Aaltohiukkasdualismin paradoksi ratkaistu Einsteinin hyväksi

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

http://www.physorg.com/news92937814.html

http://lanl.arxiv.org/abs/quant-ph/0702188

Pliis, voisiko joku ammattifyysikko tai sellaiseksi aikova selittää hieman enemmän. Huolimatta siitä, että besserwisserit kirjoittavat 10 viestiä jokaista yhtä kunnon viestiä kohden, asia on niin kiintoisa että selaan viestit läpi ja etsin helmet. Kiitos etukäteen.

Physicists Modify Double-Slit Experiment to Confirm Einstein's Belief Discussion at PhysOrgForum
Work completed by physics professors at Rowan University shows that light is made of particles and waves, a finding that refutes a common belief held for about 80 years.

In this modified double-slit experiment, a laser beam hits a screen with two small pinholes. As a particle, light goes through one of the pinholes. Through a lens system, the light is then imaged onto two detectors, where a certain detector measures only the photons, which went through a particular pinhole. In this way, Afshar verified the particle nature of light. As a wave, light goes through both pinholes and forms a so-called interference pattern of bright and dark fringes.

“Afshar’s experiment consists of the clever idea of putting small absorbing wires at the exact position of the dark interference fringes, where you expect no light,” Knoesel said. “He then observed that the wires do not change the total light intensity, so there are really dark fringes at the position of the wires. That proves that light also behaves as a wave in the same experiment in which it behaves as a particle.”

The findings of the Afshar experiment were published online on January 23 in the Foundations of Physics, an international journal devoted to the conceptual bases and fundamental theories of modern physics, biophysics and cosmology, with several distinguished Nobel laureates on its editorial board. The print version was published in the February 2007 edition and is now available in libraries throughout the world.

“The important new contribution is that light carries both wave and particle aspects at all times, and future experiments will further clarify the nature of each component.” Afshar said.

Flores continued, “It is interesting to note that even after 80 years we can still gain a better understanding about the nature of light using refined measurement techniques and creative ideas and therefore are able add to the vast insights of former scientists.”

Citation: Paradox in Wave-Particle Duality, Shahriar S. Afshar, Eduardo Flores, Keith F. McDonald and Ernst Knoesel, Foundations of Physics, 23 January 2007, DOI 10.1007/s10701-006-9102-8

Sivut

Kommentit (50)

Vierailija

Yleensä aaltohiukkasdualismissa aalto mielletään olevan sähkömagneettinen luonteeltaan. Kaikki hiukkaset kuitenkin käyttäytyvät kvanttimekaniikan mukaan myös aaltomaisesti. Eli jos vaikka oletamme valon koostuvan hiukkasista (fotonit), seuraa aaltoluonne kyllä kvanttimekaniikasta.

Mielipiteeni on siis, että valo koostuu hiukkasista ja aaltoluonne johtuu kvanttimekaniikasta.

Vierailija

En tiedä selvennänkö vai hämmennänkö asiaa enemmän, mutta tässä olisi jonkinlainen selitys aaltohiukkasdualismista, joka perustuu kvanttimekaniikkaan/kvanttikenttäteoriaan:

Ensin otetaan aaltoyhtälö, joka kuvaa jotain klassista kenttää (esim. sähkömagneettinen kenttä, tai elektronikenttä (huom. nyt siis ajatellaan elektronit & muut hiukkaset yhtälailla aaltoina, kuin esim valokin)). Aaltoyhtälö on sellainen yhtälö joka ottaa huomioon kaikki
aaltomaiset ominaisuudet, kuten aallon taittuminen, diffraktio yms.

Nyt kun meillä on aaltokuvaus, siihen voidaan yhdistää ns. hiukkaskuvaus "kvantittamalla" kyseinen aalto. Tämä on aika matemaattinen vaihe joten ei siitä sen enempää (ne jotka jo osaa kvanttimekaniikkaa
tietää että tämä tapahtuu vaatimalla, että kenttää ja kentän kanonista impulssia vastaavat operaattorit eivät kommutoi eli vaaditaan [q(x),p(x')]=idelta(x-x'), missä q on nyt kenttäoperaattori ja p sitä vastaava kanoninen impulssi, tai sitten vaan tekemällä teoria polkuintegraaleilla).

Okei. Nyt meillä siis on kvantitettu aaltoyhtälö, mitäs sitten? No sitten huomataan että aaltoyhtälöllä on ratkaisuja joiden energia ja liikemäärä on kvantittunut, eli ne kuvaa hiukkasia!

Jos tämä tehtiin nyt vaikka sähkömagneettisille aalloille ja elektroneille saadaan teoria (kvanttielektrodynamiikka), jossa valo (ja elektronit) käyttäytyy toisaalta vähän kuin aalto, mutta toisaalta vähän kuin hiukkanen, mutta tarkasti ottaen ei kuten kumpikaan vaan nimenomaan kuin jotain siltä väliltä.

(Ehkä tämä lähestymistapa on hieman epäintuitiivinen elektroneille koska yleensä elektronit ajatellaan nimenomaan hiukkasina, mutta sama homma olisi voitu tehdä ottamalla kvanttimekaniikka yhdelle hiukkaselle ja menemällä monihiukkasteoriaan, jolloin saadaan ihan sama teoria kuin edellisellä taktiikalla.)

Kaksoisrakokokeessa sitten huomataan, että elektronit/fotonit käyttäytyvät vähän niinkuin aalto ja toisaalta vähän niinkuin hiukkanen ja nimenomaan jos halutaan katsoa hiukkas ominaisuuksia
tai aalto ominaisuuksia ne voidaan kokeellisesti havaita, mutta kumpikaan näistä ominaisuuksista (aalto/hiukkas) ei ole koko stoori vaan pitää aina muistaa että elektronit ja fotonit (ja kaikki muutkin hiukkaset) käyttäytyy jotenkin aallon ja hiukkasen välillä!

Sitä että miksi kaikki käyttäytyy pienessä mittakaavassa aaltohiukkasdualismin mukaan ei ainakaan tällä hetkellä oikein ymmärretä, mutta tämä on niitä asioita jotka on vain havaittu (1900 luvun alkupuolella) ja niin näyttää vain kaikkien tähän mennessä tehtyjen kokeiden mukaan olevan.

Eihän tämä nyt mikään kovin hyvä selitys ole, mutta toivottavasti edes auttaa vähän..!
Jos kiinnostaa ottaa asioista enemmän selvää, hyvänä yleistajuisena kirjana voisin suositella R. P. Feynmannin kirjaa QED: Valon ja aineen ihmeellinen teoria tai englannin kielistä John Gribbinin kirjaa Schrödinger's Kitten's and the search for Reality.

Vierailija
Welli
Sama homma olisi voitu tehdä ottamalla kvanttimekaniikka yhdelle hiukkaselle ja menemällä monihiukkasteoriaan, jolloin saadaan ihan sama teoria kuin edellisellä taktiikalla.)

Mitä tarkoitat monihiukkasteorialla?

Vierailija

Kiitoksia vastauksista. En kyllä tarkoittanut selityksellä perustietoja kvanttifysiikasta, koska olen itse asiaa opiskellut yliopistolla vuonna yksi ja kaksi. Sen sijaan mistä kokessa on kysymys, on vielä hiukan hämärän peitossa.

Käsittääkseni kokessa on kumottu Bohrin komplementaarisuusperiaate.

Periaate sanoo, että fotoni voi käyttäytyä kuten aalto tai hiukkanen, mutta ei kuten aalto ja hiukkanen yhtä-aikaa. Klassisen fysiikan ja optikaan mukaan hiukkanen on aina aalto kunnes se absorboituu.

Tämä koe näyttäisi kumoavan mahdollisuuden Kööpenhaminalaiseen tulkintaan kvanttimekaniikasta, itse kvanttimekaniikka ei muutu miksikään. Myöskään Heisenbergin epätarkkusperiaate ei muutu mitenkään.

http://en.wikipedia.org/wiki/Complementarity_(physics)
lainaus ylläolevasta linkistä.

In the narrow orthodox form, it is stated that a single quantum mechanical entity can either behave as a particle or as wave, but never simultaneously as both; that a stronger manifestation of the particle nature leads to a weaker manifestation of the wave nature and vice versa.

Siis tuo ortodoksinen muoto ei ole sopusoinnussa kokeiden kanssa enää.

Vierailija
niih

“The important new contribution is that light carries both wave and particle aspects at all times,

Eikös tässä kerrota valossa olevan sekä aalto, että hiukkanen yhtä aikaa aina.
Eikö hiukkaset voisi koostua 2 komponentista, esimerkiksi nm:n kertomista E-bosoneista.

Vierailija
niih
Kiitoksia vastauksista. En kyllä tarkoittanut selityksellä perustietoja kvanttifysiikasta, koska olen itse asiaa opiskellut yliopistolla vuonna yksi ja kaksi. Sen sijaan mistä kokessa on kysymys, on vielä hiukan hämärän peitossa.

Käsittääkseni kokessa on kumottu Bohrin komplementaarisuusperiaate.

Periaate sanoo, että fotoni voi käyttäytyä kuten aalto tai hiukkanen, mutta ei kuten aalto ja hiukkanen yhtä-aikaa. Klassisen fysiikan ja optikaan mukaan hiukkanen on aina aalto kunnes se absorboituu.

Tämä koe näyttäisi kumoavan mahdollisuuden Kööpenhaminalaiseen tulkintaan kvanttimekaniikasta, itse kvanttimekaniikka ei muutu miksikään. Myöskään Heisenbergin epätarkkusperiaate ei muutu mitenkään.

http://en.wikipedia.org/wiki/Complementarity_(physics)
lainaus ylläolevasta linkistä.

In the narrow orthodox form, it is stated that a single quantum mechanical entity can either behave as a particle or as wave, but never simultaneously as both; that a stronger manifestation of the particle nature leads to a weaker manifestation of the wave nature and vice versa.

Siis tuo ortodoksinen muoto ei ole sopusoinnussa kokeiden kanssa enää.

Aa.. Vastasin siis aika hyvin aiheen vierestä! En tiedä hirveen paljoa näistä tulkintaan & mittausteoriaan liittyvistä asioista, mutta jos ehdin niin lukaisen sen artikkelin ja kerron ainakin oman mielipiteeni asiasta muutaman päivän päästä.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
niih
Tämä koe näyttäisi kumoavan mahdollisuuden Kööpenhaminalaiseen tulkintaan kvanttimekaniikasta, itse kvanttimekaniikka ei muutu miksikään. Myöskään Heisenbergin epätarkkusperiaate ei muutu mitenkään.

Hmm, jos kerran kyseinen koe falsifioi Kööpenhaminalaisen tulkinnan, niin puoltaako se siis monimaailma-tulkintaa?
Kyseiset tulkinnat ovat kaksi ääripäätä kvanttifysiikan tulkinnoista... toinen ääripää on ilmeisesti osoitettu mielettömäksi.

∞ = ω^(1/Ω)

de Selby
Seuraa 
Viestejä1231
Liittynyt16.3.2005

Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Gravity sucks.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
de Selby
Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Voidaan kysyä, ja on kysyttykin.
Tässä aiheessa esiin tuodun kokeen tulos osoitti, että yksittäinen fotoni käyttäytyy samaan aikaan sekä hiukkasen että aallon tapaisesti. Fotoni on siis jonkinlainen "värähtelevä olio"... säieteorian säie?

∞ = ω^(1/Ω)

de Selby
Seuraa 
Viestejä1231
Liittynyt16.3.2005
derz
de Selby
Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Voidaan kysyä, ja on kysyttykin.
Tässä aiheessa esiin tuodun kokeen tulos osoitti, että yksittäinen fotoni käyttäytyy samaan aikaan sekä hiukkasen että aallon tapaisesti. Fotoni on siis jonkinlainen "värähtelevä olio"... säieteorian säie?

Eli että yksi ainoa fotoni voi muodostaa interferenssikuvion?!?

Gravity sucks.

Vierailija
de Selby
derz
de Selby
Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Voidaan kysyä, ja on kysyttykin.
Tässä aiheessa esiin tuodun kokeen tulos osoitti, että yksittäinen fotoni käyttäytyy samaan aikaan sekä hiukkasen että aallon tapaisesti. Fotoni on siis jonkinlainen "värähtelevä olio"... säieteorian säie?



Eli että yksi ainoa fotoni voi muodostaa interferenssikuvion?!?

Ei yksi fotoni voi muodostaa, useat fotonit muodostavat kun niitä lähetetään 2 reikäisen varjostimen läpi yksitellen.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
de Selby
derz
de Selby
Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Voidaan kysyä, ja on kysyttykin.
Tässä aiheessa esiin tuodun kokeen tulos osoitti, että yksittäinen fotoni käyttäytyy samaan aikaan sekä hiukkasen että aallon tapaisesti. Fotoni on siis jonkinlainen "värähtelevä olio"... säieteorian säie?



Eli että yksi ainoa fotoni voi muodostaa interferenssikuvion?!?

fenomenologi tuohon jo vastasikin, mutta mainittakoon vielä, että kaksoisraossa yksittäisen fotonit interferoivat "itsensä" kanssa, minkä seurauksena tuo kyseinen interferenssikuvio syntyy monen yksittäisen fotonin jälkeen.

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija
derz
de Selby
derz
de Selby
Voidaanko perustellusti kysyä, että käyttäytyykö fotoni hiukkasen tapaan kun tarkastellaan vain yhtä fotonia tai vain muutamaa fotonia, ja aaltomaisesti kun tarkastellaan suurta joukkoa fotoneita?

Voidaan kysyä, ja on kysyttykin.
Tässä aiheessa esiin tuodun kokeen tulos osoitti, että yksittäinen fotoni käyttäytyy samaan aikaan sekä hiukkasen että aallon tapaisesti. Fotoni on siis jonkinlainen "värähtelevä olio"... säieteorian säie?



Eli että yksi ainoa fotoni voi muodostaa interferenssikuvion?!?

fenomenologi tuohon jo vastasikin, mutta mainittakoon vielä, että kaksoisraossa yksittäisen fotonit interferoivat "itsensä" kanssa, minkä seurauksena tuo kyseinen interferenssikuvio syntyy monen yksittäisen fotonin jälkeen.

Mainittakoon vielä että yksittäiset fotonit interferoivat itsensä kanssa, koska ne muodostuvat EHKÄ 2 erillisestä hiukkasesta.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
fenomenologi
Mainittakoon vielä että yksittäiset fotonit interferoivat itsensä kanssa, koska ne muodostuvat EHKÄ 2 erillisestä hiukkasesta.

??? nyt kyllä professori saa luvan selittää hieman tarkemmin.
Miten se, että hiukkanen koostuu kahdesta eri komponentista, liittyy superpositioperiaatteeseen? Protonitkin koostuvat jopa kolmesta kvarkista, mutta sillä ei ole mitään tekemistä superpositioperiaatteen kanssa.
Vai oletko hylkäämässä koko modernin kvanttifysiikan, joka pitää kutinsa havaintojen kanssa ainakin 99.9999999999%:n (siis 12 numeron) tarkkuudella?

∞ = ω^(1/Ω)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat