Расщепление волнового цуга

[Инт]

Уважаемый Munin Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.

Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.

Схемы Аспекта и Регельсона фактически идентичны. В схеме Аспекта используется число подсчётов $N_{1}$ для импульсов, несущих «запускающую частоту» $\nu_{1}$ (в обозначениях Аспекта). Но подсчёт $N_{1}$ это «собаке пятая нога», т.е. он совершенно не нужен. Был бы нужен, если бы количество квантов частоты $\nu_{1}$ точно соответствовало бы количеству квантов частоты $\nu_{2}$. Но как можно понять из статьи Аспекта, это совершенно не так. Далее, зачем (что у Регельсона, что у Аспекта) использовать какие-то оценки корреляции, зависящие от теоретических предпосылок? Таким образом, интерпретация опыта, выводы, становятся зависимыми от таких предпосылок. В частности, не должна оценка корреляции выводиться из электронной теории: Имеем чёрный ящик, из которого вылетают то ли цуги, то ли фотоны. Количество «толицуговтолифотонов» замечательно измеряется. Задача, если это цуги, разделить их пополам. Тем более удивительно, что при всей идентичности схем получаются два строго противоположных вывода, похоже, оба зависящих от собственных интерпретаций. В ответ, в голове у меня, появилась следующая изящная схема действительно разрешающего эксперимента, для которой не нужно даже знать ни точное время реагирования счётчика фотонов, ни корреляции, ни др. характеристики, кроме числа подсчётов померянных впрямую (в том числе, напрямую измеряются числа потерь). Именно, пусть $N_{A}$ – число импульсов в единицу времени, долетающих до полупрозрачного зеркала. Пусть $N_{B}$ и $N_{C}$ – число импульсов, фиксируемых в двух других счётчиках, после отражения и преломления импульсов. Потери в оптической системе в нашей идеальной идее не учитываем, а реально их легко померить непосредственно. Если цуги делятся, то $N_{A} = N_{B} = N_{C}$. Если это фотоны, то $N_{B} = N_{C} = N_{A}/2$. Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина $N_{A}$, нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.

[regel]

Munin пишет:
эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса

Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.
Сама теорема Белла предполагает корпускулярность, и только в этом предположении можно говорить о влиянии акта измерения поляризации одного фотона на состояние удаленного фотона. То есть речь идет об изменении нашего знания о состоянии системы - но фундаментальное понятие кв. теории "вектор состояния" как раз и предполагает комбинацию реального состояния системы с нашим знанием о ней.
Подробно я рассмотрел понятие вектора состояния (я его называю "интеллектуальным кентавром") в статье МИФОЛОГИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ
http://www.regels.org/Science-Religion-Mysticism.htm

Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла, а результаты всех этих эспериментов делает самоочевидными.
Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.
Я с полным основанием утверждаю, что есть единственный эксперимент, в котором непосредственно проверяется идея корпускулярности. Именно тот, который мы рассматриваем.
В сравнительно свежем обзоре (2006 г.) параграф, посвященный этому эксперименту, так и называется "Наконец фотоны":
Дж.Гринштейн и А.Зайонц КВАНТОВЫЙ ВЫЗОВ. Долгопрудный, 2006, стр. 51. Перевод на русский с дополнениями чл-кор. Аристов В.В. и Никулов А.В.
Кстати, в этой же книге на стр. 297 ("Что описывает квантовый формализм?") говорится о том, что квантовая механика претендует на описание не самой реальности, но нашего знания о ней.

-- Вт дек 07, 2010 15:52:12 --

Int пишет:
Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.

Когда в ответ на Ваши энергетические рассуждения я начал разговор об эксперименте Аспекта, я вовсе не уклонился от ответа, но просто дал косвенный ответ.
Вот Вы это и сами подтверждаете.
Ваш ход мыслей полностью совпадает с моим (и Аспекта тоже, хотя у него это немного завуалировано).
Единственное отличие в том, что Вы непременно хотите знать, какое же именно число фотонов (или цугов) испускает источник в секунду.
Но фотометрическими (то есть квантовыми) методами мы этого измерить не можем. Мы измеряем число отсчетов, а как экспериментально оценить разнообразные потери, которые на практике очень велики? Все оценки только косвенные. Например, мы знаем, что эффективность ФЭУ порядка 3-5%. А еще надо оценить потери внутри источника, в оптике и в электронике.
Но самое главное - надо учесть телесный угол, под которым детектор "видит" источник света, или, инами словами, телесный угол, который детектор "вырезает" из цуга.
Чтобы этот угол увеличить, я поставил отражающий рефлектор и линзы для фокусировки цуга на детектор.
Аспект пошел путем максимального приближения детектора к источнику.
Видите, сколько звеньев между первичным цугом и актом его регистрации - фотоотсчетом!
Поэтому я в первом же ответе Вам и заговорил о калориметре - только он мог бы позволить проинтегрировать и непосредственно измерить энергию потока излучения.
Но таких чувствительных калориметров не бывает.
Впрочем, это утверждение может перестать быть верным по мере развития сверхпроводниковых "калориметров".

[AlexDem]

regel в сообщении #384611 писал(а):

Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла, а результаты всех этих эспериментов делает самоочевидными.
Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.
Я с полным основанием утверждаю, что есть единственный эксперимент, в котором непосредственно проверяется идея корпускулярности. Именно тот, который мы рассматриваем.

Может ли концепция цугов объяснить явление Двухфотонной дифракции?

[Munin]

Инт в сообщении #384508 писал(а):

Уважаемый Munin Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.

Нет никакой "веры в фотоны", есть знание элементарных вещей. Верить действительно ничему нельзя, но не знать полученных результатов - именно результатов, а не каких-то сообщений об опытах - тоже нельзя.

regel в сообщении #384611 писал(а):

Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.

То есть вы не понимаете однозначной связи этих вопросов? Доказательство соотношений Белла отменяет все корпускулярные модели, выживают только непосредственно квантовые.

regel в сообщении #384611 писал(а):

Сама теорема Белла предполагает корпускулярность

Нет.

regel в сообщении #384611 писал(а):

Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла

Нет.

[Инт]

Я понял, уехали в обсуждение скрытых параметров и пр. Это не то, что я хотел обсудить.

[Munin]

Инт в сообщении #384653 писал(а):

Я понял, уехали в обсуждение скрытых параметров и пр. Это не то, что я хотел обсудить.

Ну расскажите, чего вы хотели обсудить. Регельсона придётся игнорировать.

[pittite]

pittite:

regel, устное предупреждение за повторное нарушение Правил форума и невыполнение требований модератора. Настоятельно рекомендую изучить Правила форума.

[regel]

Прошу прощения у модератора за неправильное оформление цитат.

-- Ср дек 08, 2010 19:37:41 --

Munin в сообщении #384698 писал(а):

Ну расскажите, чего вы хотели обсудить. Регельсона придётся игнорировать.

Вы, уважаемый коллега Munin, по-прежнему сводите обсуждение альтернативных подходов к объяснению экспериментальных фактов - прямыми утверждениями или намеками на мою некомпетентность.
Но это непродуктивный подход. Я-то Вас отлично понимаю, Вы исходите из той картины мира, которой и меня учили в студенческие годы. Можно не соглашаться с моими попытками построить другую картину, но Вы даже не даете себе труда вникнуть в то, о чем я говорю. Поэтому Ваши нотации попадают просто мимо цели.
Кстати, Int тоже пытается построить альтернативную картину, причем в том же направлении, но мне кажется, что я продвинулся несколько дальше (просто потому, что всю жизнь этим занимался). Естественно, я могу быть неправ, но мы для того и обмениваемся мнениями, чтобы во всем этом как-то продвинуться.
Например, о неравенствах Белла. И доказательство этой теоремы и вся проблема "скрытых параметров" основаны на гипотезе о существовании частиц (хотя Вы категорически говорите "нет").
Например, посмотрим доказательство этой теоремы в монографии "Квантовая Оптика". Скалли и Зубайри. М.2003, п.18.2
(Не сомневаюсь, что Вы основательно изучили эту лучшую на сегодня книгу по проблемных темам квантовой физики).
На стр. 410 читаем: "Для любой заданной частицы сумма вероятности прохождения /через прибор/ и вероятности непрохождения ее через этот прибор, равна единице. Используя этот факт, записываем..." и т.д.
То есть все доказательство строится на этой нормировке к 1 суммы вероятностей.
В концепции волновых цугов такой нормировки нет, поэтому и доказательство теоремы Белла недействительно.
Конечно, Шредингеровская волновая концепция, которую я пытаюсь развивать, порождает целый ряд труднейших вопросов, как теоретических, так и экспериментальных, и я как раз и обсуждаю возможные способы решения этих вопросов.
Во времена моей молодости сама постановка таких вопросов считалась чем-то ненормальным: один из моимх учителей - Лев Ландау, прямо называл это "патологической физикой". Но за последние 20 лет ситуация постепенно начала меняться и эти вопросы все более привлекают внимание.

[regel]

Инт в сообщении #384508 писал(а):

Если цуги делятся, то $N_{A} = N_{B} = N_{C}$. Если это фотоны, то $N_{B} = N_{C} = N_{A}/2$. Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина $N_{A}$, нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.

Полностью согласен с Вашим ходом мысли.
Но вот что надо уточнить.
Вы ставите вопрос об оценке первичного числа цугов $N_{A}$, потому что необходимо убедиться, что цуги не накладыватся друг на друга.
Более точно это требование можно выразить так: средний промежуток времени между последовательными цугами должен быть много больше разрешающего времени системы отсчета.
Приведу следующие уточнения к Вашей картине.
1. Число первичных цугов - ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.
2. Ваша попытка оценить число первичных импульсов по суммарному потоку энергии излучения (допустим, что мы научимся ее измерять методом прямой калориметрии) опирается на предположение, что каждый цуг несет энергию hV (разумеется, в волновой картине эта энергия "размазана" по всему объему цуга).
Но это утверждение экспериментально не доказано (да, да, не доказано, г. Munin). Игнорирование этого обстоятельства и делает некорректной всю методологию эксперимента Аспэ.
О том, как можно интерпретировать величину hV, приходится говорить отдельно.
Вынужден сослаться еще на одну мою заметку: "Физический смысл постоянной Планка в волновой картине мира" http://regels.org/const-of-planck.htm
3. В статистике совпадений величина $N_{A}$ из конечных оценок выпадает, и основное требование смягчается: достаточно, чтобы среднее время между отсчетами было много больше разрешающего времени системы. Во всяком случае, этого достаточно для принципиального решения вопроса о том, расщепляются цуги или нет.
4. Поскольку оценка числа совпадений отсчетов, инициированных одним цугом, зависит от средней энергии (интеграла от квадрата амплитуды х hV) этого цуга (точнее, той его части, которая попадает на детектор), то количественная оценка таких корреляций позволит оценить среднюю энергию, которую несут отдельные цуги. Но пока что решается вопрос о самом существовании таких корреляций.

[Инт]

regel в сообщении #385005 писал(а):

1. Число первичных цугов - ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.

Почему не наблюдаемая? Кроме чила отсчётов ничего и не нужно. Даже одновременное испускание фотонов врядли сильно повлияет на результат.

[regel]

Инт в сообщении #385241 писал(а):

regel в сообщении #385005 писал(а):

1. Число первичных цугов - ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.

Почему не наблюдаемая? Кроме чила отсчётов ничего и не нужно. Даже одновременное испускание фотонов врядли сильно повлияет на результат.

Из числа отсчетов нельзя сделать точного вывода о числе первичных цугов, потому что:
1. Величину потерь мы оцениваем только косвенно
2. Мы не знаем, какова средняя энергия каждого цуга: много цугов малой энергии дают ту же интенсивность потока, что и меньшее число цугов большей энергии.
Второй вопрос - влияет ли группировка цугов на статистику фотоотсчетов?
Да, влияет.
Если существуют фотоны как частицы, и если они идут группами по две (или более), то одна частица может отразиться от полупрозрачного зеркала, а другая - пройти через него. В результате будет иметь место совпадение отсчетов от одной группы.
То есть, если цуги группируются во времени (в течение разрешающего времени системы могут притти сразу несколько цугов), то мы не сможем сказать, от чего происходит корреляция отсчетов: то ли от расщепления единичного цуга, то ли от наличия группировки (неважно, цугов или фотонов).
Чтобы этого избежать, Аспэ и пошел на такие ухищрения, чтобы гарантировать, что система каждый раз регистрирует только один цуг (то есть цуг, возникший в акте излучения единичного атома). Но в конечно счете, именно эти необходимые ухищрения и привели его к методической ошибке.
Главное его достижение - разработка специального источника, гарантирующего единичность цугов (или фотонов, что и предстояло выяснить). На современном квантовом языке (которого я пытаюсь избегать) это называется: "создание однофотонных состояний".
Аспэ возбуждал двухкаскадное излучение атомов с помощью двух лазеров - каждый, настроенный на частоту одного из двух переходов каскада. Но техническая проблема - в том, чтобы рассеянное излучение возбуждающих лазеров не попадало на детекторы. Для этого ставятся фильтры перед детекторами.
Но если частоты лазеров будут в точности соответствовать частотам переходов, то фильтр поглотит также и само излучение.
Поэтому Аспэ применяет "расстройку" по частоте: сумма энергий (точнее, обратных частот) лазеров равна сумме энергий переходов в каскаде. Но при этом частота излучения каждого лазера не равна частоте соответстующего перехода, но "немного" отличается от нее. Этой разницы достаточно, чтобы надежно отфильтровать лазерные частоты, пропуская при этом излучение каскада.
Но из-за рассогласования частот степень заполнения (т.е. электронная плотность) среднего и тем более верхнего уровней атома кальция оказывается намного меньше 1. Согласно волновой картине это означает, что излучаемые цуги будут очень слабыми (пропорционально электронной плотности возбужденных уровней).
И тогда вероятность корреляции от таких слабых цугов (даже если каждый цуг действительно расщепляется на п\п зеркале) будет настолько мала, что Аспэ не мог их наблюдать.
В моем эксперименте отсутствие группировки цугов гарантировалось только характером источника: люминофор с глубокими ловушками, сильно удаленными друг от друга, можно уподобить разреженному газу, в котором излучающие атомы не взаимодействуют друг с другом. Конечно, это доказательство лишь косвенное, и основная критика в адрес моего эксперимента справедливо была направлена именно на этот факт.
Другое дело, что уровень корреляции в моем опыте оказался настолько большим, что такая сильная группировка актов излучения совершенно невероятна. Мы не знаем каких-либо механизмов, которые в принципе могли бы обеспечить такую степнь групптровки Люминофор все же - не лазер, и его излучение стохастическое (или почти стохастическое).
Разумеется, во всех вариантах опыта нужно обеспечить такую малую интенсивность излучения, чтобы цуги не налагались друг на друга случайно, о чем я уже говорил.
Так что эти эксперименты, хотя и просты по идее, но соедержат ряд "коварных" тонкостей в их реализации.

[Vallav]

regel в сообщении #384611 писал(а):

Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.

Так в экспериментах с запутанными фотонами другое.
Там поляризация фотонов во втором пучке совпадает с направлениями осей
поляризатора в первом пучке.
То есть, если оси поляризатора в первом пучке вертикальна/горизонтальна,
то фотоны во втором пучке поляризованы либо вертикально ( парные прошедшим
в вертикальный канал ) либо горизонтально ( парные прошедшим в горизонтальный
канал ).
Если же оси поляризатора под углом 45 градусов, то фотоны во втором пучке
поляризованы под углом в 45 градусов.
То есть, вращая поляризатор в первом пучке мы поворачиваем поляризацию
фотонов во втором пучке.

Кстати, поляризатор не может измерить поляризацию данного одного фотона.
Чтобы узнать поляризацию ансамбля поляризованных фотонов, нужно
измерить частоту отсчетов при разных положениях осей поляризатора.
То есть минимум нужно два отсчета, а для приличной статистики - не менее
сотни.

[regel]

Vallav в сообщении #385333 писал(а):

regel в сообщении #384611 писал(а):

Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.

Так в экспериментах с запутанными фотонами другое.

Да, Вы совершенно правы, мое утверждение слишком расплывчато.. Анализ этих экспериментов с волновой точки зрения нужно провести более тщательно.
Такое переосмысление понадобится практически для всех квантовых экспериментов.
Но в данной теме мы сосредоточились на вопросе: расщепляется ли вообще единичный цуг и как обеспечить его единичность.

[Vallav]

regel в сообщении #385378 писал(а):

Vallav в сообщении #385333 писал(а):

regel в сообщении #384611 писал(а):

Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.

Так в экспериментах с запутанными фотонами другое.

Да, Вы совершенно правы, мое утверждение слишком расплывчато.. Анализ этих экспериментов с волновой точки зрения нужно провести более тщательно.
Такое переосмысление понадобится практически для всех квантовых экспериментов.
Но в данной теме мы сосредоточились на вопросе: расщепляется ли вообще единичный цуг и как обеспечить его единичность.

Увы, с волновым цугом такой фокус у Вас просто не получится.
Hе будет запутанных пар - их надо генерить в специальном
генераторе запутанных пар.
Еденичность фотона обеспечить довольно просто - поставить серый фильтр.
Одноэлектронный детектор будет показывать отдельные импульсы примерно
одинаковой амплитуды.
После полупрозрачной пластинки поставить на одинаковом расстоянии
два одноэлектронных детектора и ловить совпадающие импульсы.
Их почти не будет ( отношение совпавших к общему числу зарегистрированных ), и чем серее фильтр ( меньше период между импульсами )
тем это почти будет выполняться точнее.

[regel]

Vallav в сообщении #385503 писал(а):

Увы, с волновым цугом такой фокус у Вас просто не получится.
Hе будет запутанных пар - их надо генерить в специальном
генераторе запутанных пар.

Вы хотите сказать, что совпадение отсчетов (правда, редкое) может быть только в случае, если расщепляется запутанное двухфотонное состояние.
А с единичным цугом такое расщепление, по-вашему, "не получится".
В том-то и вопрос, будет ли расщепляться единичный цуг? Конечно, теория этого не допускает. Но здесь речь идет не о каком-то ухищрении, а о проверке фундаментальных принципов этой теории.
Аспэ считал нужным это проверить и работал именно с единичными состояниями. Результаты его эксперимента подтверждают теорию. Но это лишь в том случае, если эксперимент методически безупречен. Что я и подвергаю сомнению.