Het dubbele spleet experiment

[tommy_8]

Hoi leden,

ik vond deze tekst en ik wau graag weten wat er waar is van dit experiment en wat er bla bla bla is ?

Een mysterieus fenomeen in de kwantumwereld, lijkt erop te duiden dat hetgeen wij waarnemen vorm krijgt op het moment dat wij ervan bewust worden. Het is zelfs zo, dat hetgeen wij weten invloed heeft op wat zich manifesteert. Deeltjes als fotonen of elektronen blijken trillingen te zijn, tot er waargenomen wordt; op dat moment stort de trilling in tot een deeltje.

Men is tot deze ontdekking gekomen toen de Engelse wetenschapper Thomas Young in 1805 poogde vast te stellen of licht uit een golfvorm bestaat of uit deeltjes.

Hiertoe nam hij een plaat met twee sleuven met daarachter een projectiescherm. Voor de plaat wordt een lichtkanon opgesteld die op de spleten schijnt. Zoals we op onderstaande afbeelding kunnen zien, zien we wat er gebeurt als er golven door de sleuven zouden gaan:

De golven zouden nadat ze door de spleten zijn gegaan met elkaar interfereren. Op het punt dat de top van een golf een dal van een andere golf kruist, heffen ze elkaar op. Op die manier ontstaat er een band van verticale lijnen.

Als er vaste deeltjes op een willekeurige plek tegen de plaat worden geschoten, zullen er ook deeltjes door de spleten gaan. Deze deeltjes vliegen in een rechte lijn en kunnen niet met elkaar interfereren. De plek waar een deeltje op de plaat met de spleten terecht komt, is louter toeval. Daarom zou er het volgende patroon op het projectiescherm ontstaan:

Wat bleek? Er ontstond een interferentiepatroon op het projectorscherm. Dus nam Thomas Young aan dat licht een golfvorm - een trilling - moest zijn. Het werd dan ook tot begin 20e eeuw aangenomen dat licht een golf was. Later werd ontdekt dat licht uit fotonen bestaat, vaste deeltjes.

Met gevorderde technologie, wist in 1961 Claus Jonsson van de Universiteit van Tubingen het experiment met elektronen uit te voeren. Wat bleek? Er ontstond ook een interferentiepatroon met elektronen, terwijl elektronen vaste deeltjes - materie - zijn! "Dit kan niet", dachten wetenschappers, en men nam aan dat de elektronen onderling met elkaar botsten en zo alsnog een interferentiepatroon vormden. Totdat de technologie toestond elektronen één voor één af te vuren, dit was in 1974,

Materiedeeltje bevindt zich op alle posities tegelijkertijd

In 1974 wist een team wetenschappers geleid door Pier Giorgio Merli aan de Unversiteit van Milan elektronen één voor één af te schieten. Het lukte hen één elektron per schot af te vuren, zodat het zeker was dat elektronen niet met elkaar interfereerden. Wat bleek? De elektronen veroorzaakten nog steeds interferentiepatroon, alsof het een golf was! Dit moest inhouden, dan een elektron door beide spleten tegelijkertijd gegaan moest zijn, om met zichzelf te interfereren! Inderdaad, de elektron bleek zich in superpositie te bevinden, oftewel, moest zich op alle plaatsen tegelijkertijd bevinden. Ook toen werd het experiment genegeerd, omdat het niet te bevatten was door wetenschappers.

Echter 15 jaar later in 1989, met geavanceerdere elektronica en onderzoek, had het bedrijf Hitachi in Japan apparatuur ontwikkeld die onomstoten één elektron per keer afvuurde op de spleten. De apparatuur was namelijk getest, en toonde aan dat er elke keer één elektron afgevuurd werd. En inderdaad, ook toen ontstond een interferentiepatroon op het projectiescherm. Het deeltje moest dus door alle twee de spleten tegelijkertijd zijn gegaan. Hoe kan dit? Gaat die echt door twee spleten tegelijkertijd? Of bevindt het elektron zich op alle mogelijke plekken tegelijkertijd?

Golfvorm wordt een concreet patroon als er waargenomen wordt

De wetenschappers waren slim, en gingen bij de spleten zelf kijken door welke spleet de elektron schoot. Dit deden ze door een meetapparaat bij de sleuven zelf te plaatsen die informatie verschaft door welke spleet het elektron gaat.

Wat er toen gebeurde was verrassend: Alle elektronen gingen nu wél door één spleet tegelijkertijd, en er ontstonden twee banden zoals verwacht wordt als je harde deeltjes door de sleuven zou schieten! Het deeltje moest een golf - een trilling - zijn voordat er gemeten werd, en de trilling werd een deeltje als er met een apparaat gemeten, - gegluurd - werd door welke spleet het elektron ging.

Dit kan twee dingen betekenen:

A) Het meetapparaat veroorzaakt de ineenstorting van de trilling, - de superpositie - doordat de meting interactie heeft met het elektron.

B) De waarnemer (de mens) die de uitslag van het meetapparaat uitleest veroorzaakt de ineenstorting. Dat houdt in dat de bewustzijn van de mens de ineenstorting veroorzaakt.

Wetenschappers dachten dat punt A het meest logische zou zijn. Want een bewustzijn, een geest, bestaat wetenschappelijk gezien niet. Maar als bewustzijn wel bestaat? Wat als alle hersencellen op kwantumniveau gekoppeld zijn aan een kwantumveld, een hologram, die het "toeval" laat bepalen op basis van wat jij weet? Is het wellicht hetgeen iemand wéét en gelooft wat het toeval bepaalt?

Dan zouden we bij punt B komen. Omdat de mens, laten we hem Piet noemen afleest van het meetapparaat door welke spleet het elektron is gegaan, neemt zijn bewustzijn die informatie op. Het weet, denkt en gelooft door welke spleet de elektron is gegaan.

Op het moment dat Piet weet door welke spleet de elektron is gegaan, zal Piet dus een patroon op het projectiescherm zien die zou onstaan alsof elektronen vaste balletjes waren, materie. Zou Piet niet weten door welke spleet het elektron is gegaan, ongeacht of hij deze meetuitslag direct, tien jaar later of vijftig jaar later te weten komt, dan zou het deeltje in superpositie verschijnen - het zou geen vorm hebben.

Dit brengt ons bij een nieuw experiment: Theoretisch zou de theorie "dat het bewustzijn van de mens de ineenstorting van de golf bepaalt" zeggen, dat als de informatie van het meetapparaat na de meting vernietigd wordt er weer een interferentiepatroon op het projectiescherm zou moeten verschijnen. Immers, Piets bewustzijn weet dan niet door welke spleet het deeltje gegaan is, en als het het bewustzijn zou zijn dat de ineenstorting veroorzaakt, zou het deeltje zich in superpositie blijven bevinden; het interferentiepatroon zou verschijnen. Dit toont dan aan, dat het niet de interactie tussen het meetapparaat en de elektron is die de ineenstorting van de golf veroorzaakt.

Waarneming van de meetinformatie veroorzaakt keuze van de deeltjes

Pas in 2000 hebben wetenschappers getest wat er gebeurde als de informatie van de meting direct daarna vernietigd zou worden. Dit is gedaan met een "Quantum Eraser", die, zoals het woord al zegt, de kwantuminformatie van door welke spleet het deeltje is gegaan zonder dat iemand de informatie heeft gezien vernietigt. Ook ging men testen wat er gebeurde als men de informatie later pas vernietigt, ook zonder dat iemand deze informatie heeft gezien. Dit heet de "Delayed Quantum Eraser".

Het experiment is uitgevoerd en gepubliceerd door verschillende wetenschappers, Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y.H. Shih, and Marlan O. Scully, na te lezen in Phys.Rev.Lett. 84 1-5 (2000).

Tot grote ontsteltenis van de wetenschappelijke wereld, toont het experiment aan dat het niet de interactie van het meetapparaat en het deeltje is wat de omzetting van de trilling naar een deeltje veroorzaakt.

Als eerste maten ze op de klassieke wijze. Als de meting uitgevoerd werd zonder dat de informatie gewist werd, zoals bij eerdere experimenten het geval was, ontstonden er inderdaad twee banden op het projectiescherm. Hierdoor werd aangetoond dat de elektronen "hard" werden, en een keuze hebben gemaakt door welke spleet ze gingen bij detectie.

Echter, bij het nieuwe experiment werd de informatie van het meetapparaat direct gewist. Wat bleek? Zodra de informatie van het meetapparaat direct gewist werd en niemand de informatie te weten kwam, verscheen het interferentiepatroon weer terug! Verrassend genoeg hebben de deeltjes nu dus geen keuze gemaakt en bevinden zich in superpositie! De detectie van de deeltjes door het apparaat bleek dus totaal irrelevant of er een ineenstorting of geen ineenstorting gebeurt!

En wat nu, als de informatie van de meting niet direct, maar pas nadat de elektronen het projectiescherm geraakt hebben gewist wordt? En die meetinformatie nooit door iemand gelezen is? Ook dan bleek er een interferentiepatroon te ontstaan van superposities van deeltjes! Alsof er door de tijd gereisd is! Hoe kan dit?

Inderdaad, het experiment toont aan dat het universum een groot hologram is, een brij van golven, die door ons bewustzijn vorm krijgen. Waarin tijd virtueel is, en er eigenlijk geen verleden, heden of toekomst bestaat. Dat het een brij van golven is die al bestaat, en waar wij met ons bewustzijn het toeval creëeren. Alles is met elkaar verbonden, een blauwdruk waar ieder individu zijn of haar kennis en geloof op projecteert.

Een hologram is een foto die zich in superpositie bevindt; het bestaat uit een wirwar van lijnen - van interferentiepatronen - die alle informatie van de afbeelding bevatten. Als er een lichtbundel met dezelfde golffrequentie erop schijnt als het hologram gemaakt is, verschijnt de foto. Het vreemde echter is, zou men een holografische foto in vieren knippen, dan bevat elk kwart nog steeds de gehele foto! Zo is het ook met ons universum en alle elementen, alle deeltjes die er zijn: Alles omvat alles. De hemel zit in je. De toekomst zit in je, en het verleden zit in je.

Het feit dat Piet de informatie van het meetapparaat leest, ongeacht of het nu, straks, of vlak voor zijn dood is, is hetgeen de ineenstorting van de golf/trilling veroorzaakt op het moment dat hij naar het projectiescherm kijkt!

Met het delayed quantum eraser experiment is bewezen dat doordat Piet slechts kijkt naar de meetuitslag de golfvorm een deeltje is geworden, ongeacht het tijdstip in de toekomst dat Piet de meetuitslag te weten komt.

Zou Piet nooit in zijn leven die meetinformatie te weten gekomen zijn, dan zou de trilling niet naar een deeltje omgezet zijn. Dan zouden de deeltjes zich op alle posities tegelijkertijd bevinden - Dan zou hij een interferentiepatroon op het projectiescherm gezien hebben - een onbeschenen hologram.

[oscar2]

Beste Tommy,

Het stuk: "Men is tot deze ontdekking gekomen toen ... trilling werd een deeltje als er met een apparaat gemeten, - gegluurd - werd door welke spleet het elektron ging." is bekend en voorzover ik weet correct (ik ken niet de details van al deze experimenten).

Je moet daarbij wel bedenken dat het niet zo heel raar is dat het interferentiepatroon van een electron verstoort is als je meet door welke spleet het gaat. Als je namelijk iets wilt meten aan een electron zul je er iets tegenaan moeten schieten als is het maar een foton of een ander electron. Of je zult het electron ergens tegenaan moeten laten botsen. Hoe voorzichtig je dat ook doet. Je kun het nooit doen zodat de verstoring verwaarloosbaar is. Immers een electron is al zo klein je kunt niet iets doen met nog veel kleinere deeltjes of nog veel kleinere energie. Natuurlijk is de manier waarop het interferentiepatroon verstoort wordt wel bijzonder, en laat dat iets zien over het gedrag van electronen. Maar, dit is allemaal geen reden om de invloed van menselijke waarnemers te vermoeden.

Het Quantum Eraser experiment kende ik nog niet. Maar ik vind de berichten erover wel betrouwbaar. Zie b.v. (http://grad.physics.sunysb.edu/~amarch/). Het gaat hier weer over fotonen. Het meest rare is niet dat je het interferentiepatroon kunt verstoren (hoewel de auteurs zeggen dat dat wel onverwacht is) maar dat je het terug kunt brengen door in een andere lichtbundel een polarizator te plaatsen. Ik moet daar over nadenken. Maar de commentaren geven niet de indruk dat dit als revolutionair nieuw inzicht wordt gezien.

[*gast*]

Je moet daarbij wel bedenken dat het niet zo heel raar is dat het interferentiepatroon van een electron verstoort is als je meet door welke spleet het gaat. Als je namelijk iets wilt meten aan een electron zul je er iets tegenaan moeten schieten als is het maar een foton of een ander electron. Of je zult het electron ergens tegenaan moeten laten botsen. Hoe voorzichtig je dat ook doet. Je kun het nooit doen zodat de verstoring verwaarloosbaar is. Immers een electron is al zo klein je kunt niet iets doen met nog veel kleinere deeltjes of nog veel kleinere energie. Natuurlijk is de manier waarop het interferentiepatroon verstoort wordt wel bijzonder, en laat dat iets zien over het gedrag van electronen. Maar, dit is allemaal geen reden om de invloed van menselijke waarnemers te vermoeden.

Nee, het is een passieve meting. De meting oefent geen invloed uit.

Jouw waarnemingen nu en in de toekomst maken volgens Stephen Hawking de (jouw?) realiteit. Van punt A naar B kan ook op alle mogelijke manieren. Onze waarnemingen nu en in de toekomst bepalen ons heelal. Welk verleden of toekomst wij ervaren komt door de waarnemingen die wij nu en in het verleden zullen doen. Zeer bizar om daar over na te denken.

Uit artikel van populair wetenschappelijk tijdschrift New Scientist.

Many physicists argue that this is just giving up on the problem of explaining why our universe is the way it is -- it is not, they say, science. Hawking and Hertog's new idea adds fuel to this fire. The picture of a never-ending string of pocket universes is only meaningful from the perspective of an observer outside any one universe, Hawking says -- and that, by definition, is impossible. Parallel pocket universes can have no effect on a real observer inside a single pocket, so, according to Hawking, they are theoretical baggage that should be eliminated from cosmology.

But Hawking has a replacement in mind -- and it is just as mind-boggling. His view is that the string theory landscape is populated by the set of all possible histories. Rather than a branching set of individual universes, every possible version of a single universe exists simultaneously in a state of quantum superposition. When you choose to make a measurement, you select from this landscape a subset of histories that share the specific features measured. The history of the universe -- for you the observer -- is derived from that subset of histories. In other words, you choose your past.

[Jocham]

Nee, het is een passieve meting. De meting oefent geen invloed uit.

Weet jij wat hiervoor gebruikt wordt? Hoe wordt het gemeten?

[Bart Hoekstra]

Het is mogelijk om met een deeltjesdetector te meten nádat het door een van de spleten is gegaan. Dan wordt er - naar mijn idee - niets verandert aan het deeltje waardoor je een verkeerd antwoord krijgt.

[Jan van de Velde]

Het is mogelijk om met een deeltjesdetector te meten nádat het door een van de spleten is gegaan. Dan wordt er - naar mijn idee - niets verandert aan het deeltje waardoor je een verkeerd antwoord krijgt.

Het scherm wat je achter het dubbele-spleet-experiment plaatst is zo'n deeltjes-detector. Echter, die vertelt je niet welke afzonderlijke spleet elk afzonderlijk deeltje heeft genomen, integendeel, uit de resultaten kun je opmaken dat elk afzonderlijk deeltje gelijktijdig door beide spleten is gegaan........

[DePurpereWolf]

Of dat de plaats word bepaald door de golfeigenschappen van het deeltje.

Dat klinkt raar, als je zegt dat het deeltje als een spliterwt door twee spleten gaat.

[lars borm]

hallo allemaal

ik heb een filmpje gevonden op you tube daarin wordt dit experiment uitgelegd. ik ben op school en ik kan niet op you tube maar je moet even zoeken naar: doctor quantum dubble slith experiment. je krijgt dan een of andere oude opa in een superman pak. die het experiment een beetje uitlegd.

[Phys]

Dat is een erg bekend filmpje, dus je vertelt niets nieuws Is volgens mij ook al meerdere keren op dit forum een onderwerp over geweest.

[aristoteles]

kijk is op youtube.nl

typ in dr quantum en dan double split experiment. een leuk filmpje, om de eerste inleiding van de kwantum mechanica te begrijpen. Natuurlijk een klein deel, want de inleiding van de kwantum mechanica is al een boek van 1000 bladzijdes.

p.s. de andere filmpjes zijn ook interessant bijvoorbeeld: flat land, gaat over de dimensies.

[Phys]

Ehm...aristoteles, kijk eens naar de twee berichten boven je. Daar staat precies hetzelfde. Blijkbaar is dit topic populair om te bumpen.

[ks]

Tommy _8 erg interessant post!

Ik was al eerder bekend met het hele dubbele split experiment maar dit brengt me toch weer in de war;)

Kun je jouw verhaal meer onderbouwen met wat nuttige links? Volgens mij kan dit noooooit kloppen! Want als dit allemaal waar is dat kun je het volgende doen:

Je gaat naar een projectiescherm kijken waar de elektronen door een dubbele spleet op af worden geschoten en waarbij het meetapparatuur gaat bijhouden door welke spleet de elektronen zijn gegaan.

De meetuitslag wordt nog voor jou niet bekend gemaakt. Je pakt een munt een je spreekt met je zelf het volgende af:

kop = je gaat niet in het apparaat kijken en de meetuitslag wordt gedeleted,

munt = je gaat wel in het apparaat kijken en je komt achter door welke split de electronen zijn gegaan.

En nu komt het leuke gedeelte, je start het experiment, je ziet wat je ziet op het scherm en vervolgens ga je met de munt gooien. Maar!, voordat je gaat gooien kun je alvast met 100% zekerheid zeggen of het een kop of munt gaat worden!!!!!!!!!!!

Jouw verhaal kan dus niet waar zijn! De wereld zit niet zo simpel in elkaar;)

[Helly1975]

Jouw verhaal kan dus niet waar zijn! De wereld zit niet zo simpel in elkaar;)

Vind jij het simpel dat als je niets meet (of observeert) een deeltje zich gedraagt als een golf van mogelijkheden?. En als je het observeert het zich gedraagt als deeltje????. Sorry maar dat vind ik alles behalve simpel.

Niels Bohr zei al "iedereen die denkt dat hij de Kwantum Fysica begrijpt, het niet heeft begrepen".

Volgens mij mis je de essentie: Als men niet kijkt (of meet) gedraagt het zich als een golf, en krijg je op je projectie scherm dus een interfentie patroon, terwijl men een deeltje (materie) "afschiet"!!!!, Als het een deeltje zou zijn zou het dus "normaal" gesproken door één van beide spleten zou moeten gaan! en zou je 2 strepen zien op het projectiescherm, dat doet het dus niet, het gedraagt zich als een golf. Pas als men bij de dubbele spleet gaat meten (obseveren) dan pas wordt het een deeltje die door de gemeten "spleet" gaat. Das toch niet simpel. Dat is toch uiterst bizar.

[ks]

Met "simpel" bedoel ik dat je aan de hand van zo'n experiment de toekomst zou kunnen voorspellen. Misschien heb ik het niet goed genoeg uitgelegd. Als je goed het verhaal aan het begin van deze topic leest kun je concluderen dat als "Piet" een interferentie patroon ziet, betekent dat dat hij hoe dan ook in de toekomst de meetuitslag zal komen te weten en vice versa als hij twee strepen ziet, zal hij nooit weten door welk spleet deeltjes zijn gegaan.

Quantum natuurkunde is bizar maar het heeft ook bepaalde regels. In de toekomst kunnen kijken aan de hand van een simpel experiment zou mooi zijn maar dit kan helaas nog niet.

En nog iets Niels Bohr zei veel, niet alles wat hij zei was ook meteen waar, quoten van anderen heeft weinig zin....

[Helly1975]

Als je goed het verhaal aan het begin van deze topic leest kun je concluderen dat als "Piet" een interferentie patroon ziet, betekent dat dat hij hoe dan ook in de toekomst de meetuitslag zal komen te weten

Hier begrijp ik je niet. Als Piet een interfentie patroon ziet (of te wel een golf ipv een deeltje). Heeft de meting reeds plaats gevonden, waarbij er niet door een waarnemer is gekeken!. Hoe kan je dan de toekomst bepalen?.

en vice versa als hij twee strepen ziet, zal hij nooit weten door welk spleet deeltjes zijn gegaan.

Als men bij beide spleten een meetinstrument neerzet dan zal het zich als een deeltje gaan gedragen. Zou gauw je gaat meten wordt het een deeltje. In dit geval kun je ook niet zeggen dat de toekomst wordt bepaald, maar de uitkomst wordt bepaald (maar die is niet beinvloedbaar) Men kan slechts in de quantummechanica de waarschijnlijk waar een deeltje zich bevindt bepalen (De waarschijnlijkheids theorie van Heisenberg). De opstelling van je meting (manier van meting) bepaald eigenlijk de uitkomst.

Quantum natuurkunde is bizar maar het heeft ook bepaalde regels. In de toekomst kunnen kijken aan de hand van een simpel experiment zou mooi zijn maar dit kan helaas nog niet.

Maar dat je in de toekomst kunt kijken heb ik ook nergens beweert, dat was jou interpetatie.

En nog iets Niels Bohr zei veel, niet alles wat hij zei was ook meteen waar, quoten van anderen heeft weinig zin....

Of iets zinvol is of niet, is een interpetatie van het individu niet een algemeen vaststaand feit als jij beweert.

Ik vind quotes c.q. oneliners van wetenschappers in de meeste gevallen wel degelijk zinvol is. Het dwingt mij vaak om er dieper over na te denken. Maar misschien ben ik wat meer filosofischer ingesteld.