschwindigkeit" ein konzeptionelles Konfliktthema der klassischen SRT (Speziellen Relativitätstheorie) und der QM (Quantenmechanik) und auch noch nicht ansatzweise verstanden. Nach der QM ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Messergebnisse, das Wellenpaket über den ganzen Raum verschmiert. Änderungen am Zustand eines Teilchens wirken sich auf das gesamte Wellenpaket gleichzeitig aus (so die Theorie). Die Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze bezieht sich nur auf einen Teil des Wellenpakets, aber welchen? Laut QM-Theorie entspricht eine Messung einer Teilcheneigenschaft der Anwendung des Operators T der Observablen auf den Zustandsvektor x des Teilchen. Dabei geht das Teilchen instantan in einen neuen Zustand über, nämlich Tx.
  
  Das ist genauso schwer verdaulich, zumal die theoretischen Physiker ansonsten großen Wert auf Differenzierbarkeit legen. Der instantane Zustandsübergang x -> Tx ist aber zeitlich ein Sprung, d.h. nicht einmal stetig. Die Schrödingergleichung beschreibt die Zeitentwicklung eines Teilchenzustands zwar kontinuierlich, aber nur, wenn keine Messung vorgenommen wird, soweit ich noch von meinem Physikstudium (Nebenfach!) weiß. Die hilft hier also auch nicht weiter. Standardwerke wie "Quantenmechanik" von Albert Messiah, gehen zwar auf die Interpretation der Experimente durch die theoretische QM ein, scheinen hier aber auch nicht weiterzuhelfen. Sonst würde wohl eine Koryphäe wie Anton Zeilinger hier nicht auch seine Ratlosigkeit kundtun.
  

  Antwort der Redaktion:
  Lichtgeschwindigkeit und Kausalität, wie Sie es im ersten Absatz ansprechen, sind zwar in Einsteins Spezieller Relativitätstheorie miteinander verknüpft - dennoch gibt es beispielsweise in der Quantenelektrodynamik die Möglichkeit, elektromagnetische Signale (die Lichtgeschwindigkeit haben) als rückwärts in der Zeit laufend zu interpretieren. Diese Form der "backward causation", der rückwirkenden Kausalität, entkoppelt im gewissen Sinne das Licht von seiner kausalitätsdefinierenden Rolle - denn wie möchte man bei solchen Prozessen "letzten Endes" noch von "Kausalität" sprechen, ein Term, der für uns ja durchaus zeitlichen Charakter hat (Weiteres dazu, siehe z.B.: "The Arrow of Time" von Hugh Price).
  
  
  
  Weiterhin könnte es für Sie interessant sein, sich Ansätze der Dekohärenztheorie anzusehen, nach der der quantenmechanische Kollaps der Wellenfunktion von der Umgebung abhängt und kontinuierlich geschieht. Der Kollaps bekommt dadurch eine zeitliche Komponente. Letztlich aber bleibt das Thema "Zeit im Mikrokosmos" kompliziert, da beispielsweise die Wheeler-deWitt-Gleichung, eine der fundamentalsten Gleichungen der Stringtheorie, ganz ohne Zeit auskommt und die Zeit somit möglicherweise (!) ein emergentes Phänomen wäre.
  
  
  
  Sowohl die Theorie der rückwirkenden Kausalität als auch die der Dekohärenz werden in Fachkreisen ernsthaft diskutiert, sind aber insbesondere bezüglich der Deutung ihrer Konsequenzen umstritten.
  

• Von vielen wohl nicht verstanden ...

  05.01.2009, T. Masuhr
  Lieber Prof. Dr. Nogge,
  
  ihr Leserbrief ist die richtige Antwort auf die Verarbeitung der Untersuchung zur Elefantenhaltung in Zoos.
  
  Allerdings stimme ich auch Herrn Frese zu. In vielen Fällen wird nur mit einem halben Auge gelesen und habe ich schon erlebt das der Sinn Ihres Briefes nicht nichtig erfasst worden ist und schon Diskussion über ein plötzliches Elefantensterben aufgetreten sind.
  
  Wie man sagt beherrschen ja auch nur 25 von 100 Leuten die Prozentrechnung, ein Anteil von fast 50 Prozent also. ;)
  
  Herzliche Grüße

• Einstein-Rosen-Podolski-Paradoxon

  05.01.2009, Franz Pichler, Wien
  "... – wie diese Information dann an das Partnerteilchen gelangt, bleibt rätselhaft." (4 Absatz, EPR)
  
  Das ist echt schade, dass dieser (unglücklich formulierte?) Unsinn im letzten Halbsatz des EPR-Kapitels das Verständnis des ganzen Themas zunichte macht.
  Die "beiden Teilchen" bilden ja eben EINE Einheit, und werden quantenmechanisch entsprechend beschrieben.
  
  Ich glaube, dass Prof. Zeilinger das sicher nicht so ausgedrückt hat ...
  
  MfG,
  
  

  Antwort der Redaktion:
  Natürlich wird ein verschränkter Zustand (zwei Teilchen nach der Interaktion) durch eine einzige Wellenfunktion psi(x,t) beschrieben. Es sollte also nicht verwunderlich sein, dass beide Teilchen voneinander "wissen".
  
  
  Aber physikalisch bleibt das nach wie vor ein Mysterium. Denn in irgend einer Form "geschieht" ja etwas, das letztlich eine raumzeitliche Formulierung besitzen sollte. Oder ließe sich begründen, warum der Kollaps a priori nichtraumzeitlich, nichtphysikalisch sein sollte?
  Verständlicherweise kritisieren Sie meine etwas flapsige Formulierung, dass zwischen beiden Teilchen eine "Information" ausgetauscht worden sei. Gemeint ist hier aber nicht der Fachbegriff, sondern der Fakt, dass das entfernte Teilchen "weiß", dass am Partnerteilchen gemessen wurde und welchen Eigenwert dieses angenommen hat.
  Wesentlich ist, ob man sich hierbei mit einer rein pragmatischen operativen Deutung der Physik zufrieden gibt (eine Wellenfunktion - also ein System), oder ob man sich wundert, wie physikalisch - und nicht nur mathematisch - ein System, dessen Teile raumartig voneinander entfernt sein mögen, doch instantan auf eine Veränderung an einem Ende reagieren kann.
  
  
  Herr Zeilinger hat diese Verwunderung in seinem Vortrag durchaus zum Ausdruck gebracht.
  
  
  

• Ziffernsturz

  05.01.2009, Gregor Langer, Linz
  Die richtige Quellenangabe müsste lauten:
  Nature, Bd. 454, S. 319
  
  Einen Band 545 gibt es noch gar nicht!

  Antwort der Redaktion:
  Der Leser hat leider recht. Wir bedauern die Ziffernvertauschung.

• Danke!

  04.01.2009, Heike
  Danke für die Ironie, Herr Professor! Wie heißt es so schön: Glaube keiner Statistik, die du nicht selbst gefälscht hast.

• Jungensterblichkeit

  04.01.2009, Reibhard Frese, Berlin
  Ich befürchte, dass bald - womöglich auch in seriösen Medien - die Aussagen von Prof. Nogge zur Jungensterblichkeit ernstgemeint zitiert werden.
  
  Dipl.-Biol. Reinhard Frese
  Zoodirektor i.R.

• Genmanipulationen

  04.01.2009, Dr. Irmgard Oberhoff-Looden, 37581 Bad Gandersh
  Der o. g. Artikel bietet teilweise ein Horrorszenario!
  Ich finde es wahnsinnig spannend herauszufinden, wie die Natur funktioniert und halte es durchaus für legitim, dies bis hinein in die Arbeitsweise der Gene zu erforschen, aber die Manipulationen, die hier beschrieben werden, halte ich für äußerst riskant und unverantwortlich. Ich zitiere die Nobelpreisträgerin Christiane Nüßlein-Vollhart in der neuesten Ausgabe der Zeit (31.12.08): "Das wird keinen Erfolg haben. Die Natur ist wahnsinnig gut. So raffiniert, dass wir sie bis heute nicht vollständig verstanden haben." An etwas so Kompliziertem und noch nicht komplett Verstandenen herumzubasteln, kann gefährliche Ergebnisse bringen, die möglicherweise das über Hunderte von Millionen Jahren auskalibrierte Gleichgewicht der Natur auf unserem Planeten zerstören.

• Statistik

  31.12.2008, Hannes Arenz, 50677 Köln
  Zum Leserbrief von Prof. Nogge kann ich nur sagen:
  
  besser kann man die Aussagekraft von Statistiken nicht kommentieren. (eine klassische Satire)
  
  Hannes Arenz
  
  

• Ha ha ha!!!!!!

  31.12.2008, Schmitt, München
  Da muss ich morgen gleich meinen Chef anrufen und kündigen, weil die Maschinen zu laut sind und es viel zu gefährlich auf der Arbeit ist. Gleich danach geb ich mein Auto weg. Nicht auszudenken, was im Straßenverkehr alles passieren kann. Silvester feiern fällt dann heute wohl auch aus, weil meine Kumpels und ich ne Metal-Fete aufziehen wollten. Judo muss ich auch aufhõren wegen Gefährdung der Halswirbel beim Hnfallen. Am besten leg ich mich den Rest meines Lebens ins Bett, dann passiert auch nix mehr. Aber wahrscheinlich bilden sich dann Blutpfropfen in den Adern. Also auch nix. Was für eine Zwickmühle.

• Schwierigkeiten bei "Mechanik der Märkte"

  31.12.2008, Dr. Uwe Stroinski
  Michael Springer versucht mit seinem Einwurf den Mythos von der Weltformel für Märkte wiederzubeleben. In der Wortwahl nicht gerade zimperlich stellt er sogar schon die Frage nach dem Wann. Das Wer hat er auch schon geklärt, nämlich die Physiker, "die seit gut 20 Jahren ... gut dotierte Jobs an der Wall Street anstreben."
  
  Welchen Schwierigkeiten würde man sich bei einer "Mechanik der Märkte" aussetzen? Zunächst würde auf Grund des "abnehmenden Grenznutzens" (diminishing returns - z.B. ein zweites Frühstücksei ist noch in Ordnung, aber ein drittes brauche ich wirklich nicht) die Wirkung (utility) im Lagrangeformalismus konkav und damit der Hamiltonoperator trivial. Ohne Hamiltonoperator hat man keine Zeitinvariante, d.h. kein Marktgesetz. Außerdem ist die den Märkten zu Grunde liegende Symmetrie, die der "Bedarfsinvarianz unter Preisskalierung" (z.B. die Einführung des EURO hat meinen Bedarf an Waschmaschinen nicht verändert). Diese Symmetrie führt zu erheblich anderen Kommutatorbedingungen als die uns wohlbekannte Impulsinvarianz unter Translation.
  
  Ob solch gravierender Unterschiede lässt sich ganz emotionslos feststellen, dass es zumindest nicht offensichtlich ist, welchen Beitrag physikalische Theorien zum Verständnis der Märkte leisten können.

• Theorie schon da - leider unbequem

  30.12.2008, Miles Meier, Wiesbaden
  Es gibt bereits eine Theorie, die die „wilden Märkte“ beschreibt. Die Theorie der selbstorganisierten sozialen Systeme. Leider besagt diese Theorie, dass es immer wieder zu per se unvorhersehbaren Veränderungen kommen muss.
  Es ist also so, dass alle Vermutungen, Berechnungen und alle wohlkonzipierten Szenarien bestenfalls zufällig eintreffen. Was man berechnen kann, ist der ungefähre Moment, an dem unvorhersehbare Ereignisse eintreten.
  Die australischen Ökonomen FOSTER und WILDE haben diese Theorie auf den australischen Immobilienmarkt angewendet (FOSTER, J., WILD, P.: Detecting self-organisational change in economic processes exibiting logistic growth. In: CANTNER, V, HANUSCH, H. u. KLEPPER, S. (Hrsg.): Economix Evolution, Learning ans Complexity. New York und Heidelberg, 2000). Besonders griffig dargestellt hat diesen Ansatz der Ökonom Quido Partel (PARTL, Quido: Lenken wir das bereits gelenkte? Zusammenwirken der Selbstorganisation und der hierarchischen Organisation in sozialen Systemen. Münster 1998.)
  Es ist offensichtlich, weshalb dieser Ansatz in der ökonomischen Kaffesatzdeuterei nicht mehr Beachtung findet. Ein Experte müsste sagen: „Ich habe keine Ahnung was passiert, es ist in der Natur der Dinge, dass etwas Unerwartetes geschieht.“
  Die andauernde Unfähigkeit zutreffende ökonomische Prognosen zu treffen, ist meiner Meinung nach ein weiter Hinweis auf die Richtigkeit der selbstorganisatorischen Theorie.
  
  
  
  
  
  
  

• Elefanten im Kölner Zoo

  29.12.2008, Prof. Dr. Gunther Nogge, Hünenstr.34, 51069 Köln
  Die mittlere Lebenserwartung asiatischer Elefanten im Kölner Zoo lag vor dem Zweiten Weltkrieg bei 23,5, nach dem Kriege bei 38,5 Jahren.
  
  Zwar wurde von 1863 - 2006 kein einziger Elefant im Kölner Zoo geboren, aber es ist auch keiner unter zehn Jahren gestorben. Die Jungensterblichkeit bis zehn Jahre lag also bei 0 Prozent.
  
  Von den drei seit 2006 geborenen Elefanten hat kein einziger das zehnte Lebensjahr erreicht. Die Jungensterblichkeit bis zehn Jahren liegt demnach bei 100 Prozent.
  
  Fazit: Die Kölner Elefanten werden heute zwar 15 Jahre älter als früher, und ihre Lebenserwartung liegt sogar 19,6 über dem Weltdurchschnitt. Aber die Jungensterblichkeit bis zehn Jahren liegt zur Zeit bei 100 Prozent.
  

• Sehr gut komprimierter, historisch korrekter Beitrag!

  24.12.2008, Dietrich Hahn, München.
  Ein besonderes Lob Ihrer Autorin Vera Spillner! Ihr Artikel "70 Jahre Kernspaltung" hebt sich wohltuend von dem zum Teil haarsträubenden Unsinn ab, den man zur Zeit wieder in den Blättern und im Internet lesen muss. Frau Spillners Beitrag ist historisch einwandfrei, objektiv und vorurteilslos. Man spürt sofort, dass die Autorin die Primärquellen wirklich gelesen hat und sich in der Materie auskennt - im Gegensatz zu vielen wenig kenntnisreichen Journalisten oder sogenannten
  "Historikern", die vornehmlich voneinander abschreiben und dadurch Voreingenommenheiten und zum Teil abstruse persönliche Meinungen multiplizieren. -
  
  Otto Hahn und Lise Meitner hätten Frau Spillner ihre Anerkennung für diese Arbeit ausgesprochen, da bin ich mir ganz sicher. Ich möchte dies hier ausdrücklich betonen.
  
  gez. Dietrich Hahn - Publizist (Enkel von Otto Hahn und
  Patensohn von Lise Meitner).

• Alles andere als emissionsfrei

  23.12.2008, Marcel Hänggi, Journalist und Buchautor, Zürich
  Masdar ist zweifellos ein interessantes Projekt. Emissionsfrei wird die Stadt aber nicht sein, denn sie soll durch den so genannten Clean Development Mechanism (CDM) des Kyoto-Protokolls finanziert werden. Dafür werden die eingesparten Treibhausgas-Emissionen zertifiziert; diese Certified Emissions Reductions können verkauft werden und berechtigen den Käufer, dieselbe Menge Treibhausgas zu emittieren. Um die Reduktionsleistung zu berechnen, wird geschätzt, wie viel eine "normale" Stadt in derselben Region emittieren würde. Im Falle von Masdar wird das sehr viel sein, weil die Emirate der Staat mit den weltweit zweithöchsten Pro-Kopf-Emissionen sind. Die (hypothetisch) eingesparten Emissionen Masdars werden also anderswo auf der Welt (tatsächlich) freigesetzt. Weil die CDM-Methodologie Emissionsreduktionen systematisch zu hoch bewertet (da so genannte Reboundeffekte ignoriert werden), werden unter dem Strich sogar mehr Gase emittiert als eingespart.
  Dasselbe gilt für Dongtan, wobei freilich die chinesischen Pro-Kopf-Emissionen viel tiefer liegen.

• Unsinn

  21.12.2008, Stefan Mischia,München
  Der Muttermilch schadet die Wärme im Nest weniger als manche Erklärungsversuche der Wissenschaft den Laien.
  Ein zu warmes Nest würde durch Transpiration bei den Jungtieren zur Dehydration führen.