Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon
Physik
Basiswissen
Die Abkürzung EPR steht für das sogenannte Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon. Das Paradoxon war zunächst ein Gedankenexperiment. Es kann heute experimentell nachgestellt werden und es wirft bisher ungelöste Fragen auf, was man eigentich mit dem Sein oder der Existenz eines physikalischen Objektes meint.
Der grundlegende Effekt
Zwei Quantenobjekte, etwas Lichtteilchen (Photonen) werden gleichzeitig an einem Ort erzeugt und bewegen sich dann voneinander weg. Jedes der Teilchen hat mindestens zwei unterschiedlich messbare Eigenschaften. Im übertragenen Sinne könnten das die Größe und die Farbe sein. Jedes Teilchen könnte schwarz oder weiß sowie groß oder klein sein. Misst man an beiden Teilchen, gleichzeitig die Farbe, dann wird man in 100 % der Fälle feststellen, dass die Teilchen immer die gleiche Farbe haben. Misst man an beiden Teilchen gleichzeitig die Größe, dann wird man feststellen, dass die Teilchen immer gleiche Größe haben. Aus diesem Befund kann man schließen, dass die zwei gleichzeitig erzeugen Teilchen identische sind, also Zwillinge. Misst man aber an dem einen Teilchen die Größe und an dem anderen Teilchen die Farbe, dann zeigt eine statistische Auswertung, dass es in nicht mehr als zum Beispiel 86 % der Fälle Zwillinge gewesen sein können. Das aber heißt, dass die Teilchen in Abhängigkeit von den gemessenen Merkmalen entweder Zwillinge sind oder nicht.
Das Paradoxon als statistische Abhängigkeit
In der Sprache der Statistik zeigt das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon eine sogenannte statistische Abhängigkeit oder eine bedingte Wahrscheinlichkeit. Die Wahl des Experimentators, entweder die eine oder die andere Eigenschaft zu messen bedingt, das heißt beeinflusst, den Zustand der gemessenen Teilchen. Siehe dazu auch statistische Abhängigkeiten ↗
Eine analoge Metapher
- Hinter einem Vorhang auf einer Bühne sitzt eine Frau mit einem Spielwürfel.
- Im Zuschauerraum sitzt ein Mann. Er ruft der Frau zu: würfele jetzt.
- Dann würfelt die Frau. Dann ruft der Mann entweder:
- "Was hast du gewürfelt?" Oder er ruft: "Welche Zahl?"
- Wenn er die erste Frage stellt, dann antwortet die Frau öfters mit "6".
- Wenn er die zweite Frage stellt, dann antwort die Frau seltener mit "6".
- Wichtig: die Frau sagt ehrlich was sie gewürfelt hat.
- Die Frau schummelt nicht.
Wird die Logik verletzt?
Das wird diskutiert. Es gilt zum Beispiel das Prinzip der Zweiwertigkeit. Eine Aussage ist entweder wahr. Oder ihre Verneinung ist wahr. Die Möglichkeit einer Verletzung des Satzes tritt bei folgender Frage auf: Wo oder in welchem Zustand ist das Teilchen kurz vor seiner Messung? Die Antwort kann durch die nachfolgende Messung beeinflusst werden. Nimmt man an, Teilchen existieren zeitlich lückenlos mit eindeutigen Zuständen, dann muss es kurz vor der Messung in mehreren Zuständen gleichzeitig sein.
Fußnoten
- [1] Albert Einstein, B. Podolsky, N. Rosen: Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?, Phys. Rev. 47 (1935), S. 777–780 doi:10.1103/PhysRev.47.777.
- [2] Niels Bohr, Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?, (= Erwiderung), in: Physical Review, 48 (1935), S. 700. doi:10.1103/PhysRev.48.696.
- [3] C. Kiefer (Herausgeber), Albert Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen: Kann die quantenmechanische Beschreibung der physikalischen Realität als vollständig betrachtet werden? Abdruck der Originalarbeit in deutscher Übersetzung mit ausführlichem Kommentar. doi:10.1007/978-3-642-41999-7.
- [4] David Bohm, Y. Aharonov: Discussion of Experimental Proof for the Paradox of Einstein, Rosen and Podolsky, Phys. Rev. 108 (1957), S. 1070–1076 doi:10.1103/PhysRev.108.1070
- [5] Anton Zeilinger: Einsteins Spuk. Teleportation und weitere Mysterien der Quantenphysik. C. Bertelsmann Verlag, 2005. ISBN: 978-3570006917. (Ausführliche Erklärung)
- [6] Anton Zeilinger: Einsteins Spuk. Teleportation und weitere Mysterien der Quantenphysik. C. Bertelsmann Verlag, 2005. ISBN: 978-3570006917. Siehe auch Einsteins Spuk ↗
- [7] Henry Stapp: Mind, Matter and Quantum Mechanics. Springer Verlag. 1993. ISBN: 3-540-56289-3. (Philosophische Deutungen). Siehe auch Henry Stapp ↗