O mulţime de întrebări pentru mecanica cuantică

Știți cu toții că mecanica cuantică este tare ciudată. Ce ziceți, încercăm să răspundem la câteva întrebări?

Oficialii zic că în mecanica cuantică nu are sens să vorbim de poziția unei particule. Totuși, ei vorbesc din plin de această poziție atunci când folosesc detectoare sau când enunță principii precum cel al lui Heisenberg.

Să zicem că un electron lovește un ecran și formează acolo un punct luminos. Mai are sens să spunem că poziția electronului este acolo pe ecran? Și ce viteză are electronul acolo? Nu se poate determina viteza aia?

Buba e alta.Daca trimitem cate un electron printr-o placa cu doua fante(distanta intre ele fiind mult mai mare decat dimensiunea atomilor) ,pe ecranul de dupa placa apar franjuri ca si cum electronul ar fi o unda.

Mai rau de atata daca in dreptul unei fante punem un senzor acesta consumand din viteza electronului observam ca electronul se face ghem trece printr-o singura fanta si loveste ecranul punctual.

N-ai înțeles întrebările mele, cris.

Am raspuns la ea.Cand un electron produce un efect atunci se face ghem in locul respectiv.Pana atunci se comporta ca o fantoma.

Păi, nu se comportă ca o fantomă, ci NU ȘTIM UNDE E. Dacă nu știm unde e, nu înseamnă că e peste tot. Logic, nu?

Practic nu e asa.Exemplu tubul cinescop directionezi electronul in ce punct sa se duca si el acolo loveste.

Concluzia mea e ca electronul nu e o bila.Este mai degraba o franghie pe care daca o impiedici in zbor se infasoara in jurul piedicii.

Dar n-am înțeles de ce nu poate fi o bilă.

Pai cum trece o bila prin doua fante in acelas timp?

Păi, ce te face pe tine să crezi că bila a trecut prin două fante în același timp?

Un tun care emite un singur electron la un moment dat catre doua fante formeaza franjuri pe ecran.Experienta repetata de multe ori de echipe diferite.

Experimentele sunt foarte importante ca ne impiedica sa batem campii cu logica noastra.

Abel Cavasi a scris:Dar n-am înțeles de ce nu poate fi o bilă.

 
Ca  in  aceasta  fig.

cris a scris:Un tun care emite un singur electron la un moment dat catre doua fante formeaza franjuri pe ecran

A  ajuns  aparatura  oamenilor  de  stiinta  atat  de  avansata , incat  poate  sa  emita   un  singur  electron  ?  Eu  intreb  doar.

cris a scris:Concluzia mea e ca electronul nu e o bila.Este mai degraba o franghie pe care daca o impiedici in zbor se infasoara in jurul piedicii.

Mai  bine    invers .Daca  impiedici  electronul  in  zbor  se desfasoara  ce  a  infasurat  in  santul  ondulat.    Adica  un  sir  de  corpuri  infinit  mai mici  decat  cel  al  electronului  numite  sarcini  electrice .   Vezi si  fig. elctronului postata  mai sus.

cris a scris:Un tun care emite un singur electron la un moment dat  catre doua fante formeaza franjuri pe ecran.Experienta repetata de multe ori de echipe diferite.

Ai văzut tu franjuri pe ecran de la un singur electron?

Abel Cavaşi a scris:
Știți cu toții că mecanica cuantică este tare ciudată. Ce ziceți, încercăm să răspundem la câteva întrebări?

1. Oficialii zic că în mecanica cuantică nu are sens să vorbim de poziția unei particule. Totuși, ei vorbesc din plin de această poziție atunci când folosesc detectoare sau când enunță principii precum cel al lui Heisenberg.

2. Să zicem că un electron lovește un ecran și formează acolo un punct luminos. Mai are sens să spunem că poziția electronului este acolo pe ecran? Și ce viteză are electronul acolo? Nu se poate determina viteza aia?

Poti vorbi de o stare proprie a pozitiei. Nu poti vorbi de o stare proprie simultana a coordonatei particulei pe o axa data si a componentei impulsului particulei pe acea directie. Nu poti vorbi de o stare |x , px>, dar poti vorbi de o stare |x, py> sau |x,y> sau |px,py> si asa mai departe.

2. Pata e declansata de o reactie chimica provocata de trecerea electronului prin respectiva zona. Ii poti determina, daca ai aparatura necesara, si energia de impact, si deci viteza.

omuldinluna a scris:Poti vorbi de o stare proprie a pozitiei.

Ce dumnezeu o mai fi și asta? „Stare proprie a poziției”?

2. Pata e declansata de o reactie chimica provocata de trecerea electronului prin respectiva zona. Ii poti determina, daca ai aparatura necesara, si energia de impact, si deci viteza.

Deci pot afla simultan poziția și viteza?

1. Scuze, am crezut ca dupa lectura cartii iti sunt mai limpezi notiunile. Observabilele fizice (pozitie, impuls, energie, moment cinetic si asa mai departe), sunt puse in corespondenta cu operatori liniari autoadjuncti. Dupa cum poate iti amintesti din vremurile facultatii, acesti operatori sunt aplicatii care transforma un vector de stare intr-altul (vectorul de stare e obiectul matematic asociat starii fizice a sistemului studiat). Vectorii care sunt invarianti pana la o rescalare (adica pana la inmultirea cu un scalar) la actiunea unui operator se numesc vectori proprii ai acelui operator. O stare proprie a pozitiei este o stare cuantica asociata operatorului de pozitie. Actiunea lui asupra starii iti returneaza o valoare proprie care este chiar pozitia particulei tale. Daca notam cu X operatorul de pozitie pentru axa x, atunci toata povestea de mai sus se traduce asa X|x>=x|x>, unde x este pozitia particulei, de exemplu x= 5 cm.

2. Din cate stiu eu, nu. Din punct de vedere microscopic tu ai electron intr-o stare proprie a impulsului care-ti interactioneaza cu un atom din suprafata ecranului. In urma interactiei, are loc reactia chimica care-ti coloreaza ecranul in zona respectiva. Asta iti da o idee a regiunii in care a avut loc interactia, dar nu la ce punct din suprafata si cu care atom a avut loc interactia.

1. Valoare proprie da, dar nu stare proprie. Și noi vorbim aici de POZIȚIE, nu de valorile ei proprii.

2.Atunci de ce se pretinde că detectorii detectează poziția? Ce mai poate măsura mecanica cuantică dacă nu poate măsura nimic?

1. Valoarea proprie corespunde unei strari proprii. Daca gasesti valoarea cutare pentru observabila cutare, inseamna ca sistemul tau se afla in starea cutare. Valorea proprie a pozitiei este tocmai POZITIA, e cantitatea pe care o masori.

2. Pata iti spune in ce regiune a interactionat electronul cu ecranul, dar nu cu ce atom a interactionat si la ce unghi l-a atacat. Mecanica cuantica e o teorie, masuratoarea o face aparatul. Teoria are o gramada de aplicatii, tocmai ce-ai citit in cartea aceea si probabil stii mai multe ca mine.

1. Te-ai îndepărtat de întrebarea mea. Până la urmă, are sau nu are sens să vorbim de poziția unei particule? Are cuvântul „poziție” vreo semnificație în mecanica cuantică?

2. Cât de precis poate fi măsurată poziția electronului de către detector?

1. Da, principial are sens asa cum are sens sa vorbesti despre impuls, energie, moment cinetic sau alta observabila. Ce nu are sens e sa vorbesti simultan despre pozitia si impulsul particulei. Asta face conceptul de pozitie destul de inutil din punct de vedere practic, dar nu exista vreo piedica principiala.

2. Aceasta ma intrebare ma depaseste. Ai avea nevoie de un experimentator care sa manance pe paine detectori.

omuldinluna a scris:1. Ce nu are sens e sa vorbesti simultan despre pozitia si impulsul particulei.

Păi, tocmai ai vorbit simultan despre poziție și impuls. Cât sens are această propoziție? Îi pot atribui o valoare de adevăr?

Asta face conceptul de pozitie destul de inutil din punct de vedere practic, dar nu exista vreo piedica principiala.

Nu te grăbi cu concluziile. Mai este mult până să mă convingi că conceptul de poziție este inutil din punct de vedere practic.

Tu crezi că este inutil să măsori poziția unui electron?

2. Aceasta ma intrebare ma depaseste. Ai avea nevoie de un experimentator care sa manance pe paine detectori.

Dacă nu știi cât de precis poate fi măsurată poziția, atunci pe ce îți bazezi raționamentele cu privire la mecanica cuantică? De unde încrederea în principiul lui Heisenberg? Cum îl poți accepta, din moment ce nu poți să măsori precis poziția?

1. Electronul nu este simultan intr-o stare proprie a pozitiei si impulsului in problema noastra. Intr-o stare proprie a impulsului interactioneaza cu materialul ecranului, iar reactia chimica declansata iti permite sa vizualizezi regiunea in care a avut loc interactia. Ca sa vorbesti de o stare proprie a pozitiei si impulsului insa, ar trebui sa poti spune cu ce atom a interactionat, la ce unghi l-a atacat, l-a ce unghi a fost imprastiat, cu alte cuvinte ar trebui sa poti reproduce o traiectorie clasica. Ori nu este cazul aici.

2. Eu unul inca n-am intalnit vreun fenomen fizic in care sa fie utila starea proprie a pozitiei electronului. Pentru un electron liber, utila este in general o stare proprie a impulsului, iar pentru unul legat, o stare proprie a energiei si a momentului cinetic. In cazul in care electronul tau interactioneaza cu un camp magnetic, la oricare dintre cele doua poti atasa si un spinor, o stare proprie a spinului sau. Nu vorbeam de utilitate practica in sensul experimental, ci de utilitatea ei "teoretica". Inca n-am gasit vreo aplicatie pentru starile proprii ale pozitiei, dar poate ca ea exista si nu stiu eu.

3. Din punct de vedere formal, relatia de incertitudine a lui Heisenberg rezulta dintr-o demonstratie matematica. Daca ea spune sau nu ceva despre lumea in care traim, asta se decide in urma verificarii experimentale a consecintelor ei, ori aici exemplele vin cu nemiluita.

Cum dovedești toate acestea? Experimental? Poți dovedi ceva?

Tot ce-am scris mai sus a fost si este verificabil din punct de vedere experimental. Nici nu-mi place sa vorbesc despre lucruri care sunt neverificabile, ca nu pricep ce relevanta au ca sa invatam ceva in plus despre lumea in care traim.

omuldinluna a scris:Tot ce-am scris mai sus a fost si este verificabil din punct de vedere experimental.

Și asta cum o dovedești? Trebuie să am încredere în ceea ce spui?

Nu. E suficient sa consulti literatura, sa vezi ce rol joaca relatia de incertitudine cand aplici teoria pentru diverse probleme fizice si daca acele concluzii au fost sau nu confirmate cand s-au efectuat experimentele.