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Das Doppelspaltexperiment

    Alle Materie- und Lichtteilchen zeigen durch Interferenz, Absorption und Frequenz etc. Welleneigenschaften, andererseits wirken sie sich durch Reflektions- und Stossprozesse wie kleine Körper aus. Sie manipulieren Energie in diskreten Portionen und beeinflussen einander  aufgrund von Resonanzen ("Wechselwirkung").  Die Vorstellung von sich selbst durch das Vakuum ziehenden (induzierenden) Elektromagnetischen Wellen erinnert an eine Münchhausen-Theorie, andere Modelle, wie Photonen, aufgewickelte Räume und Raumzeiten und dergleichen sind hilflose, aus Unwissenheit geborene willkürliche Konstruktionen, keinen Deut besser oder logischer als all die älteren Partikel-Anschauungen. Die Lösung des Rätsels kann nur sein, dass wir es weder mit kleinen Körpern ("Teilchen") noch mit Wellen zu tun haben. Die Grundlage für den irreführenden Welle-Teilchen-Dualismus bildet der sogenannte Doppelspalt-Versuch.

 

Intensität
Fotoplatte
Blende
Elektronenquelle


Analyse

Ein Spalt wird geöffnet
Es entsteht eine Beugungsfigur auf dem Schirm, die man sich noch halbwegs mit Beschuss von Elektronen auf Spalte erklären kann.

Beide Spalte werden geöffnet
Die entstehende Intensitätsverteilung am Schirm kann nicht mit der Teilchenvorstellung des Elektrons erklärt werden.
Dann müssten nämlich dort Maxima auftreten, wo sie vorher bei Öffnen des linken oder rechten Spaltes waren.
An diesen Stellen befinden sich aber Minima; dafür entsteht ein großes Maximum in der Mitte.
Diese Verteilung lässt sich nur mit dem Wellenmodell erklären.

Elektronenbeugung
Bei genauer Untersuchung der Intensität an einem Spalt erhält man ebenfalls ein ganz normales Einzelspalt-Interferenzmuster; die Nebenmaxima liegen im gezeigten Experiment nur außerhalb des Schirms und haben zu geringe Intensität.

Eine Beschreibung aus der Quantenphysik

Die eine quantenphysikalische Deutung des Doppelspaltversuches gibt es nicht. Namhafte Physiker finden keinen Konsens darüber ob zum Beispiel die Quanten tatsächlich existieren, ob sie zwischen Quelle und Schirm einen reellen Weg zurücklegen oder aber nur punktuell existieren, nämlich dann wenn sie mit anderer Materie in Wechselwirkung stehen oder von uns beobachtet werden.


Ausbreitung der Wahrscheinlichkeitswelle und tatsächliche Lage
 des neuen Quants (Elektron, Licht)

 

Am Ort der Glühbirne wird ein einzelnes Quant ausgesandt. Stellen wir uns um die Quelle herum Detektoren angeordnet vor, die das Eintreffen eines Quants registrieren können.

Die Quantenphysik liefert in Form der Schrödinger-Gleichung eine Formel mit deren Hilfe man nun genau ausrechnen kann, mit welcher Wahrscheinlichkeit das Quant zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem der Sektoren auftaucht. Das Quant kann tatsächlich dann überall dort auftauchen, wo die Wahrscheinlichkeit nicht Null ist.

Die Formel erlaubt keinerlei Vorhersage, wo sich das Quant nach seiner Abreise von der Quelle materialisiert. Wo es nun auftrifft kann echter Zufall oder gesteuerter Zufall sein.

Anwendbar wird die Formel erst, wenn man sehr viele "Teilchen" aussendet. Dann werden im groben Mittel die Teilchen entsprechend der Wahrscheinlichkeit in den einzelnen Sektoren ankommen.

So lässt sich auch der Doppelspaltversuch für eine große Anzahl von Quanten berechnen. Man kann berechnen, dass an einer bestimmten Stelle des Schirm von 1000 Teilchen im Mittel etwa 10 ankommen. Aber jedes Quant scheint bei der Ankunft an dem Schirm für sich im Einzelfall zu entscheiden, wo genau es sich materialisieren wird.


Klaus Muthsam, Uni München, hat eine ausgezeichnete Software zur Simulation des Doppelspalt-Experiments erarbeitet. Wer Lust hat, kann durch Anklicken Bildes die kostenlose Software downloaden und selbst experimentieren. (Größe 1,2MB - leicht zu installieren).

Während in den Schulen immer noch die verstaubten Welle-Teilchen-
Dualismus-Theorien vorgetragen werden, haben die Physiker längst ihre Zuflucht in die Quantenmodelle genommen. Diese haben den Vorteil der Unschärferelation und der Wahrscheinlichkeitswellen und entziehen sich damit jeglicher exakten Messung und Definition.

    In den Kapiteln Tao, Störung und Begegnungen und in den Beiträgen Bewegung und T.A.O.-Matrix haben wir sowohl die Eigenschaften der universellen Grundstruktur als auch die Charakteristika des Impulses (Spin, Doppel- od. Mehrfachschraube beim Elektron etc.) ausführlichst beschrieben. Der Einzelimpuls (Abb. links unten: a) kann sich wie ein Teilchen auswirken, wenn er auf einen anderen Impuls in den Begegnungsarten Veränderung, Widerstand oder Disharmonie trifft, er wird wie eine Welle verarbeitet in den Begegnungsformen Durchdringung und Interferenz. Oder er kann im seltensten Fall ein materielles Feld, Teilchen oder "Atom" erzeugen wenn er sich mit einem anderen Impuls in "Harmonie" vereinigt - wozu natürlich hohe Energien und lange Zeiträume Voraussetzung sind.

    Hier bei der Betrachtung des Doppelspalt-Phänomens genügt es uns zu erkennen, dass die Definition der "elektromagnetischen Welle" als Scheinwelle, die nur als Welle erscheint, weil die Pulse einander in bestimmten Abständen (Wellenlängen, Frequenzen) folgen und keinesfalls "schwingen" (Abb. unten rechts: b) tatsächlich die Charakteristika einer Wellenausbreitung begründen kann. Genaugenommen sind immer Interferenz- und Resonanzprozesse für das Bild unserer Wirklichkeit verantwortlich (wie sollten Teilchen sonst absorbiert, verarbeitet oder abgestrahlt werden?), auch der Teilcheneffekt beim Doppelspalt-Versuch zeigt nach längerer Versuchdauer deutliche Interferenzstreifen. Das Außergewöhnliche ist daher nicht die Wellen- sondern die Teilcheneigenschaft des Lichts (oder anderer EM-Erscheinungen). Natürlich können wir uns dazu entschließen, zu einem Impuls ( siehe a) auch "Photon" zu sagen, wenn einmal klargestellt ist, dass es sich um kein dahinfliegendes Teilchen sondern um eine diskrete Impulsfortpflanzung innerhalb einer unbewegten Matrix handelt. Nachdem wir diese Matrix zur Verfügung haben, verstehen wir auch sofort, wieso wir einen ausgelösten Impuls von allen verschiedensten Richtungen wahrnehmen können, weil es sich eigentlich um eine Vibration oder Erschütterung in dieser Matrix handelt, die sich sphärisch ausbreitet. Tatsächlich dahinfliegende Photonen würden ein schönes Chaos anrichten!

    Moderne, auf Quanten basierende Theorien (Quantenelektrodynamik QED, Quantenfeld-Theorien QFT etc.) haben diese Verhältnisse innerhalb der tragenden und übermittelten Struktur schon gut beschrieben und berechenbar gemacht - mit der Schwierigkeit, dass die Struktur selbst seit Einstein "abgeschafft" wurde. Es gibt also wieder eine Reihe von Münchhausen-Theorien. Auch war der alte Lichtäther als rein mechanischer Schwingungsträger nicht gerade sehr gut geeignet, die Phänomene des Lichts zu erklären, da er undurchdringlich und fest wie Stahl hätte sein müssen. Erst wenn man die Trennung von Äther und Materie negiert und erkennt, dass sich alles innerhalb1 des Mediums abspielt, bleibt die Eigenschaft des Mediums ohne Belang, da Veränderung (Energie) und Wahrnehmung (Materie) von gleicher Natur wären. Da könnte sich das Universum auch im Inneren eines Stahlklotzes (als holografisches Schwingungsbild!) entwickeln, wir würden das gar nicht bemerken!

    Dass Quanten stets in einer gewissen Beziehung zum Beobachter stehen, also gemessen (wahrgenommen) werden müssen, um zu "existieren", haben wir in unserem Boxergleichnis versucht darzustellen. Wechselwirkung ist demnach an zeitliche und räumliche Bedingungen geknüpft (Lokalität), um stattzufinden. Das alles ist bereits geläufige Physik. Nicht ganz so geläufig ist die Abhängigkeit des Quantenverhaltens vom Bewegungsinhalt der T.A.O.-Struktur (also der Temperatur).  Das ist der Einfluss jener Wechselwirkungen mit dem Umfeld, die dem Beobachter nicht vordergründig als wirksam auffallen (wozu schon die Sichtbarkeit der Stoffe zählt). Je geringer diese Temperatur wird, desto deutlicher treten die Quanteneigenschaften der Impulse hervor. Deutliche Quanteneffekte findet man also am ehesten im Tiefsttemperaturbereich (Bose-Einstein-Kondensat, Supraleiter). Mit der Erhöhung der Temperatur (Bewegung, Energie, Beschleunigung, Veränderung etc.)  nehmen auch die Widerstandswahrnehmungen und damit die Teilcheneigenschaften zu. In diesem Bereich wird die Physik "klassisch". (Dekohärenz)

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    Stoffe, die Impulse einfangen, senden wiederum Impulse aus, dadurch werden die Stoffe wahrnehmbar. Impulse, die einen Spalt durchdringen, durchdringen diesen nicht real (Bild 1), sondern werden ebenfalls neu erzeugt. Eine Lichtsphäre (Bild 2) bewegt sich keinesfalls mit der Quelle mit, sondern wird in der Bewegungsrichtung der Quelle laufend neu erzeugt (Bild 3). Davon merkt der mitbewegte Beobachter nichts, Relativgeschwindigkeiten sind nur im Einwegmessverfahren festzustellen (Marinov-Experiment).

    Wenn wir uns in unserem Zimmer umsehen, muss uns klar sein, dass das wahrgenommene Bild nicht statisch dasteht, sondern unaufhörlich neu erzeugt wird. Deshalb würde sich eine eventuelle Bewegung des Zimmers nicht feststellen lassen, da sich alle Dopplereffekte bei der Streuung wieder aufheben. Zweiweg-Interferenz-Methoden, wie das Michelson-Interferometer, eignen sich daher nicht zur Feststellung der Zimmer-Bewegung und schon gar nicht zur Messung der Lichtgeschwindigkeit. Wo immer wir versuchen, mit derart ungeeigneten Methoden die Ausbreitungseigenschaften des Lichtes zu überprüfen, werden wir Isotropie und Konstanz feststellen. Dass dies zur Speziellen Relativitätstheorie geführt hat, ist ja kein Geheimnis...

(Bitte auch Beitrag "Konstanz und Isotropie des Lichts" beachten!)


1    In der veralteten Vorstellung war die Materie vom feinen Äther lediglich durchdrungen. Er war daher nur für das Licht als Trägermedium verantwortlich und hieß daher auch Lichtäther. Später versuchte man auch, ihn für den Druck in Druck-Gravitationstheorien herzunehmen. In manchen Theorien war er nicht nur einfach vorhanden, sondern entwickelte mittels Strömung und Wirbel allerlei seltsame Wirkungen. Alle diese Thesen waren unhaltbar, weil man diese Art von Äther hätte leicht feststellen können. Das Lichtäther-Modell wurde also zurecht abgeschafft. Auch die modernen Äther-Ersatzmodelle wie "Quantenvakuum", Zero-Point-Field etc.  beziehen sich nicht auf eine Grundstruktur (wie sie T.A.O. darstellt), sondern auf die dimensional darüber liegenden "elektromagnetischen" Ereignisse oder Quanteneffekte in ihr.

Link zum Thema: http://theory.uwinnipeg.ca/physics/light/node1.html