
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;
![]()
Καλημέρα Νίκο.
Ίσως φάνηκα ως ένας που ζητάει δήλωση μετανοίας από εξόριστο. Απλά ρώτησα αν δίνεις την ίδια ερμηνεία (κυματική φύση) για μεγαλύτερα σωματίδια στο πείραμα διπλής σχισμής.
Καταλαβαίνω ότι είναι η ερμηνεία της Σχολής της Κοπεγχάγης και ότι είναι κυρίαρχη. Δεν έχω διάθεση να παραπονεθώ εις ουδένα, ζώντα ή όχι. Η απορία μου είναι απορία και όχι τεκμηριωμένη ένσταση ή πρόταση άλλης θεωρίας. Δεν έχω τέτοιες δυνάμεις.
Η απορία μου είναι:
-Η συμπεριφορά όλων αυτών των σωματιδίων εξηγείται από την θεωρία πιθανοτήτων και εξίσωση Σρέντιγκερ;
Αν η απάντηση είναι καταφατική, υπάρχει λόγος επίκλησης ενός δυϊσμού σώμα-κύμα;
Βλέπω δε ότι πολλοί μεγάλοι διετύπωσαν ενστάσεις. Ο Βάινμπεργκ ανέφερε ότι αναμένει να αποκτήσουμε κάποια θεωρία αλλά δεν προβλέπει ότι κάτι τέτοιο θα γίνει σύντομα. Πολλοί ήδη μιλούν για σωματίδια που λόγω πιθανοτήτων συμπεριφέρονται "κυματικά".
Προφανώς η Κβαντομηχανική "δουλεύει". Προβλέπει σωστά, εξηγεί σωστά τα πάντα, έχει εφαρμογές και θα αποκτήσει και άλλες.
Η συζήτηση για τον δυϊσμό δεν αποτελεί αμφισβήτηση της κβαντομηχανικής.
Καλησπέρα Γιάννη.
Η θεωρία των πιθανοτήτων δεν ενδιαφέρει τους κβαντομηχανικούς. Το ηλεκτρόνιο είναι μιγαδική συνάρτηση και για να περιγραφεί σωστά χρησιμοποιείται η εξίσωση του Dirac. Σ΄ αυτήν το ηλεκτρόνιο είναι άνυσμα 4 συνιστωσών (eu, ed, pu, pd).
eu=electron spin up
ed=electron spin down
pu=positron spin up
pd=positron spin down
Αυτές οι 4 καταστάσεις περιγράφουν ένα σωματίδιο που μπορείς να το πεις electropositronupdown.
Όλα τα φυσικά μεγέθη είναι τελεστές. Οι τελεστές δεν είναι νούμερα, αλλά έχουν ιδιοτιμές. Συχνά οι ιδιοτιμές είναι πολλές και αποτελούν φάσμα. Όταν μετράμε μια ποσότητα, πχ την ενέργεια, βρίσκουμε πάντα μια ιδιοτιμή του τελεστή της. Για παράδειγμα, το ηλεκτρόνιο του ατόμου του Η έχει πολλές ιδιοτιμές ενέργειας. Αν επιχειρήσουμε να προσδιορίσουμε πειραματικά την ενέργειά του θα βρούμε μια από αυτές (συνήθως τη μικρότερη).
Δεν υπάρχει δυισμός κύματος-σωματιδίου. Όταν λέμε ηλεκτρόνιο εννοούμε κάποια συνάρτηση που ακολουθεί κάποια εξίσωση.
Κατανοώ Νίκο πως περιγραφές είναι αυτές. Πως προβλέπουν. πως επιβεβαιώνονται από πειράματα.
Δεν θα αμφισβητήσουμε την επιστήμη στα καλά καθούμενα όπως οι διάφοροι γραφικοί.
Όμως ένας που δεν ασχολείται με την Κβαντομηχανική επιστημονικά και θέλει να καταλάβει "τι καπνό φουμάρει" προβληματίζεται με το αν απορρέει από πιθανότητες ή όχι.
Το ανάλογο είναι ένας που ασχολείται με ηλεκτρονικά ή υπολογιστές. Δεν τον απασχολούν τόσο οι οπές και τα ηλεκτρόνια και καλά κάνει.
Ένας που θέλει να λύσει την περιέργειά του όμως…..
Η κατάληξή σου:
Όταν λέμε ηλεκτρόνιο εννοούμε κάποια συνάρτηση που ακολουθεί κάποια εξίσωση.
πλατωνικότατη.
Λάθος! Dirac-ότατη.
Έχω την εντύπωση, παρακολουθώντας τη συζήτηση, ότι μάλλον τα είπατε … όλα!
Οπότε ας βάλω και γω ένα βίντεο:
Η γάτα του Σρέντινγκερ και οι ερμηνείες της Κβαντικής Φυσικής
Ο ίδιος έγραψε:
Κάποιος μπορεί να κατασκευάσει αρκετά γελοίες περιπτώσεις. Μια γάτα κλειδώνεται σε ένα ατσάλινο θάλαμο, μαζί με την εξής διάταξη (η οποία βρίσκεται με ασφάλεια εκτός εμβέλειας της γάτας): σε έναν μετρητή γκάιγκερ υπάρχει μια ελάχιστη ποσότητα ραδιενεργής ουσίας, τόσο μικρής, που κατά τη διάρκεια μιας ώρας ένα από τα άτομα διασπάται, αλλά επίσης ισοπίθανα, ίσως και όχι. Αν συμβεί αυτό ο μετρητής ενεργοποιείται και μέσω ενός διακόπτη ρελέ. απελευθερώνει ένα σφυρί που σπάει μια μικρή φιάλη με υδροκυάνιο. Αν κάποιος αφήσει αυτό το σύστημα μόνο του για μια ώρα, μπορεί να υποθέσει ότι η γάτα είναι ακόμα ζωντανή, εάν στο μεταξύ δεν έχει διασπαστεί κάποιο άτομο. Η κυματοσυνάρτηση του συστήματος μπορεί να το εκφράσει, αν υπάρχει σε αυτή και η ζωντανή και η νεκρή γάτα (συγχωρήστε μου την έκφραση) αναμεμιγμένες ή διάχυτες εξίσου.
Κλασικά τέτοιες περιπτώσεις απροσδιοριστίας αρχικά περιορισμένες στο ατομικό επίπεδο, μετασχηματίζονται σε μακροσκοπικές απροσδιοριστίες, οι οποίες μπορούν να επιλυθούν με απευθείας παρατήρηση. Αυτό μας εμποδίζει από το να δεχτούμε έτσι αφελώς ένα "θολό μοντέλο" που αναπαριστά την πραγματικότητα. Από μόνο του δεν συμπεριλαμβάνει τίποτα ασαφές ή αντιφατικό. Υπάρχει διαφορά μεταξύ μιας κουνημένης και "out-of-focus" φωτογραφίας και μεταξύ ενός στιγμιότυπου σύννεφων και ομίχλης.
— Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics), Naturwissenschaften
(translated by John D. Trimmer in Proceedings of the American Philosophical Society)
Από την Βικιπαίδεια
Ο Αϊνστάιν του έγραψε:
Είσαι ο μοναδικός σύγχρονος φυσικός, πέραν του Λάουε, ο οποίος μπορεί να δει ότι κάποιος δε μπορεί απλά να προσπεράσει την υπόθεση της πραγματικότητας, αν θέλει είναι ειλικρινής. Οι περισσότεροι δε βλέπουν το επικίνδυνο παιχνίδι που παίζουν με την πραγματικότητα-πραγματικότητα ως κάτι ανεξάρτητο από αυτό που είναι πειραματικά καθιερωμένο. Η ερμηνεία τους, ωστόσο, αντικρούεται τόσο κομψά από το δικό σου σύστημα του ραδιενεργού ατόμου + ενισχυτή + πυρίτιδα + γάτα στο κουτί, στο οποίο η κυματοσυνάρτηση του συστήματος περιέχει και την ζωντανή γάτα και την κομματιασμένη. Κανένας δε μπορεί να αμφιβάλει ότι η παρουσία ή απουσία της γάτας, είναι κάτι ανεξάρτητο της πράξης του παρατηρητή
Αίσθηση προκαλεί το γεγονός ότι η πυρίτιδα δεν αναφέρεται στον μηχανισμό του Σρέντινγκερ, ο οποίος χρησιμοποιεί μετρητή Γκάιγκερ ως ενισχυτή και υδροκυάνιο ως πυρίτιδα. Η πυρίτιδα αναφέρθηκε στην αρχική υπόθεση του Σρέντινγκερ 15 χρόνια νωρίτερα και προφανώς ο Αϊνστάιν το συνέχισε στην τωρινή συζήτηση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο Αϊνστάιν όχι μόνο ποτέ δεν συμπάθησε την κβαντική μηχανικήαλλά βάσει των πειραματικών αποδείξεων του θεωρήματος του Μπελ (John Stewart Bell) η άποψη του Αϊνστάιν περί κβαντικής σύμπλεξης αποδείχθηκε θεμελιωδώς λάθος.
Από την Βικιπαίδεια πάλι.
Η δική μου απορία:
Είπαν ότι η παρατήρηση κάνει την κυματοσυνάρτηση να καταρρεύσει. Η γάτα δεν είναι παρατηρητής του εαυτού της;
Αν ήταν σε εγρήγορση, ναι. Αλλά αν κοιμόταν;
Όχι Γιάννη η γάτα ανήκει στο εξεταζόμενο σύστημα, θα μπορούσε να είναι ένα ηλεκτρόνιο σε άλλο πείραμα, δεν είναι ο παρατηρητής.
Το φιλμάκι που έβαλε ο Διονύσης είναι πολύ διαφωτιστικό.
Γεια σου Άρη.
Η απάντησή σου μου δημιουργεί κάποιο πρόβλημα. Έντονο πρόβλημα κατανόησης.
Αντικαθιστώ τη γάτα με σένα. Επειδή δεν θέλω να ρισκάρω μετακόμισή σου σε άλλους τόπους, αντικαθιστώ την μακάβρια διάταξη με άλλην που απλά ανάβει ένα λαμπάκι. Το λαμπάκι θα ανάψει ή δεν θα ανάψει.
Εσύ είσαι παρατηρητής ή ανήκεις στο παρατηρούμενο σύστημα;
Αν έλειπες ας δεχθώ ότι το λαμπάκι ήταν και αναμμένο και σβηστό. Ας δεχθώ ότι αναβόσβηνε, ή ότι θέλεις.
Όταν θα βγεις όμως θα πιστοποιήσεις την μοναδική πραγματικότητα που έζησες.
Η κατάρρευση έγινε διότι το ανέφερες σε μένα;
Είναι λογικό να συνυπάρχει αναμμένο λαμπάκι με σβηστό;
Άλλο το αν μια τέτοια παραδοχή με κάνει ικανό να μελετώ ημιαγωγούς ή να προβλέπω πειράματα.
Η γάτα βολεύει διότι δεν μπορεί να επικοινωνήσει μαζί μας, ενώ εσύ μπορείς;
Ήθελε κάτι να πει ο Σρέντιγκερ και του σκότωσαν το παράδειγμα;
Καλησπέρα σε όλους.
Γιάννη και Άρη νομίζω ότι για να μελετήσει κάποιος σωστά την κατάρρευση πρέπει να λάβει υπόψιν το decoherence ( δεν γνωρίζω την ελληνική απόδοση). Δηλαδή την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης λογω της αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον του συστήματος. Γενικά όσο πιο ισχυρή αλληλεπίδραση τόσο πιο γρήγορη η κατάρρευση. Έτσι εξηγείται για παράδειγμα ότι συστήματα με πολλούς βαθμούς ελευθερίας όπως τα τερατακια, χάνουν γρήγορα τον κυματικό τους χαρακτήρα.
Γεια σου Γιάννη. Συγνώμη που απαντώ τώρα αλλά τώρα μπήκα στο υπολογιστή.
Φίλε όταν λες «λογικό» στην πραγματικότητα ρωτάς αν είναι «σύμφωνο με την κλασσική φυσική» και την κοινή εμπειρία που εκπορεύεται από αυτήν.
Είναι «λογικό» ένα επιταχυνόμενο ηλεκτρόνιο που περιφέρεται γύρω από τον πυρήνα να μην εκπέμπει ακτινοβολία, να μην χάνει την ενέργειά του, άρα να υπάρχουν άτομα άρα εσύ και εγώ;
Στην απάντησή σου προφανώς δεν πρέπει να υπάρχουν οι λέξεις Bohr και κβαντομηχανική.
Η απάντηση αυτών που ασχολούνται θεωρητικά και πειραματικά με αυτά είναι: «οι επαλληλίες είναι απόλυτα αληθινές, ότι οποιοδήποτε κβαντικό σωματίδιο μπορεί να ταυτόχρονα να υπάρχει και να μην υπάρχει σε αλληλοαποκλειόμενες καταστάσεις» πριν παρατηρηθεί.
Την στιγμή της παρατήρησης: «Εκεί λέμε συμβαίνει η κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης» Εκεί δηλαδή βρίσκουμε το σωμάτιο σε συγκεκριμένη κατάσταση με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Μη ρωτήσεις γιατί είναι «Ένα πειραματικό και θεωρητικό μυστήριο αφού τίποτα στους νόμους της κβαντικής θεωρίας δεν αφήνει περιθώριο να συμβεί κάτι τέτοιο.»
Τρελά προφανώς φαίνονται σε όλους μας, αλλά έχουμε να αντιτάξουμε κάτι άλλο; Αυτή είναι, τουλάχιστον σήμερα, η κβαντομηχανική.
Αν με βάλεις μέσα στο κουτί (ευτυχώς τελευταία στιγμή έβγαλες το δηλητήριο) ΕΓΩ ΕΙΜΑΙ ο παρατηρητής και προφανώς κάθε φορά που φτάνει ένα ηλεκτρόνιο στο κύκλωμα με το λαμπάκι θα το βλέπω να ανάβει. Εκεί πάλι δεν ξέρω ποιο από τα άτομα του ραδιενεργού υλικού εξέπεμψε και ποια διαδρομή ακολούθησε.
Γεια σου Στάθη
Το decoherence (δεν θυμάμαι και εγώ τον ελληνικό όρο) είναι ακριβώς η φάση όπου παύουν οι επαλληλίες των διαφόρων πιθανών καταστάσεων, την στιγμή της παρατήρησης και έχουμε την λεγόμενη κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης. Το αν ισχύει «όσο πιο ισχυρή αλληλεπίδραση τόσο πιο γρήγορη η κατάρρευση» δεν το θυμάμαι αυτή τη στιγμή αν και μου φαίνεται πιθανό.
Άρη με μπερδεύει το ότι η γάτα δεν είναι παρατηρητής ενώ εσύ είσαι.
Καλημερα σε ολους και καλο μηνα. Θα ηθελα να συνεισφερω στην κουβέντα ενα αρθρο του καθ. Art Hobson, “there are no particles, there are only fields”
Το άρθρο με κλικ εδώ.