E=m*c² Der Physikthreat

[Blue Sparkle]

Das ist leider nicht ganz akkurat.
Eigentlich müsste es in eine Blauverschiebung in Fahrtrichtung geben, sodass man quasi auf ein schwarzes Locht zufährt, das anden Rändern blauviolett ist.
Hinter einem ist es dann rotverschoben.

[Sternenschweif]

Im James Bond Film "Im Angesicht des Todes" befindet sich Bond mit einem Wagen in einem See und kann (noch) auftauchen, weil da die Bösewichter vor dem See sich befinden. Deshalb öffnet er einen Reifen, um so Sauerstoff/Luft zu bekommen.Geht das? Kann man die Luft eines Reifens als Ersatz für eine Sauerstoffflasche verwenden?

[Blue Sparkle]

Puh... Prinzipiell glaube ich schon. Ich wüsste jetzt ncihts was dagegen spricht.

[HeavyMetalNeverDies!]

(20.10.2012)Blue Sparkle schrieb:  Puh... Prinzipiell glaube ich schon. Ich wüsste jetzt ncihts was dagegen spricht.

Ich wüsste schon was dagegen Spricht: Das Sicherheitsventil!
Abgesehen davon kann man mit einem, mit Luft gefüllten Reifen sicher nicht gut abtauchen. Oder war der noch am Auto?

[Blue Sparkle]

Ich weiß jetzt nicht, wie das im Film aussah, aber man muss ja nicht direkt am Reifen saugen. Man kann Luft ablassen und die Blasen dann außerhalb aufnehmen.
Ist zwar etwas konstruiert, aber es müsste funktionieren.

[Sternenschweif]

Zur Filmszene: Das Auto befand sich am Grund des Sees. Bond saugt direkt mit dem Mund am Ventil des Reifens. Es ging nur darum, dass er Luft zum atmen hatte. Um das tauchen ging es nicht.

[River System]

Ich schließe mich den anderen an. Da der Druck in Autoreifen nicht sehr groß ist, und die Luft Luft ist und damit Sauerstoff enthält, sollte es im Prinzip gehen - sofern einem das Ventil keinen Strich durch die Rechnung macht ^^

[Blue Sparkle]

Naja, so wird er das Ventil kaum aufbekommen. Bond hat ja keine Schweizer Taschenzunge^^

[Sternenschweif]

Ich kenne mich mit Autoreifen nicht aus. Was ist das Problem bei Ventilen, wenn man sie von einem Reifen abnehmen möchte?

[River System]

Es ist Bond, er sollte zumindest ein paart MacGuyver-Tricks draufhaben
Wenn er natürlich in der Szene einfach so mit seinem Mund zum Ventil geht wird er so seine Probleme haben.
Und es ging schließlich auch prinzipiell darum, ob die Luft geeignet wäre, was mit einem klaren ja zu beantworten wäre in meinen Augen.

[Ember Drop]

Man kann doch den Deckel abschrauben und dann diesen Stift im Inneren Drücken, dann lässt doch der Reifen auch Luft ab, oder? Zumindest ist das bei den Automatikventilen am Fahrrad so und Autos müssten ja dieselben haben. Hab mein Rad doch auch schon öfters an Tankstellen aufpumpen lassen. Ich frag mich eher, wie er seine Tür aufbekommen hat unter Wasser. Durch den hohen Druck des Wassers auf die Tür ist das extrem schwer, wurde auch schon bei den Mythbusters getestet.

[Leon]

Also das mit der Tür ist relativ einfach. Man muss nur etwas warten, bis das Auto ausreichend mit Wasser vollgelaufen ist, dann geht es mehr oder weniger einfach, die Tür zu öffnen. Sofern man einen spitzen und/oder harten Gegenstand in Griffweite hat, kann man durch Einschlagen des Seitenfensters das ganze beschleunugen, wodurch man nicht warten muss, bis alles vollgelaufen ist. Man kann es auch mit dem mechanischen oder elektrischen Fensterhebern probieren, wobei das nur relativ kurz nach dem Eintauchen ins Wasser funktioniert.

Bei den Mythbusters wurde das mit dem Reifen unter Wasser auch schonmal ausprobiert. Dabei war das Problem aber nicht die Luft selbst, sondern die ausströmende Luft aus dem Reifen in den Mund zu bekommen, ohne dabei Wasser einzuatmen. Daran scheiterte letztlich auch das Experiment.

Jemand anderes hat das gleiche nochmal versucht nachzustellen und ihm gelang es, Luft aus dem Reifen zu atmen, wobei er es nicht unter Wasser probiert hatte, was aber prinzipiell auch funktionieren könnte: http://jalopnik.com/5892997/how-to-breat...ters-wrong

[McKay]

Fortführung der Diskussion im Mathe-thread

(20.10.2012)Blue Sparkle schrieb:  Unter Deterministisch verstehe ich etwas anderes.

Sorry, falls sich das etwas unhöflich anhört, aber was du unter Determinismus verstehst, spielt keine Rolle.
Wir sind bei den Naturwissenschaften, hier gibt es Axiome, die man annimmt und Fakten, die aus den Axiomen folgen. Meinungen kann man haben, wenn es darum geht, welche Axiome angenommen werden sollen, sind aber die Axiome gegeben, dann folgen die Fakten zwangsläufig, da gibt es keine Meinungen mehr.


Die Quantenmechanik an sich, ohne jegliche philosophische Interpretation ist deterministisch. Ein eventueller Indeterminismus kann durch eine entsprechende philosophische Interpretation hinzukommen, es gibt aber auch genug Interpretationen, bei denen die Quantenmechanik deterministisch bleibt.

Beispiel für eine Interpretation, in welcher ein Indeterminismus ins Spiel kommt, ist die Kopenhagener Interpretation. Hier wird ein Kollaps der Wellenfunktion durch die Messung postuliert, auf welchen Zustand die Funktion nun kollabiert kann man nicht voraussagen, aber man kann sagen mit welcher Wahrscheinlichkeit welcher Zustand angenommen wird.
Der Determinismus kommt hier also durch den Kollaps ins Spiel.

Beispiel für eine Erhaltung des Determinismus wären die bohmsche Mechanik, welche definitiv deterministisch ist. Danach ist durch sogenannte "verborgene Variabeln" vorherbestimmt, welcher Zustand angenommen wird.

Ein weiteres Beispiel wäre die Viele-Welten-Interpretation (im Populärwissenschaftlichen fallen hierbei oft Begriffe wie "Multiversum" oder "Paralleluniversum"). Diese kommt ohne den Kollaps der Wellenfunktion aus, es kommt auch sonst kein Element ins Spiel, welches einen Indeterminismus verursachen könnte.
In der Viele-Welten-Interpretation gibt es einen subjektiv wahrnehmbaren Zufall, welcher objektiv aber gar kein Zufall ist.


Schlussendlich ist die Quantemnechanik an sich ohne jegliche philosophische Interpretation aber deterministisch.

[River System]

Ich sehe das Ganze wie Blue Sparkle.

Es gibt insofern keinen Determinismus, als dass man bei einer einzelnen Messung das Messergebnis nicht vorhersagen kann. Makroskopisch erhält man das von der Quantenmechanik vorhergesagte Ergebnis, aber im einzelnen Experiment kann man keine Voraussage treffen. Damit ist es nicht deterministisch.
Wenn das falsch ist wäre es schön, wenn du einmal eine genaue Definition vom "Determinismus" posten / verlinken könntest. Ich verstehe darunter, dass ein Vorgang oder ein Messergebnis von den Anfangsbedingungen abhängt.

[Evenprime]

(22.10.2012)McKay schrieb:  Schlussendlich ist die Quantemnechanik an sich ohne jegliche philosophische Interpretation aber deterministisch.

Interessant, so hatte ich das noch nicht betrachtet.

Ich hatte während dem Studium (Informatik) mit Quantenmechanik zu tun im Zuge eines freiwilligen Kurses zum Thema Quantenkryptographie und Quantencomputern. Weil dafür die tatsächliche Beschaffenheit von Quanten nicht wirklich relevant ist (solange man sich auf die Theorie beschränkt), gab es nur eine Kurzfassung der Kopenhagener Interpretation als Erklärung.

Aber ich verstehe was du meinst und stimme dir zu. Würden Quanten sich nicht grundlegend deterministisch verhalten, wären sie für die Informatik belanglos. Und dass der Nicht-Determinismus erst bei der Messung ins Spiel kommt, kann man auch experimentell und mathematisch nachweisen, wenn man z.B. eine Quantenteleportation durchführt. Die kann nur funktionieren, wenn Quanten und deren Verhalten absolut deterministisch ist.

[Blue Sparkle]

@McKay:
Du widersprichst dir selbst.
Zum einen sagst du, was ich denke über Determinismus spiele keine Rolle, zum anderen gibst du jedoch zu, dass es viele Interpretationen von Determinismus.
Im übrigen bin ich ein Anhänger die Viele-Welten-Theorie. Da gibt es wie du richtig sagst keinen objektiven Determinismus. Dieser kann jedoch nur angewendet werden, wenn man Kenntnis über eben diese Vielen Welten hat. Solange die Betrachtung auf ein Universum beschränkt bleibt, kann nicht determiniert werden welches Ereignis eintreten wird. Zwar werden alle Ereignisse eintreten, aber man kann nicht auf das für einen selbst eintretende schließen.

Abgesehen davon ist "Determinismus" kein Axiom. Der Begriff hat sogar etliche verschiedenen Deutungsmöglichkeiten. Es gibt etliche Interpretationsmöglichkeiten, sei es der rein Physikalische, der logische oder der Philosophische Determinismus.
Daher ist es nicht unwichtig, was ich denke, sondern im Gegenteil essentiell. Da meine Interpretation von Determinismus auch bestimmt welche Schlüsse ich in diesem Fall ziehe.

Um zur Physik zurückzukommen:
Es ist eine der ungelösten Fragen ob Determinismus wirklich existiert. Höchstwahrscheinlich wird es auch nicht gelöst werden, da die Unschärferelation abschließende Messungen unmöglich macht uns ein genauer Kenntnis des gesamten Quantenzustandes des Universums schon aus Prinzip nicht möglich ist, gar nicht zu reden von einem einzelnen gesonderten System, daher ist Determinismus nicht überprüfbar.
Im Gegenteil. Es ist vielmehr ein Postulat, das aufgestellt wurde. Und das Postulat der Determiniertheit des Universums ist genau so gut wie das der Indeterminiertheit.
Die Erklärung, sei es Viele Welten oder was auch immer, ist dabei Irrelevant, da auch diese Theorien wohl nicht beweisbar sind.

[McKay]

(22.10.2012)Blue Sparkle schrieb:  @McKay:
Du widersprichst dir selbst.

Ähh, nein, DU verdrehst gerade meine Aussagen

Zum einen Sage ich, dass Determinismus kein Axiom sondern eine Folgerung ist. Daher spielt es keine Rolle, ob du findest es ist deterministisch, da der Determinismus oder Indeterminismus aus den Axiomen folgt.

Aus den Axiomen der Quantenmechanik alleine folgt aber noch kein Indeterminismus. Dieser kann erst durch zusätzliche Axiome, wie beispielsweise der durch die Kopenhagener Interpretation postulierte Kollaps der Wellenfunktion, ins Spiel kommen.

Außerdem habe ich nie gesagt, dass es in der Viele-Welten-Interpretation keinen objektiven Determinismus gibt. Genau den gibt es nämlich. Subjektiv kann man einen Zufall feststellen, der aber eigentlich kein Zufall ist.




Und jetzt noch den ganzen Post, den ich eigentlich geschrieben hatte und vor hatte zu posten, bevor du mir zuvor kamst:

(22.10.2012)Tanail schrieb:  Es gibt insofern keinen Determinismus, als dass man bei einer einzelnen Messung das Messergebnis nicht vorhersagen kann. Makroskopisch erhält man das von der Quantenmechanik vorhergesagte Ergebnis, aber im einzelnen Experiment kann man keine Voraussage treffen. Damit ist es nicht deterministisch.
Wenn das falsch ist wäre es schön, wenn du einmal eine genaue Definition vom "Determinismus" posten / verlinken könntest. Ich verstehe darunter, dass ein Vorgang oder ein Messergebnis von den Anfangsbedingungen abhängt.

Und genau das kann man. Man kann Zustände wie Beispielsweise die Wellenfunktion des Elektrons im Wasserstoffatom vollständig und eindeutig berechnen. Man kann Energieniveaus berechnen, mit der Störungstheorie kann man Energieabweichungen durch Störungen prima behandeln.
Wie Evenprime schon passend angemerkt hat, ginge das alles nicht so toll, wenn die Quantenmechanik nicht deterministisch wäre.
Nur weil die Quantenmechanischen Zustände keine Eigenzustände des Messoperators sein müssen, heißt das noch lange nicht, dass die Quantenmechanik deswegen nicht deterministisch sein soll.


Wenn du sagst, die Quantenmechanik kann nicht vorraussagen, auf welchen speziellen Zustand ein Quantensystem kollabiert, wenn es gemessen wird, dann stimme ich dir zu, aber dabei hast du implizit bereits die Kopenhagener Interpretation angenommen, welche durch ihren postulierten Kollaps einen Inteterminismus einherbringt.
So gesehen ist eher die Kopenhagener Interpretation indeterministisch als die Quantenmechanik.

Schau dir doch mal meine beiden Beispiele für Interpretationen an, bei denen die Quantenmechanik deterministisch bleibt und begründe mir, warum sie da nicht deterministisch sein soll.
Wenn die Quantenmechanik an sich schon indeterministisch sein soll, dann muss jede erdenkliche Interpretation davon ja auch indeterministisch sein, oder nicht?
Dann demonstrier mir doch mal, wo diese beiden Beispiele indeterministisch sein sollen.

Die Bohmsche Mechanik besagt, dass der Zustand nach der Messung durch sogenannte "verborgene Variablen", welche (noch) nicht messbar sind, festgelegt ist. Dabei breitet sich eine Informationswelle aus, innerhalb der sich die Wirkung bewegt und durch die verborgenen Variablen ist der Pfad dieser Wirkung innerhalb der Informationswelle genau festgelegt.


In der Viele-Welten-Interpretation wird der Beobachter bei der Messung mit betrachtet, es kommt zu einer Verschränkung aus System und Beobachter. Beide befinden sich nach der Messung in einem quantenmechanisch verschränkten Zustand. Beispiel:
Ein Zwei-Zustands-System wie beispielsweise ein Spin1/2-Teilchen, habe die Zustände |0> und |1>. Es befinde sich im Zustand |Psi>=1/sqrt(2)(|0>+|1>)
Misst der Beobachter nun das Quantensystem, kann er sich in zwei Zuständen befinden: er Misst Zustand 1 oder Zustand 0. Vernachlässigt man alle anderen Quanteneffekte, weisen wir dem Beobachter also 2 mögliche Zustände zu: |B0> für die Situation, dass der Beobachter Zustand 0 misst und |B1> für den Fall, dass er den Zustand 1 misst. Misst er nun den Zustand, so kommt es zu einer Vereinigung der Hilberträube. Da es hier kein Symbol für ein Tensorprodukt gibt, verwende ich einfach mal x.
Angenommen das Messergebnis liegt zu 50% daneben, also er misst 50% richtig und 50% falsch. Dann sieht der Endzustand so aus:
|Psi_End>=1/2(|0>+|1>)x(|B0>+|B1>)=
1/2(|0>x|B0>+|0>x|B1>+|1>x|B0>+|1>x|B1>)
Es gibt also 4 unterschiedliche Zustände in welchen alle Kombinationan aus Zustand des Systems und was der Beobachter misst, zu 1/4 vertreten sind. Der Zustand ist dann auch komplett unverschränkt.

Jetzt nehmen wir an, das Messgerät hat eine Genauigkeit von 100%. Dann sieht der Endzustand schon völlig anders aus:
|Psi_End>=1/sqrt(2)(|0>x|B0>+|1>x|B1>)
Hierbei ist das System vollständig verschränkt, es gibt 2 Zustände, Beobachter misst 1 und Teilchen hat Zustand 1, und Beobachter misst 0 und Teilchen hat Zustand 0. Dies ist ein eindeutig vorherbestimmter Zustand nach der Viele-Welten-Interpretation, damit ist diese Deterministisch. Klar kann sich Beobachter 1 Fragen, warum er 1 misst und sich beschweren, dass das Intederminismus sei, da er ja vorher nicht wusste, dass er 1 messen würde. Dasselbe kann aber Auch Beobachter 0 behaupten. Da beide aber ein- und der selbe Beobachter sind, der sich in einer Superposition mit sich selbst befindet hat tatsächlich beides stattgefunden. Das ist das, was ich meinte, dass es subjektiven Zufall gibt, der eigentlich keiner ist.


Betrachtest du dieselbe Situation nach der Kopenhagener Interpretation, dann hast du Entweder den Endzustand |1> oder |0>. Der Beobachter wird hierbei nicht betrachtet. Und ja, hier ist die Sache tatsächlich nicht mehr deterministisch, was aber, wie schon gesagt, nicht an der Quantenmechanik, sondern an der Kopenhagener Interpretation liegt.

Und ja, zu der Viele-Welten-Interpretation kann ich deswegen so viel sagen, weil ich in der Uni einen Quantenphilosophie-Kurs belegt habe und dabei einen Vortrag über die Viele-Welten-Interpretation gehalten habe.

[River System]

@McKay:
Vielen Dank für deinen außerordentlich informativen Beitrag - ich werde ihn mir morgen noch einmal in einer ruhigen Minute (wahrscheinlich länger) zu Gemüte führen
Ich hatte halt doch nur eine 1 Semester andauernde Quantenmechanik-Vorlesung ^^

[McKay]

Achja, was ich gerade noch gefunden hab, ein nettes Comic zum Thema Quantenmechanik:

Spoiler (Öffnen)

Quelle: http://www.smbc-comics.com/

[Blue Sparkle]

Der war echt gut^^

@McKay:
Ich bezweifle, dass diese Diskussion zwischen uns zu irgend etwas fruchtbarem führt. Darüber streiten schon seit Jahrzehnten leute, die sehr viel klüger sind als wir beide.

Ich teile deine Aussage des Determinismus der Quantenmechanik in sofern, dass über die Wahrscheinlichkeit Aussagen getroffen werden können.
Ich bleibe jedoch dabei, dass Determinismus in seiner eigentlichen Form der klassischen Mechanik entspricht, dass ich den Ausgang eines Vorgangs allein durch die Kenntnis der Ausgangsgrößen exakt beliebig genau bestimmen kann.
Auf dieser Grundlage lässt die Quantenmechanik keinen derartigen eineindeutigen Determinismus zu.

Schlussendlich ist das ganze in sofern Interpretationssache, als dass es auf der Interpretation des Begriffs "Determinismus" fußt, der bei dir ganz offensichtlich ein anderer ist als bei mir.