sciencetalk

Stel je kent de producten van een botsing van elementaire deeltjes, kan je daar dan in alle gevallen uit afleiden welke deeltjes met welke snelheden er gebotst zijn?

Dag Bartjes, U schrijft:

kan je daar dan in alle gevallen uit afleiden welke deeltjes met welke snelheden er gebotst zijn?"

- Zoals ik het begrepen heb denken ze in CERN en gelijkaardige onderzoekscentra, dat ze dat wel kunnen. Door analyse van de tweede en derde generatie deeltjes (botsingsproducten), leiden ze allerlei dingen af, in verband met de originele deeltjes (de deeltjes die ze doen botsen hebben). Ze gebruiken wel statistiek (dus kansen), dus via statistische afleiding kunnen ze "alle gevallen" berekenen, denken ze

- Ik schrijf "zoals ik het begrepen heb", dit impliceert dat ik graag zou een bevestiging of ontkenning hebben van mensen hier op het forum die er meer verstand van hebben, want misschien heb ik het verkeerd begrepen.

Ik weet er ook onvoldoende vanaf, maar ik vermoed dat je in sommige gevallen niet verder dan kansen kunt komen. Als dat zo is gaat er bij zo'n botsing informatie verloren. Immers kun je dan uit kennis van de botsingsresultaten alleen de vroegere situatie niet meer met zekerheid reconstrueren. En dat is mijn punt.

Dus ook ik wacht het oordeel van de deskundigen in spanning af.

Ik weet er ook onvoldoende vanaf, maar ik vermoed dat je in sommige gevallen niet verder dan kansen kunt komen. Als dat zo is gaat er bij zo'n botsing informatie verloren. Immers kun je dan uit kennis van de botsingsresultaten alleen de vroegere situatie niet meer met zekerheid reconstrueren. En dat is mijn punt.

Een eenvoudige manier om in te zien dat informatie niet verloren gaat, is dat veruit de meeste fysische wetten tijd-symmetrisch zijn. (Tweede wet van de thermodynamica als belangrijke uitzondering, zoals eerder gezegd). Bijgevolg kan er geen informatie bijgemaakt worden of verdwijnen.

Let, niet alle processen zijn tijdssymmetrisch. Er zijn belangrijke uitzonderingen met de zwakke kernkracht. Maar dat wil nog niet zeggen dat informatie verloren gaat. Het is slechts dat ALS de wet tijdssymmetrisch is, DAN gaat er sowieso geen informatie verloren.

http://en.wikipedia.org/wiki/Arrow_of_time

http://en.wikipedia.org/wiki/T-symmetry

317070 schreef: ↑do 03 apr 2014, 18:17
Het is slechts dat ALS de wet tijdssymmetrisch is, DAN gaat er sowieso geen informatie verloren.

Ik zie de logica daarvan niet. Mogelijk hebben we het niet over hetzelfde. Om op de verbrande brief terug te komen: wanneer er door het verbranden van een brief een situatie optreedt zodanig dat uit de volledige kennis van die situatie ook in principe niet meer volledig te reconstrueren is wat er in die brief stond, dan is er sprake van het verloren gaan van informatie. Mee eens?

Verder over de botsing van elementaire deeltjes. Wanneer er bij een dergelijke botsing meerdere mogelijke uitkomsten zijn (met bijbehorende kansen), dan kan je uit één beschikbare uitkomst niet meer - met zekerheid - terug redeneren naar de oorspronkelijke botsende deeltjes. Daarmee is dan informatie verloren gegaan.

Ik zie de logica daarvan niet. Mogelijk hebben we het niet over hetzelfde.

Ik heb twee biljartballen die ik laat rondbotsen op een tafel. De wetten van die biljartballen zijn tijdssymmetrisch, als je het in omgekeerde richting zou afspelen, zou je niet kunnen zeggen dat het in omgekeerde richting afspeelt. Dit houdt ook in dat informatie over waar de ballen op een bepaald tijdstip waren, nooit verloren gaat in de toekomst. Je kunt steeds terugrekenen naar hoe de situatie van de ballen vroeger was, net zoals je kunt vooruitrekenen hoe de situatie van de ballen in de toekomst gaat zijn.

Dus er wordt geen informatie gevormd en er gaat er geen verloren door de ballen op een tafel te laten rondrollen, volgt uit hun tijdssymmetrie (en het feit dat het systeem gedetermineerd is).

Om op de verbrande brief terug te komen: wanneer er door het verbranden van een brief een situatie optreedt zodanig dat uit de volledige kennis van die situatie ook in principe niet meer volledig te reconstrueren is wat er in die brief stond, dan is er sprake van het verloren gaan van informatie. Mee eens?

Eens.

317070 schreef: ↑do 03 apr 2014, 19:47
Ik heb twee biljartballen die ik laat rondbotsen op een tafel. De wetten van die biljartballen zijn tijdssymmetrisch, als je het in omgekeerde richting zou afspelen, zou je niet kunnen zeggen dat het in omgekeerde richting afspeelt. Dit houdt ook in dat informatie over waar de ballen op een bepaald tijdstip waren, nooit verloren gaat in de toekomst. Je kunt steeds terugrekenen naar hoe de situatie van de ballen vroeger was, net zoals je kunt vooruitrekenen hoe de situatie van de ballen in de toekomst gaat zijn.

Dus er wordt geen informatie gevormd en er gaat er geen verloren door de ballen op een tafel te laten rondrollen, volgt uit hun tijdssymmetrie (en het feit dat het systeem gedetermineerd is).

Dat begrijp ik. In een dergelijke volledig deterministische situatie heb je met een beschrijving van de toestand op zeker moment tezamen met de botsingswetten alles wat er over het systeem te zeggen valt in handen. In die zin gebeurt in dat systeem nooit iets nieuws, en blijft de informatie-inhoud constant.

Daarom heb ik in mijn tegenvoorbeelden ook keuzemomenten ingebouwd waarop de natuur de een of andere weg moet gaan zonder dat deze door het verleden wordt voorgeschreven. Dat is - naar de gebruikelijke opvatting - kwantummechanisch vrij eenvoudig te regelen. Maar kan ook klassiek:

Daarom heb ik in mijn tegenvoorbeelden ook keuzemomenten ingebouwd waarop de natuur de een of andere weg moet gaan zonder dat deze door het verleden wordt voorgeschreven. Dat is - naar de gebruikelijke opvatting - kwantummechanisch vrij eenvoudig te regelen.

Waar zitten die keuzemomenten dan? Ik zie ze niet.

Bartjes schreef: ↑do 03 apr 2014, 20:19Maar kan ook klassiek:

https://www.youtube....h?v=KNnQxDVyd8M

http://physics.stackexchange.com/questi ... s-equation

De dome is niet fysisch realistisch, ze is niet Lipschitz continu. Op een gelijkaardige manier zou je ook met fractale objecten kunnen aantonen dat de wetten van Newton niet deterministisch zijn, maar dat is niet relevant, want dergelijke objecten zijn niet fysisch realistisch.

317070 schreef: ↑do 03 apr 2014, 21:24
Waar zitten die keuzemomenten dan? Ik zie ze niet.

Bij verbranding komen kwantumprocessen kijken, dus speelt toeval er een rol in. Het resultaat van de verbranding (met name wanneer precies wat gebeurt) wordt dus niet alleen door de brief en de wetten van de kwantumchemie bepaald. Kwantummechanica levert slechts kansen, maar in de macroscopische praktijk gebeuren dingen uiteindelijk wel of niet. Niet alle identieke brieven zullen dus op exact de zelfde wijze verbranden. In het geval van de botsing van elementaire deeltjes is ook sprake van kansen die wel of niet gerealiseerd worden.

http://physics.stack...nd-its-equation

De dome is niet fysisch realistisch, ze is niet Lipschitz continu. Op een gelijkaardige manier zou je ook met fractale objecten kunnen aantonen dat de wetten van Newton niet deterministisch zijn, maar dat is niet relevant, want dergelijke objecten zijn niet fysisch realistisch.

Dat is een gezochte tegenwerping. De dome heeft een vloeiende vorm waar niets fysisch onrealistisch aan zit. Heel anders dan bij een oneindig verfijnd object als een fractaal. De dome is niet onrealistischer dan een volmaakte biljartbal.

Bij verbranding komen kwantumprocessen kijken, dus speelt toeval er een rol in.

Akkoord, er kan fysieke informatie verdwijnen. Maar verdwijnt er ook quantuminformatie? (=de informatie die wel sneller dan het licht gecommuniceerd kan worden, omdat ze toch willekeurig is)

Of nog anders, zou je in de quantumtheorie kunnen waarnemen als de richting van de tijd omgedraaid zou worden? (met waarnemen in de quantumfysische betekenis, de enige die daar relevant is)

Het antwoord is ja, je kunt het waarnemen. Maar, dat kun je niet meer als pariteit en ladingen van deeltjes tegengesteld worden. (Althans, dat denkt men: http://en.wikipedia....iki/CPT_theorem )

Dus, ook in de quantummechanica gaat geen informatie verloren.

De dome is niet onrealistischer dan een volmaakte biljartbal.

Toch wel, ze is niet Lipschitz continu in de top terwijl alle fysische objecten dat net wel zijn. Je dome is dus geen fysisch object.

Laat ons even samenvatten

Dus de bewuste brief verbrand. Er kunnen zich volgens de theorie allerlei mogelijkheden voordoen op kwantumvlak. Maar de som van massa en energie zal hetzelfde blijven (als we massa en energie gelijk stellen). Er zal zich echter slechts een mogelijkheid realiseren zowel op kwantumniveau als op macroniveau.

De resultaten op macroniveau zullen volgens de klassieke fysica in principe steeds identiek zijn, telkens als men een identieke brief op identieke manier verbrand.(omkeerbaarheid van wetten fysica).

Is dit wel zo, kan met andere woorden de onzekerheid op kwantumvlak zorgen voor een onzekerheid op macrovlak? Ik heb de indruk dat Bartjes "ja" zal antwoorden 31 70 70 "neen".

Wel is het zo dat zich dus maar een mogelijkheid realiseert, en dat de myriaden aan mogelijkheden onder mekaar wegvallen zoals tegengestelde golven mekaar kunnen uitdoven, en er maar een werkelijkheid wordt. Zijn er al proeven geweest die de omkeerbaarheid van fysieke processen aanvechten én algemeen aanvaard worden door de concensus?

@ 317070

Het ontaardt zo in een spel met woorden.

Stel dat je als botsingsresultaat deeltjes hebt die in principe van twee heel verschillende botsingen afkomstig kunnen zijn, dan kan je daaraan niet meer zien welke botsing het geweest is. Hoogstens kan je daarvoor waarschijnlijkheden geven. Bij gevolg is er informatie verloren gegaan. Maar kennelijk is de kwantuminformatie dan nog wel aanwezig? Maar waar dan? Bij de meting zijn de golffuncties immers ingestort. Ik vind het allemaal bijzonder schimmig. Misschien klopt het zoals de kwantumfysica wel meer verrassingen oplevert, maar dan zal men toch met zeer overtuigende experimenten moeten komen.

De dome kan net zo nauwkeurig als fysisch object worden benaderd als een volmaakte bol, en de grens voor de in beide gevallen haalbare nauwkeurigheid ligt het niet-continue karakter van materie. Aan atomen en moleculen kan je nu eenmaal niet verder vijlen en slijpen.

Stel dat je als botsingsresultaat deeltjes hebt die in principe van twee heel verschillende botsingen afkomstig kunnen zijn,

Die veronderstelling impliceert inderdaad dat informatie verdwijnt. Die veronderstelling mag je volgens mij dus niet maken. Als je een botsingsresultaat volledig kent, dan kan die maar uit 1 botsing afkomstig zijn.

De dome kan net zo nauwkeurig als fysisch object worden benaderd als een volmaakte bol.

Dit artikel legt het beter uit dan ik het kan: http://philsci-archi.../NortonDome.pdf

Het argument heeft in ieder geval niets met moleculen e.d. te maken.

Basically, er zijn voorwaarden om uit de wetten van Newton gedetermineerdheid van een systeem te veronderstellen. Eén van die voorwaarden is dat de kracht op een object in functie van zijn plaats continu afleidbaar is. Dit is in onze wereld een realistische aanname, er is geen enkele kracht gekend die daar niet aan voldoet. In een universum met die regel kan zo een dome dan ook niet gemaakt worden, dat leidt namelijk tot inconsistenties.

De kracht in Norton's dome is niet afleidbaar in zijn top, en zo komt hij tot een niet-gedetermineerdheid. Het is dus veilig om te stellen dat het geen fysisch object in de theorie van Newton is, het is een niet te produceren object in een universum waar krachten continu afleidbaar naar plaats zijn. De vraag is natuurlijk hoe breed je de theoriën van Newton neemt. Is het nuttig om na te denken over zijn theoriën, in contexten waarvoor het niet bedoelt is? Zoals met niet continu afleidbare oppervlakten, of fractale functies, of discontinuïteiten in de ruimte, of ...

Persoonlijk vind ik van niet.

Soit, dat artikel legt het beter uit dan ik het kan, denk ik.

317070 schreef: ↑vr 04 apr 2014, 02:18
Die veronderstelling impliceert inderdaad dat informatie verdwijnt. Die veronderstelling mag je volgens mij dus niet maken. Als je een botsingsresultaat volledig kent, dan kan die maar uit 1 botsing afkomstig zijn.

Op die manier ga je al uit van die zogenaamde wet volgens welke informatie niet verloren kan gaan. Voor mij is die wet op zich al bijzonder onaannemelijk. Die wet zou voor mij wel aannemelijker worden als men op andere gronden al weet dat een botsingsresultaat altijd maar van één specifieke botsing afkomstig kan zijn, en dat je dus altijd terug kan redeneren van het botsingsresultaat naar de deeltjes die hebben gebotst. Jammer genoeg ben ik onvoldoende bekend met de deeltjesfysica om daar iets met zekerheid over te zeggen. Maar een cirkelredenering waarbij je op grond van het niet kunnen verdwijnen van informatie concludeert dat je bij botsingen altijd terug kunt redeneren volstaat niet om het behoud van informatie te onderbouwen.

Kortom: die veronderstelde wet op het behoud van informatie heeft interessante en toetsbare consequenties, en het is op basis van pogingen tot falsificatie dat die wet zal moeten worden onderbouwd (als die inderdaad klopt).