Drei Experimente haben den Quantendarwinismus bestätigt - eine Theorie, die erklärt, wie Quantenwahrscheinlichkeiten eine objektive klassische Realität erzeugen können

Es ist nicht überraschend, dass die Quantenphysik den Ruf einer seltsamen und kontraintuitiven Wissenschaft hat. Die Welt, in der wir leben, scheint uns nicht quantenmechanisch zu sein. Und bis zum 20. Jahrhundert gingen alle davon aus, dass die klassischen Gesetze der Physik, die von Isaac Newton und anderen Wissenschaftlern abgeleitet wurden und nach denen Objekte immer genau definierte Positionen und Eigenschaften haben, auf allen Skalen funktionieren. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr und ihre anderen Zeitgenossen stellten jedoch fest, dass diese Spezifität ganz unten bei Atomen und subatomaren Teilchen verschwindet und sich in ein Chaos aus Möglichkeiten verwandelt. Zum Beispiel kann man diesem normalerweise keinen bestimmten Ort zuordnen - wir können nur die Wahrscheinlichkeit berechnen, ihn an einem bestimmten Ort zu finden. Es stellt sich eine unangenehme Frage: Wie verbinden sich Quantenwahrscheinlichkeiten zu einem klaren Bild der klassischen Welt?
Physiker nennen diese Transformation manchmal einen "quantenklassischen Übergang". Tatsächlich gibt es jedoch keinen Grund zu der Annahme, dass die Großen und die Kleinen grundlegend unterschiedliche Regeln haben oder dass zwischen ihnen ein scharfer Sprung besteht. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher sehr gut verstanden, wie die Quantenmechanik durch die Wechselwirkung eines Teilchens oder eines anderen mikroskopischen Systems mit seiner Umgebung unweigerlich klassisch wird.
Eine der bemerkenswertesten Ideen auf dieser theoretischen Plattform ist, dass bestimmte Eigenschaften von Objekten, die wir mit der klassischen Physik assoziieren - zum Beispiel Ort und Geschwindigkeit - aus dem Menü der Quantenmöglichkeiten in einem Prozess ausgewählt werden, der der natürlichen Selektion in der Evolution ähnelt: Überlebende Eigenschaften erweisen sich als: in gewissem Sinne das "am besten geeignete". Wie bei der natürlichen Auslese überleben diejenigen, die mehr Kopien von sich selbst machen. Dies bedeutet, dass mehrere unabhängige Beobachter das Quantensystem messen und sich auf die Ergebnisse einigen können - das ist das Kriterium des klassischen Verhaltens.
Chaoyang Lu und Jian-Wei Pan von der Hefei Universität für Wissenschaft und Technologie in ChinaDiese Idee, genannt „Quantendarwinismus“ (CD), erklärt gut, warum wir die Welt um uns herum auf diese Weise wahrnehmen und nicht auf die seltsame Weise, die sich auf der Skala von Atomen und fundamentalen Teilchen manifestiert. Und während die Details des Puzzles noch unklar sind, hilft CD dabei, die offensichtliche Lücke zwischen Quanten- und klassischen Physikern zu schließen.
Und erst kürzlich konnten CDs experimentell verifizieren. Drei unabhängige Forschungsgruppen aus Italien, China und Deutschland suchten nach einem charakteristischen Merkmal der natürlichen Selektion - dem mehrfachen „Einprägen“ des Quantensystems in verschiedenen kontrollierten Umgebungen. Bisher werden diese Tests auf einer rudimentären Ebene durchgeführt, und Experten sagen, dass noch viel zu tun bleibt, bevor wir sicher sagen können, dass CD uns ein zutreffendes Bild davon gibt, wie unsere konkrete Realität aus der Vielzahl von Optionen hervorgeht, die die Quantenmechanik bietet. Aber im Moment wird die Theorie bestätigt.
Überleben der Stärksten
Im Zentrum der CD steht die zweideutige Idee des Messens, also des Beobachtens. In der klassischen Physik sehen wir einfach alles so wie es ist. Wir sehen einen Tennisball, der 200 km pro Stunde fährt, weil er eine solche Geschwindigkeit hat. Worüber gibt es noch zu reden?
In der Quantenphysik ist dies nicht der Fall. Es ist völlig offensichtlich, dass formale mathematische Verfahren von einem „Sachverhalt“ in Bezug auf ein Quantenobjekt sprechen. Sie stellen eine bestimmte Beschreibung dar, die angibt, was uns nach der Messung begegnen kann. Nehmen wir zum Beispiel die Tatsache, dass ein Quantenteilchen mehrere mögliche Zustände gleichzeitig haben kann - dieser Zustand wird als „Überlagerung“ bezeichnet. Dies bedeutet nicht, dass sich das Partikel in mehreren Zuständen gleichzeitig befindet - es bedeutet, dass wir bei der Messung eines dieser Ergebnisse sehen werden. Und vor der Messung stören sich verschiedene Zustände in der Art von Wellen, was zu Ergebnissen mit mehr oder weniger hoher Wahrscheinlichkeit führt.
Aber warum sehen wir keine Quantenüberlagerung? Warum überleben nicht alle diese Wahrscheinlichkeiten verschiedener Zustände eines Teilchens und steigen auf menschliche Skalen an?
Es wird oft gesagt, dass Überlagerung eine fragile Sache ist, es ist leicht, sie zu brechen, wenn ein Quantensystem mit einer verrauschten Umgebung kollidiert. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Zwei miteinander wechselwirkende Quantenobjekte "verwickeln" sich in einen allgemeinen Quantenzustand, in dem die Wahrscheinlichkeiten ihrer Eigenschaften voneinander abhängig zu werden beginnen. Nehmen wir an, wir setzen ein Atom in eine Überlagerung von zwei möglichen Zuständen seiner Quanteneigenschaft, die als "Spin" bezeichnet werden: den Zuständen "Auf" und "Ab". Wir geben ein Atom in die Luft ab, wo es mit einem Luftmolekül kollidiert und sich damit verwickelt. Jetzt sind sie in einer gemeinsamen Überlagerung. Wenn der Spin des Atoms nach oben gerichtet ist, kann das Luftmolekül in eine Richtung abgestoßen werden, und wenn es nach unten gerichtet ist, existieren diese beiden Möglichkeiten zusammen in der anderen. Mit zunehmender Anzahl von Kollisionen mit anderen Luftmolekülen breitet sich die Verschränkung aus, und die Überlagerung, die einst nur auf dieses Atom angewendet wurde, wird noch stärker verteilt. Die Zustände eines Atoms interferieren nicht mehr kohärent miteinander, weil sie jetzt mit anderen Zuständen der Umwelt verstrickt sind - möglicherweise auch mit einem großen Messinstrument. Bei diesem Instrument sieht alles so aus, als ob die Überlagerung des Atoms verschwunden wäre, und es wurde durch ein Menü möglicher klassischer Zustände ersetzt, die sich nicht mehr gegenseitig stören.
Dieser Prozess, bei dem "Quanten" in der Umgebung verschwindet, wird als Dekohärenz bezeichnet. Dies ist ein wichtiger Teil des quantenklassischen Übergangs und erklärt, warum das Quantenverhalten in großen Systemen mit vielen wechselwirkenden Teilchen schwer zu erkennen ist. Dieser Prozess ist extrem schnell. Wenn einem herkömmlichen Staubpartikel in Luft eine Quantenüberlagerung von zwei verschiedenen physikalischen Orten gegeben wird, die sich in einem Abstand der Breite dieses Staubpartikels voneinander befinden, führen Kollisionen mit Luftmolekülen in etwa 10 bis
31 s zu einer Dekohärenz - der Nichterkennbarkeit der Überlagerung. Selbst im Vakuum verursachen Lichtphotonen schnell eine Dekohärenz: Sie können einen Staubfleck nicht betrachten, ohne seine Überlagerung zu zerstören.
Obwohl Dekohärenz eine direkte Folge der Quantenmechanik ist, entdeckte der deutsche Physiker Heinz-Dieter Zee sie überraschenderweise erst in den 1970er Jahren. Ein amerikanischer Physiker polnischer Abstammung,
Wojciech Zurek , hat diese Idee in den frühen 1980er Jahren ausgearbeitet und sie berühmt gemacht, und jetzt unterstützen sie auch Experimente.
Wojciech Zurek, theoretischer Physiker am Los Alamos National LaboratoryUm das Auftreten der objektiven, klassischen Realität zu erklären, reicht es jedoch nicht aus, einfach zu sagen, dass Dekohärenz jegliches Quantenverhalten eliminiert und daher für den Betrachter alles klassisch aussieht. Einige Beobachter sind sich vielleicht irgendwie einig über die Eigenschaften von Quantensystemen. Zurek, der im Los Alamos National Laboratory in New Mexico arbeitet, glaubt, dass zwei Bedingungen zutreffen.
Erstens müssen Quantensysteme Zustände aufweisen, die besonders widerstandsfähig gegen die von der Umwelt ausgeübte destruktive Dekohärenz sind. Zurek nennt sie "indikative Zustände", da sie durch die möglichen Zustände des Zeigers auf dem Zifferblatt des Messwerkzeugs codiert werden können. Die spezifische Position des Teilchens, seine Geschwindigkeit, der Wert des Quantenspins, die Polarisationsrichtung - all dies kann als Position des Zeigers auf dem Messwerkzeug geschrieben werden. Zurek argumentiert, dass klassisches Verhalten - das Vorhandensein klar definierter, stabiler, objektiver Eigenschaften - nur aufgrund des Vorhandenseins indikativer Zustände von Quantenobjekten möglich ist.
Aus mathematischer Sicht besteht die Besonderheit der indikativen Zustände darin, dass sie nicht durch Wechselwirkungen mit der Umgebung gestört werden, die eine Dekohärenz verursachen: Der indikative Zustand bleibt entweder erhalten oder wird nahezu identisch. Dies bedeutet, dass die Umwelt nicht wahllos zerquetscht, sondern bestimmte Zustände auswählt und andere zerstört. Beispielsweise ist die Position eines Partikels gegen Dekohärenz beständig. Gleichzeitig sind Überlagerungen verschiedener Orte keine indikativen Zustände: Wechselwirkungen mit der Umgebung dekodieren sie in lokalisierte indikative Zustände, so dass nur einer von ihnen beobachtet werden kann. Zurek beschrieb diese „umweltbedingte Superauswahl“ indikativer Zustände in den 1980er Jahren.
Es gibt jedoch eine zweite Bedingung, der eine Quanteneigenschaft entsprechen muss, um beobachtet zu werden. Obwohl die Immunität gegen die Interaktion mit der Umwelt die Stabilität des indikativen Zustands garantiert, erhalten wir dennoch eine Menge Informationen darüber. Und dies ist nur möglich, wenn es in die Umgebung des Objekts eingeprägt ist. Wenn Sie beispielsweise ein Objekt sehen, gelangen diese Informationen dank der darauf gestreuten Photonen auf Ihre Netzhaut. Sie übertragen diese Informationen in Form von Teilkopien bestimmter Aspekte des Objekts an Sie und sagen etwas über seine Position, Form und Farbe aus. Damit viele Beobachter dem gemessenen Wert zustimmen können, sind viele solcher Kopien erforderlich - und dies ist ein Kriterium für das klassische Weltbild. Wie Zurek in den 2000er Jahren argumentierte, hängt unsere Fähigkeit, eine bestimmte Eigenschaft zu beobachten, nicht nur davon ab, ob sie als indikativer Zustand ausgewählt wurde, sondern auch davon, wie stark der Eindruck ist, den sie auf die Umwelt hinterlässt. Nur die Bedingungen, die mit der Erstellung von Kopien am besten zurechtkommen - sozusagen die am besten angepassten -, können wir beobachten. Daher
nennt Zurik
diese Idee Quantendarwinismus.
Es stellt sich heraus, dass dieselbe Stabilitätseigenschaft, die das Auftreten einer Superauswahl von indikativen Zuständen unter dem Einfluss der Umgebung fördert, auch zur Anpassungsfähigkeit nach dem Prinzip der CD beiträgt, dh zur Fähigkeit, eigene Kopien zu erstellen. "Das Umgeben durch Beobachtung führt zur Dekohärenz von Systemen", sagte Zurek, "und der gleiche Prozess, der für die Dekohärenz verantwortlich ist, sollte viele Kopien von Informationen in der Umgebung hinterlassen."
Informationsüberflutung
Natürlich spielt es keine Rolle, ob die Informationen über das Quantensystem, die in seine Umgebung eingeprägt sind, von einem Beobachter - einer Person - gelesen werden. alles, was für das Auftreten des klassischen Verhaltens benötigt wird, damit Informationen dort erscheinen, damit sie im Prinzip betrachtet werden können. "Es ist nicht notwendig, dass das System im formalen Sinne untersucht wird", damit es sich in ein klassisches verwandelt, sagte
Jess Riedel , Physikerin am Institut für Theoretische Physik in Waterloo, eine Unterstützerin von CD. "Es wird angenommen, dass CD die gesamte klassische Physik erklärt oder erklärt, einschließlich alltäglicher makroskopischer Objekte, die außerhalb des Labors oder lange vor dem Erscheinen des Menschen existieren."
Vor zehn Jahren, als Riedel ein Doktorand von Zurek war, zeigten sie theoretisch, dass Informationen aus einem einfachen, idealisierten Quantensystem „eine große Anzahl von Kopien in der Umgebung hinterlassen“, sagte Riedel. „Es reicht also aus, auf einen kleinen Teil der Umgebung zuzugreifen, um die Bedeutung der Variablen herauszufinden.“ . Sie
berechneten, dass ein Staubfleck mit einem Durchmesser von 1 μm, der 1 μs von der Sonne beleuchtet wird, Informationen über seinen Standort pro 100 Millionen streuende Photonen druckt.
Aufgrund dieser Redundanz gibt es objektive klassische Eigenschaften. Zehn Beobachter können die Position eines Staubflecks messen und an derselben Stelle finden, da jeder eine separate Kopie der Informationen hat. In diesem Sinne können wir einem objektiven „Ort“ einen Staubfleck zuweisen, nicht weil er ihn „hat“ (was auch immer das bedeutet), sondern weil der Zustand seines Ortes viele seiner Kopien in der Umgebung drucken kann, so dass dies anders ist Beobachter werden zu einem Konsens kommen.
Darüber hinaus müssen Sie den größten Teil der Umgebung nicht nachverfolgen, um fast alle möglichen Informationen zu erfassen - und Sie erhalten keine Vorteile, wenn Sie mehr als einen kleinen Prozentsatz der Umgebung nachverfolgen. "Die Informationen, die Sie über das System sammeln können, sind schnell gesättigt", sagte Riedel.
Diese Redundanz ist ein Markenzeichen von CD, erklärte
Mauro Paternostro , Physiker an der Queen's University in Belfast, der an einem von drei neuen Experimenten teilnahm. "Diese Eigenschaft kennzeichnet den Übergang zum klassischen Bild", sagte er.
CD trotzt dem weit verbreiteten Mythos der Quantenmechanik, wie der theoretische Physiker
Adan Cabello von der Universität Sevilla in Spanien sagt: Der Übergang zwischen der Quanten- und der klassischen Welt ist nicht klar und die Quantentheorie kann die Ergebnisse von Messungen nicht beschreiben. Im Gegenteil, sagt er, "die Quantentheorie beschreibt das Erscheinungsbild der klassischen Welt perfekt."
Die Frage, wie perfekt perfekt ist, bleibt offen. Einige Forscher glauben, dass Dekohärenz und CD eine vollständige Beschreibung des quantenklassischen Übergangs liefern. Obwohl diese Ideen zu erklären versuchen, warum die Überlagerung im großen Maßstab verschwindet und nur konkrete „klassische“ Eigenschaften erhalten bleiben, bleibt die Frage, warum Messungen einzigartige Ergebnisse liefern. Was passiert mit anderen Möglichkeiten, die sich aus der Quantenbeschreibung ergeben, wenn ein bestimmter Ort eines Teilchens ausgewählt wird? Waren sie in irgendeiner Weise real? Die Forscher sind gezwungen, sich buchstäblich an philosophische Interpretationen der Quantenmechanik zu halten, weil niemand herausfinden kann, wie man in einem Experiment eine Antwort auf diese Frage erhält.
Zum Labor
Auf dem Papier sieht die CD ziemlich überzeugend aus. Und bis vor kurzem war das alles, womit er sich rühmen konnte. Im vergangenen Jahr haben drei Forscherteams die Theorie unabhängig voneinander experimentellen Tests unterzogen und dabei ihr Hauptmerkmal untersucht: die Art und Weise, wie Quantensysteme ihre Kopien auf ihrer Umgebung drucken.
Die Experimente hingen von der Fähigkeit ab, genau zu verfolgen, welche Informationen über das Quantensystem in seine Umgebung eingeprägt sind. Dies ist beispielsweise dann nicht möglich, wenn ein Staubfleck zusammen mit unzähligen Milliarden Luftmolekülen fliegt. So schufen die beiden Teams ein Quantenobjekt in einer Art "künstlicher Umgebung", die nur wenige Teilchen enthielt. Beide Experimente,
von denen eines von Paternostro mit Kollegen an der Universität von Sapienza in Rom
und das andere vom Quanteninformationsexperten
Jian-Wei Pan und seinen Co-Autoren von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China durchgeführt wurde, verwendeten ein einzelnes Photon als Quantensystem und mehrere weitere Photonen die Rolle der Umwelt, die Interaktion mit ihm und das Versenden von Informationen über ihn.
Beide Teams ließen Photonen durch optische Geräte laufen und kombinierten sie zu mehreren komplizierten Gruppen. Dann untersuchten sie die Photonen aus der Umgebung, um herauszufinden, welche Informationen über den Anzeigezustand des Photons des von ihnen codierten Systems vorliegen - in diesem Fall war es die Polarisation (die Ausrichtung der oszillierenden elektromagnetischen Felder), eine der Quanteneigenschaften, die das CD-Filter passieren könnten.
Die Schlüsselvorhersage von CD ist der Sättigungseffekt. Fast alle Informationen, die Sie über das Quantensystem sammeln können, stehen Ihnen zur Verfügung, wenn Sie eine sehr kleine Anzahl von Partikeln in der Umgebung verfolgen. "Jeder kleine Teil der Interaktionsumgebung wird ausreichen, um die maximale Menge an klassischen Informationen über das beobachtete System bereitzustellen", sagte Pan.
Zwei Teams haben genau das entdeckt. Messungen von nur einem Photon aus der Umgebung ergaben viele verfügbare Informationen über die Polarisation des systemischen Photons, und die Messung eines größeren Anteils der umgebenden Photonen ergab immer weniger neue Informationen. Sogar ein einzelnes Photon kann als Umgebung dienen, die Dekohärenz und Selektion verursacht, erklärte Pan, wenn er ziemlich aktiv mit einem einzelnen systemischen Photon interagiert. Bei schwächeren Interaktionen müssen Sie einen großen Teil der Umgebung verfolgen.
Fedor Zhelezko, Direktor des Instituts für Quantenoptik der Universität Ulm
Synthetischer DiamantDie dritte experimentelle Überprüfung von CD unter Anleitung eines auf Quantenoptik spezialisierten Physikers,
Fjodor Zhelezko vom Institut für Quantenoptik der Universität Ulm in Deutschland, an der Zurek und andere teilnahmen, verwendete ein völlig anderes System und eine völlig andere Umgebung. Sie bestanden aus einem einzelnen Stickstoffatom, das anstelle eines Kohlenstoffatoms im Diamantkristallgitter stand - dem sogenannten stickstoffsubstituierte Stelle im Diamanten- oder NV-Zentrum. Da das Stickstoffatom ein Elektron mehr enthält als das Kohlenstoffatom, kann das überschüssige Elektron an benachbarten Kohlenstoffatomen kein Paar für sich finden und eine chemische Bindung eingehen. Infolgedessen spielt ein ungepaartes Elektron die Rolle eines einsamen „Spins“, der so etwas wie ein Pfeil ist, der nach oben oder unten zeigt, oder im allgemeinen Fall eine Überlagerung in beide Richtungen.
Spin kann magnetisch mit Kohlenstoffkernen interagieren, die im Atom als Kohlenstoff-13-Isotop existieren und etwa 0,3% der Gesamtzahl der Kohlenstoffatome ausmachen.
Diese Isotope haben im Gegensatz zu dem üblicheren Kohlenstoff-12 auch einen Spin. Im Durchschnitt ist jeder Spin des NV-Zentrums in einem Abstand von 1 nm stark mit den vier Spins von Kohlenstoff-13 assoziiert.Durch die Steuerung und Verfolgung von Spins mit Lasern und Funkimpulsen konnten Forscher messen, wie Änderungen des Stickstoffspins auf Änderungen der Kernspins der Umwelt reagieren. Wie sie im vergangenen September in einem Preprint geschrieben haben , haben sie auch die von der CD vorhergesagte charakteristische Redundanz gesehen: Der Zustand des Stickstoffspins wird in Form mehrerer Kopien in der Umgebung „aufgezeichnet“, und Informationen über den Spin werden schnell gesättigt, wobei das Volumen der betrachteten Umgebung zunimmt.Zurek sagt, dass Experimente mit Photonen, die künstlich Kopien in Form einer Simulation der realen Umgebung erzeugen, keinen Auswahlprozess beinhalten, der „natürliche“ indikative Zustände auswählt, die gegen Dekohärenz resistent sind. Die Forscher selbst schreiben indikative Zustände vor. In diesem Fall verursacht die Diamantumgebung tatsächlich indikative Zustände. "Das Diamantschema hat seine Probleme aufgrund der Größe der Umgebung", fügte Zurek hinzu, "aber es ist zumindest natürlich."Verallgemeinerung des Quantendarwinismus
Bisher hält die CD an. "Alle diese Studien haben herausgefunden, was zumindest ungefähr erwartet wurde", sagte Zurek.Laut Riedel hätte man das Gegenteil kaum erwarten können: CD ist seiner Meinung nach nur eine gründliche und systematische Anwendung der Standardquantenmechanik auf die Wechselwirkung eines Quantensystems mit seiner Umgebung. Und obwohl es fast unmöglich ist, die meisten Quantenmessungen durchzuführen, werden die Vorhersagen klar sein, wenn die Messungen ausreichend vereinfacht werden: "CD ist wie eine interne Überprüfung der Quantentheorie auf Konsistenz."Obwohl diese Studien auf den ersten Blick mit der CD übereinstimmen, können sie nicht als Beweis dafür angesehen werden, dass diese Theorie die einzig wahre Beschreibung des Schöpfungsprozesses der klassischen Welt ist oder sogar völlig korrekt. Zunächst, so Cabello, geben die drei Experimente nur schematische Versionen dessen, woraus die reale Umgebung besteht. Darüber hinaus schließen Experimente andere Erscheinungsformen eines klassischen Weltbildes nicht aus. Die von Pavel Gorodetsky und seinen Kollegen von der Technischen Universität Danzig in Polen entwickelte Theorie des Frequenzrundfunks versucht beispielsweise, CD zu verallgemeinern. Die Theorie der Spektrumausbreitung (die bisher für mehrere idealisierte Fälle ausgearbeitet wurde) betrifft die Zustände eines verschränkten Quantensystems und seiner Umgebung, die objektive Informationen liefern.was viele Beobachter bekommen können, ohne den Zustand des Systems zu stören. Mit anderen Worten, sie versucht nicht nur zu gewährleisten, dass verschiedene Beobachter auf Kopien des Systems in der Umgebung zugreifen können, sondern auch, dass sie während des Zugriffsprozesses keine Auswirkungen auf andere Kopien haben. Dies ist auch eine Eigenschaft von wirklich „klassischen“ Dimensionen.Gorodetsky und andere Theoretiker versuchen ebenfalls, CD in eine theoretische Plattform zu integrieren, die keine willkürliche Aufteilung der Welt in ein System und seine Umgebung erfordert, sondern lediglich berücksichtigt, wie die klassische Realität aus den Wechselwirkungen verschiedener Quantensysteme hervorgeht. Paternostro sagt, dass die Aufgabe, experimentelle Methoden zu finden, die die sehr subtilen Unterschiede zwischen den Vorhersagen dieser Theorien bestimmen können, schwierig sein kann.Dennoch geben Forscher nicht auf und sollten selbst unsere Fähigkeit verbessern, die Prinzipien der Quantenwelt zu studieren. "Das beste Argument für die Durchführung dieser Experimente ist wahrscheinlich eine gute Übung", sagte Riedel. "Eine direkte Demonstration von CD erfordert möglicherweise sehr komplexe Messungen, die die Grenzen der Fähigkeiten bestehender Labortechnologien erweitern." Der einzige Weg zu verstehen, was unsere Messungen bedeuten, scheint darin zu bestehen, qualitativ bessere Messungen durchzuführen.