Błyskawiczne tunelowanie

[ojciec detecktor 4]

Zapominasz o jednym,mianowicie o dobrym postrzeganiu stanowi jego dwoistość postrzegania...nie ma żadnego ciemnego postrzegania jest tylko odwrotnie proporcjonalne do postrzeganego.

[glaude 40]

"No nie całkiem tak. Nie ma tam czegoś takiego, że coś przechodzi, a coś nie. Fala (rozwiązanie równania S) w każdym swoim fragmencie zawiera niepodzielną* informację o stanie kwantowym całego układu, np jonu jako całości."

 

To akurat kojarzę.

Bardziej wyobrażałem to sobie (te równoległe w czasie wykresy o innych charakterystykach) jako parametry poszczególnych kwarkówtej cząsteczki. Mają inną naturę, więc i inne parametry (wielkości, energii oraz ... niech Ci będzie - drgania). Dlatego różnie zachowują się na przeszkodzie, jednak jeśli nawet tracą trochę energii całościowo jako układ kwarków, to i tak za przeszkodą pozostają sobą.

 

Tak na swój prymitywny sposób to sobie wytłumaczyłem. Jak zgaduję, pewnie źle?

[ex nihilo 222]

Zapomniałem wczoraj o *. Ale może i dobrze, bo mogłoby trochę zaciemnić sprawę.

 

Bardziej wyobrażałem to sobie (te równoległe w czasie wykresy o innych charakterystykach) jako parametry poszczególnych kwarkówtej cząsteczki.

 

W przypadku, kiedy masz do czynienia z układem fizycznym takim jak jon i chcesz go tunelować (itp.), traktuj go jako jedną całość, niepodzielny glut, który nie ma żadnych składników (kwarków, jądra, elektronów). Tak samo, jak jako całość pęta się po świecie, tak samo jako całość będzie tunelował.

Inną sprawą jest, że z jonu np. Z⁺ można w odpowiednich warunkach "wytunelować" elektron, Z⁺ przejdzie do Z²⁺. Jednak to jest fizycznie całkiem inna sytuacja, zajdzie to w innej konfiguracji (rozkładzie potencjałów) pola.

 

Nie wiem, czy dzisiaj mi się z tym artykułem uda. Wczoraj nie skończyłem tego, co miałem zrobić.

Edytowane 8 września 2016 przez ex nihilo

[HorochovPL 4]

Panowie (i nieliczne panie), temat nam powoli wymarł. Jest jakaś szansa na wznowienie?

[ex nihilo 222]

Musiałem zająć się bardziej praktycznymi sprawami - nie mogłem zmarnować taaaakiej pogody, a do tego doszły inne sprawy, też bardzo praktyczne Ale zapowiadają już deszcze i inne takie, czyli będzie więcej czasu na klepanie w klawiaturę o zabawkach teoretycznych. Poza tym artykułem (jeszcze go nie przeczytałem) zostało jeszcze kilka fajnych spraw, które - jak przypuszczam - reanimują temat.

[HorochovPL 4]

Okej, czekam z nadzieją 

[ex nihilo 222]

No i mi się przeczytało... Ustrojstwo jest bardzo fajne, chociaż żeby dokładnie wszystkie szczegóły zrozumieć, by trzeba zajrzeć do tekstów, na które autorzy się powołują.

Na ile udało mi się rzecz rozkminić, wygląda to mniej więcej tak:

w białkowej membranie są kanały filtracyjne, których ścianki zbudowane są z 10 (2 x 5) grup karboksylowych (C=O) z jonem O^- skierowanym do wnętrza kanału. Na rysunkach są one oznaczone jako S₄...S₀. Rozkład potencjału elektrycznego przed wejściem do kanału i wewnątrz niego jest taki, że jony K⁺ są do kanału wciągane od strony wlotu (S₄). Wewnątrz kanału drgania cieplne grup karboksylowych tlumią drgania jonów K⁺, co powoduje ich schłodzenie, a przez to ich delokalizację - rozmycie IrSI², co jest konieczne do pokonania bariery energetycznej przed wylotem (S₀). W czasie wędrówki przez kanał, jony K⁺, które już w nim są, są elektrostatycznie popychane przez jony, które do niego wchodzą. Jony Na⁺, które by się tam zaplątały, mają inną częstotliwość drgań, dlatego są znacznie słabiej chłodzone przez drgania grup karboksylowych, co powoduje, że nie są one delokalizowane w takim stopniu, żeby mogły przejść przez barierę potencjału na ostatniej bramce. Niestety w artykule nie jest wyjaśnione (albo się nie doczytałem), w jaki sposób Na⁺ są z kanału usuwane.

 

Czy dochodzi tam do tunelowania? W artykule nie jest to jednoznacznie napisane. W sumie wygląda to mniej więcej tak, jak kiedy chce się jajko wsadzić do butelki - takie jak jest, nie włazi (mechanika klasyczna), ale kiedy się skorupkę zmiękczy kwantologicznym octem, to jajko przez szyjkę przelezie Czy będziemy w tym widzieć tunelowanie, czy nie, nie zmienia to faktu, że taka delokalizacja K⁺ jest wystarczająca, żeby tunelowanie było możliwe z dużym pdp.

[glaude 40]

Czyli jon K oddaje energię cząsteczkom, z których zbudowany jest kanał jonowy. Czyli ten kwantowy efekt przejścia to w zasadzie utrata energii - czyli po mojemu duży jon nie moze przejść ale gdy sie zmniejszy (czyli swoją energię), to sie juz przeciśnie. No bo energia to masa, a masa to energia, więc mniej energii to mniej masy (wielkości jonu).

 

A co sie dzieje w takim razie z tą oddaną energią?

Bo ona przecież nie niknie, musi być do czegoś wykorzystana?

[thikim 119]

Hmm. To jedno mnie zaskoczyło że natura sama znalazła sposób na schłodzenie jonów i pewną ich izolację od środowiska. Bo naukowcy tunelowali wprawdzie jony ale z wielkim trudem, a nie tak po prostu.

Niemniej mimo iż zjawisko jest statystyczne to jednak jest jakaś granica powyżej której tunelowanie zachodzi raz na np. miliard lat i nie ma żadnego praktycznego znaczenia.

Pytanie zatem jaka to granica. Nawet dla okolic zera bezwzględnego raczej nie stunelujemy myszy choćbyśmy czekali i milard lat. Myszy nie tunelują.

 

 

w jaki sposób Na+ są z kanału usuwane.

Mają pewnie inną barierę potencjału w innym miejscu.

Ogólnie zastanowiłbym się czy też nie jest tu istotne popychanie jednego jonu przez drugi. Czyli wszedł jeden jon K a potem drugi wpychany popycha ten pierwszy.

 

 

Czyli ten kwantowy efekt przejścia to w zasadzie utrata energii - czyli po mojemu duży jon nie moze przejść ale gdy sie zmniejszy (czyli swoją energię), to sie juz przeciśnie.

Ze zmniejszeniem to ostrożnie. Mniej drgając zajmuje mniejszą przestrzeń ale zasadniczo rozmiar nie zmienia się jakoś specjalnie.

To co jest istotne to że na końcu drga mniej. A więc mniej oddziałuje. A więc jest bardziej zdelokalizowany.

Ale mamy tu dwa czynniki działające w przeciwną stronę:

- delokalizacja ułatwia tunelowanie

- mniejsze drgania utrudniają pokonanie bariery potencjału.

Najwyraźniej drugi czynnik jest mało znaczący.

Energia idzie na drgania grup karboksylowych zapewne.

Edytowane 19 września 2016 przez thikim

[glaude 40]

Thikim

 

Czyli chodzi o amlitudę drgań, tak?

Gdy drganie zajmuje zbyt dużą przestrzeń, jon nie przejdzie - zaś gdy amplituda zmniejsza się poniżej ø kanału jonowego, jon zostanie przetransportowany do komórki?

 

Wniosek: częstotliwość drgań się nie liczy, tylko amplituda. Dobrze zrozumiałem?

[thikim 119]

 

Gdy drganie zajmuje zbyt dużą przestrzeń, jon nie przejdzie - zaś gdy amplituda zmniejsza się poniżej ø kanału jonowego, jon zostanie przetransportowany do komórki?

Nie. Generalnie w tym pomyśle chodzi o to że zmniejszenie drgań powoduje zmniejszenie oddziaływań a to powoduje rozmycie lokalizacji czyli taką delokalizację. A jak się rozmyje lokalizacja to tunelując może się okazać że jest jon zlokalizowany za barierą.

Wracając do zachowania kwantowego. Jest sobie obiekt, jakaś cząstka w stanie nazwijmy to kwantowym. Czyli ma określone prawdopodobieństwa znalezienia go w pewnych obszarach. Taki rozmyty jest.

Bierzesz młoteczek i uderzasz w różne miejsca. Czy trafisz czy nie to na chwilę ta cząstka jest jakby wytrącana w tym obszarze ze swojego rozmytego stanu i masz przez chwilę pewność: jest/ nie jest tutaj.

I to robi właśnie drganie cieplne. Cząstka nieustannie zderza się z młoteczkiem (innymi cząstkami, atomami) i procentowo więcej czasu jest zlokalizowana.

Kiedy chłodzimy, drgania ustają, młoteczek wali rzadziej i w mniejszym obszarze. Cząstka jest częściej rozmyta. I ma większą szansę tunelować.

Z temperaturą ciała wiąże się prędkość danej cząstki. Czas i zakres tych drgań zależy od tego co cząstkę otacza.

 

 

Czyli chodzi o amlitudę drgań, tak?

Amplituda jest taka na jaką pozwolą cząstki sąsiednie bo to one są siłą hamującą ruch atomu, czy cząstki czy cząsteczki.

Edytowane 19 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

Czyli jon K oddaje energię cząsteczkom, z których zbudowany jest kanał jonowy.

 

Tak.

 

Czyli ten kwantowy efekt przejścia to w zasadzie utrata energii - czyli po mojemu duży jon nie moze przejść ale gdy sie zmniejszy (czyli swoją energię), to sie juz przeciśnie. No bo energia to masa, a masa to energia, więc mniej energii to mniej masy (wielkości jonu).

 

No nie całkiem... Jon, który ma mniejszą energię, nie jest "mniejszy", a odwrotnie, jest "większy", bardziej rozmyty w przestrzeni (zdelokalizowany). Zamień kulki na stany pola, będzie Ci łatwiej. W postaci rozmytego gluta łatwo przenika przez barierę potencjału nieprzenikalną dla "kulki", nawet mniejszej niż klasyczny, zlokalizowany jon K⁺. W klasycznej postaci ("kulka") nie może przejść nawet Na⁺, mniejszy od K⁺. Tutaj jeszcze jedno, o czym wcześniej już było (przypomnij sobie animacje z 06 wrzesień 2016 - 22:27, # 123) - jon zdelokalizowany ma zmienną geometrię, zależną od rozkładu potencjałów w otoczeniu. Może być jednocześnie przed przeszkodą (barierą) i za nią. Rozmyty glut może być np. owalny, rozciągnięty w jakimś kierunku, itp., itd.

 

A co się dzieje w takim razie z tą oddaną energią? Bo ona przecież nie niknie, musi być do czegoś wykorzystana?

 

Jak już sam napisałeś, a thikim potwierdził - odebrana jonowi energia przechodzi do grup karboksylowych. To trochę jak z lodówką: energia (ciepło) zabrane z jej wnętrza zwiększa energię otoczenia. Później, po wyjściu ze strefy oddziaływania grup karboksylowych, jon energię odzyskuje i wraca do postaci klasycznej - bardziej cząsteczki niż fali.

 

Niemniej mimo iż zjawisko jest statystyczne to jednak jest jakaś granica powyżej której tunelowanie zachodzi raz na np. miliard lat i nie ma żadnego praktycznego znaczenia. Pytanie zatem jaka to granica. Nawet dla okolic zera bezwzględnego raczej nie stunelujemy myszy choćbyśmy czekali i milard lat. Myszy nie tunelują.

 

Granica teoretyczna czy praktyczna? Teoretycznej nie ma, mysza też może tunelować. Praktycznie pdp jest zaniedbywalnie małe, chociaż jeśli będzie to jakaś mikrobariera i myszę schłodzimy gdzieś w okolice np. (z czapy!) 10^-30 K, to pewnie by się udało.

 

(w jaki sposób Na+ są z kanału usuwane.) Mają pewnie inną barierę potencjału w innym miejscu.

 

Tutaj przydatny byłby obrazek pokazujący rzeczywistą budowę kanału, bo rysunki w artykule są całkiem schematyczne.

 

Ogólnie zastanowiłbym się czy też nie jest tu istotne popychanie jednego jonu przez drugi. Czyli wszedł jeden jon K a potem drugi wpychany popycha ten pierwszy.

 

Tak, to jest istotne, zresztą wspomniałem o tym. Z jednej strony jony są wciągane przez rozkład potencjału w kanale, a z drugiej popychane przez jony następne (rys. 5).

Edytowane 19 września 2016 przez ex nihilo

[thikim 119]

Praktycznie pdp jest zaniedbywalnie małe, chociaż jeśli będzie to jakaś mikrobariera i myszę schłodzimy gdzieś w okolice np. (z czapy!) 10-30 K, to pewnie by się udało

Ale jak by się udało?

Mamy mysz o rozmiarze załóżmy 10 cm złożoną ze strzelam (pudło) ale załóżmy 10¹⁸ atomów. Ok. Wszystkie schłodziliśmy. Prawie się nie ruszają.

Ale nawet jak się nie ruszają to przecież są pomiędzy nimi wiązania tworzące z nich cząstki. Moim zdaniem one dalej są silnie zlokalizowane dzięki tym wiązaniom.

I teraz załóżmy że 1 atom sobie tuneluje, albo 10 albo 100000000. Więc tunelowało sobie te miliardy atomów z wąsa myszy przez barierę.

No ale atomy z ogona są oddalone o 10 cm. Jakim prawem natury one też by stunelowały?

Oczywiście parę atomów myszy leżących o 1 nm od bariery stunelowałoby wbrew dodatkowej barierze w postaci wiązania chemicznego. Ale jak mają stunelować atomy z ogona leżące 10 cm od bariery?

To jest i teoretycznie moim zdaniem niemożliwe. Myszy nie tunelują.

Zamrożona mysz nie stanie się glutem jak jądro atomu

Edytowane 19 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

Mysza jest kwantowym glutem nawet bez schładzania czy innych kombinacji - lrSl² możesz obliczyć dla myszy jako całości. Jako wynik dostaniesz praktycznie deltę Diraca, czyli jej kwantowe własności będą niemierzalnie małe. Ale przy zbliżaniu się do 0 K dD zacznie się rozłazić i mysza będzie mogła się zachowywać jak każdy inny obiekt kwantowy - interferować, tunelować itd. Nie wiem jak z tą interferencją wirusa, zrobili to już czy jeszcze nie. To tylko problem techniczny, a nie teoretyczny.

 

 

 

Ale jak mają stunelować atomy z ogona leżące 10 cm od bariery?

 

Z całym myszowym glutem - to jest bariera potencjału, energetyczna. Jeśli mysza przesunie się chociażby o ułamek średnicy atomu, chociaż nie miała do tego wystarczającej energii (klasycznie), to znaczy, że przetunelowała.

[glaude 40]

Dobrze, to inaczej, bo jednak chyba dalej nic nie rozumiem. Zwiodło mnie zwłaszcza, ex nihilo, gdy napisałeś, że mniej energii jonu - to jednak większa objętość.

 

Była taka bajka za mojego dzieciństwa, nie polska kreskówka (węgierska?). Główna jej postać przyjmowała wszystkie możliwe kształty. Nazywała się Barbapapa.

Czy jon, cząstka, atom wodoru to takie Barbapapy?

 

Czy energia to coś na podobieństwo ciśnienia cząsteczek powietrza?

Im mniejsze ciśnienie (mniej cząsteczek powietrza w otoczeniu), tym objętość obiektu większa, bo moze się on rozszerzać (rozprężać)?

A gdy ciśnienie powietrza zwiększa się, obiekt (cząstka) się zmniejsza, bo jest ściskana przez cząsteczki powietrza (czyli naszą zagęszczoną energię pola)?

 

I błagam, bez wzorów i jakiś matematycznych znaczków i zapisów - tylko porównania do ogólnie znanych zjawisk. Z przykrością stwierdzam, ze matematycznie nie jestem chyba nawet na poziomie gimnazjum

[ex nihilo 222]

 

 

Zwiodło mnie zwłaszcza, ex nihilo, gdy napisałeś, że mniej energii jonu - to jednak większa objętość.

 

Większy było między "uszami" Chodzi o większe rozmycie funkcji falowej.

W mechanice klasycznej jon jest "kulką", która ze 100% pdp zajmuje określone położenie w przestrzeni. Ma ściśle określoną objętość itd. W mechanice kwantowej jon jest paczką falową (stanem pola) rozmytą (-ym) w przestrzeni. Im mniejsza jest energia tego jonu (czy innego obiektu kwantowego), tym to rozmycie jest większe. I o to chodziło, z tym "większy".

 

 

 

Czy energia to coś na podobieństwo ciśnienia cząsteczek powietrza? Im mniejsze ciśnienie (mniej cząsteczek powietrza w otoczeniu), tym objętość obiektu większa, bo może się on rozszerzać (rozprężać)?

 

Zapomnij o wszelkich klasycznych analogiach - one się nie sprawdzają. Nawet jeśli dla jednego zjawiska znajdzie się jakąś w miarę pasującą analogię, to spowoduje ona zmyłki w przypadku innego zjawiska. W taki sposób praktycznie nie ma szans, żeby cokolwiek z kwantologii załapać. Najwygodniejszą intuicją jest pole i jego stan. Może i trochę trzeba pocierpieć, żeby to w głowę wlazło, ale kiedy już wlezie, to dosłownie w jednej chwili wszystko ułoży się w całkiem sensowną całość. Okaże się, że te wszystkie kwantowe dziwactwa są z sobą bardzo fajnie powiązane i nie będą potrzebne żadne klasyczne intuicje. Tobie, do biochemii i okolic, nie jest konieczna matematyka, nawet najprostsza. Wszystko, co tam może się zdarzyć, można przełożyć na intuicję pól i ich stanów. W dodatku tu będzie działać tylko jedno pole - elektromagnetyczne. Wszystko w chemii (biochemii) to wzajemne oddziaływania stanów (potencjałów) pola EM. Atomy, jony, elektrony, cząsteczki chemiczne, potencjały (+ i -) w różnych punktach - można w tym przypadku traktować jako oddziałujące z sobą stany pola EM.

[thikim 119]

Ale przy zbliżaniu się do 0 K dD zacznie się rozłazić i mysza będzie mogła się zachowywać jak każdy inny obiekt kwantowy - interferować, tunelować itd.

Jesteś tego pewien? A co z oddziaływaniami międzyatomowymi? Mimo iż atomy słabo drgają to są dobrze zlokalizowane nawet przy schłodzeniu.

Zachodzą dwa zjawiska. Atom otoczony barierami od innych atomów może je pokonać na dwa sposoby:

energią kinetyczną jak jest spora, i tunelowaniem jak ma energię małą.

Jakoś nie kojarzę aby samo schładzanie było uniwersalną metodą ukwantawiania dowolnych przedmiotów.

 

Z całym myszowym glutem - to jest bariera potencjału, energetyczna. Jeśli mysza przesunie się chociażby o ułamek średnicy atomu, chociaż nie miała do tego wystarczającej energii (klasycznie), to znaczy, że przetunelowała.

Ale patrz. W poprzednich zdaniach przetunelowałeś mysz jako całość jako jeden obiekt. A pisząc o tunelowaniu nawet o ułamek średnicy atomu w zasadzie rozbijasz to tunelowanie na 10¹⁸  niezależnych tunelowań w tym samym kierunku. Co teoretycznie jest możliwe ale niezwykle mało prawdopodobne.

Niemniej to dwa różne ujęcia. Raz tunelowanie myszy jako całości a raz jako każdego atomu z osobna.

Czy mysz jest kwantowym glutem? Mniej więcej tak jak i człowiek. Praktycznie żadnych cech kwantowego gluta nie wykazuje.

Od strony teoretycznej można próbować policzyć lrSl² . Ale czy to czyni kwantowego gluta? Trochę się tu z Tobą nie zgodzę.

I od strony filozoficznej nawet jak zmniejszymy mysz miliony razy i lrSl² wzrośnie to czy w przypadku gdy tunelowanie mikromyszy może zajść raz na 10³³ lat w całym Wszechświecie - czyli nigdy nie zaszło, to czy możemy mówić że myszy tunelują? Moim zdaniem nie ma powodów aby tak mówić.

Dopiero jedna stunelowana mysz mogłaby to zmienić.

 

 

Im mniejsza jest energia tego jonu (czy innego obiektu kwantowego), tym to rozmycie jest większe

Ustalmy jeszcze. Energia kinetyczna? Czy ogólnie energia?

Edytowane 19 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

W poprzednich zdaniach przetunelowałeś mysz jako całość jako jeden obiekt. A pisząc o tunelowaniu nawet o ułamek średnicy atomu w zasadzie rozbijasz to tunelowanie na 1018 niezależnych tunelowań w tym samym kierunku.

 

To nie są tunelowania niezależne - tuneluje (interferuje itd.) jeden obiekt ("mysza") opisany wspólną funkcją falową. Podobnie jak proton, jon K+, czy dowolny inny obiekt złożony (nie elementarny).

 

Jakoś nie kojarzę aby samo schładzanie było uniwersalną metodą ukwantawiania dowolnych przedmiotów.

 

Bo i nie jest - te przedmioty są kwantowe w dowolnej temperaturze, tyle że im ich temperatura (= energia) jest większa, tym ich kwantowe własności są (w porównywalnych warunkach) słabsze. Drugą sprawą jest oddzielenie od interakcji z otoczeniem. Stany kwantowe są realizowane dla różnych obiektów makroskopowych. Na tym polega np. nadprzewodnictwo czy nadciekłość. Też doprowadza się do utworzenia kondensatu Bosego = Einsteina z tysięcy atomów, superpozycji w obiektach makroskopowych itd. Ogólnie chodzi o doprowadzenie obiektu do stanu, w którym jego własności falowe będą obserwowalne, możliwe do zmierzenia. A do tego schłodzenie, odebranie układowi energii, jest podstawą. Najłatwiejsza technicznie jest zabawa z fotonami, z których tworzy się będące we wspólnej superpozycji makroskopowe fotonowe "gluty" z np. 10¹³ fotonów.

 

Od strony teoretycznej można próbować policzyć lrSl2 . Ale czy to czyni kwantowego gluta? Trochę się tu z Tobą nie zgodzę.

 

Nie czyni kwantowego gluta, bo już jest kwantowym glutem Ty i ja też. I papieroch, którego właśnie go gęby wsadzam, mając nadzieję, że mi przez okno nie wytuneluje

 

czy możemy mówić że myszy tunelują?

 

Pewnie tunelują... przez niemierzalnie małe bariery. Nieoznaczoność położenia/pędu też mają... gdzieś w okolicach długości Plancka.

 

Energia kinetyczna? Czy ogólnie energia?

 

Energia jest jedna, tylko dla naszej wygody podzielona na różne, ale można je w dowolnych układach przeliczać i zamieniać. Kinetyczną najłatwiej nam manewrować, zwiększać ją i zmniejszać, ale możemy przecież i masę spoczynkową na "czystą" energię (fotony) zamienić.

Edytowane 20 września 2016 przez ex nihilo

[thikim 119]

Ja to widzę tak. Zmniejszamy energię kinetyczną, konkretnie zmniejszamy ruch cieplny cząstki, atomu, jonu, czyli po prostu zmniejszyła się prędkość.

Czemu to pomogło w ujawnieniu się własności kwantowych? Bo zmniejszyła się ilość oddziaływań z otoczeniem = cząstka rozmywa się.

No ale to chodziło o energię kinetyczną.

A teraz np. potencjalna. W jaki sposób niby ma się ona przekładać na rozmycie się cząstki?

Albo np. masa spoczynkowa. Co ona ma wspólnego z rozmywaniem się cząstki?

Chodzi o de Broglie?

Czyli ogólnie świat to fale których wzajemne interakcje powodują manifestację klasycznego istnienia?

Wolę jednak bardziej spojrzenie od strony wirtualek

 

 

Nie czyni kwantowego gluta, bo już jest kwantowym glutem

Jak nie wykazuje żadnych własności kwantowych to niby dlaczego tak go (ją) chcesz nazywać?

 

 

o nie są tunelowania niezależne - tuneluje (interferuje itd.) jeden obiekt ("mysza") opisany wspólną funkcją falową

No ale przecież jednocześnie nikt nie zabronił tunelować każdemu atomowi myszy niezależnie.

Edytowane 20 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

Tutaj upraszczamy wszystko do absolutnego oporu, takie jest założenie tej zabawy. W mnóstwo szczegółów nie wchodzimy, chodzi tylko o najbardziej podstawowe intuicje. Kwantologia to w sumie matma. Im bardziej będziemy wchodzić w szczegóły, tym bardziej trzeba będzie w tej matmie się grzebać. Dodatkowo łączymy sobie tu różne podejścia - w taki sposób, żeby dostać możliwie najprostszy obraz. Takie łączenie to nie zbrodnia, to wszystko jest wzajemnie przeliczalne, czy tak, czy tak, zawsze szpak - wynik będzie taki sam, przynajmniej z wystarczającym przybliżeniem. Czy to będą fale materii (rozmycie cząstki), fale prawdopodobieństwa (rozmycie pdp), czy zabawy z cząstkami wirtualnymi, wszystko to można traktować jako stany pola, co jest intuicją najprostszą i najbardziej uniwersalną.

 

Wspomniałeś de Broglie'a. I dobrze, bo w tym przypadku matma jest wyjątkowo prosta, a fajnie pokaże zależności. Ogólnie można stwierdzić tak - im dłuższe są fale de Broglie'a (fale materii), tym wyraźniejsze własności "kwantowe". Wzór na długość fali (lambda):

lambda = h/mv (dla fotonu: lambda = h/p, gdzie p to pęd fotonu)

h - stała Plancka

m - masa

v - prędkość

z czego wynika, że długość fali jest odwrotnie proporcjonalna zarówno do masy, jak i prędkości. Dla wygody, ponieważ nasza zabawa jest wyłącznie jakościowa, a nie ilościowa, używam całkowitej energii obiektu (bo np. pojęcie pędu bywa dla niektórych osób trudne, itd.), czyli tutaj by ten wzorek można zapisać tak:

"kwantowość" = długość fali materii = h/E

gdzie E to całkowita energia układu, czyli im więcej tej energii (jakiejkolwiek, też masy), tym układ jest mniej "kwantowy" (bardziej klasyczny). To oczywiście tylko mocno uproszczone jakościowe przybliżenie, ale jako jakościowa intuicja całkiem wygodne i nadające się do użytku. Mniejsza masa = obiekt bardziej "kwantowy". Obiekt zimniejszy = bardziej "kwantowy".

 

Jak nie wykazuje żadnych własności kwantowych to niby dlaczego tak go (ją) chcesz nazywać?

 

Nie ma żadnego wzoru, który by wskazywał na istnienie granicy pomiędzy "obiektem kwantowym", a "obiektem niekwantowym". Dowolny obiekt fizyczny jest "kwantowy", tyle że jego własności kwantowe mogą być niemierzalnie małe, ale nie są one "żadne".

 

No ale przecież jednocześnie nikt nie zabronił tunelować każdemu atomowi myszy niezależnie.

 

A niech se w tej myszy atomy, elektrony, jony, tunelują jak chcą, ale nas tu interesuje mysza jako jeden obiekt fizyczny (jej całkowita "kwantowość"), jeden niepodzielny dla nas glut, a z czego ta mysza się składa, to już myszy sprawa, nie nasza W taki sam sposób interesował nas proton jako całość, jeden glut, który miał masę 1839 e(lektronów) i ładunek +1, a kwarki i gluony to była jego sprawa, nie nasza. I podobnie możemy zrobić z dowolnym innym obiektem fizycznym, nawet całą galaktyką czy Wszechświatem.

Edytowane 21 września 2016 przez ex nihilo

[thikim 119]

Ogólnie można stwierdzić tak - im dłuższe są fale de Broglie'a (fale materii), tym wyraźniejsze własności "kwantowe"

Dość łatwo sobie jednak wyobrazić dowolną masę w stanie spoczynku lub bliskim spoczynku

I w związku z iloczynem mv długość fali wychodzi bardzo duża.

I teraz dopóki to jest atom to on sobie może drgać cieplnie. Zmrozimy go, mierzalne efekty kwantowe się pojawią.

Ale jak patrzymy na całą mysz to przecież ona jako całość bez problemu może mieć prędkość v=0 a tym samym powinna mieć spore efekty kwantowe i to bez mrożenia.

Dlatego uważam że myszy nie można traktować jako całości. Efekty kwantowe zachodzą dla poszczególnych atomów, cząstek tej myszy.

A jak nie ma myszy jako całości to i nie ma jakiejś jednej bariery dla tej myszy przez którą mogłaby tunelować. Tunelować mogą poszczególne atomy poprzez swoje własne bariery.

 

Wspomniałeś o nadprzewodnictwie jako o makroskopowym efekcie kwantowym. Efekt jest "widoczny" makroskopowo ale samo zjawisko zachodzi w skali elektron fonon elektron więc zachodzi mikroskopowo.

Nie ma żadnego wzoru, który by wskazywał na istnienie granicy pomiędzy "obiektem kwantowym", a "obiektem niekwantowym". Dowolny obiekt fizyczny jest "kwantowy", tyle że jego własności kwantowe mogą być niemierzalnie małe, ale nie są one "żadne".

Tu się źle wyraziłem. Efekty kwantowe oczywiście są niemierzalnie małe. I w tym kontekście ponawiam pytanie czemu to chcesz nazywać obiektem kwantowym, jednym kwantowym glutem gdy efekty kwantowe są niemierzalnie małe? To jest oczywiście trochę filozofia. Czy jeśli ubranie jest niemierzalnie wilgotne to nie mówimy po prostu że jest suche

Edytowane 21 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

 

 

Ale jak patrzymy na całą mysz to przecież ona jako całość bez problemu może mieć prędkość v=0 a tym samym powinna mieć spore efekty kwantowe i to bez mrożenia.

 

Nie możesz dać v = 0, bo po pierwsze wyzerujesz mianownik, a po drugie ostro wkurzysz Heisenberga A jak dasz v choćby ociupinkę >0, to pęd myszyska od razu zrobi się o rzędy wielkości większy od pędu elektronu rozpędzonego do podświetlnej w największych akceleratorach, do którego (relatywistycznego elektronu) kwantowego opisu nie wystarcza rS, trzeba użyć QED. Czyli jakościowo wszystko się zgadza.

 

Ale nawet nie to jest najważniejsze - w przypadku obiektów złożonych nie wystarcza ten prosty wzorek de Broglie'a (użyłem, bo bardzo intuicyjny), a trzeba naskrobać hamiltonian i wsadzić do rS. W hamiltonianie będzie suma pędów drgań termicznych wszystkich składników myszora, czyli sumaryczna wartość energii wyjdzie bardzo duża, oczywiście w skali zjawisk kwantowych.

 

 

 

Dlatego uważam że myszy nie można traktować jako całości.

 

Nie tylko można, ale kiedy trzeba, to nawet trzeba Jeśli pytamy o tunelowanie, interferencję itp. myszy, to musimy z niej zrobić jeden obiekt. I nie ma z tym matematycznego problemu.

 

 

 

Tunelować mogą poszczególne atomy poprzez swoje własne bariery.

 

Mogą, ale nie będzie to miało wpływu na tunelowanie całej myszy, bo te atomy nadal będą jej częścią. No chyba że wytunelują poza myszę, to będziemy musieli liczyć od początku - myszę oskubaną z tych atomów.

 

 

 

Czy jeśli ubranie jest niemierzalnie wilgotne to nie mówimy po prostu że jest suche

 

Opisy "kieliszek jest w 0,01% pełny" i "kieliszek jest w 99,99 pusty" są równie prawdziwe...

[thikim 119]

Hmm. Ale co to znaczy - nie możesz dać v=0?

Spoczynek nie istnieje? Nawet jak na tej myszy siedzi martwa pchła i obserwuje tunelowanie myszy?

pęd = mv

no to dajemy:

mysz z prędkością 10^-10 m/s o masie 0,01 kg

i dajemy proton o masie 10^-27 kg

No faktycznie, prędkość trzeba dać naprawdę małą żeby nadrobić tę różnicę mas

Więc wracamy do v. Co to znaczy że v nie może być zero?

Czy to ma niby znaczyć że nawet makroskopowy obiekt musi mieć v>0 ze względu na Heisenberga?

To byłoby dość odkrywcze nie słyszałem o stosowaniu Heisenberga do myszy czy ludzi ale jednak może i masz rację

 

 

W hamiltonianie będzie suma pędów drgań termicznych wszystkich składników myszora

Jak dla mnie to właśnie oznacza że myszy nie tuneluje. Tunelować mogą poszczególne atomy myszy. My sobie możemy to składać w jedno ale i tak będzie to niezliczona ilość tunelowań poszczególnych atomów. Niezliczona liczba zachowań kwantowych na poziomie atomów które oczywiście dają jakąś sumę ale jest to już fizyka klasyczna

 

 

Jeśli pytamy o tunelowanie, interferencję itp. myszy, to musimy z niej zrobić jeden obiekt. I nie ma z tym matematycznego problemu.

Matematycznie sumowanie nie ma żadnych przeszkód. Ale jest problem natury fizycznej czy tak to należy rozpatrywać.

Bo żaden problem patrzeć na n atomów jako niezależnie podlegających efektom kwantowym. Ale czy razem łącznie tworzą obiekt podlegający efektowi kwantowemu?

Wspomniałeś o fotonach. Ale z fotonami nie jest problem zgromadzić ich n i utworzyć z nich jedno pole. Zmieszczą się na dostatecznie małej odległości.

Edytowane 21 września 2016 przez thikim

[ex nihilo 222]

 

 

Czy to ma niby znaczyć że nawet makroskopowy obiekt musi mieć v>0 ze względu na Heisenberga?

 

A co to jest "obiekt makroskopowy"?

 

 

 

Jak dla mnie to właśnie oznacza że myszy nie tuneluje. Tunelować mogą poszczególne atomy myszy.

 

A np. ten K⁺ może interferować lub tunelować jako K⁺? Czy tylko poszczególne kwarki, glujki i elektrony będą interferować/tunelować (jak im się zachce)?

 

 

 

Ale czy razem łącznie tworzą obiekt podlegający efektowi kwantowemu?

 

Rzępolenie całej orkiestry możesz zapisać jako jedną falę... i kichnięcie dyrygenta też w nią wlezie

[thikim 119]

A co to jest "obiekt makroskopowy"?

Ty, ja, mysz. Generalnie przyjmuje się chyba że makroskopowy znaczy widzialny gołym okiem Tak to nie jest ścisła granica.

 

 

A np. ten K+ może interferować lub tunelować jako K+?

Najwyraźniej może Jeśli coś w pewnej skali zachowuje się jak jeden obiekt.

Fakt, jest doświadczenie z drutem widzialnym gołym okiem który zachowuje się jak obiekt kwantowy, ale o jego tunelowaniu nie słyszałem.

Mysz zachowuje się jak jeden obiekt w skali makroskopowej. W mikroskopowej nie ma myszy

 

 

Rzępolenie całej orkiestry możesz zapisać jako jedną falę... i kichnięcie dyrygenta też w nią wlezie

Owszem można. Ale nie znam przypadku tunelowania orkiestry. Ośmielę się napisać że Ty też

Edytowane 22 września 2016 przez thikim