Waar bestaat de detectie uit bij het twee-spleten experiment?

[Gast]

Leuk filmpje. De wondere wereld van Kwantum Mechanica

Maar serieus om QM, alleen dit al eigenlijk, echt goed en volledig te begrijpen is het echt (in een textbook) één en al hardcore wiskunde. (Wat mij de pet te boven gaat.) En waarna de gehele ART "a walk in the park" is.

Bij kwantummechanica is dit nog veel meer zo. Bijvoorbeeld dat deeltjes, elektronen, zich tegelijkertijd op ieder mogelijke locatie in een orbitaal rondom een atoomkern bevindt. Dit volgt puur uit de wiskunde en er is geen mens die dit natuurkundig begrijpt noch begrijpen kan.

Natuurlijk is dat te begrijpen, als je het als een golf beschouwt.

En ook vaak verschillende wiskundige modellen die dezelfde uitkomsten geven, maar waarbij de onderliggende fysica verschillend is.

Welke verschillende modellen?

"Het rare is dat niemand de kwantumtheorie echt begrijpt. Het citaat dat in de volksmond wordt toegeschreven aan natuurkundige Richard Feynman wat waarschijnlijk apocrief is, maar nog steeds waar: als je denkt dat je de kwantummechanica begrijpt, dan is dat niet zo."

Niet apocrief.
The character of physical law: "I think I can safely say that nobodey understands quantum mechanics".

Dat wil niet zeggen dat "we" er vrijwel niets van begrijpen. De formules waarmee we kwantummechanica kunnen doorrekenen komen niet zomaar uit de lucht vallen.

Misschien handig als je eerst de links leest. (Helemaal bij een quotatie.)

Een atoom orbitaal is geen golf. Het wordt beschreven met een golffunctie, waarbij de exacte betekenis afhangt van de interpretatie.

Misschien is dit interessant voor je, onder "vergelijking":

https://nl.m.wikipedia.org/wiki/Interpr ... mmechanica

In de kwantummechanica zijn dynamische representaties (dynamic pictures) verschillende equivalente manieren om de dynamiek van een kwantumsysteem wiskundig te formuleren.

@zoeff

Op jouw vraag is geen eenvoudig antwoord .. tenminste, ik ben geen deeltjesfysicus of kwantum fysicus, maarruhm .. zover ik weet geeft iedere interactie, dus bij iedere meting (bij wat voor deeltjes dan ook), een ineenstorting van de golffunctie. Waarom?

Dat wordt hier volledig uitgelegd. (Maar is wel wat een studie op zich):

https://www.quora.com/What-does-it-mean ... srid=zjz6K

En geeft/is waarschijnlijk geen bevredigend antwoord.
Hopelijk kan Xilvo dan ook een kort en vooral krachtig antwoord bieden (of iemand anders natuurlijk .. ben erg benieuwd!).

[Xilvo]

Misschien handig als je eerst de links leest. (Helemaal bij een quotatie.)

Dat heb ik gedaan. Maar mijn citaat ("I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics") is letterlijk zo door Feynman geschreven.

Een atoom orbitaal is geen golf. Het wordt beschreven met een golffunctie, waarbij de exacte betekenis afhangt van de interpretatie.

Ook dat is een interpretatie. Is licht een golf of wordt het slechts door een golf beschreven?
Elektronen kunnen interferentiepatronen produceren. Zijn het golven?

[Gast]

Nee. Dat is niet juist. Het elektron is geen golf (noch een deeltje), het is een elementaire excitatie van een veld (QFT).

In het beste geval zou je kunnen zeggen dat wanneer de positie van het elektron wordt gemeten, deze beperkt kan worden tot een klein volume van ruimte (deeltje-achtig gedrag), maar wanneer deze niet wordt beperkt door een meting (interactie), wordt de positie-operator (die de waarschijnlijkheid van een meting bepaalt) beheerst door een golfvergelijking.

Exact hetzelfde geldt voor licht/fotonen in QM: bijv. met het tweespletenexperiment.
(Waar geen bruikbare analogie voor is die zinvol en niet misleidend zou zijn.)

De kwantumtoestand van het systeem is een superpositie van klassieke toestanden. Zo'n superpositie heeft geen betekenis in de klassieke wereld. Het proberen te beschrijven met behulp van klassieke concepten (zoals golven) is op zijn best misleidend, maar veel waarschijnlijker is het een direct obstakel voor begrip. Je kunt kwantumfysica simpelweg niet begrijpen zonder wiskunde (helaas). Menselijke intuïtie is niet ontworpen voor die taak. Dit is geen goedkope uitvlucht oid van mijn kant. De natuur (volgens kwantummechanica) gedraagt ​​zich echt op een manier die fundamenteel in strijd is met de klassieke concepten die de basis vormen voor onze intuïtie.

En nogmaals ( .. toch?), de reden dat het een ‘golffunctie’ genoemd wordt, is dat het een vergelijking is die er uit ziet als een golf wanneer het in een grafiek wordt weergegeven.

Zeggen dat het een golf is mag jouw (m.i. en 'with all due respect' een wat gesimplificeerde soort van) interpretatie zijn om het intuïtief logisch te maken .. maar de realiteit (onderliggende fysica) "bestaat niet uit interpretaties" noch werkt het zo in QM.

Kwantummechanica is duidelijk niet-klassiek en kan niet worden begrepen in termen van klassieke objecten, deeltjes, golven .. whatever.

.. Dat is trouwens natuurlijk niet hetzelfde als "het helemaal niet kunnen begrijpen". Feynman gebruikte dat citaat één x in een lezing (nooit geschreven), maar was meer een grapje volgens mij, zie hier (onderaan):

https://en.m.wikiquote.org/wiki/Talk:Ri ... hanics.%22

Maar goed, dat is verder niet belangrijk.

Dit is allemaal vrij stellig, maar niet een persoonlijke mening. Werkelijk iedere deskundige die ik hierover vraag beaamt dit.

"Now, if you'll excuse me. I must be on my way."- Jimi ;

[Xilvo]

Nee. Dat is niet juist. Het elektron is geen golf (noch een deeltje), het is een elementaire excitatie van een veld (QFT).

Wat iets "is" is een filosofische vraag. Absolute uitspraken als "het is" of "het is niet" zijn altijd interpretaties.
Wat is een "elementaire excitatie van een veld"?

De kwantumtoestand van het systeem is een superpositie van klassieke toestanden. Zo'n superpositie heeft geen betekenis in de klassieke wereld. Het proberen te beschrijven met behulp van klassieke concepten (zoals golven) is op zijn best misleidend, maar veel waarschijnlijker is het een direct obstakel voor begrip.

Een foton of elektron beschouwen als een golf is niet misleidend en maakt veel begrippen inzichtelijk. Bijvoorbeeld over kwantisering in een potentiaalput, bijvoorbeeld van Heisenbergs onzekerheidsrelaties.

Het is niet de hele beschrijving maar voor veel toepassingen heel adequaat.

En nogmaals ( .. toch?), de reden dat het een ‘golffunctie’ genoemd wordt, is dat het een vergelijking is die er uit ziet als een golf wanneer het in een grafiek wordt weergegeven.

Het is een vergelijking die eruit ziet als elke andere (complexe) golfvergelijking.
De golffunctie beschrijft het golfachtig gedrag van bijvoorbeeld een elektron. Daarmee kun je bijvoorbeeld uitrekenen wat de haalbare resolutie van een elektronenmicroscoop is, omdat het elektron zich (ook) gedraagt als een golf, net als de golflengte van het gebruikte licht de maximale resolutie van een lichtmicroscoop bepaalt.

[Gast]

Wat is een "elementaire excitatie van een veld"?

Een soort filosofische interpretatie kennelijk.

Sorry hoor, maar ik kan hier niet serieus op in gaan.

[sensor]

Er zitten twee kanten aan dit experiment (zoals altijd).
1. Wiskundige: de golffunctie is simpelweg de oplossing van de Schrödinger vergelijking en meer niet.
QM is gebaseerd op een aantal basis postulaten. Dat is wiskunde geen filosofische interpretatie.
Maar hoe komen we dan op die sinusvormige golffunctie. Antwoord de golffunctie heeft sinusvorige oplossingen bijvoorbeeld in de stationaire toestand.

2. Filosofisch: het gaat dan meestal om de Kopenhagense interpretatie.
De Kopenhagen interpretatie is een interpretatie van de kwantummechanica die rond 1927 geformuleerd werd door Niels Bohr en Werner Heisenberg toen zij samenwerkten in Kopenhagen. Bohr en Heisenberg breidden de waarschijnlijkheidsinterpretatie van de golffunctie, zoals die door Max Born was opgesteld, uit.

In de volkskrant staat nog een toevoeging op dit verhaal. Heisenberg had het idee voor zijn filosofische interpretatie van Grete Hermann. Deze vrouw is vergeten in de historie:
https://www.volkskrant.nl/wetenschap/gr ... ~bb47362d/

[sensor]

[Xilvo]

Is een golffunctie realiteit?
link
link

Niet de enige interpretatie of de enig mogelijke.
Maar het standpunt dat een golf, beschreven door een golffunctie, geen "echte" golf is, is slechts een persoonlijke opinie/interpretatie, geen universeel geaccepteerde waarheid.

[sensor]

Ik denk dat deze discussie meer over mainstream qm gaat, daar reken ik de pbr theorie die het probabilistische karakter van QM ontkent niet toe, maar zeker wel interessant. Een andere variant is deterministische QM van 't Hooft. https://arxiv.org/pdf/2005.06374.pdf

https://www.rug.nl/research/vsi/events/ ... thooft.pdf

[Gast]

Nog even dit:

Wat iets "is" is een filosofische vraag. Absolute uitspraken als "het is" of "het is niet" zijn altijd interpretaties.

Sorry hoor, maar dat vind ik wel een hele eigenaardige uitspraak. Het is toch een wetenschapsforum? Geen filosofie forum. Als in wetenschap (fysica) niet gezegd mag worden wat iets is of niet is .. tja, kan ik de daarop volgende vraag

Wat is een "elementaire excitatie van een veld"?

eigenlijk niet beantwoorden, maar:

Ik neem aan dat je weet wat een excitatie van een (kwantum)veld is en dus "valt" over het woordje "elementair":

Omdat het veld wordt uitgedrukt als een som van (een oneindig aantal) harmonische oscillatoren; deze harmonische oscillatoren worden gekwantiseerd; en elk van deze kwantum harmonische oscillatoren zal daarom een ​​grondtoestand hebben en eenheden van oscillatoren, i.e., elementaire trillingen bovenop die grondtoestand.

.. verder is kwantum mechanica voor mij iig één grote mind***!

[Xilvo]

Wat iets "is" is een filosofische vraag. Absolute uitspraken als "het is" of "het is niet" zijn altijd interpretaties.

Sorry hoor, maar dat vind ik wel een hele eigenaardige uitspraak. Het is toch een wetenschapsforum? Geen filosofie forum. Als in wetenschap (fysica) niet gezegd mag worden wat iets is of niet is ..

Je maakt onderscheid tussen wetenschap en filosofie. Ten onrechte. (Wetenschaps-)filosofie is legitieme wetenschap.
Dit forum kende ooit ook een subforum filosofie. Dat is gesloten, niet omdat het geen wetenschap zou zijn, maar omdat het vaak eindeloze discussies gaf die uiteindelijk nergens toe leidden. Om die reden ben ik niet zo dol op filosofische discussies. Niet omdat de vragen niet legitiem zijn maar omdat je zelden een concreet antwoord vindt.

Je kunt nu eenmaal filosoferen over of een veld nu wel "echt" bestaat of niet tot je een ons weegt. Niemand heeft er ooit eentje gezien.

Legt een deeltje nu "echt" alle mogelijke (Feynman-) paden af om uiteindelijk weer samen te interfereren, à la Huygens, tot een "echt" deeltje op de plaats waar je het aantreft? Of is het slechts een rekenmethode die kennelijk tot een resultaat in overeenstemming met waarnemingen leidt?

Je mag zeggen of jij denkt dat iets "is" of niet, maar dat is niet meteen de enig mogelijke of juiste waarheid. Als je een enquête zou houden onder een groep natuurkundigen over of een golf als beschreven door een golffunctie, of een veldtheorie waarbij je trucs als renormalisatie nodig hebt, of een padintegraal, "echt" is of slechts een hulpmiddel om tot een bruikbare voorspelling te komen, dan zou je verschillende antwoorden krijgen.

De pragmatische aanpak is vragen over "echt" bestaan negeren, "shut up and calculate".
Je kunt nu eenmaal niet bewijzen of een veld, een golffunctie, bestaat. Je weet alleen dat ermee rekenen tot bruikbare resultaten leidt.

de daarop volgende vraag

Wat is een "elementaire excitatie van een veld"?

eigenlijk niet beantwoorden, maar:

Ik neem aan dat je weet wat een excitatie van een (kwantum)veld is en dus "valt" over het woordje "elementair":

Nee. Want ik weet niet wat een kwantumveld is. Jij wel?

[Professor Puntje]

Dit forum kende ooit ook een subforum filosofie. Dat is gesloten, niet omdat het geen wetenschap zou zijn, maar omdat het vaak eindeloze discussies gaf die uiteindelijk nergens toe leidden. Om die reden ben ik niet zo dol op filosofische discussies. Niet omdat de vragen niet legitiem zijn maar omdat je zelden een concreet antwoord vindt.

Helaas - dat is de bittere waarheid. Het is voor zuiver wetenschappelijke vragen vaak al moeilijk om tot overeenstemming te komen (vooral wanneer het om theorieën gaat waaraan men om nostalgische of andere redenen emotioneel gehecht is), maar voor filosofische vragen is de situatie ronduit hopeloos. Zeker in onze tijd waarin postmoderne "denkers" de toon zetten.

[sensor]

Vooralsnog kan de detectie bij het twee-spleten experiment heel goed begrepen worden zonder filosofische interpretaties of kwantumvelden.

[zoeff]

Beste Sensor,
zie openingsbericht:

Is er bekend "wat" het elektron afstaat tijdens de detectie? Ofwel wat het fysieke verschil is tussen het elektron voor en het elektron na de detectie op het moment vóór dat het door één of twee spleten gaat?

Dan hoop ik dat je hier iets over kan zeggen.

[sensor]

Beantwoording van de vraag is een herhaling van zetten en levert weer discussie op of het nu filosofie is of wetenschap. Het antwoord volgens de Kopenhaagse interpretatie is weliswaar algemeen geaccepteerd, maar het is veiliger om te stellen dat we helemaal niet weten wat er met het elektron gebeurd onderweg. Pas als het elektron is gemeten is er zekerheid, dit is een klassieke meting. De meting van het elektron zegt niets over de weg van het elektron, ook de padintegraal methode doet geen uitspraken over de route maar is alleen een wiskundige beschrijving.

Wanneer we nu een detector plaatsen bij de spleten om te bepalen door welke spleet het elektron gaat, veranderen we een essentieel onderdeel van het experiment. De eerste meting van het elektron vindt dan namelijk bij de spleten zelf. Dit zal het experiment verstoren en dit is de ineenstorting van de golffunctie maar dit levert weer discussie op of dit een filosofische interpretatie is. Los van de interpretatie zal detectie altijd het elektron verstoren dus het is niet raar dat dit invloed heeft.

Als je wilt weten wat er fysiek met het elektron gebeurd moet je de detector specificatie gaan bekijken. Je kunt bijvoorbeeld een zogenaamde wich way detector gebruiken. Deze detector filtert de golfvorm en daardoor kan er geen interferentie meer ontstaan.