2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение22.12.2011, 06:30 
Заслуженный участник


26/07/09
1559
Алматы
2Aleksand
Цитата:
Значит все эксперименты с фотоновыми датчиками - вымысел.

Вы так и не указали, о каких экспериментах вы говорили. Хотя-бы намекните что-ли...

Цитата:
Небольшие кусочки вещества можно осветить, но у них и интерференция слабая.

Бред какой-то.

Цитата:
А как увидеть атом?
...
Небольшие кусочки вещества можно осветить

Вы смотрели ссылку, данную выше? Там рассказывается о приборе, который позволяет увидеть объект не взаимодействуя с ним. Есть бомба, взрывающаяся при поглощении частицы. Оказывается, можно отличить эту боевую бомбу от учебной, которая частицу не поглощает. Классический способ заключается в подрыве бомбы на полигоне, правда, при этом бомба может испортится. :) А этот квантовый тестер позволяет узнать (с некоторой сколь угодно большой вероятностью), настоящая бомба или нет, не взрывая её. Т.е. явно же получаем полезную информацию, фактически видим объект, но никак с ним при этом не взаимодействуем.

Цитата:
Упоминает про однощелевой эксперимент. Про него я не знал

Можно баловаться с любым количеством щелей.

Цитата:
Оказывается отклонения возникают и с одной щелью?

Ну да, точно положение частицы в-принципе невозможно узнать (cf. соотношение неопределенностей), поэтому разброс будет и от единственной щели. Правда в этом случае не будет тех красивых интерференционных полос, просто размытое пятнышко.

Цитата:
Очень много таких, когда у щели частицу как-то метили
...
вот то, что частица уже стала другой (по свойствам) - про это умалчивалось.

Когда говорят про пометку частиц, обычно имеют ввиду фильтрацию. Т.е. с определенными свойствами частицу пропускают через фильтр, а с другими -- нет. Но в данном случае вы правы, как бы бережно фильтр не обходился с частицей, он все равно с ней взаимодействует. Например, если мы попытаемся фильтровать частицы по их спину с помощью сепаратора Герлаха-Штерна, то, несмотря на беспрепятственное прохождение частиц с выбранными характеристиками за счет всего-лишь искривления их траектории магнитным полем, само это взаимодействие с полем (поглощение фотона) может рассматриваться как вмешательство.

К тому же, вы забываете, что частицу можно сначала пометить, а потом убрать пометку. Т.е., хотя процедура помечивания может изменять состояние частицы и например разрушать интерференцию, но "смыв" метку мы можем исправить ситуацию -- например так же интерференция снова появляется, частица ведет себя так, как будто с ней по-дороге ничего не произошло. Это ещё раз подтверждает, что, во-первых, установка должна рассматриваться целиком, нельзя предсказать результат лишь по кусочку чертежа, а во-вторых, нельзя понимать разрушение волновых свойств частицы при помечивании/фильтрации слишком буквально.

Да и вообще, не всякое измерение сводится к взаимодействию, иногда достаточно отрицательного результата. Т.е., чтобы узнать, что частица пошла по второму пути после прохождения через делитель, достаточно незарегистрировать её на первом пути. Видите, взаимодействия нет, а коллапс произошел, интерференции уже таким делителем не получить.

Т.е. детектор играет ключевую роль в установке, но взаимодействовать с объектом он не обязан; важна именно потенциальная возможность провзаимодействовать. (А вот если работу установки усреднить по времени, то в этом случае окажется, что, да, физический контакт обязательно происходил и именно из-за него изменялось состояние объекта.)

P.S.: Абсолютно всё, что здесь обсуждалось (ну кроме квадрата :) ) легко объясняется/обсчитывается траекториями Фейнмана, неплохой повод ознакомиться с этим инструментом, не правда ли? :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение22.12.2011, 17:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Aleksand в сообщении #518337 писал(а):
Почему частица интерферирует?

Потому что то, что нам привычно, как себя ведут частицы - на самом деле производное от того, как они на самом деле фундаментально себя ведут. В свойствах частиц - летать и интерферировать. Просто со второй частью мы не знакомы на примерах частиц, крупные частицы в повседневной жизни делают это настолько мелко, что мы не различаем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение22.12.2011, 23:01 


07/03/11
53
Aleksand в сообщении #518337 писал(а):

Почему частица интерферирует?

Рассеиваемые частицы не интерферируют ни сами с собой, ни с другими частицами, ни с мишенью. Интерферируют частицы мишени. В случае с экраном с щелями интерференция (атомов экрана) произошла в тот момент, когда в экране без щелей были сделаны щели. В результате интерференции образовался качественно новый объект с новыми свойствами. Результатом этого стала другая картина рассеивания. Вместо слова интерференция, если есть желание, можете употребить другое.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 07:39 
Заслуженный участник


26/07/09
1559
Алматы
Ниче непонятно. :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 10:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17976
Москва
Circiter в сообщении #518786 писал(а):
Ниче непонятно. :)
Ну чего там непонятного? Ясно же написано:
chsv в сообщении #518711 писал(а):
Рассеиваемые частицы не интерферируют ни сами с собой, ни с другими частицами, ни с мишенью. Интерферируют частицы мишени. В случае с экраном с щелями интерференция (атомов экрана) произошла в тот момент, когда в экране без щелей были сделаны щели.
Делаем в экране дырку, и тут же частицы мишени интерферируют. Или атомы экрана? Вот тут действительно неясность. А рассеиваемые частицы тут вовсе ни при чём.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 10:42 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Ну та, а то, что интерференционная картина от природы и положения мишени, и даже вообще от её наличия не зависит, побоку. (Бывают эксперименты с "отложенным выбором", так вот в них вообще решение о том, ловить частицу мишенью или дать улететь - скажем, чтобы поймать более удалённой мишенью - принимается уже после события пролёта сквозь щели.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 11:17 
Заблокирован


28/03/09

272
г. Харьков
С описания опыта с двумя щелями через которые пропускается пучок частиц начинаются почти все книги по квантовой механике. Но я нигде пока не читал чтобы этот эксперимент реально кто-то поставил, это чисто умозрительный опыт показывающий особенности квантовой механики. Реальные эксперименты после которых появилась квантовая механика - это рассеяние частиц на кристаллах. Возможно, там есть и другие объяснения их результатов, без привлечения волновой функции. Вообще, учебник по квантовой механике напоминает учебник шамана - полно всяких ни откуда не следующих положений, принципов, запретов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 15:40 
Модератор
Аватара пользователя


13/08/09
2396
Анатолий Григорьев в сообщении #518832 писал(а):
Но я нигде пока не читал чтобы этот эксперимент реально кто-то поставил, это чисто умозрительный опыт показывающий особенности квантовой механики.

Вы чтали очень мало книг по квантовой механике (если вообще читали. Честно говоря, мне кажется, что нет). Такие опыты проводились много-много-многократно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение23.12.2011, 18:10 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Анатолий Григорьев в сообщении #518832 писал(а):
Но я нигде пока не читал чтобы этот эксперимент реально кто-то поставил

В соседней теме я легко нагуглил ссылки.

Анатолий Григорьев в сообщении #518832 писал(а):
Возможно, там есть и другие объяснения их результатов, без привлечения волновой функции.

Эти подозрения типичны для стадии неглубокого знания, первого знакомства. Когда вы разберётесь с тем, какие именно свойства реальности описывает волновая функция, вы осознаете, насколько она необходима.

Анатолий Григорьев в сообщении #518832 писал(а):
Вообще, учебник по квантовой механике напоминает учебник шамана - полно всяких ни откуда не следующих положений, принципов, запретов.

Они следуют из экспериментов. Просто эти эксперименты по объёму занимают такой же учебник, не меньше (а вообще даже больше, стопку учебников). И читать про них стоит позже, когда уже понятен расчётный аппарат теории. Кстати, это типично для любого вводного учебника в новую большую сложную область. Можно написать учебник и иначе, но тогда понимание зародится в голове студента только к самому концу прочтения толстого талмуда... это невыгодно с педагогической точки зрения.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение24.12.2011, 00:19 


07/03/11
53
Munin в сообщении #518820 писал(а):
Бывают эксперименты с "отложенным выбором", так вот в них вообще решение о том, ловить частицу мишенью или дать улететь - скажем, чтобы поймать более удалённой мишенью - принимается уже после события пролёта сквозь щели.

Согласен, есть такие эксперименты. Как я понимаю, в экспериментах с "отложенным выбором" фотоны проходят только через отверстия в экране и без потерь. Не возражаю. В телескопы также попадают все прошедшие через отверстия фотоны в том смысле, что если телескопы немного раздвинуть, то они все равно зафиксируют все фотоны. Не возражаю. После прохождения фотона через отверстие экран уже не нужен и его можно убрать. Не возражаю. Пока фотон летит от экрана и еще не зарегистрирован, есть время подумать чем регистрировать фотон - телескопами или плоским экраном. Не возражаю.
Как я понимаю, после регистрации каждого фотона экран с щелями возвращается на прежнее место и после прохождения следующего фотона через одну из щелей (так как прохождение через обе щели телескопы не фиксируют) снова убирается.
В этих экспериментах имеют место два способа регистрации фотонов, связанные с двумя равноценными и взаимосвязанными способами описания частиц (как и всех физических объектов), т.е. с координатным и импульсным представлением. Телескопы показывают через какие отверстия проходят фотоны, т.е. фиксируют координаты прохождения фотонов через экран. Есть всего два отверстия в экране. Фотоны могут пройти только через одно из них. Об интерференционной картине речи быть не может. Этот эксперимент основан на координатном представлении.
Если регистрировать фотоны экраном,то место попадания фотона на экран будет зависеть от того, на сколько изменился импульс данного фотона при его взаимодействии с экраном с щелями. Фотону без разницы каким будет его импульс после взаимодействия с экраном с щелями, т.к. фотоны могут двигаться в любом направлении с любым по величине импульсом. Экран с щелями в принципе может передать фотону любые импульсы. Однако возможности экрана ограничены. Как показывает практика, эти возможности определяются описанием экрана (как и любого другого материального объекта) в импульсном представлении, а именно квадратом модуля образа Фурье экрана. Т.к. в данном случае речь идет, видимо, о видимом свете, а не о рентгеновских лучах (в этом случае в реальных экспериментах отверстия в экране были бы не нужны), для описания экрана в координатном представлении достаточно считать его однородным, двумерным (даже одномерным для простоты расчета) объектом с щелями. Чтобы получить его образ Фурье можно воспользоваться теоремой Бабине (что обычно делают), т.е. проводить интегрирование по щелям. Квадрат модуля образа Фурье экрана будет иметь максимумы и минимумы. Вероятность изменения импульса фотона при взаимодействии с экраном на ту или иную величину, следовательно и вероятность попадания в ту или иную точку экрана, будет всецело определяться графиком квадрата модуля образа Фурье экрана.
Два описанных способа регистрации фотонов являются взаимоисключающими. Этот факт является причиной того, что принято считать будто бы частицы не могут иметь одновременно определенный импульс и определенную координату. Фактом является только то, что мы не можем их одновременно определить экспериментально. Говорить о них мы можем. Не надо только вдаваться в крайности, т.к. все понятия имеют пределы своей применимости.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение24.12.2011, 08:31 
Заслуженный участник


26/07/09
1559
Алматы
2chsv
Может быть, вы что-то дельное говорите. Но понять сложно. Например в тексте постоянно путаются экран-детектор и экран с щелями. Может быть стоит называть детектирующий экран фотопластинкой, по-старинке? :)

В описанном вами мысленном эксперименте с фотопластинкой и телескопами есть существенная разница между двумя конфигурациями установки. Даже если телескопов установить много-много, а фотопластинку порезать на кусочки, то фотопластинка и матрица телескопов все-равно будут выявлять различные взаимоисключающие свойства частицы (волновые и корпускулярные). В вашем "объяснении" как-то не видна разница между фотопластинкой и телескопами, а между тем она есть -- дело в том, что фотопластинка есть просто матрица детекторов и каждый детектор принимает свет от обоих щелей, в результате чего проиходит нелинейное смешивание этих вкладов, т.е. интерференция; телескоп же содержит оптику, фокусирующуюся на определенной щели и отсекающую, т.е. фильтрующую свет от другой щели. Таким образом, конфигурация с телескопами имеет фильтры, а с фотопластинкой -- нет (хотя если фотопластинку разместить вплотную к щелям, то она будет работать как пара телескопов :) ). Вы, кажется, это не учитываете, концентрируя всё внимание только на экране с щелями, т.е. на делителе луча (который, впрочем, тоже имеет немалое значение).

Также интересно, а какие-нибудь другие вариации двухщелевого опыта ваш подход объясняет? Вот например если одна из двух спутанных частиц проходит черех двухщелевую установку с фильтрами в щелях, то её (статистическое) поведение будет определяться наличием/отсутствием фильтра перед детектором для её ЭПР-"близнеца". (на самом деле этот экспримент выглядит гораздо сложнее, но суть та же).

Причем результат будет таким же если каждый из фильтров заменить на противоположный по свойствам. А если графики результатов таких двух экспериментов (с установленным фильтром перед датчиком второй частицы в обоих случаях) сложить, то суммарный график совсем не будет совпадать с графиком того-же эксперимента с убранным фильтром (в последнем случае на графике будет четко угадываться интерференция).

Каким образом отбор частиц по характеристике, отличной от регистрируемой (например по поляризации или по спину), влияет на свертку с щелевым экраном? А если ещё и формулы напишите, вообще будет здорово.

Обычно примешивание ЭПР-эффектов полностью рушит аргументы с привлечением скрытых переменных и прочих "полуклассических" идей. Интересно, устоит ли ваша теория.

Цитата:
Этот факт является причиной того, что принято считать будто бы частицы не могут иметь одновременно определенный импульс и определенную координату.

Но это ведь так и есть. Даже упомянутое выше (вообще говоря, некорректное) объяснение через некотролируемое взаимодействие с прибором это объясняет -- прибор тоже состоит из квантов и поэтому в принципе не может быть достаточно точным для проведения абсолютно точных измерений. Операторы импульса и координаты не коммутируют. Как говорится, "Маша вышла замуж, потом родила чадо" и "Маша родила, а потом вышла замуж" -- разные высказывания (по крайней мере раньше так было). :) Точно также в КМ, "померяли координату, потом импульс" и "померяли импульс, потом координату" -- тоже имеют разный смысл. Иначе вам придется снова объяснять почему электрон не падает на ядро атома. :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение24.12.2011, 09:12 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
chsv в сообщении #519124 писал(а):
Как показывает практика, эти возможности определяются описанием экрана (как и любого другого материального объекта) в импульсном представлении, а именно квадратом модуля образа Фурье экрана.

Вы просто с самым простейшим случаем знакомы. В общем случае надо брать фурье-образ исходного состояния фотона, помножать на образ первого экрана, второго экрана, и так далее. Экран здесь выступает не как единственный изучаемый объект, а как фильтр, преобразователь. Возмущение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение25.12.2011, 00:33 
Заблокирован


12/09/11

463
Ответ Circiter-у
Вашу ссылку я не читал (она на английском языке), а картинки рассматривал. Красивые картинки. Зато я узнал, что я не знаю.

Недавно из Гугла узнал, что есть статистическая и копенгапенская интерпретации. (раньше я об этом не знал). Первая, в рамках классики. Проста и понятна. Прозрачна как стёлышко. Вторая... Даже бредом трудно назвать. Обе интерпретации абсолютно одинаковые. Формулы тоже одинаковые. Разные лишь объяснения. Почему отказались от статистической интерпретации? Ведь она не отрицает волновой функции? Ну ведь не может протон двигаться в разных направлениях и с разными скоростями. Ну какая разница вокруг электрона виртуальные или настоящие электроны? Всё то, что объясняет вторая интерпретация, объясняет и первая. А то, что необъясняет вторая, не объясняет и первая. Да эти объяснения не очень-то и нужны. Достаточно одних формул. Мы, например, не знаем что такое гравитационное поле. Я представляю его ввиде поля. Энштейн представлял его в виде кривого пространства. Да и бог с ним, лишь бы расчёты совпадали. Так вот, чем же не устраивает статистическая интерпретация?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение25.12.2011, 03:46 


02/11/11
1310
AlexNew в сообщении #519480 писал(а):
раз уж речь зашла о воображении, интересно кто как представляет себе фотон?

Что-то мне подсказывает, что это праздное занятие. Как бы мы ни пытались, вряд ли нам удастся его представить таким, каков он на самом деле.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по квантовой механике
Сообщение25.12.2011, 05:57 
Заблокирован


12/09/11

463
Ну и вопрос! Это то же самое что спросить, кто такая лисица? Это вроде собаки с пушистым хвостом, как у белки. И дальше последуют описания: вес, длина лап и т.д.

С фотоном то же самое: это метод передачи кинетической энергии. Имеет электромагнитный характер, но не волна. Иначе энергия бы рассеивалась пропорционально квадрату расстояния. Передача энергии напоминает перемещение частицы. Но он сохраняет волновые св-ва, т.к. способен интерферировать. (все частицы интерферируют). Фотон - это не частица, т.к. не имеет массы покоя. Появляется при резком перемещении электрона. (поэтому и имеет электромагнитный характер). Перемещается всегда со скоростью света. Любопытно, что в своей собственной СО фотона не существует. Можно и дальше описывать его свойства.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 60 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group