Képzeljünk el egy elektron forrást, amiből elektronok indulnak ki egy képernyő irányába. Itt rögtön megjegyezném, hogy a kísérletet általában fénnyel szokták elmagyarázni, én mégis azért választottam inkább az elektront, mert azt sokkal inkább anyagi részecskének képzeljük, hiszen a mindent felépítő atomok építő kövei, és így talán már elsőre is jobban érezzük majd, hogy milyen bizarr dologról van szó. De elvégezték már ezt a kísérletet hidrogén atomokkal, és bizonyos molekulákkal is. Mi egyenlőre maradjunk az elektronoknál. Szóval elektronokat lövöldözünk egy fluoreszkáló képernyő irányába, ahol az elektronok becsapódási helyén kis pöttyök jelennek meg. Hasonló módon működnek például a régi típusú elektronágyús (CRT) monitorok vagy TV-k is. Most helyezzünk egy árnyékoló lemezt az elektronsugár útjába, amin vágunk egy rést. A képernyőn így a következő képet fogjuk látni:
Zárjuk le ezt a rést, és nyissunk meg egy másik rést ettől jobbra. Így a becsapódó elektronok a következő képet fogják kirajzolni:
Ebben nincs is semmi különös. De vajon mi történik akkor, ha mindkét rést kinyitjuk? Logikusan a következő képet várnánk:
De nem ezt látjuk. E helyett egy interferencia kép alakul ki, ami valahogy így fog kinézni:
Érdekes módon tehát megjelenik egy harmadik csík is, ráadásul középen, ahová amúgy egyáltalán nem, vagy csak nagyon ritkán kellene elektronoknak kerülnie, sőt, az elektronok nagy része ide csapódik be. Miért olyan különös ez? Képzeljük el, hogy egyesével repkednek ki az elektronok, amik egyszer az egyik, egyszer a másik résen mennek keresztül. Amíg csak az egyik rés van nyitva, addig szépen vagy a jobb, vagy a bal oldalra csoportosulnak. De ha nyitva van mindkét rés, úgy a legtöbb elektron középen köt ki. Mintha a résen áthaladva tudná, hogy a másik rés is nyitva van, és emiatt nagyobb eséllyel menne középre. A dolog nem lenne olyan fura, ha az elektront hullámoknak képzelnénk el, hiszen hullámok esetén megszokott, hogy ilyen interferencia képet kapunk. Csakhogy ebben az esetben ha csak egyetlen elektront lövünk ki a képernyő felé, annak a réseknél ketté kéne válnia, át kellene mennie mindkét résen, hogy aztán a kijelzőhöz érkezve egymaga interferencia mintázatot rajzoljon ki. De nem ez történik. Mikor egy elektront kilövünk a kijelző felé, az pontosan egy pontba fog érkezni. Az interferencia mintázatot csak a sok célba érkező elektron rajzolja ki. Az egészet tehát csak valahogy úgy tudjuk elképzelni, hogy mikor kilőjük az elektront, az hullámmá válik, átmegy mindkét résen, interferál saját magával, majd mielőtt elérné a képernyőt, újra részecske lesz. Mikor a hullám részecskévé omlik össze, véletlenszerű helyen jelenik meg, és egy adott helyen a megjelenés valószínűsége megegyezik a hullám adott helyen vett erősségével (amplitúdójával). Ha viszont az elektron saját magával interferál, úgy szükségképpen át kell, hogy menjen mindkét résen. Ha tehát mindkét résnél egy detektort helyezünk el, fülön csíphetjük a pici elektront, amint egyszerre két lukon halad át. Várható módon azonban itt sem az történik, amire számítunk. A detektor szépen jelez, hogy hol az egyik, hol a másik lukon haladt át az elektron, de soha nem a kettőn egyszerre. Ráadásul ilyen esetben az interferencia kép is eltűnik, és két vonalat látunk a kijelzőn (amilyet elsőre vártunk volna a kísérlettől). Van minderről egy nagyon jó kis 5 perces videó, ami bemutatja a fentieket.
Foglaljuk össze az eddigieket: Az elektron hullámként viselkedik mindaddig, míg nem figyeljük meg. Ha megfigyeljük, úgy a hullám újra részecskévé omlik össze. A részecske megjelenési helye teljesen véletlenszerű, de nagyobb valószínűséggel jelenik meg ott, ahol erősebb a hullám (nagyobb a hullám amplitúdója). Ráadásul ahogyan azt már a bejegyzés elején írtam, ez működik atomokra, és kisebb molekulákra is. A fényről még el tudjuk képzelni, hogy hullám (sokáig így is kezeltük), az elektron is elég megfoghatatlan ahhoz, hogy bevegye az ilyesmit az ember agya, de hogy az atomok és molekulák is így viselkedjenek (eltűnnek amíg nem figyelünk oda, két lukon is átmennek egyszerre, majd valahol véletlenszerűen feltűnnek), az már azért elég fura. Valójában minden anyagi test hullámként viselkedik, de mivel a hullámhossz (mennyire van szétkenve) fordított arányban áll a test tömegével (valójában impulzusával), ezért makroszkopikus tárgyak esetén (pl. egy pingponglabda) nem vesszük észre. Szóval ahhoz, hogy egy pingponglabdát két résen dobjunk át egyszerre, ahhoz közelebb kellene lennie a két résnek egymáshoz, mint a labda mérete. Ez az effektus tehát csak mikroszkopikus méretekben jelentkezik, ettől azonban nem kevésbé bizarr. Fura ez az egész úgy ahogy van, de a legfurább talán az a pillanat, amikor a hullám részecskévé omlik össze.
Az összeomlás egyik fura motívuma, hogy amíg az elektront hullámként képzeljük el, addig ugye mindkét résen keresztül kell mennie egyszerre. Ha nem így lenne, nem tudna saját magával interferálni, hogy létrehozza az interferencia képet. Abban a pillanatban viszont, amikor megfigyeljük, az elektron vagy az egyik, vagy a másik résnél ugrik össze, soha nem érzékeljük két helyen. Olyan mint ha az egyik résnél valóságossá vált elektron átszólna a másik résnél lévőnek, hogy tűnjön el, nehogy egyszerre lássa őket a két detektor. Ez az üzenet pedig egy pillanat alatt ér el a valóságossá váló elektrontól a virtuálisig. Az ilyen pillanatszerű hatások pedig nagyon zavarják a fizikusokat, köztük is talán Albert Einsteint zavarta mindez leginkább. A gond az, hogy az összeomlás pillanatában a ketté vált részecske két fele nagyon távol kerülhet egymástól. Képzeljünk el például egy olyan elrendezést, ahol fotonok (fény részecskék) érkeznek egy félig áteresztő üvegre. Ez kettéosztja a nyalábot, ami két külön úton halad egy ideig, majd újra egyesítjük, így létrehozva az interferencia képet. Ez tulajdonképpen ugyanúgy a kétréses kísérlet, csak most trükkös módon a két rés jó nagy távolságra került egymástól. Ez adott esetben akár lehet több fényév távolság is. Ha most mindkét ágra behelyezünk egy detektort, akkor a két fotonnak egy pillanat alatt el kell döntenie, hogy melyik ágon omlik össze, és ugyanígy egy pillanat alatt át kell szólnia a másik fotonnak, hogy tűnjön el. De ha a kommunikáció kevesebb mint egy másodperc alatt (gyakorlatilag pontosan a mérés pillanatában) lezajlik, a távolság pedig több fényév, akkor itt bizony fénysebességnél gyorsabb információ közlés történt, holott a speciális relativitáselmélet (írtam én is róla) szerint a fénynél gyorsabban nem közölhetünk információt. Ez az ami miatt Einsteint kirázta a hideg, és a jelenséget kísérteties távolhatásnak nevezte el. Valójában nem is információ közlésről van szó, egyszerűen csak valamiképp kapcsolatban van egymással a két részecske. És ez még nem minden, ugyanis ez igaz bármilyen részecske rendszerre, amik valaha is egyek voltak, és az egyik ilyen részecske megfigyelése (részecskévé való összeomlása) kihatással van a másik állapotára is. Van például a részecskéknek egy spinnek nevezett tulajdonsága. Ezt tulajdonképpen pörgésként értelmezhetjük (valójában nem az, de ebbe ne menjünk bele). Ha ketté szakítunk egy részecskét, ami nem pörgött, és a keletkező egyik részecske jobbra pörög, akkor a másiknak a perdület megmaradása miatt balra kell pörögnie. Csakhogy a perdület olyan mint a részecske helye, csak az összeomlás pillanatában dől el, hogy a részecske balos-e, vagy jobbos. Akárcsak a hely esetén, a dolog teljesen véletlenszerű, és itt éppen 50-50% van arra, hogy ez vagy az. Amiben biztosak lehetünk, az az, hogy ha az egyik jobbos, akkor a másik balos lesz. Képzeljük el tehát ezt a két részecskét, amik egyetlen részecske szétszakításával jöttek létre. Elrepülnek két ellentétes irányba, és mikor már fényévekre vannak egymástól, megmérjük az egyik perdületét. Ilyenkor ugye a mérést a másik részecskének is meg kell "éreznie", hogy saját perdületét ezzel ellentétes irányba állítsa. De ahogy két részecske állapota így össze tud fonódni, úgy akárhány részecskére is igaz ez. Ily módon, ha feltételezzük, hogy a világ az ősrobbanás pillanatában egyetlen összefonódott valami volt, akkor következésképp a világ összes részecskéje "érzi" egymást. Mindannyian, és úgy alapvetően az egész világ egyetlen nagy összefonódott valami.
Az összeomlás pillanatának másik nagy furcsasága, hogy a jelek szerint teljesen véletlenszerű. Erről a véletlenszerűségről már írtam a Kvantummechanika, determinizmus és szabad akarat című bejegyzésemben. Jelen írásból, és az előbb említett írásból (melynek fő témája a határozatlansági reláció, és annak néhány filozófiai következménye) már nagyjából összerakható a kvantummechanika világképe. E szerint minden anyagi részecskének vannak részecske és hullám tulajdonágai. Ezen tulajdonságok egyszerre csak bizonyos pontatlansággal mérhetőek (lehet, hogy helyesebb lenne azt mondani, hogy léteznek). Minél pontosabban akarjuk meghatározni egy részecske hullám tulajdonságait, annál pontatlanabbul tudjuk meghatározni a részecske tulajdonságokat. Tulajdonképpen a határozatlansági reláció komplementer mennyiségei közül az egyik mindig valami hullám tulajdonság, míg a másik részecske tulajdonság. Ily módon a határozatlansági reláció beolvasztható ebbe az egész hullám-részecske kettősség képbe. A részecskét a kvantummechanika alapvetően valószínűségi hullámként kezeli, ami mindig csak a konkrét méréskor vesz fel valódi (részecskéhez köthető) értéket. Ezzel a képpel kicsit újra is értelmezhetjük az előző (szabad akaratos) bejegyzésben említett alagút effektust. Azt mondhatjuk, hogy mikor nem figyelünk oda, a dobozban lévő részecske hullámmá válik, és mikor újra megfigyeljük, akkor bizonyos valószínűséggel a dobozon kívül omlik össze újra részecskévé. Így tud kiszökni a dobozból. A hullámfüggvénnyel teljesen pontosan tud számolni a fizika, hajszál pontos valószínűségi értékeket kaphatunk minden pontra, de az összeomlással nem igazán tudnak elszámolni. Azt, hogy a részecske hova omlik össze, csak a jó Isten (talán szó szerint ;)) tudja. Emiatt ez a kérdés úgy tűnik kivezet a fizikából, ezzel helyet adva olyan dolgoknak, mint a szabad akarat. Ha ugyanis az agy működésében szerepet kapnak kvantummechanikai folyamatok, amivel a fizika nem tud elszámolni, úgy lehetséges, hogy ezen keresztül tud hatni egy a fizikán felül álló tudat a cselekedeteinkre. Ez persze nem bizonyíték a szabad akarat, a lélek, meg hasonlók létezésére, de egy lehetőség, ami a klasszikus fizikában nem létezik. Ha a világ a klasszikus fizika determinisztikus törvényei szerint működne, úgy az ősrobbanás pillanatában minden előre el lenne döntve. Erről írtam a fent említett bejegyzésemben, ami jól kiegészíti ezt a mostanit.
Remélem ezzel a kis írással sikerült rávilágítani arra, hogy a kvantummechanika miért olyan érdekes. Úgy tűnik, ez valahol a természettudományok peremén helyezkedik el, és erről a peremről egy egész érdekes, ugyanakkor valószínűleg elérhetetlen világ tárul elénk, ha elkezdünk egy kicsit filozofálni a következményeken. Olyan gondolatok villannak fel előttünk, mint a szabad akarat, a tudat lehetősége, vagy az objektív valóság hamis volta. Mivel ezekre a területekre elég nehéz (ha nem lehetetlen) betörni, rengeteg elmélet született a kvantummechanika értelmezésére. Bár ezek nagyon sokfélék, mindegyikük kellőképp bizarr. Olyan dolgok kerülnek elő, mint időben visszafelé haladó részecskék, párhuzamos univerzumok, vagy fizikai világon felül létező tudat (a Schrödinger kiscicáiban olvashat ilyeneket az ember). Százával sorakoznak az elméletek, és egyik sem sokkal jobb, vagy rosszabb, mint a másik (még nekem is van egy saját bejáratú értelmezésem, bár inkább csak amolyan gondolat ébresztő). Remélem sikerült kicsit kedvet csinálnom a téma mélyebb megismeréséhez. Jó elmélkedést ...
Újfent köszi a hozzászólást. :) Még sok mindent lehetett volna írni a kétréses kísérletről is, nemhogy a teljes kvantummechanikáról ... Amit az irreverzibilitásról írsz, az valóban nagyon érdekes. A kvantummechanika esetén ennek szerintem a determinizmus hiánya az oka, tehát a klasszikus fizikával szemben a kvantummechanikai folyamatok irreverzibilitása a nem determinisztikus jellegre vezethető vissza. Amúgy Penrose és Hawking is többször írt arról, hogy tulajdonképpen rejtély, hogy az idő miért mindig előrefelé telik. Tulajdonképpen ha jól tudom, a klasszikus fizikában egyedül a termodinamika második főtétele az, ami megakadályozza azt, hogy a folyamatok időben visszafelé történjenek. Ezért is használja előszeretettel Penrose és Hawking is a termodinamikai idő kifejezést. Amúgy sokat gondolkodtam rajta, hogy nem-e lehetne az idő telését, és annak irányát a kvantummechanikai irreverzibilitásra visszavezetni. Nem-e lehet az időnek valamiféle kvantummechanikai oka ... A másik ezzel kapcsolatos érdekesség, hogy tulajdonképpen a kölcsönhatások működéséhez a kvantumelmélet szerint elengedhetetlen a részecskék hullámként való viselkedése. Erre a Schrödinger kiscicáiban is volt utalás. Ott arról írtak, hogy amíg figyeled egy "kvantumfolyadék" részecskéit, addig az nem fog felforrni. Tulajdonképpen amíg megfigyeled, olyan mint ha állna az idő. A dolgok akkor történnek, ha nem figyelsz oda. Mint ha valamiképp a kvantummechanikának köze lenne az idő folyásához. Talán a speciális relativitás elmélet által bevezetett idő lassulás is valamiképp visszavezethető lenne valamilyen éter alapú kvantummechanikai modellre ... Gondolkodtam rajta, hogy írni kellene erről is valamit, de igazából ezek csak ilyen gondolat morzsák, amik úgy beugrottak. Nem alakult ki semmilyen kép erről a fejemben, és nem is tudnék róla semmi összefüggő dolgot írni. Lehet, hogy a gondolatmenet nem is vezet sehova, de minden esetre érdekes ...
VálaszTörlésAz abszolút nulla fokon előforduló jelenségekhez nem tudok olyan sokat hozzátenni. A szupravezetés magyarázatáról már olvastam, meg arról, hogy hőenergia hiányában nem omlik össze a hullámfüggvény. Ezekkel a jelenségekkel kapcsolatban nem vagyok annyira tájékozott, de biztos vagyok benne, hogy itt is találkozni sok érdekességgel. Érdekes az is, amit az univerzumról, és az anyag létének hőmérséklet függéséről írtál ...
Van még egy "érdekes" elmélet, Peter Russell egyik előadásában láttam (ő is korábban fizikus volt (Cambridge), most "tudat" tudományokkal foglalkozik), a logikája mindenképpen figyelemreméltó.
VálaszTörlésEz összefügghet esetlegesen a nemrég fénynél gyorsabb sebességek mérésével is.
A fénysebességgel kapcsolatban nem tudom miért gondolják, hogy mindig ugyanakkora volt az “Ősrobbanás” óta, hiszen már azt is tulajdonképpen indirekt módon bebizonyították, hogy a gravitáció az Univerzum kezdetén sokkal erősebb volt, mint manapság, tehát fokozatosan gyengült a jelenlegi szintre. Lehet, hogy a fény pedig fokozatosan (nagyon lassan) gyorsul?
Ő a következő gondolatkísérletet javasolja:
Van egy a fénysebességhez képest álló megfigyelő (A) és egy mozgó megfigyelő (B).
1. A-hoz képest egy fénysugár elindul és 300000km-t tesz meg egy másodperc alatt.
2. B elindul párhuzamosan a fénysugárral és egyre gyorsul ezáltal az ő órája egyre lassabban jár A órájához képest.
3. B eléri a fénysebesség 87%-t, ekkor az órája fele olyan sebességgel jár, mint A-nak, ezáltal 0,5mp-et megy A órájának 1 mp-e alatt, így csak 150000km tesz meg.
4. B eléri a fénysebesség 99,5%-át, ekkor már órája 0,1mp-et mutat A órájának 1mp-e alatt, ezért csak 30000km-t tesz meg.
5. Így folytatva, eléri a fénysebességet (tegyük most fel, hogy B-nek nincs tömege), ezáltal amit “lát”, az ugyanaz, mint amit a foton “láthat”. Tehát a foton nézőpontjából tudjuk érzékelni a valóságot.
Mit lát a foton?
1. Azt, hogy megállt az idő, ahogy elérte a fénysebességet (0,5mp, 0,1mp,…0mp)
2. Azt, hogy nincs tér, ahogy elérte a fénysebességet (150000km, 30000km,….0km)
Tehát a foton a nem tér és nem időben létezik! Ami a téridőn kívül létezik, azt felfoghatjuk úgy, hogy az az univerzális "tudat" (a fotonok hordozzák az információt).
Azt tudjuk, hogy a fénysebességhez közelítve a “látókör” (horizont) beszűkül, azaz ha a fénysebességhez képest lassulunk, ahogy a fenti kísérletben láthattuk a tér egyre jobban kinyílik (megjelenik) és az idő felgyorsul (megjelenik). Azaz a téridőt a fénynél lassabb anyag (ami mindig teljesül) hozza létre és tágítja egyre jobban, ahogy egyre lassabb.
Úgy is felfoghatjuk, hogyha egy fénysugárt látunk egy A pontból egy B pontba haladni és feltételezzük a fenti elmélet helyességét, akkor valójában a "fény" nem ment sehová, hanem csak az anyagi téridő "nyílt meg" és ezért látjuk azt az illúziót, hogy a fény megy valahonnan valahova, ez az illúzió pedig a nem más, mint maga a tudat "manifesztációja" a téridőben.
Ezáltal feltételezhetjük, hogy a fénysebesség is változik az idő kezdete óta, ami valójában azt jelenti, hogy mi lassulunk a fényhez képest folyamatosan és ez okozza az univerzum tágulását és a vöröseltolódást az érzékelt fényben? Ráadásul egyre nagyobb mértékben lassulunk, mivel a mérések az univerzum egyre gyorsuló tágulását mutatják.
Tehát elképzelhető, hogy a mért fénysebesség egyszerűen azért nagyobb, mert ha nagyon lassan is (most változott annyit, hogy már ki tudtuk mutatni?), de lassulunk a fényhez képest, mivel egyre nagyobb teret nyitunk, és egyre gyorsítjuk az időt, ezáltal egyre nagyobb távolságot tesz meg egyre rövidebb idő alatt a fény, ezért érzékeljük, hogy egyre gyorsabb?
Bocs, hogy ennyit írok, de sajnos nem tudom kivel ezeket megbeszélni, mert a környezetemet annyira érdekli az ilyesmi, mint engem a klasszikus balett...(ami lehet, hogy engem minősít) :))
A vallással kapcsolatban én is azt a részét gondoltam, ami a létezésünket és értelmét magyarázza, nem a morális tanításokat (aminek többségével én is egyet tudok érteni), mivel a kvantumfizika nem mond semmit arról, hogy "legyek jó". :))
VálaszTörlésA "véletlenszerű" intelligenciával kicsit az a problémám, hogy mi a visszacsatolás? Mi dönti el, hogy egy lépés jó volt-e avagy sem? Az ami "összegzi" a lépéseket annak a tudása (információja) honnan van?
Az evolúció inkább a "szaporaságot" és az "egyszerűséget" részesíti előnyben az intelligenciával szemben, az jobban segíti egy faj túlélésének esélyeit. Mi nagyon érzékenyek vagyunk a változásokra, egy nagyobbacska meteor simán elsöpör minket a földről, míg a csótányok lehet, hogy jól ellesznek utána is :)).
Azért azt gondolom, egyszer ki fog derülni, mi a helyzet legalábbis a jelenlegi világunkkal kapcsolatban, nevezetesen, mikor meghalunk. Ha semmi nem lesz utána, az is információ, ha nem is lesz hozzáférhető mások számára :))
+1
VálaszTörlésNincs mit hozzáfűzni ... :)
Itt is azt feszegetik, hogy kell-e tudatos megfigyelő.
VálaszTörlés(Ez elég fontos kérdés, mert az egész világképet megváltoztathatja.)
Szerintem -és szerintük - sem kell , maga a mérés omlasztja össze a hullámfüggvényt,
ezt "mérési hibának" nevezik
azaz, ha megmértem, és el is vetettem a mérési eredményt (azaz tudatos megfigyelő nem látta) akkor is összeomik a hullámfüggvény
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=414617
[...] segíthet jobban megérteni mindezt, az a kétréses kísérlet lehet, amiről bővebben írtam itt. Most csak felületesen ismertetem a dolgot, hiszen azt már az említett írásban bővebben [...]
VálaszTörlésSzia!
VálaszTörlésEzt már több helyen is olvastam és lenne egy észrevételem a következő mondattal kapcsolatban:
" fénynél gyorsabban nem közölhetünk információt".
Ez a spin / perdület nem olyan információ amit használni tudsz átvitelre, ez egy állapot amit mérni tudsz / bekövetkezik.
Ha képzeletben összekötünk két csillagot egy "földről látható úttal" majd az egyik csillagot megvilágítva egy lézerpointerrel végigvezetjük a pontot azon a bizonyos úton a másik csillagig nekünk csak egy másodpercünkbe kerül, viszont a két csillag között ha látnánk (mérhetnénk) az úton lévő fénysugár útját biztos több ezerszerese lenne a fény sebességének. Viszont információt ezzel nem tudunk átvinni egyik pontból a másikba.
Ez így van. A kvantummechanika effektusaival nem tudunk információt közölni, így a relativitáselmélet nem sérül. Einsteint mégis ez zavarta, hogy itt valami hatás a fénynél gyorsabban terjed, mivel ő a világot a fénysebesség végességére építette fel. Úgy is hívta ezért, hogy "kísérteties távolba hatás".
VálaszTörlésEzzel a kétrés kísérlettel kapcsolatban nagyon érdekelne, hogy mi történne
VálaszTörlésakkor, ha:
2 ember ülne azon a helyen ahol várjuk az interferencia képet. Az egyik
szembe vele és nem látná a réseken áthaladó fotonokat (és nem is tudna
semmit róluk), a másik megfigyelő pedig háttal ennek és azt a készüléket
figyelné amelyik rögzíti minden egyes időpontban a réseken áthaladó fotonok
helyét. Ő lenne aki a képet nem látja, de tudja melyik foton melyik résen
haladt át.
Így akkor az első megfigyelő látja az interferenciát, a másik nem mert
háttal van. De mi történik, ha hátrafordul a fal felé és odanéz?
Mivel tudja, hogy milyen úton jutottak el a falig a fotonok szét kell
számára esnie a képnek, de a másik megfigyelő nem tudja, tehát látnia
kellene.
A kérdésem pedig akkor az lenne, hogy ugyanabban az időpillanatban 2 ember
ugyanazt a falat nézve 2 különböző képet lát???
Meg kellene csinálni ezt a kísérletet otthon. Koherens fényt tudok
biztosítani, de fotonokat egyesével sajnos nem.:(
Általában ezeknél a több megfigyelős eseteknél kezd el nagyon paradox lenni az egész. Ilyen például Wigner barátjának paradoxona is (http://mek.oszk.hu/00500/00571/html/s9.htm itt keress rá a "Wigner barát" szavakra, vagy http://en.wikipedia.org/wiki/Wigner's_friend itt angolul). A paradoxon alapvetően Schrödinger macskája paradoxonra épül (http://lf.estontorise.hu/archives/297). Wigner azt a kérdést tette fel, hogy mi történik, ha a macskát megfigyelő fizikust magát is egy dobozba zárjuk. Ő az ő teste (agya, tudata, minden) is a fizika törvényeinek engedelmeskedik, akkor a dobozba zárt macskával dobozba zárt fizikus is szuperpozícióban van, és az egész csak akkor omlik össze, mikor Wigner kinyitja a dobozt. Persze az is lehet, hogy a dobozt egy másik fizikus nyitja ki, akivel együtt az egészet egy dobozba zárjuk. Ezt akármeddig lehet fűzni. A vége az, hogy végül is csak Wigner tudata tud hullámfüggvényeket összeomlasztani, tehát valójában csak ő létezik egyedül a világban. Ez a tiédhez hasonló esetre alkalmazva valami olyasmit jelent, hogy ha te meg egy barátod figyeltek egy eseményt, és mást kellene látnotok, akkor igazából az lesz meghatározó, hogy neked mit kellene látni, mert egyedül te létezel. Ez így egy nagy kulimász persze, de a kvantummechanika klasszikus koppenhágai értelmezéséből ez az egyik lehetséges következmény, ami kipottyan. Hallottam amúgy ezt már úgy is alkalmazni, hogy mindebből azt vezették le, hogy következésképp egy megfigyelő létezik, az pedig Isten (Morgan Freeman-nek van egy Féreglyukon át c. sorozata, annak az első részében beszél erről Miciho Kaku professzor). Van olyan értelmezés is, hogy minden hullámfüggvény összeomlásnál párhuzamos világokra oszlik szét az univerzum, és olyan is, ahol a hullámok időben visszafelé terjedve omlasztják össze a részecskék hullámfüggvényét. Ez utóbbi értelmezés azért szimpatikus sokaknak, mert kiküszöböli ezt a titokzatos tudatot, meg a megfigyelőt. (erről azt hiszem itt olvastam: http://www.libri.hu/konyv/schrodinger-kiscicai-es-a-valosag-keresese.html)
VálaszTörlésMondjuk igazából a te esetedben szerintem pont nem ilyenekről van szó. Bár ebben nem vagyok teljesen biztos, de szerintem a megfigyelhetőség ténye már összeomlasztja a hullámfüggvényt. Tehát még ha nem is nézel oda a detektorokra, magát a detektort csak úgy fogod tudni berakni a rendszerbe, hogy az interferencia kép eltűnjön. Innen pedig aztán teljesen mindegy, hogy egymáshoz képest mit csinál a két tudós, ha bent van a detektor, nem lesz interferencia kép. Ez így kicsit talán kusza, azért gondolom, hogy így van, mert ha nem így lenne, akkor a megfigyelés ténye befolyással lenne a kísérlet kimenetelére. Ezt nagyon fontos mindig szem előtt tartani, hogy bár azt mondjuk, hogy a "megfigyelő omlasztja össze" a hullámfüggvényt, valójában ráhatással nincs a folyamatra, egyszerűen csak mikor megfigyeljük, valamilyen állapotot látunk a szuperpozíció helyett, de ráhatásunk nincs a folyamatra. Ha nem így lenne, akkor lehetne pl. fénynél gyorsabban információt közölni azzal, hogy megfigyelek valamit.
Igen, végül is én is ezt agyaltam ki.
VálaszTörlésNem az odafordulás számít, hanem az, hogy belemérsz valamibe.
Kicsit úgy tudom elképzelni mint egy mozit. Mindenki látja a filmet, de ha valaki belenyúl a vetítőgépbe akkor mindenkinek megszűnik a film. Ez a legegyszerűbb magyarázat. Persze ez a "belenyúlás" nem egyértelmű. Nem tudom mi számít annak és miért.
Ezután azon kezdtem el gondolkodni, hogy mondjuk a két résből az egyikre fókuszálsz egy kamerát, de mondjuk be sem kapcsolod.
Akkor működne ez az egész? Lenne interferenciakép?
Azért itt nagyon óvatosan kell ám gondolkodni, mikor mérésről beszélünk, mert ez ilyen kis méretekben nem olyan triviális dolog, hogy "odafordítok egy kamerát". A fény maga nem látszik, ahogyan az elektron sem,meg semmi sem. Ahhoz, hogy megmérd, neki kell lőnöd egy másik részecskét. Ha az visszapattan, akkor van ott valami, ha nem, akkor nincs. Tehát azzal, hogy az egyik résre fordítasz egy kamerát, attól még nem történik semmi. Mondjuk a fotonoknak nem is nagyon lehet nekilökni semmit, de mondjuk képzeld el az elrendezést elektronokkal. Ott egy detektor a résnél úgy működne, hogy nekilök egy másik elektront, vagy valami indukciót mér, vagy valami, de ezek mind olyan dolgok, amik visszahatnak az elektronra. Ami tehát nagyon fontos, hogy ilyen mikroszkopikus méretekben minden fajta mérés egyben beavatkozást is fog jelenteni, máshogy nem megy. Itt írtam a határozatlansági relációról: http://lf.estontorise.hu/archives/197 , ez talán jobban rávilágít erre.
VálaszTörlésIgen, nekem is eszembe jutott, hogy ha lemegyünk igen kis méretig és csak egyesével nézzük a fotonokat az vagy a kamera CCD-jébe csapódik vagy az ernyőbe. Ezt így mérni nem nagyon lehet. Ez tényleg durva és egyértelmű beleavatkozás a foton pályájába.
VálaszTörlésDe ha mondjuk elektronnal nézem a kísérletet és a két rés az 2 kis tekercs, akkor ha 1-1 elektront átlövök ezeken akkor mérhetek indukált feszültséget, már jobba helyzet nem?
Ebben az esetben érdekelne mi történik, ha a tekercset sehová nem kötöm be, még a két végpontját is szabadon hagyom? Elképzelhetetlennek tartom, hogy ne működjön ez a kísérlet, mivel nem szólok bele az elektron pályájába. Magyarul meglenne az interferencia kép.
Ha bekötném a tekercset maximum azt tudom hirtelen elképzelni, hogy lassítaná az elektron sebességét a tekercsen való áthaladás de miért módosulna a pálya? Mert ugye módosulnia kell, hogy összeomoljon a kép.:)
Ha nem kötöd be a tekercset, nem indulhat áram benne, így visszahatni sem fog az elektronra, viszont ezzel az elrendezéssel detektálni sem tudod azt, így szerintem az interferencia kép is megmarad. Ha bekötöd a tekercset, akkor a rajta indukált áram alapján detektálhatod az elektront, de az indukált feszültség mágneses tere vissza fog hatni az elektronra, így az összeomlik, és az interferencia kép is el fog tűnni. De mondok neked jobbat, amit asszem a Schrödinger kiscicáiban olvastam. Ha a fotonos kétréses kísérlet két fénysugarának útjába különböző polarizátor lemezeket raksz, úgy a foton becsapódásánál annak polarizációja alapján meg lehetne tudni, hogy melyik foton melyik résen ment át. Csakhogy ebben az esetben megszűnik az interferencia kép. Ugyanakkor ha beraksz még két polarizátor lemezt, ami "visszaforgatja" a fotonokat úgy, hogy nem tudhatod a becsapódáskor, hogy melyik résen ment át a foton, akkor megint megjelenik az interferencia kép. Azt hiszem pont ezt hívják kvantum radírnak. Különben Albert Einstein kedvenc hobbija volt ez, amit te is próbálsz, hogy olyan elmés elrendezéseket keresett, ahol nem működik a kvantummechanika, de akármennyire is próbálkozott (és ugye nem volt buta az öreg), nem sikerült neki ilyet összehozni. Talán a legbonyodalmasabb ilyen megoldása a Bell egyenlőtlenségre épülő ERP kísérlet (keress rá a Bell egyenlőtlenségre, ha érdekel), amit halála után sikerült csak gyakorlatban is megvalósítani, és ez is a kvantummechanikát igazolta végül vissza.
VálaszTörlésNa jó.
VálaszTörlésKezdjük az elején a képeiddel. Letakarjuk az egyik rést, megvan a másik mögött a kép (folt). Letakarjuk a másikat megvan az első előtt. Egyáltalán mitől alakul ki interferencia (a 2 folt között???), ha a rések után már (saját maguk méretéhez képest) mesze vannak egymástól a fotonok / elektronok?
Ezt foton esetén azt hiszem úgy "szokás" csinálni, hogy a fényforrást egy BBO kristályra irányítják, ami kettéosztja a sugarat. Ezt a két sugarat már tetszőleges messzire viheted egymástól, amit aztán egy másik BBO kristállyal egyesítve meglesz az interferencia kép. De ez pontosabban le van írva az időképes kvantum radaros leírásban. Ott van róla ábra is, meg minden. Már ha erre irányult a kérdés.
VálaszTörlésNem, nem erre irányult.
VálaszTörlésHa mondjuk vízfelszínen nézzük a kétrés kísérletet ott értem a dolgot, mert a 2 rés után 1 pontból 180 fokban terjedő hullámok indulnak tovább és így elérhetik azt a hullámot ami a másik résből indult ki 180 fokban. Amit nem értek az az, hogy egyesével kilőtt fotonok / elektronok esetében ugyanígy 180 fokban kell elképzelni a tovább terjedést?
Azért gondolom, hogy nem, mert akkor ha csak 1 rés lenne nyitva akkor nem csak a rés mögött kellene a fényes résznek elhelyezkedni, hanem az ernyő teljes felületén. Viszont ahogy az ábrából is látszik csak a rések mögött vannak fényfoltok az ernyőn. Igazából azt nem értem itt az elején, hogy a 2 fényfolt közé hogyan kerül egy harmadik (interferenciakép), mikor a 2 fényfoltot létrehozó fotonok útja nem is keresztez(het)i egymást??
Szóval itt egy kicsit megakadtam.
A BBO kristály kicsit túl van misztifikálva. Szerintem az nem úgy működik.
Csináltam már zöld lézert YAG és KTP kristályból. A kéket pedig BBO-ból és ugyanúgy KTP-ből csinálják. A kristály maga nem választja szét a fényt. A YAG annyit csinál, hogy ha 808nm-es infra lézerrel gerjesztem akkor létrejön benne egy 1064nm-es lézersugárzás, ami után a KTP kristály megfelezi ezt és megkapjuk a szép zöld 532nm-es lézerfényt.
A BBO ugyanezt csinálja, csak ott 946nm lesz a gerjesztett fény frekvenciája és a KTP ezt felezi meg. Ez pedig 473nm lesz ami kék színű.
Természetesen ezek a kristályok megfelelően vannak ellátva tükröző réteggel, másképp nem jönne létre a lézersugár.
Sugarat kettéosztani lehet tükörrel is, de ahhoz, hogy interferenciát lássunk elég egy kis olcsó piacos pointer. Abban olyan rossz az optika, hogy alapból interferenciás foltot tud csak világítani.:)
Szerintem a válasz a kérdésedre az, hogy a foton csak addig részecske, amíg részecskeként figyeled meg, amúgy hullám. Igazából talán könnyebb is hullámként tekinteni rá, ha a kétréses kísérletet nézzük. Így akkor ugye hullámként elindul, megtörik a rések közti falakon, két hullámként halad tovább, majd interferál, és kialakul az interferencia kép. Igazából a fényhullám részecske jellegét az adja, hogy a fényimpulzus nem lehet tetszőlegesen kicsi a kvantumosság miatt, így tulajdonképpen a foton a legrövidebb kibocsátható fényimpulzus. Egyszerűbb lenne kis hullámdarabkaként tekinteni rá, csak nem teljesen úgy viselkedik. Egy vízhullám amikor átmegy a két résen, interferál, majd a falba ütközik, akkor minden pillanatban az interferencia képnek megfelelően kenődik szét a falon az energiája. Akár milyen rövid is a vízhullám, ez így lesz. A kvantummechanikában viszont ez nem működik, mivel az energia kvantált, így nagyon kis energia nem tud egyenletesen szétkenődni, csak egy ponton jelenhet meg. Így lesz végül az belőle, hogy az ernyőn egyetlen foton kilövésével (nagyon rövid hullám esetén) nem egy interferencia képet látsz, hanem egy pontot. Ha csak ezt a részét nézzük, akkor a foton részecskeként viselkedett, mert egy pontba csapódott be. Ha pedig sok fotont lősz ki, összeáll az interferencia kép, ahogyan írtam is. Szóval szerintem ennek az egésznek az esszenciája, hogy a fotont habár fényrészecskének képzeljük, nem szabad golyóként elképzelni, ugyanúgy, ahogyan sima hullámnak sem. A fizika részecske fogalma valami bigyó a kettő között, amihez hasonlót makroszkopikus körülmények közt nem láthatunk. Igazából minden részecske valójában hullám, de olyan érdekes fajta, ami ha becsapódik valahová, egy pontba ugrik össze (ez a hullámfüggvény összeomlása), a pont helyének valószínűsége pedig a hullám adott területen vett amplitúdójának megfelelő.
VálaszTörlés