Seminar Quanten und Information. vom 07. bis 09. Juli in der Villa Eberhardt, Heidenheimer Str. 80, 89075Ulm,

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1 Seminar Quanten und Information vom 07. bis 09. Juli 2016 in der Villa Eberhardt, Heidenheimer Str. 80, 89075Ulm, bei Dr. W. Matthias Keller, Asperg, Homepage: Lehrveranstaltung des Humboldt-Studienzentrums an der Universität Ulm, Homepage:

2 Vortrag von Elena Haugg, Masterstudentin der Biologie, am 08. Juli 2016 über den Artikel: Die Parallelwelten des Hugh Everett von Peter Byrne, erschienen in Spektrum der Wissenschaft vomapril 2008.

3 Seite 3 Zwischentitel Leitthema oder Name Datum Teil 1 Die Viele-Welten- Interpretation der Quantenmechanik: Entstehung & Bedeutung

4 Seite 4 In Kürze (Zitat aus dem Artikel) Vor 50 Jahren ersann Hugh Everett die Viele-Welten- Interpretation der Quantenmechanik. Dieser zufolge führen Quanteneffekte zu zahllosen Verzweigungen des Universums, zu parallelen Universen, in denen jeweils Unterschiedliches geschieht. Seine Theorie ist kein Fantasieprodukt, denn Everett leitete sie aus fundamentalen Gleichungen der Quantenmechanik mathematisch ab. Dennoch wurde sie von den meisten Physikern seiner Zeit abgelehnt. Parallelwelten sind die logische Schlussfolgerung wovon?

5 Seite 5 Ausgangslage: das quantenmechanische Messproblem des Welle-Teilchen-Dualismus Widerspruch zwischen Wechselwirkung von Elementarteilchen auf mikroskopischer Quantenebene und Ausmessung in der klassischen makroskopischen Ebene

6 Seite 6 Erklärung: Die Superposition = Überlagerung mehrerer möglicher Zustände z.b.: -Mehrere Aufenthaltsorte -Verschiedene Geschwindigkeiten -Unterschiedliche Spinorientierungen Gemessen wird jedoch stets nur EIN Ergebnis

7 Seite 7 Beschreibung von Quantenzuständen in Wellenfunktionen = mathematische Formel = Liste aller möglicher Konfigurationen eines Quantensystems = Wahrscheinlichkeiten für Messung einer bestimmten Konfiguration! Alle Elemente einer Superposition gleichermaßen real, doch nicht unbedingt gleich wahrscheinlich

8 Seite 8 Fundamentale Gleichungen der Quantenmechanik, die in die Viele-Welten-Theorie eingingen Schrödinger-Gleichung Beschreibung der Veränderung einer Wellenfunktion eines Quantensystems im Lauf der Zeit stetig & deterministisch nicht-zufällig!

9 Seite 9 Schrödinger-Gleichung Problem: Wird durch die Praxis nicht bestätigt Unterbrechung der stetigen Entwicklung der Wellenfunktion Kollabierung in einen definierten Zustand im Moment der Messung: nur ein einzelnes Messergebnis (Diskontinuität) Verschwinden aller anderen Möglichkeiten; sie sind nicht mehr Teil unserer klassischen (nicht quantenmechanischen) Realität Kein Bezug des Messergebnisses zu den vor der Messung errechneten möglichen Quantenzuständen! Anscheinend zufallsbedingt, welche Konfiguration gemessen wird

10 Seite 10 Ausweg: Die Kopenhagener Deutung Mitbegründer der Quantenmechanik, Bohr, Heisenberg, von Neumann: Mechanik der Quantenwelt lässt sich letztlich auf klassisch beobachtbare Phänomene reduzieren und nicht umgekehrt Beobachter in klassischer Sphäre beobachtetes Objekt in der Quantensphäre? welche Art von Grenze trennt die beiden Sphären

11 Seite 11 Folgen für die Physik: Gleichungen der Quantenmechanik funktionieren nur im Mikroskopischen, und Verlieren im Makroskopischen ihren Sinn. Funktioniert zwar Aber Realitätsverlust durch beliebige Auftrennung der Realität in mikro- und makroskopisch

12 Seite 12 Everetts als Weltbildzertrümmerer Verschmelzung von mikro- und makroskopischer Welt: Beobachter = integraler Bestandteil des zu beobachtenden Systems Einführung der universellen Wellenfunktion (Titel seiner Doktorarbeit: The Theory of the Universal Wave function ) Beschreibung der makroskopischen Welt durch Quantenmechanik mit der Vorstellung, dass auch makroskopische Objekte in einer Quantensuperposition existieren können! Kein Kollaps der Wellenfunktion mehr! Widerspruch zu Auffassungen von Bohr und Heisenberg

13 Seite 13 Und was hat Everetts universelle Wellentheorie mit Parallelwelten zu tun?

14 Seite 14 Zwischentitel Leitthema oder Name Datum Teil 2 Philosophische Fragen

15 Seite 15 Resumee der Viele-Welten-Interpretation: Sobald mehrere Messergebnisse möglich sind, aber nur eines gemessen wird spaltet sich das Universum in mehrere Kopien welche (bis auf das unterschiedliche Messergebnis) identisch sind, um sich fortan unabhängig voneinander zu entwickeln. Schafft Beobachtung Realität? Schaffen Optionen Parallelwelten?

16 Seite 16 Die really big questions von John Archibald Wheeler Wie kommt es zu dem, was existiert? (How come existence?) Warum gibt es Quanten? (Why the quantum?) Haben wir teil am Universum? (A participatory universe?) Was führt zur Bedeutung? (What makes meaning?) Das Seiende aus Informationen? (It from bit?)

17 Seite 17 Schlusszitat aus Everetts Doktorarbeit Haben wir erst einmal zugegeben, dass jede physikalische Theorie im Grunde nur ein Modellfür die Welt der Erfahrung ist, müssen wir alle Hoffnung preisgeben, so etwas wie die korrekte Theorie zu finden schlicht darum, weil uns die Totalität der Erfahrung niemals zugänglich ist.

18 Seite 18 Everetts Persönlichkeit & Lebenslauf Wechselwirkung, wie in der Quantenmechanik (oder Biologie) steht Ursache und Wirkung der herkömmlichen Physik entgegen (Kausalitätsprinzip)

19 Seite 19 Zwischentitel Leitthema oder Name Datum Teil 3 Hugh Everett: Lebenslauf & Persönlichkeit

20 Die Parallelwelten des Hugh Everett von Peter Byrne Peter Byrne, a journalist based in Petaluma, California, is writing a biography of Hugh Everett III. The book, The Devil's Pitchfork: Multiple Universes, Mutually Assured Destruction, and the Meltdown of a Nuclear Family, is due out from Oxford University Press in Source text + picture: Homepage: Hugh Everett III(* 11. November 1930 in Washington, D.C.; 19. Juli 1982 in McLean, Virginia) war ein USamerikanischer Physiker, der für die Viele-Welten- Interpretation der Quantenmechanik,die auf seine Arbeiten zurückgeht, bekannt geworden ist. Source text: Source picture: hugh-everett-the-man-who-gave-us-the-multiverse/

21 Seite 21 Zur Person des Hugh Everett - Lebenslauf Geboren 1930 Student der Quantenmechanik an der Universität von Princeton Doktorarbeit über die Quantentheorie der multiplen Universen (Viele-Welten-Interpretation) bei John Archibald Wheeler Annahme einer Forschungsstelle am Pentagon Entwicklung des Everett-Algorithmus Gründung der Lambda Corporation Bau des Prototyps einer Bayes schen Maschine Tod mit nur 51 Jahren

22 Seite 22 Zur Person des Hugh Everett - Lebenslauf Geboren 1930) bei John Archibald Wheeler Annahme einer Forschungsstelle am Pentagon (WSEG Weapons Systems Evaluation Group) strategische Bewertung von Waffensystemen; berechnungvon Mortalitätsraten infolge von radioaktiven Fall-outs bei Atomkriegen; Beratung der Eisenhower- und Kennedy-Regierung Entwicklung des Everett-Algorithmus Gründung der Lambda Corporation

23 Seite 23 Zur Person des Hugh Everett - Lebenslauf Entwicklung des Everett-Algorithmus (verallgemeinerte Lagrange-Multiplikation): Die Methode vereinfacht die Suche nach optimalen Lösungen für komplexe logistische Probleme, z.b. Aufstellung nuklearer Waffen, just-in-time Produktion in der Industrie, Tourenpläne für US-Schulbusse mit bestmöglicher Trennung ethnischer Gruppen

24 Seite 24 Zur Person des Hugh Everett - Lebenslauf Gründung der Lambda Corporation mathematische Modelle für z.b.: antiballistische Raketensysteme, Atomkrieg simulierende Computerprogramme Bau des Prototyps einer Bayes schen Maschine aus Erfahrungen lernendes Computerprogramm

25 Seite 25 Zur Person des Hugh Everett Charakter (1) Brillanter, innovativer Mathematiker Begnadeter Quantentheoretiker Hochintelligent und unabhängig denkend Analysierte die Dinge mit kalter, brutaler Logik Zweifler und Philosoph; Weltbildzertrümmerer

26 Seite 26 Zur Person des Hugh Everett Zeitgenossen Zeitgenosse von Albert Einstein (Relativitätstheorie; Quantenphysik), John Archibald Wheeler (Doktorvater), Niels Bohr (Atommodell; Quantenmechanik), Bryce DeWitt(Quantengravitation), David Deutsch (Quanteninformationstheorie)

27 Seite 27 Zur Person des Hugh Everett Charakter (2) Unsympathisch; gerissen; unzuverlässig Kettenraucher Gewohnheitstrinker bis hin zum Alkoholiker Emotional sehr zurückgezogen; egozentrisch Hinterlässt Frau Nancy Gore, Sohn Mark und Tochter Elizabeth

28 Elena Haugg Seminar Quanten und Information SS2016 Juli 2016 Ende des Vortrags über Peter Byrne s Artikel Die Parallelwelten des Hugh Everett. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Fragen und eine Diskussion stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung! Hugh Everett III (* 11. November 1930 in Washington, D.C.; 19. Juli 1982 in McLean, Virginia) war ein US-amerikanischer Physiker, der für die Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik,die auf seine Arbeiten zurückgeht, bekannt geworden ist. Source text: ett Source picture: hugh-everett-the-man-who-gaveus-the-multiverse/

29 Seite 29 Inhalt Teil 1 Hugh Everett: Lebenslauf & Persönlichkeit Teil 2 Die Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik: Entstehung & Bedeutung Teil 3 Philosophische Fragen