Unsere Welt zu verstehen:  Theorie Führungswelle

 

 
Zur Theorie der Führungswelle

nach de Broglie und Bohm

— hmsgnr0482z

Lee Smolin (2019), Kap. 7, S. 141-151:

 
Kern der Führungswellentheorie war de Broglies Idee (1927), dass das Elektron aus zwei Entitäten bestünde:

 

• aus einer sich kugelförmig ausbreitenden Welle gegeben durch seine Wellenfunktion wie sie sich als Lösung der Schrödinger-Gleichung ergibt
   
• und einem Teilchen, welches auf ihr reitet [ wie ein Korken auf einer Wasserwelle reitet ].

Nach dieser Theorie ist das Teilchen stets an einem bestimmten Ort und nimmt auch immer einen bestimmten Pfad (z.B. durch einen Doppelspalt).
 
Die Welle aber fließt duerch den Raum und nimmt gleichzeitig jeden nur möglichen Pfad.
 
Auch wenn das Teilchen den einen oder anderen Weg nehmen muss, wird der Weg, den es tatsächlich nimmt, von der Welle beeinflusst, die durch alle Wege fließt.
 
Anders als die auf Bohr und Heisenberg zurückgehende Theorie der Quantenmechanik ist die Theorie der Führungswelle deterministisch und liefert eine Begründung für die Bornsche Regel (nach der die größte Wahrscheinlichkeit, das Teilchen anzutreffen, immer dort besteht, wo das Quadrat der Wellenamplitude größten Wert hat. [ In der Quantenmechanik wird die Bornsche Regel ohne Begründung als wahr angenommen. ]
 

 
25 Jahre später (1952) hat Bohm eine ganz ähnliche Theorie in die Welt gesetzt, und das — wie sich aus einer seiner Bemerkungen ergibt —, zunächst ohne de Broglies Idee zu kennen.
 
Vor allem von Einstein und Oppenheimer hatte Bohm sich Unterstützung für seine Idee erhofft — beide aber habe sie abgelehnt.
 
Einstein, der 1927 de Broglies Idee noch begrüßt hatte, schrieb jetzt an Born: » Es ist ein physikalisches Märchen für Kinder, das Bohm und de Broglie irregeführt hat. «
 
Wie Smolin aber betont, war mindestens de Broglie von Anfang an klar, dass seine Führungswellentheorie Grundprinzipien der Newtonschen Mechanik verletzt, so etwa das Trägheitsprinzip und das Prinzip von der Impulserhaltung.
 
Heisenberg und Pauli räumten ein, dass sich Bohms Theorie nicht widerlegen lasse, da sie aber zu denselben Vorhersagen führe wie die Quantenmechanik, sei sie überflüssig.
 
Dass es tatsächlich Umstände gibt, unter denen die Vorhersagen der Führungswellentheorie sich von denen der Quantenmechanik unterscheiden, wusste man damals noch nicht.
 
 
 
Quelle: Lee Smolin: Quantenwelt, 2019
 
 
Zusammenfassend lässt sich feststellen:
 
Die Führungswellentheorie — ebenso wie Bohmschen Mechanik — behauptet, dass alles im Universum als ein Paar bestehend aus einer Welle und einem Teilchen gesehen werden könne. Der Welle wegen, die ja nur Wahrscheinlichkeit darstellt, scheint damit auch Verschränkung erklärbar zu sein.
 
Mir persönlich erscheint dennoch viel plausibler die Deutung der Quantenfeldtheorie, nach der es statt Teilchen nur Felder mit Wellen darin gibt und alle Energie gegeben ist als Summe kleinster (= unteilbarer) Portionen, deren jede gegeben ist durch eine harmonische Welle im Feld: einem Feld, das man als Summe aller Teilchen eines bestimmten Typs sehen kann oder auch als Feld sämtlicher physikalischen Kräfte und damit als Menge aller den physikalischen Kosmos darstellenden QuBits [wie Thomas Görnitz es tut in Konkretisierung von C. F. v. Weizsäckers Theorie der Ure].
 
An der Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik mit ihrem Kollaps der Wellenfunktion festzuhalten, erscheint mir weit sinnvoller, als immer wieder neu auch Bohmsche Mechanik und Everetts Viele-Welten-Theorie in Erwägung zu ziehen (wie Lee Smolin es erst 2019 in seinem Buch Quantenwelt tatsächlich erwogen hat).
 
Everetts viele Welten — das hat Hans-Dieter Zeh sehr schön erklärt — existieren nur als Elemente der Menge aller denkbaren Konfigurationen eines Quantensystems. Daran ändert auch die Tatsache nichts, dass David Deutsch über seine ganz andere Ansicht zu einem bahnbrechenden Ergebnis das Quanten Computing betreffend fand.
 
 
 
Wie man sich die Verschränkung makroskopischer Objekte vorzustellen hat
 
Der Quantenfeldtheorie (QFT) nach ist jedes Quantensystem Summe harmonischer (d.h. sinus-förmiger) Wellen. Nur sie stellen unteilbare Portionen von Energie dar.
 
Harmonische Wellen sind genau dann verschränkt, wenn sie im selben Quantenereignis entstanden.
 
Da jedes makroskopische Objekt Summe einer riesigen Zahl harmonischer Wellen ist — als Welle gesehen also auf vielfache Weise teilbar —, bedeutet Verschränkung zweier makroskopischer Objekte A und B, dass es zahlreiche Paare harmonischer Wellen W1 und W2 gibt, derart dass gilt:

 

• W1 ist Teil von A,
   
• W2 ist Teil von B,
   
• und W1 ist verschränkt mit W2.

Hätte Smolin diese Erklärung in sein — ja doch populärwissenschaftliches — Buch mit aufgenommen, wären einige Abschnitte seiner Argumentation dort eher verständlich. Insbesondere würde dann auch Laien klar sein können, was er z.B. auf Seite 283 unter "Atomen" versteht: Was Smolin — auch im Bild dort — zu erklären versucht, macht meiner Meinung nach nur Sinn, wenn er mit "Atom A" und "Atom B" harmonische Wellen im Sinne der Quantenfeldtheorie meint.
 
Wie Thomas Görnitz abgeschätzt hat, besteht schon ein einziges Elektron aus etwa 10³⁰ solcher "Atome" (= QuBits), ein Proton sogar aus etwa 10⁴⁰.