Fizyka klasyczna niezwykła jak kwantowa?

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Fizyka kwantowa, w przeciwieństwie do fizyki klasycznej, której zasady intuicyjnie rozumiemy, jest dla nas czymś dziwacznym. Na przykład fizyka klasyczna zakłada, że rzeczywistość jest obiektywna, deterministyczna i istnieje niezależnie od pomiaru. Tymczasem w fizyce kwantowej pomiar może zmienić rzeczywistość.

Na łamach Physical Review Letters ukazały się badania przeprowadzone przez Radu Ioniciou i jego kolegów, z których wynika, że trzy podstawowe założenia fizyki klasycznej – obiektywizm, determinizm i niezależność – są niekompatybilne z jakąkolwiek teorią. Uczeni wykazali, że o ile każde z tych dwóch założeń są zgodne z obowiązującymi teoriami, to wszystkie trzy nie są zgodne z żadną z nich.

Czasami zasady fizyki klasycznej wydają się nam 'naturalne' i 'logiczne', ale dzieje się tak tylko dlatego, że nie przetestowaliśmy ich porządnie. Mechanika kwantowa może wydawać się dziwna, jednak nasze klasyczne złudzenia również mogą być dziwne lub też niemożliwe do udowodnienia, niezależnie od tego, jak naprawdę działa świat - mówi współautor badań Daniel Terno z australijskiego Macquarie University.

Jeśli zespół Ioniciou ma rację, to okaże się nie tylko, że źle rozumiemy i badamy fizykę kwantową – bo badamy ją w odniesieniu do naszego świata fizyki klasycznej – ale również, że nie rozumiemy, jak działa fizyka klasyczna.

Nasz pogląd – uwaga: to pogląd a nie hipoteza – jest taki, że fizyka klasyczna może być równie dziwna co fizyka kwantowa, a skoro tak, to całe nasze badania mające na celu wyjaśnienie mechaniki kwantowej nie mają sensu. Nie ma bowiem powodu, by zamieniać jedno dziwactwo na drugie, albo przyjmować tylko część, a odrzucać resztę - wyjaśnia Terno.

Ioniciou i jego koledzy wpadli na swój zaskakujący pomysł zastanawiając się nad dualizmem falowo-korpuskularnym. Uczeni analizowali eksperyment opóźnionego wyboru Wheelera, podczas którego wykorzystywany jest interferometr. Gdy interferometr jest otwarty foton zachowuje się jak cząstka, a gdy jest zamknięty – zachowuje się jak fala. Pokazuje to, że w żadnym momencie fotonu nie można uznać za cząstkę czy za falę, należy przyjąć, że ma obie właściwości.

Jednak Terno i jego współpracownicy zakwestionowali takie podejście. Jeśli weźmiemy pod uwagę obiektywizm, to foton może być definiowany albo jako cząstka, albo jako fala, nigdy jak oba byty. Determinizm oznacza zaś, że wynik eksperymentu (stwierdzenie czy foton jest cząstką czy falą) może zostać odczytany jedynie wówczas, gdy znane są wszystkie informacje. Z kolei niezależność oznacza, że wynik nie jest zależny od założeń eksperymentu. Jak wyjaśniają uczeni, jako, że foton, w zależności od konfiguracji urządzenia wykazuje różne właściwości, to wszystkie trzy założenia fizyki klasycznej nie mogą być jednocześnie spełnione, a to znaczy, że nie można uzyskać żadnych wyników z eksperymentu. Dopóki w wyniku różnych konfiguracji tego samego eksperymentu będziemy otrzymywali różne wyniki, trzy intuicyjne założenia nie będą spełnione, niezależnie od teorii, jaką testujemy.

Jeśli wyobrazimy sobie teorię zmiennych ukrytych, która opisuje rozważane przez nas eksperymentu, to musimy pamiętać, że ma ona tylko siedem stopni swobody (siedem parametrów). Gdy nałożymy nań matematyczne wyrażenia naszych intuicyjnych założeń, to nic z tej swobody nie zostanie - wyjaśniają naukowcy. Proponują oni, by odrzucić założenie obiektywizmu, pozostawić jedynie determinizm i niezależność.

« powrót do artykułu

[thikim 117]

Ktoś mi to wyjaśni? Mi się wydawało że dualizm korpuskularno-falowy (fotonu) to już jest zagadnienie fizyki kwantowej. A tu wrzucili to w fizykę klasyczną.

[Flaku 26]

Też nie do końca rozumiem.

W dodatku to, że raz foton zachowuje się jak cząstka, a raz jak fala wcale nie kłóci się z "obiektywizmem". Może foton obiektywnie jest jakimś bytem, zawsze takim samym, różnym zarówno od tego, jak rozumiemy cząstkę oraz od tego, jak rozumiemy falę, ale te 2 modele pozwalają nam jakoś przybliżyć sobie jego właściwości, z tym, że każdy z nich jest bliższy obiektywnemu modelowi fotonu w określonych warunkach?

[Astroboy 34]

Thikim: nie wrzucili. Tu oryginalny artykuł.
Flaku: obiektywizm kłóci się jak najbardziej. Jeśli jestem pijany, to nie mogę być trzeźwy w zależności od patrolu policyjnego.
Nie wiem, czy to wszystko nie jest wyważaniem otwartych drzwi (np. TZU czy Bell). Jakoś nie chce mi się wgryzać, ale patrzy mi to na jakieś uderzenie "klasyczną" logiką (twierdzenie Bayesa?!). Jako stary zrzęda też chętnie się czegoś dowiem od obytych w temacie. Może na sali jest jakiś filozof od fizycznych koncepcji nielokalnego realizmu?

[Afordancja 57]

 

 

Jeśli jestem pijany, to nie mogę być trzeźwy w zależności od patrolu policyjnego.

 

 

ee tam pijany to nie jest 0 i 1. Jeżeli policjant każe Ci mocno dmuchać to wpływa w jakimś stopniu na poziom Twojego "pijaństwa" (jeżeli piłeś) oczywiście w skali makro jest to mało zauważalne ale na niskim poziomie taki dodatkowy głęboki wydech..kto wie .

 

Od razu się przyznaje, że nie czuję tego problemu, że pomiar wpływa na rzeczywistość, to jest oczywiste przecież, że wpływa, bo musimy "czymś" zbadać", a im bardziej mikro tym bardziej "wiązka badająca" wpływa na obiekt badany.

[Astroboy 34]

ee tam pijany to nie jest 0 i 1.

 

Jest. Celowo nie zahaczę o prawodawstwo. "Mocność" dmuchania nie ma nic do rzeczy. Może szybkość pobierania krwi do analizy też ma znaczenie?

Jak jesteś pijany, to nie jesteś trzeźwy. Bardzo proste.

 

 

to jest oczywiste przecież, że wpływa

 

Czyli czujesz.

 

Edit: gdyby były kłopoty z przykładem, to może inny. Odrąbana przez bandytę ręka nie może być "nieodrąbana" w zależności od patrolu. Wiem, na sali znajdą się krytycy zasadności twierdzenia.

Edytowane 25 lutego 2015 przez Astroboy

[thikim 117]

"Jeśli jestem pijany, to nie mogę być trzeźwy w zależności od patrolu policyjnego."

 

To nie na temat ale:

Kolega jedzie, zatrzymuje go patrol. Pił dzień wcześniej ale raczej zakładał że jest już trzeźwy.

Lampka się świeci. Nogi się uginają pod kolegą.

Ale policjant mówi, wie Pan może Pan używał spryskiwaczy. Proszę wyjść, przejść się i jeszcze raz dmuchnąć.

No i dmuchnął i nic.

Jak nic można być pijanym i trzeźwym przy jednym patrolu.

Zwłaszcza jeśli sprzęt pomiarowy kijowy.

Edytowane 25 lutego 2015 przez thikim

[ex nihilo 214]

Jak nic można być pijanym i trzeźwym przy jednym patrolu.

Zwłaszcza jeśli sprzęt pomiarowy kijowy.

 

Niektóre alkomaty reagują na dym tytoniowy, co i mi się kiedyś przytrafiło - pomiary z dymem z paszczy 0,1-0,15, bez dymu 0,0 

(sorki za OT, ale może komuś się przyda )

[Flaku 26]

Jeśli wypiłeś określoną dawkę alkoholu i masz określoną zawartość we krwi, to możesz zachowywać się jak pijany lub jak trzeźwy, w zależności od tego, jaki masz dzień, czy jesteś wyspany, co jadłeś. Jeśli nie dysponujemy alkomatem i musimy oceniać Twoją trzeźwość na podstawie obserwacji zachowania, to przy tej samej dawce czasem stwierdzimy, że jesteś pijany, a czasem, że jesteś trzeźwy. Nie oznacza to, że zawartość alkoholu w Twojej krwi nie jest obiektywna.

Edytowane 25 lutego 2015 przez Flaku

[Afordancja 57]

 

 

Jest. Celowo nie zahaczę o prawodawstwo

To ja zahaczę

Budzisz się jedziesz, patrzysz patrol.. dmuchasz, wychodzi powyże 0.2 promila, myślisz sobie..przerąbane..ale okazuje się, że to angielski patrol no tak przecież wczoraj przyleciałeś go Wielkiej Brytanii

Jeżeli to były patrol polski (w PL) to by już było gorzej

Czyli bycie pijanym w skali ziemii to rzecz subiektywna..ale ok, dość offtopiku

[thikim 117]

Wracając do tematu:

"Jeśli weźmiemy pod uwagę obiektywizm, to foton może być definiowany albo jako cząstka, albo jako fala, nigdy jak oba byty"

"Obiektywizm – stanowisko filozoficzne głoszące, że przedmiot poznania istnieje poza podmiotem poznającym i niezależnie od niego"

Ja nie widzę problemu. Foton jest zawsze falą. W pewnych warunkach fala jest na tyle silnie zlokalizowana energetycznie że używając słabego narzędzia mierzącego spostrzegamy falę jako punktową cząstkę.

Edytowane 25 lutego 2015 przez thikim

[Staruch 1]

 

 

Jeśli jestem pijany, to nie mogę być trzeźwy w zależności od patrolu policyjnego.

 

Taki zupełnie nieodosobniony przykład:

Niewątpliwie jesteś pijany, alkomat pokazuje np. 2 promile.

Jednocześnie "w zależności od patrolu policyjnego" możesz usłyszeć: "I co my teraz Panie Astroboy zrobimy?"

[Astroboy 34]

Jak widzę przykład ma wzięcie, choć może nie w sensie, o który mi chodziło…
 

"I co my teraz Panie Astroboy zrobimy?"

To przykładowo pięknie ilustruje podstawy relatywizmu.
 
Wracając do tematu:

Ja nie widzę problemu.

Jak nie patrzę – też nie widzę, jak patrzę – widzę.
Thikim, a taki elektron, dajmy, też?
W kontekście artykułu polecam piękny i prosty eksperyment (do samodzielnego wykonania w domu). Naprawdę warto poświęcić chwilę. Wszystko jest ślicznie i przystępnie opisane:
Quantum Eraser – zrób to sam

Polecam też często cytowany filmik

 

[thikim 117]

A gdzie widzisz problem jak patrzysz?

Dla fotonu a ten był opisany nie istnieje problem bo nie istnieje foton wolniejszy niż c. Foton jest zawsze falą jak napisałem.

Pytasz o elektron. Dobre pytanie, nie zadane dotychczas w tym wątku.

Jeśli jednak pytasz w kontekście interferencji to rozumiem że pytasz o poruszający się elektron.

Problem pojawia się gdy elektron się nie rusza. Wystarczyłoby jednak założyć może i w nieuprawniony sposób że jednak elektron i inne cząstki są złożone z kilku fal lub tworzą fale stojące. Wtedy my możemy to traktować jako cząstkę mimo iż jest to złożenie fal.

To byłaby już taka falowość²

czyli stojące fale tworzą coś co my dzięki naszym słabym urządzeniom widzimy jako cząstkę plus minus nieruchomą. Ale ta cząstka wprawiona w ruch znowu jest widziana jako fala, oczywiście inna niż te wewnętrzne.

Ja się skłaniam ku kierunkowi zgodnie z którym są tylko fale. Nasz sposób postrzegania tworzy jedynie prawie zawsze cząstki z tych fal, ale wynika to tylko i wyłącznie z relacji wielkości naszego instrumentu do obserwowanej fali. Mniejsze instrumenty łatwiej zobaczą falę.

Edytowane 26 lutego 2015 przez thikim

[Astroboy 34]

 

 

Foton jest zawsze falą jak napisałem.

 

Gratuluję pewności na temat Rzeczywistości. Osobiście byłbym skromniejszy – nie wiem, "czym z natury" jest foton; blisko mi bardzo sugestii chłopaków, że obiektywizm można sobie wsadzić w… Gratuluję też Twojej pewności typu: "w pewnych warunkach fala jest na tyle silnie zlokalizowana energetycznie". Właściwie ciekaw byłbym wielce rozwinięcia tej myśli…  Z przykrością muszę też skonstatować, że nie próbowałeś doświadczyć tego, co zaproponowałem. Gdybyś doświadczył, może zrozumiałbyś, że upieranie się, iż "foton jest zawsze falą" to coś jak iluzja.

 

 

 

A gdzie widzisz problem jak patrzysz?

 

Patrzę i widzę, że nie patrzysz.

 

 

 

Pytasz o elektron. Dobre pytanie, nie zadane dotychczas w tym wątku.

 

Pewnie elektron jest ponad fizyką kwantową.

 

 

 

Wystarczyłoby jednak założyć może i w nieuprawniony sposób że jednak elektron i inne cząstki są złożone z kilku fal lub tworzą fale stojące.

 

Rezonans przestrzeni to może i ciekawa koncepcja, ale to koncepcja, a nie twierdzenie o naturze Rzeczywistości.

 

Thikim, zestawię Twoje dwie myśli do głębszego rozważenia:

 

 

Foton jest zawsze falą jak napisałem.

vs.

 

 

Ja się skłaniam ku kierunkowi zgodnie z którym są tylko fale.

 

Skłaniam się ku temu, by rozróżniać Rzeczywistość od naszych o Niej wyobrażeń.

[thikim 117]

Po to napisałem "skłaniam się", "nieuprawniony" abyś miał szansę rozróżnić rzeczywistość od wyobrażeń

Przykro mi co do Twojej przykrości bo opiera się na pewności (nie wiadomo skąd) że nie próbowałem. Próbowałem i nie wywołało to we mnie jakiejś szczególnej ekscytacji ani przekonania jak u Ciebie

Specjalnie dla Ciebie sugestia abyś czytając zdanie w rodzaju jak niżej :

"Foton jest zawsze falą jak napisałem."

potrafił jak zapewne inni potrafią zamienić na:

"Uważam że foton jest zawsze falą jak napisałem"

To "uważam że" - osoby nie czepliwe z natury nie potrzebują.

Mnie przez to szybciej się to zdanie napisze a przecież Twojemu poczuciu wartości to chyba nie zaszkodzi hehe

I pytanie dlaczego myślisz że pisałem o rezonansie przestrzeni?

Edytowane 26 lutego 2015 przez thikim

[Jajcenty 314]

Od razu się przyznaje, że nie czuję tego problemu, że pomiar wpływa na rzeczywistość, to jest oczywiste przecież, że wpływa, bo musimy "czymś" zbadać", a im bardziej mikro tym bardziej "wiązka badająca" wpływa na obiekt badany.

 

To metrologiczne podejście ciągle pokutuje zupełnie bez sensu. Padające w lesie drzewo czyni hałas, mimo że nikt tego nie słucha. Mężczyzna nie ma racji, mimo że żadna kobieta nie słyszy co mówi. Elektron ani wie gdzie jest ani jak szybko się porusza, mimo że nikt nie próbuje go oświetlać super krótkimi fotonami. Wyjaśnienie ze szkoły średniej z mierzeniem położenia elektronu fotonami spowodowało, że na lata zignorowałem zasadę nieoznaczoności traktując ją jako skutek naszej indolencji pomiarowej.  

[Afordancja 57]

 

 

Elektron ani wie gdzie jest ani jak szybko się porusza, mimo że nikt nie próbuje go oświetlać super krótkimi fotonami. Wyjaśnienie ze szkoły średniej z mierzeniem położenia elektronu fotonami spowodowało, że na lata zignorowałem zasadę nieoznaczoności traktując ją jako skutek naszej indolencji pomiarowej.

 

hm..jak przykład o drzewie i mężczyźnie nic mi głębszego nie przekazuje, tak reszta hm... widać podobnie zignorowałem zasadę nieoznaczoności..

Muszę to poważnie przemyśleć Czyli nie chodzi o to, że pomiar zakłóca obiekt badany? Nie mów, że chodzi o "obserwatora" jako takiego. hm..muszę to poważniej przemyśleć

[thikim 117]

A dlaczego uważacie że przykład z oświetleniem elektronu fotonami jest zły? Według mnie jest świetny

A to czy jest to nasza indolencja pomiarowa czy nie to Astroboy pewnie chętnie wyjaśni bo to bardziej kwestie znaczeniowe które lubi rozgryzać niźli twarda nauka.

[Astroboy 34]

 

 

Astroboy pewnie chętnie wyjaśni bo to bardziej kwestie znaczeniowe które lubi rozgryzać niźli twarda nauka

 

Semantyka… Myślę, że "twarda nauka" przyjmując thikimocentryczny punkt widzenia na kwestie znaczeniowe nie byłaby twardą nauką".

 

Przykład oświetlania elektronu nie jest zły, ale nie przekłada się na rozumienie, że zasada nieoznaczoności jest zdecydowanie czymś innym niż efekt obserwatora (zaciekły obserwator obiektu w swym zapamiętaniu może ten ostatni i całkowicie zniszczyć by go jakoś rozkminić ). Nieoznaczoność nie pojawia się podczas jakiejkolwiek próby "obserwacji", a zawsze działa – jest ograniczeniem na "możliwość". W doświadczonku, które poleciłem, nie ma znaczenia czy wiesz, po której stronie drucika przeszedł jakiś foton (i tak tego nie wiesz ). Ważne jest, że możesz wiedzieć.

[Jajcenty 314]

 

A dlaczego uważacie że przykład z oświetleniem elektronu fotonami jest zły? Według mnie jest świetny

Dlatego, że w eksperymencie myślowym można zaprojektować pomiar za pomocą np niskoenergetycznych thaumów i dowolnie dokładnie zmierzyć co się chce.

innymi słowy: wystarczy zwiększyć dokładność pomiaru by zniknąć zasadę nieoznaczoności. Pomiar nie musi być dokładny, wystarczy że będzie dokładniejszy niż zasada przewiduje.

 

 

Przykład oświetlania elektronu nie jest zły, ale nie przekłada się na rozumienie, .....

 

Oczywiście jest bardzo dobry. Powinien być w pierwszym rozdziale każdej książki do Metrologii. I zupełnie zapominamy, że istnieją pomiary nie zmieniające stanu układu. Na przykład obserwacje widma gwiazd. Czasami potrafimy wnioskować o układzie bez naparzania go młotem, choć przyznam że to kusząca perspektywa. Taka spektrometria masowa to klasyczny przykład doprowadzony do doskonałości.

[Astroboy 34]

I zupełnie zapominamy, że istnieją pomiary nie zmieniające stanu układu. Na przykład obserwacje widma gwiazd.

 

Zależy, co mamy na myśli mówiąc o układzie. Słyszałem (może to "miejska legenda") o ludku, który rozbił płytę ze światłowodami od spektrografu dużego teleskopu (w wersjach "hard" ponoć pociął jeszcze światłowody ).

Chciałem podać link na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Wheeler%27s_delayed_choice_experiment#Cosmic_interferometer

stosując tryb BBCode edytora, ale widzę, że coś znów idzie w "czarną dziurę".

 

P.S. Wilk, jeśli można, taka uwaga.

 

Edit: przepraszam za kompletny offtop (jakoś ostatnio się udaje ), ale czy można stworzyć "idealny" utwór muzyczny? Od wielu lat miewam tygodnie, gdy to właśnie kręci mi się w głowie, również w snach.

"Like a soul without a mind

In a body without a heart

I'm missing every part"

Edytowane 27 lutego 2015 przez Astroboy

[thikim 117]

 

Przykład oświetlania elektronu nie jest zły, ale nie przekłada się na rozumienie

Nie przeczę. A jakiś inny przekłada się na rozumienie?

W eksperymentach myślowych możemy oczywiście odrzucać pewne ograniczenia takie jak np. konieczność oświetlenia. Ale nierozsądne byłoby odrzucenie samej zasady Heisenberga.

Tylko co by to zmieniło, że odrzucilibyśmy nasze narzędzie pomiarowe - foton? Dla zasady Heisenberga nic by to nie znaczyło.

[Astroboy 34]

 

 

A jakiś inny przekłada się na rozumienie?

 

Może taki mało "natarczywy" i poglądowy przykład:

https://www.youtube.com/watch?v=a8FTr2qMutA

[ex nihilo 214]

Może taki mało "natarczywy" i poglądowy przykład:

https://www.youtube.com/watch?v=a8FTr2qMutA

 

Do tego nie jest potrzebny ani laser, ani szczelina na patyku - wystarczy zwykła żarówka i oczy. Trzeba oczy zmrużyć tak, żeby światło się "rozsmużyło" na rzęsach i powpatrywać się, co się w tych smugach dzieje...