Erwin Schrödingers berühmtes Gedankenexperiment: "Schrödingers Katze"

Das Gedankenexperiment: In einem abgeschlossenen Käfig befindet sich ein instabiler Atomkern, der innerhalb einer bestimmten Zeitspanne mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zerfällt. Das passiert völlig zufällig, man kann nicht vorhersagen wann es geschieht.
Aber wenn der Atomkern zerfällt, wird durch diese Aktion ein Mechanismus ausgelöst der ein verschlossenes Reagenzglas zertrümmert, in dem sich ein hochwirksames Gift befindet, das – dann eine Katze die sich auch im Käfig befindet tötet.

Nach Ablauf einer Stunde schaut der Experimentator in der Kiste nach was geschehen ist. Die Kiste wird geöffnet. Und ab hier unterscheidet sich die Welt der Quantenphysik von unserer normalen Welt.

In unserer Welt würde man folgendes feststellen
In dem Moment, in dem der Experimentator in den Käfig hineinschauen wird, wird er sehen, ob die Katze lebendig oder tot ist. Wenn sie lebt, ist sie unverändert seit Beginn des Experiments in diesem Zustand. Wenn sie tot ist, ist sie irgendwann im Laufe der letzten Stunde gestorben – weil sie durch das Gift getötet wurde. Ob wir messen/beobachten oder nicht, hat nach unsrer derzeitigen Erkenntnis nichts damit zu tun, wie das Experiment abgelaufen ist - also ob die Katze noch lebendig ist, oder tot.

In der Quantenwelt sieht das Experiment ganz anders aus:
In dem Moment, in dem der Experimentator/Beobachter in den Käfig hineinschauen wird, entscheidet sich, ob die Katze lebendig oder tot ist. Bis dahin – seit Beginn des Experimentes – befand sich das Ergebnis der Beobachtung in einem überlagerten Zustand, die Katze war bis zur Beobachtung lebendig und tot zugleich. Erst wenn man hineinschaut, also im Moment der Messung bzw. Beobachtung, wird der Zustand endgültig festgelegt. Das heißt vereinfacht: Beobachten bzw. messen beeinflusst das Ergebnis des Experiments nachhaltig.

Was will Schrödinger mit diesem Gedankenexperiment sagen?
Schrödinger zeigt damit das Prinzip der Überlagerung: Zwei Zustände, die sich eigentlich ausschließen, können gleichzeitig auftreten. (In der normalen physikalischen Welt ist das scheinbar nicht so.) Schrödinger zeigt das Prinzip der Beeinflussung einer Sache durch die Messung, also den Beobachter. Durch die Messung/Beobachtung wird ein quantenphysikalische Zustand erst festgelegt. (So ist es wenigstens in der Quantenwelt!)
Schrödinger illustriert mit diesem Dedankenexperiment auch das sehr berühmte Doppelspaltexperiment, in dem Elektronen oder Photonen durch zwei Löcher gleichzeitig fliegen.

Siehe dazu auch das "Doppelspaltexperiment" ein 3 Minuten Video

Videolink: https://www.youtube.com/watch?v=Ia5IsjVE-EM

Bildquelle: Unbekannt

Einstein hatte nicht recht: Schrödingers Katze ist gleichzeitig tot und lebendig - (wissenschaftlich bewiesen)

Die Quantenphysik ist voller Rätsel: Das bekannteste Beispiel dafür betrifft "Schrödingers Katze", die zugleich lebendig und tot sein soll. Oder weiß man nur nicht genug über sie? Österreichische Physiker haben nun gezeigt, dass der reale Zustand der Katze tatsächlich eine Überlagerung von "lebendig" und "tot" ist.

Dieser Nachweis hat aber auch weitreichende Konsequenzen für das Verständnis unserer Realität, für mögliche Veränderung, für Manifestation und andere Geschehnisse die richtigen Art zu Beobachten entstehen können.

Die Wellenfunktion ist von zentraler Bedeutung in der Quantenmechanik. 
Sie erlaubt die extrem genaue Berechnung des Verhaltens von Quantenobjekten, beispielsweise Elektronen oder Lichtteilchen (Photonen). Doch dieses Verhalten mutet seltsam an: In der Quantenwelt können Teilchen an zwei Orten zur gleichen Zeit sein oder sich in anderen ihrer Eigenschaften überlagern - die Physiker sprechen von "Superposition".

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Der Quantenzustand der Katze
Schrödingers Katze ist gleichzeitig tot und lebendig. Die berühmteste Beschreibung dieses besonderen, mit dem Erfahrungshorizont des Alltags schwer nachvollziehbaren Quantenzustands stammt vom österreichischen Physiker und Nobelpreisträger  Erwin Schrödinger (1887-1961): In seinem Gedankenexperiment sitzt eine Katze in einer Kiste mit einer Apparatur, die mit 50-prozentiger Wahrscheinlichkeit zum Tod des Tiers führen kann (siehe Bild rechts).

Reale Eigenschaft oder nur mathematisches Hilfsmittel?
"In der Quantenmechanik würde der Zustand der Katze durch eine sogenannte Wellenfunktion beschrieben - diese ist das zentrale Werkzeug, um physikalische Systeme zu beschreiben", erklärte Martin Ringbauer, Doktorand im Andrew White's Quantum Technology Labor der University of Queensland in Brisbane (Australien) und Erstautor der Studie. ...

Der bewusste Beobachter ist der Schöpfer seiner Realität

Ein Wandel in der Wissenschaft dauert immer etwas länger

Materie ist ein Energiefeld -so einige Wissenschaftler-, Materie entsteht durch unser Bewusstsein. Spätestens seit der Nobelpreisträger Erwin Schrödinger 1935 das Modell von (seiner) „Schrödingers Katze“ entwarf, war der bewusste Beobachter der Schöpfer seiner Realität. Der Mensch fungiert als Beobachter, was bedeutet, dass er durch seine Vorstellungen (Vorausschau, Projektionen) seine Welt erschafft.

Die Festigkeit dieser Realität beurteilte Erwin Schrödinger mit den Worten „Korpuskel (also Materie) verhält sich so, als ob sie substantielle Dauerwesen wären“. Wie für Hans-Peter Dürr die sogenannte Materie nicht existiert („Es gibt keine Materie“) so verhält sich die sogenannte Materie nur als etwas Scheinbares.

Der Naturwissenschaftler Prof. Franz Moser (Interview aus dem Jahre 2014) ...

Dinge sind „Etwas“, ein „Gegenstand“, „Objekt“ oder eine „Sache“, also auch die Dinge, die wir als Materie bezeichnen. Nun ist dieser Beobachtereffekt zwar nicht unbedingt neu, doch sind, seit seiner Entdeckung einige beachtliche Forschungsergebnisse hinzugekommen. „Es gibt keine Materie. Materie ist ein Energiefeld, das durch die Projektion aus einem Bewusstsein entsteht. Das heißt, unsere ganze Welt ist eine Projektion, ein Energiefeld…“

Mit einem äußerst bemerkenswerten Beispiel antwortete Prof. Moser auf die Frage: „Welche Konsequenzen hat eine solche Weltbetrachtung für den Alltag?“: „Wenn es die Ganzheit des Seins gibt, von der so viele Quantenphysiker, vor allem David Bohm, sprechen, dann ist (u.a.) jeder Angriff von mir auf einen anderen ein Angriff auf mich selbst. Würde diese einfache Tatsache begriffen, würden die Leute sich überlegen, Kriege zu führen, andere zu beschimpfen oder zu erniedrigen. Denn alles, was sie aussenden, wirkt auf sie zurück.“

„Unsere Einstellung der Zukunft muss sein: Wir sind jetzt verantwortlich für das, was in der Zukunft geschieht“ Zitat: Karl Popper

Quantenphysik: Forscher wollen erstmals einen Organismus in zwei Zustände (= Superposition) gleichzeitig versetzen.

Bakterie wird in den quantenphysikalischen Zustand der Superposition versetzt.
Es bahnt sich eine Revolution und ein Paradigmenwechsel im Bereich der Quantenphysik an. Hintergrund: Als Superposition bezeichnet man einen von der Quantentheorie vorhergesagten Zustand eines Teilchen, in dem dieses an zwei unterschiedlichen Orten bzw. in zwei unterschiedlichen Zuständen zugleich existiert und sein endgültiger Zustand sich erst durch eine Messung bzw. Beobachtung (durch das sog. Beobachter/Bewusstsein) entscheidet. Der Abschluss einer Messung ist erst dann gegeben, wenn ein beobachtendes Bewusstsein die Messung vorgenommen und wahrgenommen hat. 

Symbolbild: Bakterium © Fotolia

Nachdem Forscher bereits 2013 eine mikroskopisch kleine Membran in den Zustand der Superposition versetzt haben, planen sie jetzt erstmals auch einen lebenden Organismus in gleichzeitig zwei Existenz-Zustände zu versetzen.

Wie die Forscher um Tongcang Li von der Purdue University und Zhang-Qi Yin vom Centre for Quantum Information an der Tsinghua University in Peking vorab schon auf „ArXiv.org“  berichten, basiert ihr geplantes Experiment auf der erfolgreichen Versetzung einer mikroskopisch kleinen Membran aus Aluminium, die Wissenschaftler schon 2013 erfolgreich in den Zustand der Superposition versetzt hatten (siehe den Bericht dazu). ... 

Quantenverhalten von großen organischen Molekülen nachgewiesen (und es geht doch!)

In der Quantenmechanik gab es schon 2011 einen wichtigen Rekord, das Quantenverhalten von maßgeschneiderten organischen Makromolekülen nachzuweisen. Vielen Skeptikern war (und ist) dieses gelungene Experiment ein "Dorn im Skeptiker-Auge". 

Künstlerische Darstellung der komplexesten und massivsten Moleküle (PFNS-10, TPP-152)
mit denen Quanteninterferenz nachgewiesen werden konnte Illustration: Mathias Tomandl

Ein ganz besonderer Rekord im Nachweis quantenphysikalischer Eigenschaften von Nanopartikeln gelang Quantennanophysikern der Universität Wien schon 2011. In Kooperation mit Chemikern aus der Schweiz und den USA kam es zu einen bemerkenswerten Nachweis: Erstmals wurde das Quantenverhalten von Molekülen aus mehr als 400 Atomen nachgewiesen. Dabei stellen die WissenschafterInnen mit dem "Molekularen Oktopus" – angelehnt an die Gestalt der verwendeten Moleküle – einen wichtigen Aspekt des Gedankenexperiments "Schrödingers Katze" nach. ... 

Atome können gleichzeitig an verschiedenen Orten sein

Kann ein Elfmeterschuss ins Tor und gleichzeitig ins Aus gehen? Für sehr kleine Objekte (Quanten) scheint dies möglich zu sein: Sie können sich zur gleichen Zeit auf verschiedenen Bahnen bewegen. Das besagt die Theorie der Quantenmechanik.

In der Welt der großen Dinge scheinen jedoch andere Regeln zu gelten: Der Fußball fliegt stets in eine definierte Richtung. Doch stimmt das überhaupt? Physiker der Universität Bonn haben nun einen Versuchsansatz publiziert, mit dem sich diese These vielleicht widerlegen lässt. In einem ersten Schritt konnten sie bereits beweisen, dass so etwas großes wie Caesiumatome tatsächlich an verschiedenen Orten zugleich sein können.

Bild oben: Grafische Verdeutlichung des neuen Verfahrens zur Bestimmung der Atomposition: Mal angenommen, vor Ihnen stehen zwei Kisten (a). Sie wissen, dass sich in einer der Kisten eine Katze befindet. In welcher, wissen Sie nicht. Sie heben also versuchsweise den Deckel der rechten Kiste an (b): die Kiste ist leer. Sie wissen nun, dass sich die Katze in der linken Kiste befinden muss - und zwar ohne dass Sie dort nachsehen mussten. Anderenfalls - falls Sie also per Zufall den Deckel mit der Katze angehoben und damit das Tier gestört haben (c) - wird die Messung einfach verworfen. In einer makrorealistischen Welt (also in der für uns direkt erfahrbaren Welt der "großen Dinge") wäre dieses Messverfahren absolut störungsfrei; es hätte keinen Einfluss auf den Ausgang des Experiments. In der Quantenwelt würde aber schon ein Negativnachweis wie in Abbildung (b) den Überlagerungszustand zerstören und die Ergebnisse des Experiments ändern. Genau diesen Effekt beobachteten die Wissenschaftler. Die makrorealistische Theorie kann also – zumindest bei kleinen Objekten wie Caesium-Atomen - nicht zutreffen. | Copyright: Andrea Alberti / 

Vor mehr als 100 Jahren begründeten die Physiker Werner Heisenberg, Max Born und Erwin Schrödinger ein neues Gebiet der Physik: Die Quantenmechanik. Jedes Objekt der Quantenwelt bewegt sich – so die Theorie – nicht auf einer fest definierten Bahn. Stattdessen folgt es allen möglichen Bahnen; es befindet sich also zugleich an verschiedenen Orten. Physiker sprechen von einer Überlagerung unterschiedlicher Pfade. ... 

Fernbeziehung - Zwei Teilchen können dadurch über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand verbunden sein

Quantenphysik/Forschung
Verschränkung ist ein bekanntes Phänomen der Quantenphysik: Zwei Teilchen können dadurch über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand verbunden bleiben. Für praktische Anwendungen muss man allerdings wissen, ob zwei Teilchen in diesem Zustand sind - wie das funktionieren kann, haben nun Forscher herausgefunden.

Dr. Julian Hofmann und dem aus Österreich stammenden Physiker Prof. Dr. Harald Weinfurter vom Institut für Quantenoptik der Universität München ist es gelungen, zwei 20 Meter voneinander entfernte Atome zu verschränken und einen Weg zu finden, wie die "Fernbeziehung" auch bekanntgeben wird.

Das Würfel Beispiel

Verschränkung, Entfernung und Zeit speilen KEINE Rolle!

Die Verschränkung ist ein Phänomen, das der österreichische Physiker Erwin Schrödinger als charakteristische Eigenschaft der Quantenmechanik schlechthin bezeichnet hat: Zwei verschränkte Teilchen, etwa zwei Photonen, bleiben über beliebige Distanzen (diese kann auch unendlich weit sein) miteinander verbunden. Sind sie dann so sagt man verschränkt, und haben dadurch perfekt definierte gemeinsame Eigenschaften, verlieren dabei allerdings auch nicht ihre Einzeleigenschaften.

Hintergrund: Könnte man z.B. zwei Spielwürfel oder zwei Münzen verschränken, wüsste man bis zur Messung nicht, welche Augenzahl- oder bei Münzen ob sie Kopf oder Zahl zeigen. Doch nach der Messung bzw. nach dem Beobachtungsvorgang würde aber mit Sicherheit bei beiden die gleiche - zufällige - Seite nach oben zeigen. Sind zwei Teilchen nicht miteinander verschränkt, hat jedes Teilchen seine eigene, wohldefinierte Eigenschaft. Im Fall der Würfel würde bei jedem davon eine zufällige Seite nach oben zeigen, völlig unabhängig vom anderen Würfel. ...

Abhörsichere Quantenkommunikation auch über 7600 Kilometer möglich

Das wird in Zukunft NSA, CIA und andere Geheimdienste nicht freuen.
Im Vorjahr hatte ein quantenverschlüsseltes Videotelefonat zwischen den Akademie-Präsidenten Österreichs und Chinas weltweite Aufmerksamkeit erregt. Dass das nicht bloß Show, sondern harte Wissenschaft war, belegen die beteiligten Forscher nun mit einer Publikation im Fachjournal "Physical Review Letters". Ihr Resümee: Absolut abhörsichere Quantenkommunikation über 7600 Kilometer ist möglich.

Im September 2017 führten der Präsident der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und Quantenphysiker Anton Zeilinger und sein chinesischer Amtskollege Chunli Bai zwischen Wien und Peking vor Publikum ein "Quantentelefonat". Mit Hilfe des 2016 gestarteten chinesischen Forschungssatelliten "Micius" und Bodenstationen in Österreich und China wurden Quantenschlüssel ausgetauscht, die bei der über konventionelle Internetverbindung geführten Videokonferenz zum Einsatz kamen. Aufgrund der Gesetze der Quantenphysik gilt ein derart verschlüsselter Datenaustausch als abhörsicher. ... 

Wer hat sich nicht gewünscht leichter, schneller und effektiver zu lernen?

Eine internationale Forschergruppe mit Österreichischer Beteiligung konnte zeigen, dass eine Art elektrisches Hirndoping die Leistungsfähigkeit bei mathematischen Aufgaben steigern kann.

Wieder ein Beweis für die Neurostimulation (Whisper)
Wer hat sich nicht gewünscht leichter, schneller und effektiver zu lernen?
Das eigene Gehirn ein bisschen mehr auf Touren zu bringen, sich komplizierte Zusammenhänge schneller einzuprägen und sogar das eigentliche Verständnis, den eigenen IQ zu verbessern? Und das, wenn möglich, ganz einfach – ohne Drogen bzw. Medikamente einnehmen zu müssen, die eventuell unerwünschte Nebenwirkungen auf den Körper haben könnten?

Neurostimulation (lernen mit dem Whisper)

Eine vor kurzem veröffentlichte weitere Studie zeigt: Forscher der University of Oxford, der Medizinischen Universität Innsbruck und des University College London untersuchten den Effekt von sehr schwachen elektrischen Feldern (tDCS) auf das Gehirn (siehe Current Biology). 

Dabei stimulierten sie bestimmte Gehirnareale, die essenziell für Lernvorgänge verantwortlich sind. Dabei konnten sie zeigen, dass bei Anwendung dieser sogenannten transkranialen elektrischen Stimulation mathematische Aufgaben tatsächlich besser und schneller gelöst werden (Anm. Gleiches konnten wir mit dem Theta-X Programm wie auch eine britische Forschergruppe LINK: http://eggetsberger-info.blogspot.co.at/2013/01/durch-neurostimulation-lasst-sich-das.html  am Beispiel Mathematik zeigen.

Hintergrund der neuen Neurostimulations-Forschung: Arithmetische Aufgaben. 25Probanden der Universität Oxford wurden zu diesem Zweck mehrere elektrische Kontakte (Elektroden) an den betreffenden Bereichen der Kopfoberfläche angelegt, während sie gleichzeitig mathematische Probleme unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades lösen mussten. Stimuliert wurde währenddessen der sogenannte dorsolaterale Kortex, eine Region der vorderen äußeren Hirnrinde, die für höhere Denkvorgänge wichtig ist.

Insbrucker Forscher zeigten auch, dass der dorsolaterale Kortex für bestimmte Aufgaben wichtig ist.
Ein Forscherteam um die Neuropsychologin Margarete Delazer (Med-Uni Innsbruck) konnte in den vergangenen Jahren – u.a. per funktioneller Magnetresonanztomografie – zeigen, dass der dorsolaterale Kortex auch für das arithmetische Rechnen wichtig ist. Delazer kooperiert seit ihrer Zeit als Erwin-Schrödinger-Stipendiatin mit dem University College London, u.a. in dem EU-Projekt Numbra (Numeracy and brain development).

Die Testpersonen der Universität Oxford waren durch die Neuro-Stimulation signifikant besser beim korrekten Beantworten auswendig gelernter Zusammenhänge wie 4+12=16. Auch komplexere Aufgaben, die tieferes mathematisches Verständnis voraussetzen – zum Beispiel [(8–15)+1]+8 –, wurden perfekt und schneller gelöst.

Für die Forscher besonders überraschend war, dass der Effekt der Behandlung auch noch sechs Monate später deutlich messbar ist (das haben auch unsere eigene Forschung, wie auch Forschungen Kanadischer Neurologen bestätigt). Die Forscher konnten auch zeigen, dass nicht nur die beim Training gestellten Aufgaben weiterhin schneller gelöst wurden. Die Probanden waren auch besser im Berechnen neuer mathematischer Probleme ähnlicher Art.

Die Wissenschaftler vermuten daher eine allgemein verbesserte Denkleistung der stimulierten Hirnareale. Der positive Effekt des elektrischen „weißen Rauschens“ auf relativ simple kognitive Vorgänge wie etwa die korrekte Unterscheidung von zwei grafischen Formen ist schon länger bekannt. Die nun veröffentlichte Studie zeigte aber zum ersten Mal, dass die Elektrostimulation auch bei komplexen kognitiven Vorgängen wie Arithmetik wirkt.

Die Mechanismen sind noch teilweise unklar 
Unklar bleibt der zugrunde liegende Mechanismus der verbesserten Rechenfähigkeiten. Die leichte elektrische Stimulation könnte die neuronalen Signale, die beim Lernen entstehen, verstärken und synchronisieren, wodurch sich die Spuren des Gelernten im Gehirn stärker ausprägen und festigen. Die Studie zeigte ebenso, dass mit der gesteigerten Gehirnleistung durch die elektrische Stimulation der Blutfluss in den betroffenen Arealen sank, der Sauerstoffverbrauch jedoch unverändert blieb. Das wurde durch spezielle Sensoren (Optoden) gemessen, die mittels Nah-Infrarot-Strahlung berührungslos die verschiedenen Zustände von Hämoglobin erfassen können. Die Forscher spekulieren daher, dass eine verbesserte Blutzufuhr und Sauerstoffversorgung auch beim Menschen zu dem Lerneffekt beiträgt. Dies stimmt überein mit Versuchen an Mäusen, bei denen die Stimulation zur Bildung neuer Blutgefäße führte. Eine andere mögliche Ursache sei die Wirkung der Stromflüsse auf Rezeptoren, die die Aktivität der Nervenzellen steuern – eine Rolle könnte dabei die Aktivität von Natriumkanälen in den Zellmembranen spielen.

Nach unseren eigenen Forschungen kommt es auch zu einer Neuvernetzung der neuronalen Netze im Gehirn, durch den Effekt der Langzeitpotenzierung. Das heißt, dass sich das Gehirn in den stimulierten Bereichen neu organisiert und optimiert. Neue neuronale Bahnen (bevorzugte Wege) werden angelegt und daher arbeitet das so verbesserte Hirnareal weitaus effektiver.

Wichtig bei der Neurostimulation ist neben der richtigen Elektrodenpositioniereung auch die Art und Weise der Stimulation. Die Neurostimulation kann weniger gut entwickelte Hirnareale optimieren und überentwickelte Hirnareale in ihrer oft störenden Tätigkeit dämpfen. Das trifft z. B. auch auf die Amygdalae zu, die beiden Amygdala sind die Alarmzentren unseres Gehirns, sind diese (vor allem die rechte) überaktiviert, macht es uns ängstlich, wir reagieren auf Stress und negative Eindrücke mit Nervosität, Konzentrationsproblemen und nicht selten mit depressiven Zuständen. Das zeigt schon, dass es bei der Neurostimulationstechnik immer auch darum geht, welche Bereiche des Gehirns wir leistungsfähiger machen wollen und welche Teile des Gehirns wir entspannt halten wollen.

Interessant erscheint die neue Neurostimulations-Technik auch vor dem Hintergrund des steigenden Konsums von chemisches Gehirndopingmitteln mittels entsprechenden Medikamenten oder Drogen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie der Universität Mainz zeigte, dass mindestens 20 Prozent von 2500 befragten Studenten innerhalb eines Jahres zu apothekenpflichtigen oder auch illegalen Substanzen wie z. B. Amphetaminen greifen, um ihre geistige Leistungsfähigkeit zu steigern, die Dunkelziffer scheint dabei viel höher zu sein (siehe Anhang unten).

In vielen Bereichen kann die neue Neurostimulation ein alternativer Weg sein, dem Gehirn auch ohne schädlicher Stoffen dauerhaft unter die Arme zu greifen.
Quellen: Current Biology 23, S. 987/ University of Oxford, der Medizinischen Universität Innsbruck und des University College London/ und IPN-Wien 
Siehe weitere Forschungsberichte zur Neurostimulation >>> http://eggetsberger-info.blogspot.co.at/search/label/tDCS

Information zu Theta-X Programm: DIREKTLINK
Information zur Neurostimulation (Whispertechnologie): DIREKTLINK
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Anhang: Bei vielen Studenten und Managern verbreitete sich in jüngster Zeit die Einnahme von psychoaktiven Substanzen wie Amphetaminen, Betablockern, Schmerzmitteln oder Antidepressiva – von illegalen Drogen wie Kokain gar nicht zu reden. Keine dieser Substanzen ist als Neuro-Enhancer zugelassen. Wir sind in einer reinen Leistungsgesellschaft. Manager, Ärzte, Studenten etc. müssen einfach funktionieren, da helfen oft nur noch Medikamente, legale und illegale Substanzen.