Двущелевой эксперимент.

[Aleksand]

Я прочитал, что если мы будем знать через какую щель прошёл электрон, то интерференции не будет. Предскажите, пожалуйста, результат мысленного эксперимента:
У нас есть источник одиночных фотонов. Наподобие винтовки с оптическим прицелом. То есть мы точно знаем куда полетит фотон. Вот мы берём и обстреливаем только одну щель. Будет интерференция? Нет, конечно. Тогда начинаем обстреливать обе щели. Будет интерференция? Опять нет. (Так как мы видим куда летят фотоны). Тогда снимаем прицел, закрываем глаза и начинаем стрелять наугад. Тоже нет. (но скоро она должна появиться). Тогда закрепляем винтовку к вибратору, чтобы он рассеивал фотоны. Думаю, что опять ничего не будет. (По вибратору мы можем опредилить куда летят фотоны). Интерференция появится тогда, когда мы расточим канал ствола и уменьшим точность.
Вопрос: На каком этапе появится интерференция? Почему нам что-то нельзя знать, и какое отношение к этому имеет интерференция?

[BISHA]

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

На каком этапе появится интерференция? Почему нам что-то нельзя знать, и какое отношение к этому имеет интерференция?

Интерференция появится, если "частицы" можно будет представить в виде волны - волны де Бройля. Мы можем знать многое, но узнавая это мы изменяем состояние микрообъекта, для волны - фазу.

[lpaul7]

Цитата:

То есть мы точно знаем куда полетит фотон.

Мы не можем этого знать вследствие принципа неопределенности.

[Munin]

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

У нас есть источник одиночных фотонов. Наподобие винтовки с оптическим прицелом. То есть мы точно знаем куда полетит фотон.

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

Интерференция появится тогда, когда мы расточим канал ствола и уменьшим точность.

Вы себе неправильно представляете поведение фотонов уже на этом этапе. Фотоны ведут себя так, как диктует волновая оптика. Волновая оптика указывает, что если луч света слишком узкий - то он всегда расходящийся. Чтобы уменьшить расхождение, его требуется сделать широким в начале. Всё ровно наоборот по сравнению с "ружейной аналогией" :-)

Если луч имеет начальную ширину $d$ и длину волны $\lambda,$ то он будет расходиться под углом $\varphi\sim\lambda/d.$

[Aleksand]

Muninu (и всем остальным)

Детерменизм Лапласа - это мощнейшее доказательство. Другое доказательство: "Бог в кости не играет". Мы сможем востановить прошлое и рассчитать будущее с любой точностью. Через любое время мы сможем установить через какую щель прошёл фотон. А это значит, что квантовая механика сырая и недоделанная. Нет-нет, формулы все работают, но объяснения скверные. Поэтому через некоторое время квантовым эффектам придётся искать другое объяснение.

[whiterussian]

Aleksand
Каким образом вы собираетесь применять "детерминизм Лапласа" в пpиведенной вами задаче? У вас существенная ошибка вот здесь:

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

То есть мы точно знаем куда полетит фотон.

как вам и указали.

[Aleksand]

Из детерминизма Лапласа следует: Любое событие мы можем рассчитать на миллион лет вперёд, и любое событие, которое произошло миллион лет тому назад, мы можем рассчитать с бесконечной точностью. То есть в природе нет случайности. Случайность - это то, что мы не умеем или не можем рассчитать. Иными словами: если у нас есть элементарная частица (не будем спорить какая частица элементарная), то мы можем абсолютно точно рассчитать координаты этой частицы, где она будет находиться через миллион лет. То есть мы можем рассчитать как будет выглядеть вселенная в будущем. Причём на бесконечно большой срок. То есть, в природе есть только законы физики и математики. И нету того, что нельзя рассчитать. Но человек не все законы знает, не может он измерить всю вселенную. Да и не может рассчитать траектории всех атомов всей вселенной. Но в природе ответы на эти вопросы существуют. Информация всего того, что происходило во вселенной сохраняется навсегда.

[whiterussian]

Детерминизм Лапласа применим исключительно к классическим системам.
Элементарные частицы классическим законам не подчиняются.

[Munin]

Aleksand в сообщении #516810 писал(а):

Детерменизм Лапласа - это мощнейшее доказательство. Другое доказательство: "Бог в кости не играет". Мы сможем востановить прошлое и рассчитать будущее с любой точностью. Через любое время мы сможем установить через какую щель прошёл фотон. А это значит, что квантовая механика сырая и недоделанная.

Это не доказательства. Это лозунги. Оказалось, что природа этим лозунгам не подчиняется (неудивительно, лозунги придумали люди, а не природа). Задача физики в том, чтобы разобраться в поведении природы, и описать его с наилучшей точностью, а не в том, чтобы следовать лозунгам. Так что это про эти лозунги стоит сказать, что они сырые и недоделанные, а квантовая механика весьма успешна.

[Alex-Yu]

Aleksand в сообщении #516810 писал(а):

Мы сможем востановить прошлое и рассчитать будущее с любой точностью.

Да, Лаплас думал именно так. Но он заблуждался.

-- Пн дек 19, 2011 00:22:41 --

Aleksand в сообщении #516810 писал(а):

"Бог в кости не играет"

Это Бог вам лично сообщил? Вам приходилось слушать его лекции?

-- Пн дек 19, 2011 00:26:39 --

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

Почему нам что-то нельзя знать,

Вот именно эта формулировка "нельзя знать" и приводит к путанице. Не "нельзя знать", а вообще не существует, сами понятия классической физики неприменимы в квантовой физике. Слова есть, а смысла за ними в квантовой области -- нет. Это примерно как пытатьяся выяснить, какого вкуса синий цвет. Да никакого, понятие вкуса не применимо к цвету.

[obar]

Aleksand в сообщении #516810 писал(а):

А это значит, что квантовая механика сырая и недоделанная.

Подобные сомнения возникали не только у вас. Наука уже через это проходила.

Вероятностное описание явлений может возникать по двум причинам.
1. Если начальное состояние системы известно не полностью: вместо N начальных параметров известны лишь n<N. В этом случае, по оставшимся неизвестным параметрам проводят усреднение. Любую физическую величину, характеризующую систему, мы можем найти лишь "в среднем". Именно так происходит, например, в статистической механике, когда вместо 2N скоростей и координат заданы лишь несколько их функций (температура, давление, объем).
2. Может оказаться так, что по самим законам природы результат какого-то измерения носит лишь вероятностный характер (даже при полном задании всех начальных параметров). Так происходит в квантовой механике. Это первоначально казалось очень странным и наталкивало на предположение о неполноте КМ (Эйнштейн и др.). Авторы этих идей развивали теории о скрытых параметрах, незнание которых и приводит к статистической трактовке результатов измерений. Позднее теории со скрытыми параметрами были экспериментально опровергнуты в опытах Белла и др. (см. "неравенства Белла"). Так что в квантовом мире детерминизма Лапласа нет.

[Aleksand]

whiterussian в сообщении #516814 писал(а):

Aleksand
Каким образом вы собираетесь применять "детерминизм Лапласа" в пpиведенной вами задаче? У вас существенная ошибка вот здесь:

Aleksand в сообщении #516405 писал(а):

То есть мы точно знаем куда полетит фотон.

как вам и указали.

Такие термины как "знаю", "хочу" раньше в физике не применялись. Но не буду спорить. Спасибо всем участникам за ответы.

[KVV]

(Оффтоп)

Не знаю, как другим, но мне детерминизм противен сам по себе. Было бы очень странно, если бы оказалось, что уже в момент Большого Взрыва были прописаны начальные условия, неумолимо приведшие в конце концов к тому, что сегодня в Киеве пошел снег, а я напечатал это сообщение.

[Munin]

(Оффтоп)

Развитие науки отучает от использования оценок типа "приятен - противен" при рассмотрении реальности. Реальность такова, какова она есть, а если начать придираться ко вкусу, это приведёт только к закрыванию глаз на научные результаты. Кому-то противен детерминизм, кому-то - происхождение от обезьян, кому-то - несуществование эфира, а может быть, и вращение Земли. Надо научиться принимать правду такой, как она есть, это необходимое условие для того, чтобы и познакомиться с научными результатами, и вести собственные научные исследования.

Во времена Лапласа детерминизм был логичным выводом из имевшихся знаний о природе. В 20 веке открыли квантовую механику и хаос.

Мне в своё время были "противны" Второе начало термодинамики, конечное время жизни Вселенной, и (в глубоком детстве) бесконечность ряда натуральных чисел. И ничего, справился :-)

[KVV]

(Оффтоп)

Безусловно, это все предубеждения, грош - цена которым перед экспериментальными фактами. Если бы вдруг случилось чудо и в новых более точных и проверенных теориях возродился лапласовский детерминизм - я бы его принял, потому как считаю себя в первую очередь реалистом (в вайнберговском смысле).

У меня в детстве долго не укладывалась в голове бесконечность действительных чисел - то, что она "бесконечнее" бесконечности натуральных. Ошеломляющим также после первого ознакомления с ЛЛ2 был горизонт событий в ОТО. До сих пор еще я не полностью привык к особенностям квантовой механики. Но что поделаешь, если реальность именно такова, а не другая. : )