Deeltjes of geen deeltjes ?

[Gps]

Ik zat dit te kijken en toen begon mij iets dwars te zitten.



Als ze over kwantum mechanica heeft. (10:27 Quantum Mechanics) De deeltje nemen elk mogelijk pad.

Heeft het dubbel slit experiment niet aangetoond dat er geen deeltjes zijn, maar golven?

Want als we dit experiment bijvoorbeeld met voetballen doen, is er geen interferentie ?

[Xilvo]

Heeft het dubbel slit experiment niet aangetoond dat er geen deeltjes zijn, maar golven?

Je kunt het als golf of als deeltje beschouwen. Kijk je wat het gedrag is bij een dubbelspleet (of een enkele spleet, of tralie) dan moet je naar het golfkarakter kijken.
Komt het daarna bijvoorbeeld op een fotografische plaat, dan geeft een foton maar op één plaats een belichting. Dan gedraagt het zich als een deeltje.

Want als we dit experiment bijvoorbeeld met voetballen doen, is er geen interferentie ?

Ja, die is er dan ook. Maar bij macroscopische objecten merk je dat niet meer. Elektronen interfereren ook, en dat is wel waar te nemen.

[wnvl1]

Ik had haar film van vorige zaterdag ook gezien, is zoals altijd heel goed. Wat ze hier uitlegt is iets heel fundamenteels.

Je merkt dit niet bij een voetbal, omdat een voetbal bestaat uit heel veel deeltjes die zich gedragen als golven. Maar als alle deeltjes zich willekeurig gedragen, dan interfereren de quantum effecten weg en merk je er niets meer van.

[Gps]

Misschien moet ik mij er maar bij neerleggen dat Feyman ooit zei: Als je denkt dat je kwantum mechanica begrijpt, dan heb je er niets van begrepen.

Maar je antwoord help me toch.
Ik zag even over het hoofd, dat je het als een als een golf en als een deeltje kan zien.
En dat ze nog niet echt begrijpen hoe dit in detail werkt.

Quantum eraser, stof voor hoofdpijn.

[Gps]

Ik had haar film van vorige zaterdag ook gezien, is zoals altijd heel goed. Wat ze hier uitlegt is iets heel fundamenteels.

Je merkt dit niet bij een voetbal, omdat een voetbal bestaat uit heel veel deeltjes die zich gedragen als golven. Maar als alle deeltjes zich willekeurig gedragen, dan interfereren de quantum effecten weg en merk je er niets meer van.

Het zal je niet verbazen dat ik haar volg op youtube.

Ook pbs spacetime.

Mateloos interessant, maar verre van simpel.

[flappelap]

Heeft het dubbel slit experiment niet aangetoond dat er geen deeltjes zijn, maar golven?

Nee, waarom? Een foton of elektron manifesteert zich toch als puntdeeltje op de fotogevoelige plaat?

[Gps]

Dat gebeurd dus ook als je het met water golven doet en twee openingen.

Maar hoewel we voorzichtig moeten zijn met op onze intuïtie te vertrouwen bij kwantum mechanica, wil het er bij mij niet in, dat er deeltje echt door beide openingen gaan, en of dat ze alle mogelijke paden volgen.

Dat deeltjes een manifestatie zijn, van een golf (veld) wil er bij mij wel in.

QFT

[Gast]

Misschien moet ik mij er maar bij neerleggen dat Feyman ooit zei: Als je denkt dat je kwantum mechanica begrijpt, dan heb je er niets van begrepen.

Quantum eraser, stof voor hoofdpijn.

Nou ja, of een hoop behoorlijk complexe wiskunde leren om zo het wiskundige formalisme ervan te begrijpen.

Maar ik begrijp dat er verder geen vraag meer is? Want khad het volgende geschreven, maar is wat lang geworden .. naja, goed. Hopelijk heeft iemand er wat aan en t kan geen kwaad right?

Het is eigenlijk een deeltje noch een golf, maar een kwantum object of vaak simpelweg een kwantum, ik vind deze wel goed:



Van:

https://toutestquantique.fr/en/duality/

Wel stelt men vaak dat fotonen zich voortplanten als een golf maar interageren als deeltjes. (Zelfs een enkele golf (of elektron) die bijvoorbeeld tegelijk door beide spleten van dat bekende experiment. Dus een elektron die zich op twee plaatsen tegelijk bevindt? Dat slaat volgens onze intuïtie natuurlijk nergens op. Waar Feynman over grapte met dat niemand kwantum mechanica begrijpt ..

.........................

Tussendoor even kort over het nogal veel gequoteerde grapje van Richard Feynman:



Van zijn Messenger Lectures uit 1967 in Cornell (die werden gepubliceerd als The Character of Physical Law) zei Feynman dat .. en dat het tweespleten experiment "het alle mysterie (wat er maar één is, zie citaat na deze) van de gehele kwantummechanica bevat".

"I will take just this one experiment, which has been designed to contain all of the mystery of quantum mechanics, to put you up against the paradoxes and mysteries and peculiarities of nature one hundred per cent. Any other situation in quantum mechanics, it turns out, can always be explained by saying, 'You remember the case of the experiment with the two holes? It's the same thing'. I am going to tell you about the experiment with the two holes. It does contain the general mystery; I am avoiding nothing; I am baring nature in her most elegant and difficult form."

Het is een van de meest herhaalde citaten van Richard Feynman, en het is ongetwijfeld een ongewone uitdrukking die uit de mond van een natuurkundige komt.
Als je het citaat in context bekijkt, is het heel duidelijk wat Feynman precies bedoelde: namelijk dat kwantummechanische verschijnselen niet kunnen worden begrepen met behulp van concepten of modellen uit onze gewone ervaring (niet met klassieke concepten). Ze kunnen niet worden begrepen door analogie met iets bekends. Maar natuurkundigen begrijpen het wiskundig formalisme heel goed en hoe ze het kunnen toepassen op fysische systemen en hoe ze voorspellingen kunnen doen over de resultaten van experimenten.

Hij schreef verder ook dat QM eigenlijk maar een mysterie bevatte:

"We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery. We cannot make the mystery go away by “explaining” how it works. We will just tell you how it works. In telling you how it works we will have told you about the basic peculiarities of all quantum mechanics."

Misschien interessant:

https://youtu.be/aAgcqgDc-YM

In minuut 8 de bekende uitspraak.

.....................

Goed, verder heeft dit alles ook veel te maken met verschillende interpretaties van de kwantummechanica.

Het golf-deeltje dualiteit is een onderdeel van de kwantummechanica en een onderdeel van de fundamenten van het heelal. En wordt door Feynman dus beschreven als "the one mystery of quantum mechanics". Alles in de natuur is opgebouwd uit kwanta. Deze kwanta vertonen het gedrag van golven (als je ze niet meet) en deeltjes (als je ze opmeet). Zijn deze kwanta dan golven of deeltjes of beiden? Dat was de vraagstelling van het begin van de 20e eeuw en die vraag is nog steeds niet opgelost.

De beschrijving van kwanta wordt gedaan met de Schrödinger vergelijking. Deze Schrödinger vergelijking bevat de wiskundige beschrijving, golffunctie, van een kwantum als een golf: hoe een kwantum door de tijd en ruimte reist. "Een golf van wat?" is dan de vraag. Wiskundig is het een *golf van waarschijnlijkheid* om een kwantum te meten op een bepaalde positie op een bepaalde tijd. Of andere onzekerheidsrelaties, zoals tijd in relatie tot energie voor (radiactief) verval (time-energy uncertainty principle).

Afijn, wat je meet met een golffunctie (geen klassieke golf vergelijking) is een kwantum (nooit de golf). Wat de kans is om een kwantum te meten is de waarschijnlijkheidsgolf.

Zoals hier de waarschijnlijkheid om een elektron aan te treffen op een bepaalde afstand van de kern van het waterstofatoom:

1s_combinedprob (1) 7427 keer bekeken

Ook al worden hier twee grafieken getoond, waarschijnlijkheidsdichtheid- versus radiale waarschijnlijkheid (elektron per volume-eenheid ruimte op verschillende afstanden van de kern en langs de straal verhoogt de waarschijnlijkheid zeer snel met r, oplopend met een factor \(4πr^2\)) deze worden vaak door mekaar gehaald dus vandaar zet ik het er even bij, zie eventueel hier:

https://chem.libretexts.org/Bookshelves ... rogen_Atom

Er is in de natuurkunde 100 jaar een debat wat die waarschijnlijkheidsgolf nou eigenlijk echt is. Is het enkel een wiskundig hulpmiddel of is er echt iets in het heelal en zijn wij allemaal en alles om ons heen enkel "Schrödinger waarschijnlijkheidsgolven"?

De natuurkundigen die de waarschijnlijkheidsgolven enkel als een wiskundig hulpmiddel zien zitten meer in de hoek van de Kopenhagen interpretatie (dit heeft de meeste aanhang). In deze interpretatie is de golf niets reëels. Je moet je niet eens afvragen wat die golf nu echt is, of wat een kwantum is zolang je het niet meet. Het kwantum is pas een kwantum als je het meet. Over al de rest kan niet worden gesproken.

De natuurkundigen die de waarschijnlijkheidsgolven als iets fysisch zien zitten meer in de hoek van de Everett interpretatie. In deze interpretatie is het hele heelal en alles wat erin zit een grote waarschijnlijkheidsgolf. Wat wij zien als we een meting doen (of rondlopen in dit heelal) is enkel een klein gedeelte van deze golf. Zodra we een observatie doen splits het deel van de heelal waarschijnlijkheidsgolf zich af van al de rest en kunnen sommige andere stukken niet meer observeren. Alle mogelijke waarschijnlijkheden die er zijn, zijn reëel en ergens in het heelal een werkelijkheid.

Er zijn nog vele andere mogelijke interpretaties van deze waarschijnlijkheidsgolven. Geen enkele van deze interpretaties zijn triviaal, en altijd wel met hoofdbrekers over wat de realiteit nu echt is.

Wiskundig gezien is wat de waarschijnlijkheidsgolven zijn duidelijk. Je kan ermee rekenen, je kan voorspellingen maken en zeer exacte antwoorden vinden.

Maar wat er golft is onbekend. Hoe het ding golft dat alle berekeningen laat kloppen en laat overeenstemmen wat je meet en kan voorspellen, dat wordt dus wiskundig beschreven door de Schrödinger vergelijking. En daar is iedereen het wel over eens hoe krachtig dit wiskundig instrument is.

Een m.i. leuke site trouwens over deze dingen:

https://www.informationphilosopher.com/ ... /two-slit/

[Gps]

Dank je wel, dit helpt me toch weer iets verder.

Vooral de zin, dat we niet weten wat er golft.

En de opmerking over Feynman,

dat kwantummechanische verschijnselen niet kunnen worden begrepen met behulp van concepten of modellen uit onze gewone ervaring (niet met klassieke concepten). Ze kunnen niet worden begrepen door analogie met iets bekends.

In veel uitleg die je online vind, gebruiken ze nou juist wel een analogie met iets bekends. Misschien zit daar wel mijn probleem.

[Gps]

Ik zit Feynman te kijken, en hij legt het 10 keer beter uit, als vele you tube filmpjes.

Probability wave, we do not know what this machine is.

En andere hebben het vaak over een observer, terwijl hij het gewoon over het licht aan of uit heeft.

Verder dat we dus afhankelijk van hoe we testen, golf of deeltjes patronen zien bij fotonen.

Nu had ik deze al gezien, kijken hoe lang het nu duurt voor ik weer in de war raak van een andere uitleg.

Lumbs klinkt ook veel simpeler als quanta.

[flappelap]

Maar hoewel we voorzichtig moeten zijn met op onze intuïtie te vertrouwen bij kwantum mechanica, wil het er bij mij niet in, dat er deeltje echt door beide openingen gaan, en of dat ze alle mogelijke paden volgen.
QFT

Dat doen ze ook niet. De QM doet immers geen ontologische uitspraken over wat er vòòr de meting gebeurt. De uitspraak "een deeltje is op meerdere plekken tegelijk" is slordig, populair taalgebruik voor het begrip superpositie.

In de bohmse interpretatie, waar je dat soort ontologische uitspraken wel kunt doen, gaat het deeltje door slechts 1 spleet.

[flappelap]

Die golf-deeltjes dualiteit kan ook verwarrend zijn. Een kwantumdeeltje manifesteert zich soms als golf, soms als deeltje. Maar een kwantumdeeltje is een andere categorie dan deeltje of golf.

Je kunt iets zachts met 4 poten ook beschrijven met een kussen-tafel dualiteit, maar een schaap is iets anders dan een tafel of kussen. Als ik je zeg dat je van schapen shoarma of truien kunt maken, en jij denkt aan tafels of kussens, dan raak je ook in de war.

[Gast]

De QM doet immers geen ontologische uitspraken over wat er vòòr de meting gebeurt. De uitspraak "een deeltje is op meerdere plekken tegelijk" is slordig, populair taalgebruik voor het begrip superpositie.

In de bohmse interpretatie, waar je dat soort ontologische uitspraken wel kunt doen, gaat het deeltje door slechts 1 spleet.

Nou, dat is niet helemaal waar. Dat hangt dus van de interpretatie af, zoals je zelf zegt dat bij de Broglie–Bohm theorie (elk deeltje een goed gedefinieerde baan heeft) die door één van de spleten gaat.

De Kopenhaagse interpretatie, bijvoorbeeld, stelt idd dat de deeltjes niet in de ruimte zijn gelokaliseerd totdat ze worden gedetecteerd.

Eigenlijk gaan de verschillende interpretaties over de ontologie van QM. Of iedere interpretatie heeft haar eigen ontologie.

Zo ook voor iedere kwantum toestand en dus voor ook voor kwantum superpositie.
Het is alleen dat de meeste kwantum toestanden .. they just don't make sense to us!

Bijvoorbeeld een elektron (volgens de TommyWhite interpretatie ) heeft wel alleen een spin van +1/2 of -1/2 bij het meten, maar dat zijn eigenlijk twee uitzonderlijke gevallen. Twee "basis-toestanden" van de oneinig veel mogelijkheden die allemaal wel in werkelijkheid voorkomen en waarbij ze zich in een kwantum superpositie bevinden. Die we dus niet intuïtief kunnen begrijpen, maar wat ook gewoon één enkele kwantum toestand betreft.

(Kwantum spin is trouwens sowieso alweer nogal contra-intuitief wat al snel verwarrend kan worden: "It's like a ball thats spinning. .. Except it isn't a ball. And it isn't spinning".)

Maar kwantum mechanica is dan ook, zacht gezegd, de meest filosofische natuurkundige theorie. Hoeveel interpretaties heeft het wel niet? 13 tel ik, op Wikipedia iig.

Het is dus wel zo dat een kwantum deeltje zich nooit in twee kwantum toestanden tegelijkertijd kan bevinden, altijd slechts in één. Zoals bijvoorbeeld dus met kwantum spin.

[Gps]

Ook van spin heb ik al ééns hoofdpijn gekregen, maar denk dat ik dat nu redelijk begrijp.

Bijv. Spin 1/2.

Alleen kan ik me er niet echt iets bij voorstellen, dat ik iets een halve omwenteling moet geven (180 graden) om de zelfde toestand te krijgen.

Spin 2 is niet veel beter , je moet iets 2 keer draaien om de zelfde toestand te krijgen.

WTF ?

Ik heb me er maar bij neer gelegd, dat deeltjes eigenschappen hebben, waarvan spin er eentje is.
PBS heeft er een aflevering over, met een bizarre animatie.

Blokjes die draaien, verbonden met andere blokjes via banden, die echter niet in de knoop raken......

[vijv]

Ter zijde: een voorbeeld van een spin 2 systeem:
Draai je hand 180° met je handpalm steeds naar boven gericht, dan kom je in een redelijk gewrongen situatie, draai nog eens 180° door en je komt in de beginsituatie.