by 
Ερώτηση προς τους φίλους Φυσικούς και διδάσκοντες τη Φυσική:
Αν θέλει κάποιος να εισαγάγει την κυματοσωματιδιακή φύση του φωτός, συνήθως ξεκινά από φαινόμενα που ερμηνεύονται κυματικά ώστε να μιλήσει για μήκος κύματος και συχνότητα (συμβολή, περίθλαση), μετά από φαινόμενα που ερμηνεύονται σωματιδιακά (πίεση ακτινοβολίας, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο) για να εξηγήσει οτι το φως μεταφέρει ενέργεια και ορμή και στη συνέχεια θέτει ένα ερώτημα του κατα πόσο είναι συμβατά αυτά τα δύο — ενδεχομένως παραθέτοντας το πείραμα της διπλής οπής για μονήρη φωτόνια.
Η ερώτηση είναι:
Το πιο άμεσο παράδειγμα που έχουν τα παιδιά αναφορικά με τα κύματα είναι τα “θαλάσσια κύματα” που παρατηρούν, στα οποία έχουμε και μεταφορά μάζας. Ένα θαλάσσιο κύμα μπορεί να με “πετάξει έξω”. Τα “ξεμπερδεύουμε” όταν τους διαχωρίζουμε τις κυματικές ιδιότητες από τις σωματιδιακές κατα τον παραπάνω τρόπο, ή διαιωνίζουμε την παπαγαλεία και τυχόν παρανοήσεις που μπορεί να έχουν;
Νίκο μιλώ για πρωτόνια. Μου απαντάς με ηλεκτρόνιο.
Να κρατήσω την ίδια απάντηση αντικαθιστώντας τη λέξη "ηλεκτρόνιο" με τη λέξη "πρωτόνιο";
Διαβάζω στη Βικιπαίδεια:
In 1999, the double-slit experiment was successfully performed with buckyball molecules (each of which comprises 60 carbon atoms).] A buckyball is large enough (diameter about 0.7 nm, nearly half a million times larger than a proton) to be seen under an electron microscope.
………..
In 2013, the double-slit experiment was successfully performed with molecules that each comprised 810 atoms (whose total mass was over 10,000 atomic mass units.
Δεν αμφισβητώ το ότι τοποθετήθηκαν έτσι ώστε η κατανομή τους να είναι ακριβώς ίδια με το αποτέλεσμα μιας συμβολής.
Εδώ τι έγινε;
Εξουδετερώθηκαν τα πλάτη των τροχιών; (δική σου η έκφραση). Αν μεταφράζω καλά, ακόμα και τα "μικρά" του πειράματος του 1999 ήταν ορατά σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Γίναν και αυτά κύματα;
Αποστόλη και Στάθη, τα "τερατάκια" που αναφέρονται στα πειράματα του 1999 και του 2013, δεν είναι ακριβώς "δομικοί λίθοι".
Δεν είναι ηλεκτρόνια, πρωτόνια, άντε άτομα άνθρακα.
Ένα τόσο μεγάλο κατασκεύασμα (ορατό από μικροσκόπιο) δικαιούμαστε να το ονομάζουμε σωματίδιο, σωμάτιο, σώμα, υλικό κατασκεύασμα;
Μήπως όλα (ακόμα και μεις) είναι κύματα;
Γιάννη από ένα σημείο και μετά κάτι κόβει τη κυματική συμπεριφορά. Μάλλον οι αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον, όσο το αντικείμενο βαραίνει το μήκος κύματος ελαττώνεται, μηχανισμός που θυμίζει απόσβεση. Ακόμη και ένα ηλεκτρόνιο σε θάλαμο με αέριο θα αποκτήσει τροχιά.
Αλλά κοίτα το ανάποδα: Αυτά τα σώματα τερατάκια, πώς αλληλεπιδρούν με αυτά που ρίχνονται πριν και μετά από αυτά; Τί είδους σωματιδιακή ιδιότητα είναι αυτή;
Στάθη αν ότι μετέφερα είναι ακριβές, υποθέτω ότι τα τερατάκια θα βλήθηκαν ένα-ένα ώστε να αποκλεισθεί η όποια αλληλεπίδραση του ενός με το άλλο. Υπόθεση θα κάνω:
Η φύση πιθανοκρατείται. Ακόμα και τα τερατάκια υπακούουν στο νόμο των πιθανοτήτων. Δηλαδή τοποθετούνται περισσότερα τερατάκια εκεί που η πιθανότητα είναι μεγαλύτερη. Αυτό μπορεί να είναι σωματιδιακή ιδιότητα, μια και τα σωματίδια συμπεριφέρονται "πιθανοκρατικά".
Φυσικά μπορούμε να εξηγήσουμε την συμπεριφορά και διαφορετικά. Κάθε τερατάκι περνάει ταυτόχρονα και από τις δύο τρύπες γενόμενο κύμα. Συμβάλλει με τον εαυτό του και δίνει κροσσούς συμβολής σε κάποιο πέτασμα.
Το γεγονός ότι θα προβλέψουμε σωστά την κατανομή των τερατακίων, μας δίνει το δικαίωμα να τα θεωρήσουμε κύματα μικρού μήκους κύματος;
Πρόσεξε κάτι όμως Γιάννη. Η φύση πιθανοκρατείται μόνον όταν στις δύο σχισμές δεν υπάρχει ανιχνευτής. Αν υπάρξει δεν έχω την ανάγκη καμίας πιθανότητας για να περιγράψω την πορεία τους, Τότε η φύση αιτιοκρατείται. Δεν είναι τόσο απλό…
Δεν μπορεί η συμπεριφορά της φύσης να αλλάζει από την τοποθέτηση ενός ανιχνευτή πίσω από μια σχισμή.
Φυσικά και δεν είναι απλό θέμα. Δεν είπα ότι έχω απάντηση. Ακόμα και οι θεωρία πιθανοτήτων έχει παράδοξα.
Παράδοξο Μόντι Χωλ.
Το κορίτσι που λεγόταν Κλημεντίνη.
Ιδίως το δεύτερο μοιάζει παραβίαση της κοινής λογικής. Βγάζεις κάτι στο χαρτί αλλά σου φαίνεται παράλογο το συμπέρασμα.
Φυσικά δεν είναι το ίδιο πρόβλημα, ούτε καν κάτι ανάλογο. Σκέφτομαι μήπως η παρατήρηση μας οδηγεί σε "δεσμευμένη πιθανότητα". Διαισθάνομαι μάλλον παρά σκέφτομαι.
Φυσικά και δεν έχω απάντηση. Θα ήταν παράδοξο αν είχα, την στιγμή που κολοσσοί διεφώνησαν για το θέμα της ερμηνείας της Σχολής της Κοπεγχάγης. Απλά δεν ξέρω γιατί η παρατήρηση αλλάζει το αποτέλεσμα.
Από τον Steven Weinberg:
Όλη η σημερινή θεωρητική μας σκευή βασίζεται στην κβαντομηχανική και το πλαίσιο της κβαντομηχανικής χρονολογείται από τη δεκαετία του 1920. Υπάρχουν, όμως, στην κβαντομηχανική όψεις που κάποιοι από εμάς δεν βρίσκουν ικανοποιητικές. Το βασικό ερώτημα είναι τι συμβαίνει όταν πραγματοποιείς μια μέτρηση, πώς καταρρέει η κυματοσυνάρτηση στο εύρος των αποτελεσμάτων και των πιθανοτήτων τους. Προσωπικά, όπως και άλλοι θεωρητικοί, πιστεύω ότι τα ερωτήματα δεν θα απαντηθούν ικανοποιητικά έως ότου αποκτήσουμε μια θεωρία που θα πηγαίνει πέρα από την κβαντομηχανική, μια θεωρία κατά την οποία τα ερωτήματα αυτά θα έχουν φυσιολογικές λύσεις. Θα πρόκειται για μια θεωρία που είναι πολύ κοντά στην κβαντομηχανική, δεν μπορεί κανείς να σκεφτεί εύκολα τη μορφή της, δεν αποκλείεται όμως αύριο να λάβω ένα άρθρο γραμμένο από έναν νέο φοιτητή που να την περιγράφει. Είναι πιθανό να συμβεί οποιαδήποτε στιγμή. Αλλά, για να πω την αλήθεια, δεν περιμένω να συμβεί σύντομα.
Πάλι από τον ίδιο:
"Πράγματι, η θέση και η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου δεν είναι δυνατό να καθοριστούν την ίδια χρονική στιγμή, αλλά κάτι τέτοιο σημαίνει απλώς ότι αυτές δεν είναι οι κατάλληλες ποσότητες που πρέπει να χρησιμοποιούμε για την περιγραφή του. Αυτό που χαρακτηρίζει το ηλεκτρόνιο ή οποιοδήποτε σύνολο σωματιδίων κάθε χρονική στιγμή είναι μια κυματοσυνάρτηση. Αν υπάρχει ένας άνθρωπος που παρατηρεί τα σωματίδια, τότε η κατάσταση ολόκληρου του συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του παρατηρητή, περιγράφεται από μια ενιαία κυματοσυνάρτηση."
Ναι. Η εξίσωση του Dirac ισχύει για όλα.
Κάθε σώμα που κινείται είναι κύμα υπό την προυπόθεση ότι δεν παρατηρείται.
Νίκο είπες
Ναι. Η εξίσωση του Dirac ισχύει για όλα.
Οπότε να ξαναγράψω το κείμενό σου περιμένοντας να το προσυπογράψεις:
Γιάννη έχουμε συμβολή. Έχουμε καθαρά και ξάστερα συμβολή. Ακόμα κι αν ανάμεσα στην πηγή και στο πέτασμα δεν υπάρχει εμπόδιο, δηλ. ο δρόμος είναι ανοικτός και το μόριο που αποτελείται από 810 άτομα κινείται ευθύγραμμα, πάλι έχουμε συμβολή. Τότε ακολουθεί άπειρους δρόμους, τα πλάτη υπερτίθενται, οι δρόμοι κοντά στην ευθεία δεν έχουν διαφορά μήκους (παρά μόνο δεύτερης τάξης), η υπέρθεση είναι ενισχυτική, τα πλάτη των άλλων τροχιών του μορίου που αποτελείται από 810 άτομα εξουδετερώνονται και μένουν μόνο οι τροχιές κοντά στην ευθεία που δεν εξουδετερώνονται. Η ευθύγραμμη διάδοση του μορίου που αποτελείται από 810 άτομα είναι κι αυτή αποτέλεσμα συμβολής.
Τώρα που είχα μείνει μόνος μου στο σπίτι και ουδείς με παρατηρούσε ήμουν κύμα;
Εκτός εάν θεωρούμαι παρατηρητής του εαυτού μου οπότε παρέμεινα σώμα.
Είμαστε σίγουροι ότι η Κβαντομηχανική λέει τέτοια;
Ακόμα κι αν στην τροχιά του μορίου που αποτελείται από 810 άτομα έβαζες την τροχιά ενός μπουκαλιού μαλαματίνα, θα προσυπέγραφα.
Πάλι μου λες ότι λέω τρίχες.
Ανέφερα πειράματα που διεξήχθησαν το 1999 και το 2013. Έγιναν;
Αν όχι έπεσα θύμα κακής ενημέρωσης.
Αν ναι τότε μένει ή να προσυπογράψεις το (τροποποιηθέν) κέιμενό σου ή να διαφοροποιηθείς, εξηγώντας.
Δεν ξέρω, Γιάννη, αν έγιναν τα εν λόγω πειράματα. Αυτό που ξέρω είναι ότι κανένας επιστήμονας δεν διακύρηξε δημόσια ότι υπάρχει ένα όριο μάζας πάνω από το οποίο δεν ισχύει η ΕΣΚ (Ερμηνεία της Σχολής της Κοπεγχάγης).
Γιάννη διερωτώμαι γιατί με βάζεις να προσυπογράψω δηλώσεις. Δεν δήλωσα πιστός σε κάτι. Στις τοποθετήσεις μου πάντα έλεγα: "Η κυρίαρχη ερμηνεία της κβαντομηχανικής είναι η ΕΣΚ σύμφωνα με την οποία…" Αλλά ας το εκφράσω διαφορετικά: "Αυτή είναι η ΕΣΚ. Αν δεν σας αρέσει, τα παράπονά σας στον Κύριο Bohr."