"Die Physik-Community ist größtenteils in zwei Gruppen unterteilt", sagt Johannes Kofler gegenüber PhysOrg.com . „Eine Gruppe glaubt, dass die Quantentheorie der klassischen Welt zugrunde liegt und dass die klassische Physik aus dem Quanten stammt. Die andere Gruppe glaubt, dass die Quantenphysik geändert werden muss. Es verbietet, dass die Quantenmechanik in der klassischen Welt auf Makroebene arbeitet, indem sie zusätzliche Gesetze postuliert. “

Kofler gehört zur ehemaligen Gruppe. Er und Časlav Brukner, beide von der Universität Wien und vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, haben einen neuartigen theoretischen Ansatz zum Verständnis des Übergangs von der Quanten- zur klassischen Physik entwickelt.

Ihre Arbeit wurde in Physical Review Letters mit dem Titel "Klassische Welt aus der Quantenphysik unter der Einschränkung grobkörniger Messungen" veröffentlicht.

"Unsere Motivation ist es zu verstehen, wie die klassische Welt aus der Quantenphysik hervorgeht", sagt Kofler. „Der in der Forschung etablierte Ansatz ist die Dekohärenz, bei der die Komplexität von Systemen und die Wechselwirkungen mit der Umwelt berücksichtigt werden müssen.“ Die Wechselwirkung mit der Umwelt bringt Dekohärenz ins Spiel, zerstört Quantenkohärenzen und macht es unmöglich, Quantenphänomene zu beobachten. "Wir glauben, dass wir einen Prozess gefunden haben, der die Dekohärenz ergänzt und den Übergang von der Quante zur Klassik erklären kann."

Anstatt sich auf die Umgebung eines Systems oder sogar auf die Änderungsquantengesetze zu beziehen, haben Kofler und Brukner einen theoretischen Rahmen geschaffen, der die Verwendung von Messgeräten betont. Es ist ihre eingeschränkte Genauigkeit, die die Beobachtbarkeit von Quantenphänomenen einschränkt.

„Wir haben uns als Modellsystem eine Rotationsdrehung vorgenommen“, erklärt Kofler per E-Mail. "Es gibt eine Bedingung, der alle klassischen Theorien gehorchen müssen, die Leggett-Garg-Ungleichung, die aber durch die Quantenmechanik verletzt werden kann."

Kofler und Brukner haben gezeigt, dass die zeitliche Entwicklung eines Quantensystems, egal wie makroskopisch das System ist, nicht im klassischen Sinne behandelt werden kann. „Nur weil etwas groß ist, heißt das nicht, dass es von der klassischen Physik beschrieben werden kann.“ Zurück zum Fall des Spins fährt er fort: „Beliebig große Spins können immer noch eine quantenzeitliche Entwicklung haben und die Leggett-Garg-Ungleichung verletzen. "

Als nächstes stellten die beiden fest, dass grobkörnige Messungen unter realistischen Bedingungen durchgeführt werden, beispielsweise in Situationen, mit denen wir täglich konfrontiert sind, da die Auflösung der Geräte normalerweise begrenzt ist. "Wenn Sie sich zwangsläufig auf grobkörnige Messungen des Spins beschränken müssen", erklärt Kofler, "dann erhalten Sie die klassischen Newtonschen Bewegungsgesetze."

„Beginnen Sie mit einem Spinsystem von makroskopischer Größe und der Schrödinger-Gleichung, die die Quantenzeitentwicklung erzeugt. Schränken Sie die Genauigkeit Ihrer Messungen ein und Sie können das Entstehen der Newtonschen Physik beobachten. “Kofler erklärt, dass Messungen in der Quantenmechanik das System im Allgemeinen verändern. "Bei unseren groben Messungen ist diese Änderung jedoch so, dass eine klassische Beschreibung möglich ist."

Kofler räumt ein, dass diese Arbeiten noch nicht abgeschlossen sind. "Es ist wirklich fair zu sagen, dass die klassische Physik aus der Quantentheorie noch von niemandem vollständig erreicht wurde", sagt er.

Aber er und Brukner bleiben optimistisch, dass wir irgendwann ein vollständiges Verständnis davon bekommen werden, wie unsere gut erzogene klassische Welt aus der Fremdartigkeit der Quantenphysik hervorgeht.

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