This Quantum Reality Is What Scares Scientists

Fexl
26 May 202418:44

Summary

TLDRDieses Video skizziert die faszinierende Welt der Quantenphysik, die trotz ihrer Präzision und Kraft in der Beschreibung der Wirklichkeit in Rätseln über ihre Bedeutung schwebt. Von der Kopenhagener Deutung bis hin zu alternativen Interpretationen, wie dem Viele-Welten-Modell, wird die Diskussion über die Quantenrealität kontrovers geführt. Das Video spricht über die grundlegenden Bausteine des Universums, die Quantenfeldtheorie und die mysteriöse Quantenfluktuation, die unsere Vorstellungen vom Alltag herausfordern und uns dazu anregen, hinter die Grenzen unserer Sinne zu blicken.

Takeaways

  • 🧙‍♂️ Die Magie des 'Kasten'-Gedankensexperiments zeigt, dass Quantenpartikel vor der Beobachtung in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können.
  • 🌌 Die Quantenmechanik erklärt das Verhalten von Teilchen, die sich in einem Zustand vorhalten, bis sie beobachtet werden, was als 'Wellenfunktionskollapse' bezeichnet wird.
  • 🔬 Die Geschichte der Elementarteilchenphysik reicht von den antiken Griechen bis hin zu den modernen Entdeckungen von Elektronen, Quarks und Neutrinos.
  • 🌐 Die Quantenfeldtheorie beschreibt die Grundlage der Realität als dynamisches Zusammenspiel von Feldern und Kräften innerhalb der Raumzeitstruktur.
  • ⚛️ Die kleinste Einheit der Materie, der Atomkern, ist aus Protonen und Neutronen aufgebaut und umgeben von Elektronen, die das Element bestimmen.
  • 🔍 Die Quantenphysik verändert die klassischen Regeln des Kausalitäts, da bestimmte Eigenschaften einer Quantensystem nicht präzise definiert werden können.
  • 🐱 Das Schrödingers Katze-Gedankenexperiment illustriert die seltsamen Konsequenzen der Quantentheorie, bei der ein Teilchen in einer Superposition von Zuständen existieren kann.
  • 🌐 Das Verständnis der Quantenwelt erfordert eine Aufgabe unserer Vorurteile und die Akzeptanz dessen, was das Universum uns mitteilen möchte.
  • 🔬 Die Quantenphysik ist eine äußerst effektive Beschreibung der Welt der Atome und ihrer Bestandteile, obwohl sie eine gegen直觉e Realität offenbart.
  • 🌌 Die Frage nach der Bedeutung der Quantenmechanik ist umstritten und führt zu verschiedenen Interpretationen, die über die experimentelle Unterscheidbarkeit hinausgehen.
  • 🤔 Die Quantenmechanik kann die Wahrscheinlichkeitsverteilung für mögliche Ergebnisse genau berechnen, ohne die zugrunde liegende Bedeutung zu erklären.

Q & A

  • Was ist das magische Box-Gedankenexperiment und welche Rolle spielt es in der Quantenphysik?

    -Das magische Box-Gedankenexperiment ist eine Metapher für das Konzept der Quantensuperposition. Es veranschaulicht, dass Partikel in der Quantenwelt viele Zustände gleichzeitig einnehmen können, bis sie beobachtet werden. Das Öffnen der Box entspricht der Beobachtung, die die Partikel in einen bestimmten Zustand überführt.

  • Was bedeutet die Kopenhagener Deutung in der Quantenphysik?

    -Die Kopenhagener Deutung besagt, dass das Beobachten eines Partikels die Ursache dafür ist, dass es einen bestimmten Zustand annimmt. Sie erklärt das Zusammenbruch der Wellenfunktion durch das Messen und ist eine der am häufigsten diskutierten Interpretationen der Quantenphysik.

  • Was sind die subatomaren Partikel, und welche Rolle spielen sie im Universum?

    -Subatomare Partikel wie Elektronen, Quarks und Neutrinos sind die Bausteine der Materie. Sie sind die fundamentalen Bestandteile, aus denen sich die Materie zusammensetzt, und zeigen Verhaltensweisen, die nicht von der klassischen Physik erklärt werden können.

  • Was ist die Quantenfeldtheorie und wie ist sie mit der Realität verbunden?

    -Die Quantenfeldtheorie beschreibt die Felder und Kräfte innerhalb der Raumzeitstruktur als die wahren Wesenszüge der Realität. Partikel entstehen als Anregungen dieser zugrunde liegenden Felder.

  • Was ist der Unterschied zwischen Atomen und subatomaren Partikeln?

    -Atome sind die kleinste Einheit der Materie, die die Eigenschaften und Merkmale der größeren, sichtbaren Welt beibehält. Subatomare Partikel sind noch kleiner und sind in Atomen enthalten, wie Elektronen, die um den Atomkern herum kreisen, der aus Protonen und Neutronen besteht.

  • Wie erklärt die Quantenphysik das Phänomen der Quantenunsicherheit?

    -Die Quantenunsicherheit besagt, dass bestimmte Eigenschaften eines Quantensystems, wie Ort und Impuls, nicht gleichzeitig präzise bestimmt werden können. Je präziser man einen Wert misst, desto unschärfer wird der andere.

  • Was ist das Gedankenexperiment des 'lebenden und toten Kätzchens' und welche Bedeutung hat es?

    -Das Gedankenexperiment des 'lebenden und toten Kätzchens' von Erwin Schrödinger veranschaulicht die Paradoxie der Quantensuperposition. Es stellt sich die Frage, ob ein猫 im Zustand des Lebendseins und Sterbens gleichzeitig existieren kann, bis es beobachtet wird.

  • Was sind die 'vielen Welten'-Interpretationen und was bedeuten sie für die Quantenphysik?

    -Die 'vielen Welten'-Interpretationen besagen, dass alle möglichen Zustände eines Quantensystems in separaten, parallelen Universen real existieren. Diese Interpretation vermeidet das Phänomen des Wellenfunktionszufalls, indem sie annimmt, dass jede mögliche Auswirkung tatsächlich eintreten kann, aber in verschiedenen Universen.

  • Was ist Heisenbergs Unsicherheitsprinzip und welche Implikationen hat es?

    -Heisenbergs Unsicherheitsprinzip besagt, dass es unmöglich ist, die Position und den Impuls eines Teilchens gleichzeitig präzise zu bestimmen. Dies deutet darauf hin, dass diese Eigenschaften inhärent unscharf sind und die Grundlage für viele Phänomene in der Quantenphysik bildet.

  • Was bedeutet die Tatsache, dass Partikel und Antipartikel miteinander korrelieren können, für die Quantenphysik?

    -Die Korrelation zwischen Partikeln und Antipartikeln zeigt, dass die Quantenphysik nicht lokal ist. Sie kann über Entfernungen hinweg Wechselwirkungen zulassen, die die klassische Vorstellung von Raum und Zeit überschreiten.

  • Wie unterscheidet sich die klassische Physik von der Quantenphysik?

    -Die klassische Physik basiert auf deterministischen Gesetzen, die das Verhalten von Objekten vorhersagen können. Im Gegensatz dazu basiert die Quantenphysik auf Wahrscheinlichkeiten und beschreibt das Verhalten von Partikeln durch Wellenfunktionen, die das Auftreten verschiedener Zustände vorhersagen, aber nicht bestimmen.

  • Was ist die Rolle von Beobachtung und Messung in der Quantenphysik?

    -In der Quantenphysik spielen Beobachtung und Messung eine entscheidende Rolle, da sie die Wellenfunktion eines Systems zusammenbrechen lassen und es in einen bestimmten Zustand überführen. Dies ist ein zentrales Element der Quantenphysik und Gegenstand vieler Diskussionen und Interpretationen.

Outlines

00:00

🧙‍♂️ Magie des Quantenmechanik

Der erste Absatz führt mit einer magischen Box ein, die eine Analogie zum Quantenmechanik liefert. Er erklärt, wie Teilchen vor der Beobachtung in mehreren Zuständen existieren können, was als Superposition bezeichnet wird. Der Kopenhagener Interpretation wird erläutert, die besagt, dass das Beobachten ein Teilchen in einen bestimmten Zustand überführt, was als Wellenfunktionskollaps bezeichnet wird. Der Absatz spricht auch über die Entwicklung der physikalischen Theorien, von den antiken Elementen der Griechen bis hin zu den subatomaren Partikeln der modernen Physik, und wie die Quantenfeldtheorie die Grundlage der Realität darstellt.

05:01

🔬 Geheimnisse der Quantenphysik

Der zweite Absatz vertieft sich in die Eigenschaften der Quantenphysik, wie die Unsicherheitsrelation und die Superposition von Zuständen. Es wird auf das berühmte Gedankenexperiment des Schrödingers Katze eingegangen, das die Paradoxien der Quantenphysik aufzeigt. Der Absatz diskutiert auch die Interpretationen der Quantenphysik, wie das Viele-Welten-Modell und die Frage, ob menschliches Bewusstsein eine Rolle bei der Kollaps der Wellenfunktion spielt. Zudem wird auf die Tatsache hingewiesen, dass die wahrgenommene Realität von unseren Sinnesfähigkeiten begrenzt ist und die universellen Regeln, die die Realität bestimmen, möglicherweise sehr anders sind als wir uns vorstellen.

10:03

🌌 Quantenmechanik und die Wahrnehmung der Realität

Der dritte Absatz behandelt die Frage nach der Beobachtung und dem Kollaps der Quantenwellenfunktion, und wie verschiedene Interpretationen der Quantenphysik die Realität verstehen. Es wird auf die physikalischen Theorien und Experimente eingegangen, die zur Aufklärung der Quantenmechanik beitragen, und wie die Suche nach der 'richtigen' Interpretation oft von persönlichen Vorurteilen und Vorannahmen abhängt. Der Absatz betont, dass die Wissenschaft die Aufgabe hat, die Natur der Realität zu erforschen, unabhängig von unseren Vorurteilen, und dass wir die Erkenntnisse der Quantenphysik akzeptieren sollten, wie sie uns die Natur offenbart.

15:03

🤔 Die Bedeutung der Quantenmechanik

Der vierte Absatz schließt das Video mit einer Diskussion über die Bedeutung der Quantenmechanik für die Wissenschaft und die Philosophie. Es wird auf die kontinuierliche Debatte über die Interpretation der Quantenmechanik und die verschiedenen Theorien eingegangen, die sich darauf beziehen, wie das Bewusstsein entsteht und ob es mit der Quantenphysik verbunden sein könnte. Der Absatz betont, dass die Quantenphysik trotz ihrer Genauigkeit und Kraft in der Beschreibung der Realität viele Rätsel hinsichtlich ihrer wahren Bedeutung birgt und dass wir die Antworten der Natur auf unsere Fragen über die Quantenmechanik ernst nehmen sollten, um ein tieferes Verständnis der Realität zu erlangen.

Mindmap

Keywords

💡Quantenmechanik

Quantenmechanik ist die Wissenschaft von den Grundlagen der Materie und Energie auf sehr kleinen Skalen. Sie erklärt das Verhalten von Teilchen und ist das zentrale Thema des Videos. Im Video wird sie verwendet, um das seltsame Verhalten von Teilchen zu beschreiben, die sich in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden können, bis sie beobachtet werden.

💡Wellenkollaps

Wellenkollaps ist ein Konzept in der Quantenmechanik, das besagt, dass ein Teilchen, das in einer Superposition mehrerer Zustände existiert, bei der Messung in einen bestimmten Zustand übergeht. Im Video wird dies mit dem Beispiel des magischen Kasten verglichen, der etwas wird, wenn man hineinschaut.

💡Kopenhagener Interpretation

Die Kopenhagener Interpretation ist eine der am häufigsten diskutierten Ansätze zur Interpretation der Quantenmechanik. Sie besagt, dass das Beobachten eines Teilchens es dazu bringt, in einen bestimmten Zustand zu kollabieren. Im Video wird sie als eine der möglichen Erklärungen für das Verhalten von Teilchen vorgestellt.

💡Elementarteilchen

Elementarteilchen sind die grundlegenden Bausteine der Materie, die in der Quantenphysik untersucht werden. Im Video werden sie als die Konstituenten der Materie beschrieben, die aus Elektronen, Quarks und Neutrinos bestehen und die das Universum auf einer fundamentalen Ebene bilden.

💡Quantenfeldtheorie

Quantenfeldtheorie ist eine Theorie, die Felder und Kräfte innerhalb der Raumzeit beschreibt. Im Video wird sie als die wahre Essenz der Realität dargestellt, wobei Teilchen als Anregungen dieser zugrundeliegenden Felder auftreten.

💡Superposition

Superposition ist ein Konzept in der Quantenmechanik, das besagt, dass ein Teilchen in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren kann. Im Video wird dies verwendet, um das seltsame Verhalten von Teilchen zu erklären, die sich in einem Zustand befinden, in dem sie mehrere Eigenschaften haben können.

💡Quantenfluktuation

Quantenfluktuationen beziehen sich auf die kurzlebigen Erscheinungen von sogenannten virtuellen Teilchen in Quantenfeldern. Im Video wird erwähnt, dass es überall Resonanz gibt, was die Erscheinung von virtuellen Teilchen beinhaltet, die kurz auftreten und wieder verschwinden.

💡Antiteilchen

Antiteilchen sind Teilchen mit derselben Masse, aber entgegengesetzten Ladungen zu ihren entsprechenden Teilchen. Im Video wird erwähnt, dass fast jedes Teilchen ein Antiteilchen hat und dass Antimaterie in dem sichtbaren Universum selten ist.

💡Heisenbergsche Unschärferelation

Die Heisenbergsche Unschärferelation besagt, dass die Position und der Impuls eines Teilchens nicht gleichzeitig präzise bestimmt werden können. Im Video wird sie als Beispiel für die seltsamen Regeln der Quantenphysik verwendet, die der klassischen Intuition widersprechen.

💡Mehrwelteninterpretation

Die Mehrwelteninterpretation ist eine Hypothese in der Quantenmechanik, die besagt, dass alle möglichen Ergebnisse einer Messung in separaten, parallelen Universen eintreten. Im Video wird sie als eine der möglichen Erklärungen für das Phänomen des Wellenkollaps diskutiert.

💡Quanteninformation

Quanteninformation ist ein Begriff, der sich auf die Verwendung von Quantenzuständen zur Übertragung und Verarbeitung von Informationen bezieht. Im Video wird erwähnt, dass einige Interpretationen der Quantenmechanik die Theorie als eine Theorie über Information betrachten, was zu Diskussionen über das Eingreifen von Bewusstsein in die Physik führt.

Highlights

Ein magisches Box-Experiment, das zeigt, wie Quantenpartikel vor der Beobachtung in mehreren Zuständen existieren können.

Die Kopenhagener Deutung, welche besagt, dass das Beobachten eines Teilchens es in einen bestimmten Zustand überführt.

Die Geschichte der Elementarteilchen und die Entdeckung, dass Atome aus noch kleineren Teilchen bestehen.

Quantenfeldtheorie, welche die wahren Grundbausteine der Realität als Felder und Kräfte innerhalb der Raumzeit beschreibt.

Die Grundlage der Materie als Atomkerne mit Protonen und Neutronen, die durch Elektronen umgeben sind.

Die Bedeutung der Anzahl der Protonen im Atomkern für die Art des Elements und seine Eigenschaften.

Quantenphysik, die eine nicht deterministische, sondern probabilistische Beschreibung des Verhaltens von Quantensystemen ermöglicht.

Schrödingers Katze, ein Gedankenexperiment, das die Paradoxie der Quantenphysik aufzeigt.

Die Untersuchung des Übergangs zwischen der Quanten- und der klassischen Welt durch das Konzept der 'Schrödinger-Katzen-Zustände'.

Die Idee, dass die Quantenphysik die Grundregeln der Realität, die unseren Intuition widersprechen, aufdeckt.

Die Heisenbergsche Unschärferelation, welche besagt, dass bestimmte Eigenschaften einer Teilchenpaare unbestimmtheitlich sind.

Die minimalen Eigenschaften, die ein Teilchen haben muss, um durch seine Wellenfunktion vollständig beschrieben zu werden.

Verschiedene Interpretationen der Quantenphysik, die verschiedene Annahmen über die Natur der Realität treffen.

Die Many-Worlds-Interpretation, welche besagt, dass alle möglichen Zustände in parallelen Universen existieren.

Die Frage, ob menschliches Bewusstsein eine Rolle bei der Kollapse der Wellenfunktion spielt.

Die physikalische Realität, die sich durch Messungen und Beobachtungen offenbart, anstatt durch unsere Vorurteile.

Die Bedeutung, die die richtigen Fragen in der Physik haben, um die bizarren, aber konsistenten Regeln des Universums zu entdecken.

Die kontinuierliche Debatte über die Interpretation der Quantenphysik und die Suche nach einem tieferen Verständnis der Realität.

Transcripts

play00:00

[Music]

play00:01

imagine you have a magical box that can

play00:03

create anything you want you can ask it

play00:05

for an apple and there's an apple ask

play00:08

for a pencil and there's a pencil even

play00:11

ask for a unicorn and there's a unicorn

play00:14

here's the strange part the Box doesn't

play00:17

decide what to create until you open it

play00:18

and look inside before you look it could

play00:21

be creating anything it's only when you

play00:24

open the box that it chooses and becomes

play00:26

just one thing the apple pencil or

play00:30

unicorn all these possibilities exist

play00:32

simultaneously Inside the Box this is

play00:35

similar to how particles in quantum

play00:37

mechanics work before they're observed

play00:39

they exist in a state where they could

play00:41

be many things at once when observed

play00:44

they collapse into one state one

play00:47

interpretation of this is the Copenhagen

play00:49

interpretation it suggests that

play00:51

observing a particle is what causes it

play00:53

to take on a definite State this process

play00:56

is known as wave function collapse the

play01:00

Act of measurement interacts with the

play01:01

particle in such a way that it can no

play01:03

longer remain in super position instead

play01:06

it takes on a single definite state in

play01:09

our story opening the box and looking

play01:12

inside is like observing the particle

play01:14

making it become just one

play01:16

[Music]

play01:26

thing the ancient Greeks thought the

play01:28

basic elements might be air fire or

play01:32

water this was a revolutionary idea at

play01:34

the time attempting to explain the

play01:36

diversity of nature with a limited set

play01:38

of fundamental substances a century ago

play01:41

physicists were sure it was the atom

play01:44

experiments like those conducted by Max

play01:46

plank Albert Einstein Neils bour and

play01:49

others revealed that atoms themselves

play01:52

were made of even smaller particles and

play01:54

that these particles exhibited Strange

play01:56

Behaviors not explained by classical

play01:58

physics modern physics tells us that the

play02:01

building blocks of the universe are

play02:03

subatomic particles such as electrons

play02:06

quarks and

play02:07

neutrinos these particles are believed

play02:09

to be the fundamental constituents of

play02:11

matter and all the matter we see around

play02:14

us is made up of various combinations of

play02:16

these particles however the story

play02:19

doesn't end

play02:20

there quantum theory reveals that the

play02:23

fundamental building blocks of the

play02:25

cosmos go beyond just particles

play02:27

extending to the very fabric of space

play02:29

and time itself in this framework the

play02:33

universe is not merely composed of

play02:35

particles moving through space but

play02:37

rather a dynamic interplay of fields and

play02:39

forces within the structure of SpaceTime

play02:43

these fields described by Quantum field

play02:45

Theory are the true essence of what

play02:47

constitutes reality with particles

play02:50

emerging as excitations of these

play02:52

underlying

play02:53

Fields today we believe the deepest

play02:56

layer of reality consists of Elementary

play02:59

particles governed by quantum theory

play03:02

this invisible tiny realm is where

play03:04

everything we see and experience

play03:06

originates it's a world full of wonder

play03:09

and can often feel

play03:11

strange let's start with what we know

play03:14

visible matter is made of atoms which

play03:17

have protons and neutrons at their

play03:19

centers however these protons and

play03:21

neutrons are not the smallest

play03:24

particles according to the standard

play03:26

model of particle physics which explains

play03:29

reality at the smallest scales there are

play03:31

even smaller

play03:32

particles surprisingly everything in the

play03:35

universe can be traced back to atoms an

play03:38

atom is the smallest unit of matter that

play03:40

retains the characteristics and

play03:42

properties of the larger visible world

play03:44

including physical and chemical

play03:46

properties an atom is fundamentally a

play03:49

Quantum entity with its own energy

play03:51

levels properties and conservation laws

play03:55

it interacts with all four known

play03:57

fundamental forces in many ways all of

play04:00

physics can be seen inside a single atom

play04:04

here's what atoms can tell us about the

play04:06

universe here on Earth about 90 elements

play04:08

occur naturally and are formed by Cosmic

play04:12

processes each element has an atom with

play04:15

a nucleus made of protons and possibly

play04:17

neutrons and surrounded by electrons

play04:20

equal to the number of

play04:21

protons each element has unique

play04:24

properties such as hardness color

play04:27

melting and boiling points density

play04:30

conductivity electr negativity

play04:33

ionization energy and many others what's

play04:36

remarkable about atoms is that there's

play04:39

only one property that defines what type

play04:41

of atom you have and hence what these

play04:44

properties are the number of protons in

play04:47

the

play04:48

nucleus in everyday life there are

play04:51

certain rules we take for granted cause

play04:53

and effect for instance something occurs

play04:56

and that causes other things to occur

play04:58

depending on what happens at the start

play05:01

different causes lead to different

play05:03

effects however in the case of quantum

play05:06

physics the standard rules are

play05:08

fundamentally different you can't Define

play05:10

even your starting point to arbitrary

play05:12

precision as there's an uncertainty

play05:15

inherent to certain properties of your

play05:17

system there isn't a predictable

play05:19

deterministic way to describe how a

play05:21

Quantum system evolves over time only a

play05:24

set of probabilities you can calculate

play05:26

if you make a precise enough measurement

play05:29

observation

play05:30

or interaction you will see a single

play05:33

outcome however the act of measuring

play05:36

observing or interacting changes the

play05:38

state of your system this Behavior has

play05:41

been debated for nearly a century the

play05:44

resolution may be unsettling not to

play05:46

interpret it at all as puzzling as it

play05:49

sounds interpretations might be what

play05:51

prevent us from truly understanding

play05:53

Quantum

play05:54

reality quantum theory for its part is a

play05:58

supremely effective description of the

play06:00

microscopic world of atoms and their

play06:02

constituents disturbingly however it

play06:05

also reveals a profoundly

play06:07

counterintuitive reality in which for

play06:09

instance a particle can exist in a

play06:12

superposition of states where it can do

play06:14

two or more things at once in 1935 Irvin

play06:18

Schrodinger devised his famous thought

play06:20

experiment to illustrate a consequence

play06:22

of quantum theory he imagined a cat shut

play06:25

in a box with a vial of poison the decay

play06:28

of a radioactive atom could trigger a

play06:29

hammer to smash the vial and as a result

play06:32

kill the cat if the atom was in a super

play06:35

position of decaying and not decaying

play06:37

the cat would be both dead and alive at

play06:39

the same time the only way to find out

play06:42

would be to open the

play06:44

box this thought experiment brought

play06:47

Quantum weirdness from the microscopic

play06:49

realm into the everyday World forcing

play06:51

researchers to confront it physicists

play06:54

refer to these macroscale superpositions

play06:57

ones involving many atoms or other Quant

play06:59

entities as Schrodinger cat states in

play07:03

the past decade these cats have helped

play07:05

researchers explore the transition

play07:07

between the quantum and classical worlds

play07:09

they have also begun to explain why we

play07:11

don't see everyday objects in two states

play07:13

at once and whether we ever might the

play07:16

idea that a theoretically Quantum animal

play07:18

could be both alive and dead at the same

play07:20

time is a classic example of quantum

play07:23

weirdness questions like how or why does

play07:26

quantum physics work or what if anything

play07:29

do the mathematical objects in quantum

play07:31

theory represent have as many answers as

play07:33

we care to give them but those arguably

play07:36

say much more about us and our

play07:38

prejudices biases and assumptions about

play07:41

the universe than the reality of the

play07:43

universe itself there are very few

play07:46

things we can actually observe in nature

play07:48

particle properties like position

play07:51

momentum cross-sections scattering

play07:53

amplitudes and individual Quantum States

play07:57

asking about the underlying nature of

play07:59

reality assumes it follows rules that

play08:01

fit our intuition but the opposite may

play08:04

be true our perception of reality is

play08:06

limited by our senses and capabilities

play08:09

and the true rules governing the

play08:10

universe might be more foreign to us

play08:12

than we can

play08:14

imagine we talk of particles which

play08:17

occupy points in space but they are

play08:20

actually energetic spikes or excitations

play08:23

in underlying Quantum fields for example

play08:27

a photon is an excitation of the

play08:29

electomagnetic field these fields

play08:32

permeate the entire universe meaning

play08:34

there is always some residual phoness

play08:37

everywhere so-called virtual particles

play08:40

that appear briefly and vanish even when

play08:43

there isn't enough energy to create a

play08:44

real particle fields are considered more

play08:47

fundamental because the mathematics

play08:49

doesn't work without them however the

play08:51

quantum nature of a field means it can't

play08:54

be observed directly any observation

play08:57

requires energy which forces is the

play08:59

field to produce a particle therefore we

play09:02

often talk about particles because they

play09:03

are what we can observe almost every

play09:06

particle has a corresponding

play09:08

anti-particle with the same mass but

play09:10

opposite charge antimatter is rare in

play09:13

the visible universe and is mostly

play09:15

generated in particle collisions the

play09:18

universe is overwhelmingly made of

play09:20

matter and no one knows why the quantum

play09:23

World operates by rules that defy common

play09:25

sense a particle can behave like a wave

play09:28

under certain conditions and even the

play09:30

concept of a particle becomes uncertain

play09:33

upon closer

play09:34

examination attempting to pinpoint a

play09:36

particle's location obscures its

play09:38

momentum while recording its momentum

play09:41

obscures its

play09:42

location this is Heisenberg's

play09:44

uncertainty principle suggesting that

play09:47

these properties themselves are

play09:48

inherently fuzzy the most surprising

play09:51

aspect of quantum physics is the minimal

play09:53

properties needed to define a particle

play09:56

Mass charge and angular momentum or spin

play10:00

with these a mathematical equation can

play10:02

describe the particle fully through its

play10:04

wave function which predicts Its

play10:06

Behavior probabilities this concept is

play10:08

closely linked to wave particle duality

play10:11

and superposition particles exist in a

play10:13

wavelike range of States until observed

play10:16

at which point their wave function

play10:17

collapses and they adopt a specific

play10:20

State however the question of who or

play10:23

what is needed to observe this collapse

play10:25

remains unanswered do detectors suffice

play10:28

or does human Consciousness play a role

play10:32

Quantum physicists have proposed various

play10:34

interpretations from the necessity of

play10:36

human consciousness to the idea that

play10:39

wave function collapse is illusory and

play10:41

all possible States exist in parallel

play10:44

universes the many worlds interpretation

play10:47

there is no straightforward

play10:51

answer we learned what we know today

play10:54

about the universe by asking the right

play10:55

questions which means by setting up

play10:58

physical systems and then performing the

play11:00

necessary measurements and observations

play11:02

to determine what the universe is doing

play11:05

despite what we might have intuited

play11:07

beforehand the universe showed us that

play11:09

the rules it obeys are bizarre but

play11:12

consistent the rules are just profoundly

play11:15

and fundamentally different from

play11:16

anything we'd ever seen

play11:18

before reality if you want to call it

play11:21

that isn't some objective existence

play11:23

Beyond what's measurable or

play11:25

observable in physics describing what is

play11:28

observable and measurable as accurately

play11:30

and completely as possible is our

play11:32

highest goal by creating a theory where

play11:35

Quantum operators act on Quantum wave

play11:37

functions we can accurately calculate

play11:40

the probability distribution of possible

play11:42

outcomes for most physicists this is

play11:45

enough however you can add assumptions

play11:48

to these equations and come up with

play11:50

different interpretations of quantum

play11:52

mechanics is the Quantum wave function

play11:54

meaningless until you make a measurement

play11:57

do all possible outcomes occur requiring

play12:00

an infinite number of parallel

play12:02

universes can reality Be Imagined as an

play12:05

infinite number of identically prepared

play12:07

systems with measurement choosing which

play12:09

one represents our reality do particles

play12:12

always have real unambiguous positions

play12:15

Guided by deterministic Pilot waves in a

play12:18

non-local manner there are various

play12:21

Quantum interpretations with different

play12:23

assumptions About Properties despite

play12:25

their differences no experiments can

play12:27

distinguish these interpretations from

play12:29

each other although certain

play12:31

interpretations like those with local

play12:33

real deterministic hidden variables can

play12:36

be ruled out frustratingly all of these

play12:39

interpretations plus others are

play12:42

experimentally indistinguishable from

play12:44

one another there is no experiment we

play12:46

have been able to design or perform that

play12:48

discerns one of these interpretations

play12:50

from another and therefore they are

play12:52

physically

play12:54

identical the idea that there is a

play12:56

fundamental objective Observer

play12:59

independent reality is an assumption

play13:01

with no evidence behind it just

play13:03

thousands upon thousands of years of our

play13:05

intuition telling us it should be so

play13:09

science doesn't aim to confirm our

play13:11

biases but seeks to uncover the nature

play13:13

of reality regardless of our

play13:16

preconceptions to understand quantum

play13:18

mechanics we should let go of biases and

play13:21

embrace what the universe tells us

play13:23

entangled photons emitted from a source

play13:26

reaching separate observers exhibit

play13:28

random result results but display

play13:31

correlations whether these correlations

play13:33

follow local realism or not depends on

play13:36

whether they obey or violate Bell's

play13:39

inequality understanding the universe

play13:41

isn't about revealing a true reality

play13:43

separate from observers measurements and

play13:47

interactions reality might be

play13:49

intertwined with measurement observation

play13:51

and interaction at a fundamental level

play13:55

to further understand the universe we

play13:57

need experimental tests to dis uish

play13:59

between

play14:01

interpretations so far only

play14:03

interpretations that require local

play14:05

realism have been ruled out choosing

play14:08

between interpretations is a matter of

play14:10

Aesthetics experimental measurements of

play14:12

polarization correlation agree with

play14:15

theoretical predictions from quantum

play14:16

mechanics indicating that local real

play14:19

correlations between photons cannot

play14:22

explain the observed

play14:24

Precision in science we don't declare

play14:26

what reality is and then adjust observ

play14:29

ations to fit our assumptions theories

play14:31

and models that predict observations

play14:33

with accuracy predictive power and

play14:36

minimal assumptions survive physics

play14:39

isn't troubled by reality seeming

play14:40

puzzling and bizarre the issue arises

play14:43

only if we demand more from the universe

play14:45

than reality provides there's a strange

play14:49

and wonderful reality out there until we

play14:51

devise experiments that teach us more

play14:54

it's better to embrace reality as we can

play14:56

measure it than to impose additional

play14:58

structures based based on our biases

play15:00

until we conduct that crucial experiment

play15:03

we'll be philosophizing superficially

play15:05

instead of relying on scientific

play15:07

intervention will remain in the dark

play15:09

until then quantum mechanics stands as

play15:13

science's most precise and Powerful

play15:15

theory of reality predicting countless

play15:17

experiments and spawning numerous

play15:19

applications however physicists and

play15:22

philosophers remain divided over its

play15:24

interpretation many physicists perhaps

play15:27

the majority adhere to the the

play15:29

Copenhagen interpretation which suggests

play15:31

physicists should focus on calculations

play15:34

rather than trying to understand the

play15:36

underlying meaning of quantum

play15:38

mechanics philosopher Tim modlin

play15:40

criticizes this approach highlighting

play15:42

several interpretations of quantum

play15:44

mechanics that offer detailed

play15:46

explanations of how the world functions

play15:49

yet other scientists scrutiny of these

play15:51

interpretations reinforces skepticism as

play15:54

they appear convoluted and implausible

play15:57

they don't explore interpretations that

play15:59

frame quantum mechanics as a theory

play16:01

about information which some find

play16:03

appealing however to others these

play16:05

information-based interpretations seem

play16:08

even less plausible as they introduce

play16:10

Consciousness into physics undermining

play16:13

its

play16:14

objectivity the debate over

play16:15

Consciousness is similarly contentious

play16:18

previously there was a consensus that

play16:21

Consciousness emerges from neural

play16:22

processes but empirical evidence for

play16:25

these theories has been lacking

play16:27

consequently there's now a multitude of

play16:29

theories including integrated

play16:31

information Theory and proposals

play16:33

suggesting Quantum effects underpin

play16:36

Consciousness although evidence for the

play16:38

latter is sparse moving on the journey

play16:41

into understanding Quantum reality goes

play16:43

beyond the limitations of our

play16:45

rudimentary

play16:46

perceptions it's easy to be seduced by

play16:49

the face nature reveals directly to our

play16:51

senses evidence gathered from our

play16:53

rudimentary perceptions often yield a

play16:56

clouded conception of the world we

play16:57

inhabit assessing existence while

play17:00

failing to embrace the insights of

play17:02

modern physics would be like wrestling

play17:04

in the dark with an unknown opponent by

play17:07

deepening our understanding of the true

play17:08

nature of physical reality we profoundly

play17:11

reconfigure our sense of ourselves and

play17:13

our experience of the

play17:15

universe quantum physics is captivating

play17:18

because it defies our everyday

play17:20

experiences matter can behave as both

play17:22

waves and particles the universe is

play17:25

composed of indivisible quanta we can

play17:27

only predict prob abilities rather than

play17:30

specific outcomes and it operates

play17:32

non-locally in both space and time its

play17:35

effects are most apparent on the

play17:36

smallest scales making it one of the

play17:38

most peculiar discoveries about the

play17:41

universe yet we often incorporate

play17:43

ourselves into the equation introducing

play17:46

Concepts like observation measurement

play17:49

and

play17:50

interaction remove ourselves and we're

play17:53

left with equations results and the

play17:55

universe's

play17:56

answers physics can't explain why the

play17:59

universe works as it does it can only

play18:01

elucidate how it functions to understand

play18:04

the fundamental nature of reality ask

play18:07

the universe questions about itself and

play18:09

heed its

play18:10

responses anything else we add is our

play18:12

own construct not the

play18:18

universes well we've covered a lot in

play18:21

this video and one of the key takeaways

play18:23

is that quantum mechanics despite being

play18:25

the most precise and Powerful theory of

play18:27

reality remains shrouded in mystery

play18:30

regarding its true meaning thanks for

play18:32

watching today's

play18:34

video check out the first part of this

play18:37

topic on your screen

Rate This

5.0 / 5 (0 votes)

Ähnliche Tags
QuantenphysikRealitätMateriePartikelQuantenfeldWellenfunktionBeobachtungMakroskopischMikroskopischQuanteninterpretationQuantenzweige