>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania, pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.
Chyba jest możliwa do zaobserwowania, choć może pośrednio. Elektron przy przejściu przez przegrodę z dwiema szczelinami daje obraz interferencyjny, czyli zachowuje się tak, jakby był w pełni falą.

---

Thank God, I'm an atheist

>>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania, pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.
>Chyba jest możliwa do zaobserwowania, choć może pośrednio. Elektron przy przejściu przez przegrodę z dwiema szczelinami daje obraz interferencyjny, czyli zachowuje się tak, jakby był w pełni falą.
>

---

Thank God, I'm an atheist

Bzdura

>Bzdura
Wow! Jaka głęboka i wyczerpująca odpowiedź. W oczywisty sposób muszę przyjąć Twoją argumentację, która całkowicie rozwiewa wszystkie moje wątpliwości i rozjaśnia mroki mojej niewiedzy.

---

Thank God, I'm an atheist

>>Bzdura
>Wow! Jaka głęboka i wyczerpująca odpowiedź. W oczywisty sposób muszę przyjąć Twoją argumentację, która całkowicie rozwiewa wszystkie moje wątpliwości i rozjaśnia mroki mojej niewiedzy.
>

---

Thank God, I'm an atheist

Fotony oddziaływują z elektronem, elektron po przejściu przez szczeliny nie daje obrazu interferencyjnego, dlatego napisałem: bzdura. Gentelmeni nie dyskutują co do faktów

>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania,
>pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.

Tak naprawdę nie ma większego sensu mówienie o elektronie albo jako o fali, albo jako cząstce w sensie tzw. "dnia codziennego", niezależnie od tego, o jakich warunkach mówimy. Te dwa punkty widzenia są komplementarne i wzajemnie się uzupełniają, w zależności od tego, jaką własność chcemy zmierzyć. Będąc ścisłym, można co najwyżej mówić, ze w jakiejś sytuacji elektron wykazuje takie, a nie inne własciwości. Niestety, mechanika kwantowa milczy na temat "jak wygląda elektron, gdy nikt nie patrzy". Elektron, jak zresztą każda cząstka w mechanice kwantowej, jest ściśle opisywany przez tzw. "funkcję falową", czyli, w uproszczeniu, abstrakcyjny wektor w pewnego rodzaju matematycznej przestrzeni zawierający o nim wszystkie informacje. Nie jesteśmy w stanie powiedzieć, jakie ma to przełożenie na świat fizyczny. Możemy tylko, w pewnym sensie, badać "własności" tego wektora.

>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania,
>pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.
   A ja mam więcej pytań: Co to znaczy być teoretycznie? Co to znaczy być falą w pełni? W pełni może, jak sądzę, być księżyc. Można zaobserwować zjawiska doświadczalne, które da się wyjaśnić tylko przyjmując, że elektrony ulegają interferencji, co świadczy o ich falowej naturze. Jesteś innego zdania? Fotony działają na elektrony. Czyż zjawiska fotoelektryczne nie wynikają z niesprężystego zderzenia fotonów z elektronami? Czy zjawisko Comptona to nie jest zderzenie sprężyste fotonów z elektronami? Czy te zderzenia to nie działania fotonów na elektrony?

Chodzi mi o to, czy działanie fotonów na elektron nie zwiększa korpuskularnych właściwości elektronu tzn. cechy cząsteczkowe bardziej wyróżniają się przy większym oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego, a falowe przy mniejszym.

Moje pytanie było związane z tym, czy istnieje jakiś teoretyczny zarys tego, jak wyglądałby elektron pozostawiony "sam sobie", bez żadnych oddziaływań i czy w ogóle taka sytuacja jest możliwa we Wszechświecie?

>Chodzi mi o to, czy działanie fotonów na elektron nie zwiększa korpuskularnych właściwości elektronu tzn. cechy cząsteczkowe bardziej wyróżniają się przy większym oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego, a falowe przy mniejszym.
>Moje pytanie było związane z tym, czy istnieje jakiś teoretyczny zarys tego, jak wyglądałby elektron pozostawiony "sam sobie", bez żadnych oddziaływań i czy w ogóle taka sytuacja jest możliwa we Wszechświecie?
   Źle postawiłeś pytanie. W Twoim pytaniu zawarta jest teza, że elektron ma cechy częściowo korpuskularne, a częściowo falowe. To nie tak, o żadnej częściowości nie da się mówić. Elektron jest zawsze i w całości zarówno cząstką (a nie cząsteczką), jak falą. Jego ruch to zarówno ruch masy -- ruch cząstki, jak ruch energii -- propagacja fali, jako że masa i energia to tylko dwie formy materii zgodnie z równaniem E=mc². Z oddziaływaniem promieniowania elektromagnetycznego, czy jak kto woli fotonów nie ma to nic wspólnego.

>Witam!
>Chciałbym zapytać się tutejszych forumowiczów o jedną z podstawowych zasad mechaniki kwantowej -
>zasadę nieoznaczoności.
>W skrócie możemy powiedzieć, iż aby ustalić położenie elektronu musimy używać wiązki fotonów o jak
>największej energii, co powoduje coraz większy wpływ tej wiązki na jego pęd, natomiast jeżeli chcemy
>ustalić pęd elektronu to musimy używać wiązki fotonów o jak najmniejszej energii, przez co wiemy
>coraz mniej o jego położeniu.
>(Kiedy ustalamy położenie, elektron zachowuje się coraz bardziej jak cząsteczka, przy ustalaniu pędu
>elektron ma coraz bardziej falową naturę).
>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania,
>pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.

Trzeba sobie zdać sprawę, że w świecie kwantowym wszystko ma naturę probabilistyczną. Cząstka nie jest opisana położeniem, a prawdopodobieństwem znalezienia cząstki w danym przedziale. Im szerszy przedział obieramy, tym dokładniej możemy określić jego pęd, znowuż, patrząc na punkt jesteśmy w stanie stwierdzić, gdzie jest cząstka, ale nie jesteśmy w stanie zupełnie stwierdzić, jaki ta cząstka posiada pęd.

Trzeba sobie uświadomić, że z racji swojej probabilistycznej natury cząstka jest rozciągła przestrzennie, co można rozumieć mniej więcej, że teoretycznie jest wszędzie, gdzie patrzymy, jednak prawdopodobieństwo jej znalezienia nie jest równomierne. Taki opis jest zupełnie nieintuicyjny, co prowadzi do pierwszej zasady mechaniki kwantowej (autorstwa mojego profesora): "Mechaniki kwantowej nie da się zrozumieć".

>Trzeba sobie zdać sprawę, że w świecie kwantowym wszystko ma naturę probabilistyczną. Cząstka nie jest opisana położeniem, a prawdopodobieństwem znalezienia cząstki w danym przedziale. Im szerszy przedział obieramy, tym dokładniej możemy określić jego pęd, znowuż, patrząc na punkt jesteśmy w stanie stwierdzić, gdzie jest cząstka, ale nie jesteśmy w stanie zupełnie stwierdzić, jaki ta cząstka posiada pęd.
>Trzeba sobie uświadomić, że z racji swojej probabilistycznej natury cząstka jest rozciągła przestrzennie, co można rozumieć mniej więcej, że teoretycznie jest wszędzie, gdzie patrzymy, jednak prawdopodobieństwo jej znalezienia nie jest równomierne. Taki opis jest zupełnie nieintuicyjny, co prowadzi do pierwszej zasady mechaniki kwantowej (autorstwa mojego profesora): "Mechaniki kwantowej nie da się zrozumieć".

Mówiąc ściśle cząstka jest opisana gęstością prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w jakimś przedziale.
Być może jest to przejaw niezupełnosci, o którym pisał np. David Bohm w swoich pracach.

Dla tych, którzy nie wiedza, o co chodzi - fizycy długo nie mogli pogodzić się z wyłącznie probabilistycznym charakterem przewidywań mechaniki kwantowej. (Czego wyrazem jest np. słynne "Bóg nie gra w kości" Einsteina.) Dlatego też powstała teoria postulująca niekompletność, niezupełność mechaniki kwantowej. Była to teoria tzw. "ukrytych zmiennych", według której możliwy jest jeszcze bardziej "dogłębny" opis, jeszcze głębiej idąca interpretacja mechaniki kwantowej, a mianowicie, iż istnieją czynniki (owe "ukryte zmienne"), których na obecnym etapie rozwoju teorii nie jesteśmy w stanie zaobserwować, a nieuwzględnianie których pozwala jedynie na probabilistyczny opis świata kwantów.

Obecna mechanika kwantowa ma być zatem przybliżeniem owej "nowej interpretacji" - podobnie jak mechanika newtonowska może być pod pewnymi względami uważana za przyblizenie teorii Einsteina.
Teoria ta nie spotkała się z ciepłym przyjęciem ze strony fizyków, ale w ostatnich latach pojawia się coś na kształt regresu i ponownego zainteresowania tą teorią.
Coś w tym może być - poczekamy, zobaczymy

Akt pomiaru "dokonuje" wyboru tego co jest mierzone. Tzw. kolaps funkcji falowej.

Jakie pytanie taka odpowiedź . Eksperyment jest pytaniem a obserwator/akt obserwacji z oceanu prawdopodobieństw wybiera coś, jedną z możliwości. Powtarzając pomiar wiele razy zobaczymy, że wyniki będą się rozkładały zgodnie z rozkładem prawdopodobieństwa badanej cechy opisanym przez funkcję falową i tyle. To po prostu działa.

Obserwator jest nieusuwalnym elementem badanego układu. Całą "filozofia" wokół tego zagadnienia to wyraz niezgody ludzkiego umysłu na nieoznaczoność i powiązanie wszystkiego ze wszystkim (Quantum Entanglement) także w skali makro - czyli niby "nie-kwantowej".

Zainteresowanych odsyłam do:

en.wikiped(*)retations_of_quantum_mechanics

en.wikipedia.org/wiki/Wave_function_collapse

Pozdrawiam

Bataki

>Obserwator jest nieusuwalnym elementem badanego układu. Całą "filozofia" wokół tego zagadnienia to wyraz niezgody ludzkiego umysłu na nieoznaczoność i powiązanie wszystkiego ze wszystkim (Quantum Entanglement) także w skali makro - czyli niby "nie-kwantowej".

Zgadza się, to chyba von Neumann udowodnił, że zasada nieoznaczoności rozciąga się także na układ pomiarowy eksperymentu, potem na układ pomiarowy związany z układem pomiarowym, potem z kolei jeśli chcielibyśmy to ciągnąć na układ pomiarowy, którym mierzymy układ pomiarowy, za pomocą którego dowiadujemy się o wynikach dostarczonych przez pierwotny układ pomiarowy itd..?

Dziękuję, wydaje mi się, że jestem bliżej zrozumienia tego zjawiska;]

>Dla tych, którzy nie wiedza, o co chodzi - fizycy długo nie mogli pogodzić się z wyłącznie probabilistycznym charakterem przewidywań mechaniki kwantowej. (Czego wyrazem jest np. słynne "Bóg nie gra w kości" Einsteina.) Dlatego też powstała teoria postulująca niekompletność, niezupełność mechaniki kwantowej. Była to teoria tzw. "ukrytych zmiennych", według której możliwy jest jeszcze bardziej "dogłębny" opis, jeszcze głębiej idąca interpretacja mechaniki kwantowej, a mianowicie, iż istnieją czynniki (owe "ukryte zmienne"), których na obecnym etapie rozwoju teorii nie jesteśmy w stanie zaobserwować, a nieuwzględnianie których pozwala jedynie na probabilistyczny opis świata kwantów.

O ile mi wiadomo, to ponoć nierówności Bella wykluczają możliwość istnienia ukrytych zmiennych, eksperymenty potwierdziły założenia tych nierówności i tym samym mechanikę kwantową.

>O ile mi wiadomo, to ponoć nierówności Bella wykluczają możliwość istnienia ukrytych zmiennych, eksperymenty potwierdziły założenia tych nierówności i tym samym mechanikę kwantową.

Nie do końca tak - nie wykluczają istnienia ukrytych zmiennych, ale jeśli mają istnieć, to muszą one podważać warunek lokalności, czyli innymi słowy - musi pojawić się "upiorne działanie na odległść", czyli możliwa byłaby "natychmiastowa komunikacja" oraz transfer informacji z prędkościami nadświetlnymi.
M.in. właśnie dlatego teoria ukrytych zmiennych budzi tyle kontrowersji.

Aczkolwiek ostatnio (2011) Colbeck i Renner udowodnili, że żadne "rozszerzenie" mechaniki kwantowej nie zwiększy zdolności przewidywania wyników, pod warunkiem, iż zakładamy wolny wybór tego, co i jak mierzymy.
(arxiv.org/pdf/1005.5173v3.pdf)

> jeśli mają istnieć [ukryte zmienne, to] musi pojawić się "upiorne działanie na odległość", czyli możliwa byłaby "natychmiastowa komunikacja" oraz transfer informacji z prędkościami nadświetlnymi.

Nie byłaby możliwa. Można to nawet udowodnić. Z grubsza chodzi o to, że co prawda formalizm zmiennych ukrytych (np. w wersji Bohma) jawnie posługuje się natychmiastowymi oddziaływaniami, ale skutek tych oddziaływań jest niemożliwy do wyłowienia z szumu kwantowej przypadkowości bez dodatkowego, klasycznego kanału informacyjnego. A klasyczny kanał nie może przekroczyć prędkości światła.

>Nie byłaby możliwa. Można to nawet udowodnić.

Przepraszam, ale nie rozumiem. Na zlinkowanej stronie jest napisane, iż (cytat) "If the density operator is allowed to evolve under the influence of a non-local interactions between A and B, then the calculation in the proof no longer holds".

Nie zdążyłem co prawda jeszcze zapoznać się z przypisem, bedacym podstawą tej uwagi, ale mam pytanie: w takim razie, czemu komunikacja nadswietlna ma ginąć w kawntowym szumie, skoro dla takich nielokalnych oddziaływań (ukrytych zmiennych?) zawodzi cały dowód?

Czy może po prostu ja coś pokręciłem i nie do końca zrozumiałem?

Będę wdzięczny za wytłumaczenie.

>> ... Można to nawet udowodnić.
> Przepraszam, ale nie rozumiem. Na zlinkowanej stronie jest napisane, iż (cytat) "If the density operator is allowed to evolve under the influence of a non-local interactions between A and B, then the calculation in the proof no longer holds".

Ten komentarz dotyczy operatora P, który reprezentuje pomiary Alicji i Boba. Możliwość nielokalnych oddziaływań pomiędzy tymi pomiarami jest wysoce nierealistyczna bo wymagałaby czegoś w rodzaju (natychmiastowej) telepatii. Powyższe zastrzeżenie jest w praktyce zbędne.

Natomiast to nielokalne oddziaływanie, które chcielibyśmy użyć do nadświetlnej komunikacji jest zawarte w operatorze gęstości sigma. W najprostszej formie ma on tylko dwa składniki (i=1,2), co wystarcza do utworzenia stanu splątanego.

> Nie zdążyłem co prawda jeszcze zapoznać się z przypisem, bedacym podstawą tej uwagi...

Słowny opis tego dowodu jest dosyć mętny, ale matematyka jest całkiem poprawna - polecam Ci skoncentrować się na tej ostatniej. Najważniejsze jest ostatnie obliczenie: cokolwiek Alicja zrobi operatorem P, Bob nie jest w stanie tego wykryć mierząc stan sigma.

> Można to nawet udowodnić. Z grubsza chodzi o to, że co prawda formalizm zmiennych ukrytych (np. w wersji Bohma) jawnie posługuje się natychmiastowymi oddziaływaniami, ale skutek tych oddziaływań jest niemożliwy do wyłowienia z szumu kwantowej przypadkowości bez dodatkowego, klasycznego kanału informacyjnego. A klasyczny kanał nie może przekroczyć prędkości światła.

Nie sądzę żeby ten dowód był formalnie poprawny.
To jest takie tradycyjne uzasadnianie na zamówienie: natychmiastowo nie da rady i już, ponieważ... nie da rady.

Gdyby istniał jakikolwiek mechanizm uzgadniania stanów z dystansu, wówczas
konsekwencje byłby raczej oczywiste i zupełnie zgodne z intuicją.

>O ile mi wiadomo, to ponoć nierówności Bella wykluczają możliwość istnienia ukrytych zmiennych, eksperymenty potwierdziły założenia tych nierówności i tym samym mechanikę kwantową.

Niestety, ale w eksperymentach nigdy nie testowano tych nierówności, ponieważ one są tautologiami arytmetycznymi - nie ma potrzeby tego testować.

Coś sobie oczywiście testowali, obliczali, badali, liczyli i nadal to robią, ale to nie ma nic wspólnego z nielokalnością, realizmem, splątaniami kwantowymi, itd.
Mówiłem o tym w temacie o nierównościach Bella.

Fale elektromagnetyczne odtwarzają poprawnie wyniki z eksperymentów - w 100%.
Paradoksy może są ale chyba tylko w samej teorii QM, ale raczej w jej interpretacjach (nieformalnych dyrdymałach).

>>Witam!
>>Chciałbym zapytać się tutejszych forumowiczów o jedną z podstawowych zasad mechaniki kwantowej -
>>zasadę nieoznaczoności.
>>W skrócie możemy powiedzieć, iż aby ustalić położenie elektronu musimy używać wiązki fotonów o jak
>>największej energii, co powoduje coraz większy wpływ tej wiązki na jego pęd, natomiast jeżeli chcemy
>>ustalić pęd elektronu to musimy używać wiązki fotonów o jak najmniejszej energii, przez co wiemy
>>coraz mniej o jego położeniu.
>>(Kiedy ustalamy położenie, elektron zachowuje się coraz bardziej jak cząsteczka, przy ustalaniu pędu
>>elektron ma coraz bardziej falową naturę).
>>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>>teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania,
>>pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.
>Trzeba sobie zdać sprawę, że w świecie kwantowym wszystko ma naturę probabilistyczną. Cząstka nie jest opisana położeniem, a prawdopodobieństwem znalezienia cząstki w danym przedziale. Im szerszy przedział obieramy, tym dokładniej możemy określić jego pęd, znowuż, patrząc na punkt jesteśmy w stanie stwierdzić, gdzie jest cząstka, ale nie jesteśmy w stanie zupełnie stwierdzić, jaki ta cząstka posiada pęd.
>Trzeba sobie uświadomić, że z racji swojej probabilistycznej natury cząstka jest rozciągła przestrzennie, co można rozumieć mniej więcej, że teoretycznie jest wszędzie, gdzie patrzymy, jednak prawdopodobieństwo jej znalezienia nie jest równomierne. Taki opis jest zupełnie nieintuicyjny, co prowadzi do pierwszej zasady mechaniki kwantowej (autorstwa mojego profesora): "Mechaniki kwantowej nie da się zrozumieć".

Brawo dla tego profesora

>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to teoretycznie jest on w pełni falą? Rozumuję, iż taka sytuacja jest niemożliwa do zaobserwowania, pytam się tylko jak wygląda to zgodnie z teoretycznymi modelami.

Ten dualizm falowo-cząstkowy to wytwór teorii, w której zatracono związek pomiędzy opisywanymi realiami a pojęciami matematycznymi - równaniami.
Konkretnie chodzi fale elektromagnetyczne, które wg obecnych teorii nie potrzebują medium do propagacji.

Oczywiście że równania nie potrzebują medium... pomijając ten papier.
Same fale, które są tu opisywane tymi równaniami, potrzebują bezwzględnie medium, niestety, i nie ma co tu pajacować z intuicją i innymi pomysłami, wywiedzionymi z pustego w próżni!

W przypadku obserwowanych efektów falowych cząstek - interferencja elektronów, neutronów, itp. mamy po prostu prawie dokładnie to co proponuje Bohm - fale pilotujące.
One nie muszą być superluminalne, wystarczą zwyczajne - elektromagnetyczne, popularnie zwane falami materii de Broglie'a.

Można łatwo sprawdzić eksperymentalnie, którą szczeliną przelatuje cząstka.
Należy tu mierzyć promieniowanie - za pomocą fotokomórki, a nie wprost te przelatujące cząstki, co zwykle sugerują podręczniki.

W przypadku samego światła w ogóle nie potrzeba przelatujących cząstek - fotonów, a finalny obraz na ekranie może być sobie punktowy, i nie ma w tym nic nadzwyczajnego: liczba fotoelektronów (w naiwnym modelu utożsamiana z rejestrowanymi fotonami) zależy przecież od energii/natężenia padającego promieniowania (pomijając różne komplikacje związane z warunkami granicznymi: koherencja, rezonanse, częstotliwości, itp.).

>Tu pojawia się moje pytanie: Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą?
Nie, cząstka jest równocześnie korpuskułą i falą z nią związaną - tu jest filmik i publikacje z eksperymentów Coudera, który dla klasycznych makroskopowych obiektów z takim dualizmem korpuskularno-falowym dostaje interferencję, tunelowanie, kwantyzację orbit, analog efektu Zeemana ...

> Czy to oznacza, że jeżeli na elektron nie działają fotony to
>teoretycznie jest on w pełni falą?

Problem dotyczy wszystkich oddziaływań, nie tylko z fotonami. Zasada nieoznaczoności jest szczególnym przypadkiem zasady komplementarności Bohra. Zasada komplementarności mówi w uproszczeniu, że nie jest możliwe opisanie cząstki nieoddziałującej. Gdy próbujemy wyjść poza ograniczenia wynikające z tej zasady, wkraczamy najpierw na teren oddziaływań elektronu z grawitonami, a to jest teren nieopisany jeszcze żadną porządną teorią fizyczną, w szczególności nie mamy diagramów Feynmana obrazujących, w ramach kwantowej teorii pola, oddziaływań elektronu z grawitonami.

Załóżmy, że powstanie teoria pola obejmująca grawitację. Zobaczymy wtedy, jak "wygląda" elektron w "świetle" odbitych grawitonów. Powstanie wtedy być może pytanie, jaki jest elektron w czasie, gdy nie działają na niego grawitony. Tylko czy takie pytanie będzie miało sens w świetle podejrzenia, że skwantowanie grawitacji oznaczać będzie skwantowanie czasu? Czy pojęcie "na elektron nie działają grawitony" będzie miało jakikolwiek sens?

Na razie więc nie mamy niczego więcej niż zasada komplementarności Bohra, a więc nie można powiedzieć nic na temat, jaki jest elektron, gdy nie działają na niego fotony.

---

doku (Tomasz Kamiński)