A fizika kalandja

Mi a foton, részecske vagy hullám?

A félremagyarázott kétréses kísérlet

2018. április 02. - 38Rocky

Mi a foton, részecske vagy hullám?

A félremagyarázott kétréses kísérlet

A „Hogyan gondolkozik a foton?” című írásomhoz érkeztek olyan megjegyzések, aminek megvilágítása segít jobban megérteni a foton természetét. Ezért kissé bővítve visszatérek a témára.

A kvantummechanika egész történetét végigkíséri, hogyan értelmezze a valószínűség megjelenését a fizika törvényeiben. Ennek homlokterében a foton szerepének tisztázása áll. A problémát a mikro- és a makrovilág fogalmi rendszerének ütközése okozza. Korábban már megpróbáltam az elektron helyébe képzelni magam, most ugyanezt fogom tenni a fotonnal.

Miért folytonosak a makrovilág fizikai mennyiségei

Induljunk ki először szokásos fogalmi rendszerünkből, amely a hétköznapi tapasztalatainkon alapul. Életünk során állandó és folytonos kapcsolatban vagyunk a külvilággal, ahonnan minden pillanatban a fotonok óriási serege érkezik szemünkbe és az általuk hordozott információt dolgozza fel agyunk hihetetlen sebességgel. Elég a másodperc egy tört része, hogy felfogjuk mi is zajlik le körülöttünk. Elhelyezzük magunkat térben és időben, meghatározzuk, hogy mi van fent és lent, jobbra és balra, előttünk és mögöttünk és az események sorát is elrendezzük időben. Ha szemünkkel követjük egy labda pályáját, akkor folytonosan követhetjük a mozgást és ezt videóra is vehetjük, és közben nem jut eszünkbe, hogy a labdáról szemünkbe jutó fény megváltoztatná a labda ívét. Emiatt olyan elképzelésünk van a pályáról, amelyik minden egyes pillanatban pontosan meghatározza a labda helyét, sebességét és gyorsulását is. Ez vezet oda, hogy mikor megfogalmazzuk a klasszikus fizika törvényeit, minden mennyiséget folytonos paraméterekkel írunk le.

Mit mondhatunk a foton pályájáról mielőtt a szemünkbe jut?

Gyökeresen megváltozik a helyzet, amikor a mikrovilág titkait kutatjuk, hiszen közvetlenül nem láthatjuk az atomokat, molekulákat és elektronjait, voltaképpen magát a fotont sem látjuk, csupán a foton által hordozott üzenetet. Ez az üzenet szemünk retina hártyájában megváltoztatja egy speciális fehérje állapotát, amelyik kapcsolóként működik és az idegpályák egyikén útjára indít egy elektront, amelyik az agy megfelelő cellájában idéz elő olyan változást, amit mi fényként, színként észlelünk. De mit tudunk mondani az egyes fotonokról mielőtt megérkezne szemünkbe? Erről csak feltételezéseink vannak. Képzeljük most magunkat az univerzum eldugott sarkába, ahol nem jut el hozzánk a csillagok fénye és gravitációt sem észlelünk. Ebben a sötét világban mit tudunk arról mondani, hogy hol vagyunk, merre megyünk és még az óránkat sem látjuk, hogy megtudjuk mennyi az idő? Ha ilyen helyen telne el egész életünk, ki sem alakulnának fogalmaink helyről és időről. Pedig a foton is, amíg nem kerül valamilyen kölcsönhatásba, éppen ilyen körülmények között létezik.

A foton korpuszkula vagy hullám?

Ma már közhely, a fotonok korpuszkula (részecske) és hullám tulajdonságairól beszélni, de hogyan jutott el ide a tudomány? A korpuszkula elképzelés szerint a fényt apró golyók közvetítik, amelyek egyenes pályán haladnak. Ennek kidolgozója Newton volt, aki evvel magyarázta a lencsék és tükrök tulajdonságait. Evvel az elképzeléssel rivalizált a hullám koncepció, amely magyarázatot adott az interferencia jelenségére. Az interferenciával magunk is találkozunk, amikor a kövezetre olajfolt kerül, és különböző színű rajzolatok jönnek létre. A különböző színeket az olajréteg változó vastagsága okozza. A fény ugyanis a folyadék felszínén részben visszaverődik, részben tovább halad, majd a réteg másik oldalán újra visszaverődik. A kétféle úton visszaverődött fénysugár találkozása hozza létre az interferenciát. Ha a megtett utak különbsége a fény hullámhosszának egészszámú többszöröse, akkor a fázisok egybeesnek. A különböző színekhez más és más hullámhossz tartozik, ezért a helyileg változó vastagság választja ki a megfelelő színt. A hullám modellt Huygens fejlesztette tovább, hogy magyarázza a fény gömbszerű terjedését. Eszerint a fény terjedése során minden egyes pontban újabb gömbhullámot indít el, és a gömbhullámok egymásra épülése hoz létre egy burkoló felületet, ahol a fázisok egyezése miatt a fény kifejti hatását. Hogyan egyeztethető össze a két koncepció? Erre keressük a választ azáltal, hogy a foton helyébe képzeljük magunkat.

A modern fizika foton felfogása

A modern fizika a fotonokról három dolgot állít. Az egyik, hogy c fénysebességgel halad, a másik, hogy folytonosan változtatja fázisát. A fotonok tulajdonságait az határozza meg, hogy mekkora frekvenciával változik a fázis, ebből számítható ki energiája, impulzusa és hullámhossza is. A fotonnak van még egy harmadik fontos tulajdonsága is: saját impulzusmomentummal rendelkezik. De amíg a frekvenciája bármekkora lehet, ez az impulzusmomentum csak egyetlen értéket vesz fel: ez a redukált Planck állandó. Ezt fejezi ki úgy a kvantummechanika, hogy a foton spinje az egység, azaz S = 1.

Valószínűség: hol lehet a foton

Kövessük végig a fotonok útját! Meghatározhatjuk a foton kibocsátás pillanatát és helyét, például amikor bekapcsoljuk a lámpát, de mi történik vele azután, amíg nem jut el szemünkbe, vagy egy érzékeny detektorba? Addig csak arról beszélhetünk, hogy hol lehet. Ez a „lehet” kijelöl egy c·t sugarú gömböt, amelyben „t” a kibocsátástól eltelt idő. De hol van a gömbön belül és milyen irányban mozog és milyen éppen a körbeforgó fázisa? Minderről semmit sem tudunk mondani, csak arról beszélhetünk, hogy mekkora valószínűséggel lehet itt és ott, hogy milyen irányú lehet a fázisa. Gondolkozásunk ragaszkodik a jól bevált kategóriákhoz térről és időről, ezért nem tehetünk mást, minthogy bevezetjük a valószínűség fogalmát.

Miben különbözik a kvantummechanikai és termodinamikai valószínűség fogalma

Megalkotott a modern fizika egy nagyszerű elméletet, a kvantummechanikát, amelynek felfogása a valószínűségen alapul. Ez a módszer azt adja meg, hogy az elektron, vagy a foton mekkora valószínűséggel tartózkodhat egy megadott helyen. Ez a valószínűség azonban gyökeresen különbözik a klasszikus mechanikában is használt fogalomtól. Amikor a termodinamika leírja egy gáz, vagy egy folyadék állapotát, ott a komponensek hatalmas száma miatt nem egy kiszemelt részecske mozgásának leírására törekszik, hanem azt mondja meg, hogy a részecskék hányada rendelkezik valamekkora energiával, vagy impulzussal. Abból indul ki, hogy bár elvben minden részecske mozgása követhető lenne, de nagy számuk miatt erre nem törekedhetünk, és megelégszünk avval, hogy a gyakoriságot valószínűséggel jellemezzük. A kvantummechanika viszont már egyetlen részecske mozgását is valószínűséggel írja le. Ez a valószínűség egy kiszemelt részecske mérés előtti lehetséges pályájára, pozíciójára, sebességére vonatkozik és nem arra, hogy milyen gyakran veszi fel ezeket az értékeket, vagy hány részecske jellemezhető ezekkel az adatokkal. Úgy is fogalmazhatunk, hogy a kvantummechanika a lehet birodalmát írja le és nem a már megvalósult állapotot. A helyzet azonban megváltozik a mérés következtében: ekkor a mikrorendszer az előbbi lehetséges állapotok egyikét fogja felvenni, ekkor az egyes fizikai paraméterek már nem valamilyen valószínűségi eloszlással, hanem konkrét értékkel fognak rendelkezni. A koppenhágai iskola értelmezésében ezt nevezik a hullámfüggvény redukciójának.

Einstein gondolatkísérlete

Szemléltessük ezt egy konkrét példával, Einstein egyik gondolatkísérletével. Alkossunk egy olyan foton forrást, amelyik egyesével bocsátja ki a részecskéket, de vigyázzunk arra is, hogy más fotonok elől a berendezés el legyen zárva. Ez kísérletileg nem könnyű, de elvben megvalósítható, ha az abszolút zérus fokra hűtjük le a berendezést, amikor nincs hőmérsékleti sugárzás. Érzékeny műszerünkkel már egyetlen foton észlelése is lehetséges. Vegyük szorosan körbe a foton forrást detektorokkal és figyeljük, hogy melyik fog „megszólalni”. Hogyan írja le a jelenséget a kvantummechanika? A detektálás előtt gömbfüggvény írja le a fotont, ami azt jelenti, hogy bármelyik detektor megszólalhat, viszont mégis csak az egyik detektor szólal meg. Arra nincs utasítás a kvantummechanikában, ami arra válaszolna, hogyan történik a sokból az egyetlen detektor kiválasztása. Erre kereste a választ Einstein, amikor javasolta a kvantummechanika kiterjesztését egy rejtett paraméterrel. Későbbi számítások (lásd Rockenbauer Antal: „A kvantummechanikán innen és túl”, Scolar Kiadó, 2017, pp. 112-126. ) azonban kizárták ezt a lehetőséget.

A hullámfüggvény redukciója

Próbáljuk meg értelmezni, hogy a kísérlet során hogyan történik a hullámfüggvény redukciója a foton szemszögéből!

Nézzük először a korpuszkula modellt. Azt gondolhatjuk, hogy az éppen kibocsátott foton egy jól definiált irányban repül, és ez határozza meg, hogy a szóban forgó foton melyik detektort fogja megszólaltatni. Ez az irány azonban csak a mi gondolkozásunkban létezik, a foton a kölcsönhatás előtt nem tud semmit az irányról. A korpuszkuláris magyarázat a kvantummechanikával is ütközünk, amely gömbhullámokkal írja le a fotont, ahol nincs kitüntetett irány. A paradoxon onnan származik, hogy identikus detektorokat képzelünk el minden irányban, de mi a garancia arra, hogy teljesen egyformák a detektorok? A detektorokban egy-egy elektron kerülhet kölcsönhatásba a fotonnal, de vajon egyformák-e az elektronok, pontosabban mire terjed ki az elektronok megkülönböztethetetlensége? Nem csak fotonokkal, hanem elektronokkal is elő lehet állítani interferenciát, azaz az elektronoknak is van mozgási fázisa, arra viszont nincs módunk, hogy ismerjük ezeket a fázisokat. Kézenfekvő a kérdés: ha foton és foton között van interferencia, ha elektron és elektron között van interferencia, akkor miért ne lehetne interferencia elektron és foton között? Ha viszont létezik ilyen „kereszt interferencia” már érthető a detektor kiválasztásának oka: csak akkor jön létre az effektus, ha a foton és elektron gyorsan forgó fázisa az ütközés pillanatában épp egyezésben van. Ily módon a gömbhullámban terjedő foton már abban a detektorban köt ki, ahol az elektron fázisa éppen megfelelő.

Miért változik meg az irány fogalma a mérés után?

Gondolatkísérletünk további kérdést vet fel fogalmi rendszerünkről: a kölcsönhatás előtt nincs a fotonnak irányfogalma (minden iránynak egyforma a valószínűsége), hogyan tett szert mégis irányfogalomra a kölcsönhatás révén? Ez is egy gondolati csapda! Ne felejtkezzünk meg arról, hogy amikor a megszólaló detektor irányáról beszélünk, már látjuk a detektorokat! De miért látjuk a detektorokat? Azért mert róluk már a fotonok serege áramlik szemünkbe. Azaz a kísérlet kiértékelése már nem egyetlen fotonról szól, amit elindítottunk, hanem nagyszámú foton által nyújtott információról! Tehát amikor a mérés során a kvantummechanika a hullámfüggvény redukcióját emlegeti, akkor valójában a „lehet” birodalmából úgy léptünk át a „van” birodalmába, hogy felkapcsoltuk a „világítást” az addig sötét berendezésben. A hullámfüggvény nem azt mondja meg a mérés előtt, hogy hol volt a foton, hanem azt, hol lehetett. Ezért az állapotfüggvény gömbhullám jellege megszűnik a detektálás után, hiszen a gömbhullám nem több mint valószínűség, és ha a részecske helyét megtaláltuk, már nincs helye valószínűségről beszélni.

A kétréses kísérlet

Térjünk most át a nevezetes kétréses kísérletre, amiből már oly sok hibás következtetést vontak le. Itt arról van szó, hogy egy zárt gömbön két rést nyitunk és a gömbön kívül elhelyezünk egy fényérzékeny lemezt. Persze most is alapkövetelmény, hogy külső fotonok ne zavarhassák meg az észlelést, azaz az teljes sötétség szintén szükséges. Legyen a foton forrás a gömb centrumában. Ha sok fotont bocsátunk ki, akkor a fényérzékeny lemez egyes helyein jelenik meg a fény hatása, ott alakulnak ki az interferencia csíkok, ahol a két réstől való távolságkülönbség épp a hullámhossz egészszámú többszöröse. Ha viszont egyesével bocsátjuk ki a fotonokat, akkor az mindig oda fog érkezni, ahol interferencia maximum volt és elkerüli a minimum helyeket. Úgy látszik, hogy egyetlen foton is képes önmagával interferenciába lépni? Nyilvánvaló, hogy a korpuszkuláris kép nem adhat magyarázatot a jelenségre. Itt a magyarázathoz ismét abból kell kiindulni, hogy a detektálás előtt a foton irányáról nem tudunk semmit, ezért csak a gömbhullám modell használható, amely egyenlő valószínűséget rendel minden irányhoz. Más szóval a „hol lehet” kategóriáit kell használni. Esetünk azonban különbözik az előző gondolatkísérlettől, mert leszűkítettük azt a tértartományt, ahová eljuthat a foton: a két réstől eltekintve minden más irányt kizártunk. Ha a foton olyan „szerencsés”, hogy nem talál olyan elektront a gömb belső felületén, amelyikkel reagálhat (a fázis sehol sem egyezik), akkor eljut a két réshez.

Szúrjuk be ide a kommentelő (gregor man) kérdését és adjuk meg rá a választ.

Kérdés

És, ha a rések helyén is detektorok vannak, de a foton ott sem talál megfelelő fázisú elektront, akkor a gömbhullám tovább halad? A rések nélküli zárt gömbdetektor bizonyos mértékig átlátszó?”

Válasz

Érdemes tisztázni, hogy mit értünk résen? Olyan résre van szükség, amelynek szélessége kisebb a hullámhossznál, mert ha ez a feltétel nem teljesül, akkor a rés széleiről érkező hullámok nagy úthossz különbsége miatt a fázis szóródik, és nem alakulhat ki interferencia. Mivel a látható fény hullámhossza több ezerszerese az atomok közötti távolságnak, így nincs akadálya, hogy a fényt át nem eresztő gömbbe fúrjunk egy ilyen rést. Ha a detektor a résben van és nem „szólal meg”, azaz részben átlátszó, akkor fennmarad a „hol lehet” állapot és a valószínűségi gömbfüggvény. Ha viszont már „megszólalt”, akkor már a foton valahol kifejtette hatását és már válaszolhatunk a „hol történt” kérdésére. Amikor a „hol” kérdésre tudunk válaszolni, akkor már felfoghatjuk a fotont korpuszkulának, ilyen a kibocsátás és az eltűnés pillanata, a két esemény között azonban csak a „hol lehet” kérdését tehetjük fel, ami a hullám leírásnak felel meg. Voltaképp ezt kell érteni a fény részben korpuszkuláris, részben hullám természetén.

Kérdés

A mai kísérleti berendezések képesek egyetlen foton kibocsátására, illetve minden egyes kibocsátott foton detektálására, vagy sok-sok kibocsátott fotonból kapnak el a detektorok bizonyos időközönként egyet-egyet, a többi pedig továbbhalad, míg valahol messzebb egy elektron fázisegyezése okán elnyelődik? A fázisegyezés sűrűsége határozza meg az átlátszóságot? „

Válasz

Az foto-elektronsokszorozó berendezések elvben már képesek egyetlen fotont is kimutatni. A gondolatkísérlet ezért realizálható, és valóban arról van szó, hogy időnként lehet egy-egy fotont detektálni. A fázis átlátszóságot elvben a fázisegyezés sűrűsége határozza meg. Például a gömbnek olyannak kell lennie, hogy sok réteg legyen egymás fölött, ami biztosan nem engedi kiszökni a fotont csak a résen át. A réshez való eljutás valószínűsége szempontjából a gömb alsó rétege a fontos, mert ha ott nem jön létre reakció, akkor már „ott lehet” a foton a rés alján, ahonnan a szabad térben megindul egy valószínűségi gömbhullám.

Folytassuk az eredeti gondolatmenetet!

Az említett „szerencsés” fotonnak semmiben nem különbözik pályája a korábbi esethez képest, így érvényes rá a Huygens modell, mely szerint minden pontból egy-egy új gömbhullám indul el, így a két résnél is, és a két hullám a fényérzékeny lemezhez érve, ott hozhat létre foltot, ahol a fázisok egyezése ezt megengedi. Amiről egy pillanatig sem szabad elfelejtkezni, hogy a detektálás előtt a „hol lehet” és nem a „hol van” kérdését kell felvetni, azaz a gömbhullám valószínűséget jelent, amire pedig a valószínűség összeadási szabályai érvényesek. A kvantummechanika szuperpozíció elve innen származik.

A kétréses kísérlet egy változatában meg akarjuk lesni, hogy a foton melyik résen bújt át, ezért a két réshez egy-egy detektort helyezünk el, de utána a foton továbbhaladhat a fényérzékeny lemezig. Itt már a kérdés felvetése is gondolkozási csapda, mert az „átbújás” korpuszkuláris fotont jelent. Nem a foton halad át a két résen, hanem csak áthaladási valószínűségről van szó. Amikor a két detektor egyike megszólal, már átlépünk a „hol lehet” birodalmából a „hol van”-ra. Ne feledjük: csak akkor mondhatjuk meg, hogy melyik detektor észlelte a fotont, ha már látjuk a detektort! Az így detektált foton a kölcsönhatás miatt megváltoztatta eredeti fázisát, amely így már véletlenszerű értékkel tér el a másik résen áthaladó hullám fázisától. Az eredmény: többé nem figyelhető meg interferencia, és nem arról van szó, hogy a nyert információ „visszamenőleg” megváltoztatta volna a foton tulajdonságait.

A blog egyéb írásai elérhetők „Paradigmaváltás a fizikában” című írásból.





A bejegyzés trackback címe:

https://afizikakalandja.blog.hu/api/trackback/id/tr3413800396

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

vorpex 2018.04.02. 19:02:03

Kedves Rocky!

Régóta olvasom a blog-od és ebben a bejegyzésben újfent előkerült a "koppenhágai értelemzés", így szeretnék egy kérdést feltenni ezzel kapcsolatban, ami már régóta böki a csőröm:

- John Gribbin - Schrödinger kiscicái... ismeretterjesztő könyvében bemutat egy kísérletet (nyalábosztásos kísérlet - Yutaka Mizobuchi és Yoshiyuki Ohtake), amiben sikerül ugyanazt az egy darab fotont egyszerre mint hullámot és mint részecskét kimutatni. Azonban ha jól értem ennek elvileg akkor a "koppenhágai értelmezés" cáfolatának kéne lennie, hisz ez szembe megy a komplementaritás elvével. Továbbá mind a "kísérteties távolhatás", mind a "rejtett paraméterek nem létezése" ezáltal bukik, hisz azok a "koppenhágai értelmezés" "következményei" - már ha jól gondolom. Ráadásul a könyvben megemlítik David Bohm-ot, aki elvileg felépítette a kvantummechanika rejtett változós értelmezését és pont ugyan olyan jól működik, mint a "koppenhágai értelmezés". Továbbá a könyv azt is írja, hogy John Bell már 1966-ban megmutatta, hogy azok az elméletek, amik szerint a rejtett változós elméletek lehetetlenek, azok hibásak.

Szóval a kérdés az, hogy akkor most mi az igazság? Vagy talán pontosabb lenne azt kérdezni, hogy az uralkodó nézet? A fentebb említett kísérletet elfogadják, mint a "koppenhágai értelmezés" cáfolata? Vagy azóta pl. kiderült, hogy hibás a kísérlet? Esetleg történtek azóta olyan kísérletek, amik mégis a "koppenhágai értelmezés"-t erősítik?

Válaszod előre is köszi!
Üdv.

vorpex 2018.04.02. 19:14:18

Kedves Rocky!

Régóta olvasom a blog-od és ebben a bejegyzésben újfent előkerült a "koppenhágai értelmezés", ezért szeretnék pár kérdést feltenni ezzel kapcsolatban:

- John Gribbin - Schrödinger kiscicái ... című ismeretterjesztő könyvében bemutat egy kísérletet (nyalábosztásos kísérlet - Yutaka Mizobuchi és Yoshiyuke Ohtake), amiben sikerül ugyanazt az egy fotont egyszerre, mint hullámot és mint részecskét kimutatni. Azonban, ha jól értem ez elvileg a "koppenhágai értelmezés"-el szembemenő kísérlet, hisz ebben a kísérletben megbukik a komplementaritás elve. Sőt elvileg a "kísérteties távolhatás" és a "rejtett paraméterek nem léteznek" elvek is buknak, hisz azok a "koppenhágai értelmezés" következményei - már ha jól gondolom. A könyv továbbá bemutatja John Bell-t, aki 1966-ban bizonyította, hogy minden elmélet, ami szerint a rejtett paraméterezés lehetetlen az hibás, valamint David Bohm-ot, aki kidolgozta a kvantummechanika rejtett paraméteres értelmezését, ami ugyanolyan jól működik, mint a "koppenhágai értelmezés".

Szóval a kérdésem az lenne, hogy mi az igazság? Ha a fentebbi kísérlet tényleg cáfolja a komplementaritás elvét és így a "koppenhágai értelmezés"-t, akkor miért még mindig az az irányadó minden következményével? Esetleg a kísérletről derült ki, hogy hibás? Vannak olyan új eredmények, amik a könyv írásakor még nem voltak elérhetőek, de a "koppenhágai értelmezés"-t erősítik?

Válaszod előre is köszönöm!
Üdv.

vorpex 2018.04.02. 19:15:03

Bocs, hogy kétszer írtam, sajnos elsőre úgy tűnt, hogy elveszett a hozzászólásom

Gazz 2018.04.02. 21:00:32

Kedves Rocky!
Kérlek olvasd el a blogomon levő egyik bejegyzést.
gazz.blog.hu/2017/03/23/egy_elgondolkoztato_kiserleti_eredmeny
Ez az első írás, amelyik rendesen megmagyarázta az ott tárgyalt jelenséget.
Ugyanakkor érdemes lenne a végkövetkeztetést is végiggondolnod.
Amit leírtál, az elvezet az információ fénynél gyorsabb terjedéséhez.

38Rocky 2018.04.03. 14:16:05

@vorpex:
Egyetértek avval a fölvetéseddel, hogy az „uralkodónézet” és az igazság nem azonosak, legalább is erre semmi garancia nincs. Kopernikusz idejében és még sokáig az „uralkodó nézet” nem volt azonos avval, amit ma igazságnak tekintünk. Éppen a Bell által felállított egyenlőtlenségre szokás hivatkozni, hogy miért nem lehet a kvantummechanikát rejtett paraméterrel kibővíteni. Ezt azonban cáfolták az Aspect kísérletek és gyanítom, hogy evvel lehet összhangban az általad említett „nyalábosztási” kísérlet is. A helyzetet avval próbálták a koppenhágai iskola hívei megmenteni, hogy kitalálták a „nem-lokális” kölcsönhatás és az összefonódott állapotok koncepcióját. Ahogy azt részben könyvemben (A kvantummechanikán innen és túl, Scolar, 2017, pp. 112-136), illetve korábban a blogban („A rejtett paraméterek és a kvantummechanika”, valamint „Hogyan hozhatunk létre teleportálást a kvantummechanika szerint”) kifejtettem, a probléma kulcsa a rejtett paraméterek definíciójában van, amelyik az irány rosszul (makroszkopikusan) értelmezett fogalmából származik. Ha rejtett paraméter helyett a részecskék fázisára gondolunk, akkor a kvantummechanikával összhangban lehet értelmezni az Aspect és valószínűleg a nyalábosztási kísérletet is. Ez persze az én felfogásom és nem állíthatom, hogy evvel jelenleg nyerésre állnék az uralkodó nézetekkel szemben. Vajon nekem lenne igazam? Ezt nem nekem kell eldönteni.

38Rocky 2018.04.03. 14:48:38

@Gazz: Kedves Gazz!
Megtettem, amit kértél és elolvastam blog bejegyzésedet. Meg kell mondanom, hogy a fizika nem tud mit kezdeni vele. Ennek oka a fizika módszertana: csak reprodukálható kísérletekre alapozhatja elméleteit, ami pedig az elvégzett kísérlet pontos dokumentálását igényli és nem szájhagyományt.
Konkrétan. Ha egyetlen fotonról akarunk bármit is megtudni, akkor ki kell zárni minden egyéb foton hatását, pedig amiről írsz, az arra utal, hogy szobában vagy szabadban elvégzett mérésekről volt szó. Mivel a hőmérsékleti sugárzás hatalmas mennyiségű fotont produkál, ezért még ha a detektor vevője nagyon szelektív volt, még abban a frekvencia tartományban is fotonok milliárdjai zavarnák az egy szem foton hatásának kimutatását. Zavaró, hogy gömbhullám fotont emlegetsz, mert az egyedi foton csak gömbhullámban terjed, emellett nehezen tudom elképzelni, hogy otthoni barkács körülmények között olyan technikai csúcsteljesítményeket lehet megvalósítani, amely egyenkénti foton kibocsátását és mérését teszi lehetővé. Emellett az egyedi foton kimutatásának bizonyítéka is hiányzik: ehhez az kellene, hogy két azonos távolságú detektor hol egyike, hol másika szólaljon meg. Ezek után több mint bátorság arról értekezni, hogy a kísérlet azt bizonyítaná, hogy a fotonok a fénynél sebesebben továbbítanák az információt.

Látens Inszinuáció 2018.04.03. 19:30:32

Én eddig úgy tudtam, hogy az abszolút nulla fokban - -273 - nem mozog semmi.
Ráadásul az egész csak teória, mivel a termodinamikai törvény szerint az abszolút nulla fok el sem érhető, legfeljebb csak megközelíthető. Így viszont Einstein gondolatkísérlete csak fikció.

Szalay Miklós 2018.04.03. 19:45:23

Egy egész érthető általános összefoglaló a kvantumfizikáról:

egyvilag.hu/temakep/024.shtml

Wildhunt 2018.04.03. 19:55:47

@Látens Inszinuáció: A hőmozgás 0, az elektronok meg kuksolnak a fermi-szint alatt. A határozatlansági relációhoz nem sok köze van.

Tisztességes Természettudomány 2018.04.03. 20:16:55

Tehát Huygens gömbhulláma lenne a megoldás? Nem a lovas szekér interferál önmagával, hanem a két lyuk közelében felvert por? Érdekes.

A Huygens megoldásnál hogyan teljesül az energiamegmaradás elve? "Ha minden pontból egy-egy új gömbhullám indul ki" akkor a tér miért nem telik meg a gömbhullámokkal? Ha ezek fizikailag is értelmezhető hullámok - mint ahogyan a szerző sugallja - akkor végtelen számú szuperponált gömbhullám energiája végtelen is lehet, vagy nem?

Gazz 2018.04.03. 20:33:47

@38Rocky: A kísérlet az ELTE laborjában zajlott.
Valóban keveset tudunk, azt viszont szerintem tévesen gondolod, hogy a zaj nem eliminálható a kísérletből. Ha a frekvencia jól meg van választva (pld. fény), és az egész egy zárt fémkalickában történik, akkor ez megoldható.
Na most ami a detektort illeti, és ezt akár a te kísérleteddel kapcsolatban is említhetem (ami analóg a Schuster féle kísérlettel) ha a detektálást egy elektronátmenet végzi, magyarán olyan atomok gerjesztése történik a detektorban, amiknek van egy olyan elektronátmenete, amelyik megegyezik a kibocsátott foton energiájával, akkor - kellő számú atom esetén mindig lesz olyan, amelyik megfelelő elektronfázissal fogadja a fotont. Ha ezt elfogadod, akkor lépjünk tovább. Mivel sok fogadó atom van a detektorban, ezért több fotont is be tudnak fogadni egyidőben. Ha ez így van, akkor nem kell ragaszkodni az egyszerre csak egy foton kibocsátásához, és ha egy makroszkópikus sokaságú gerjeszthető atomot közelrakok a forráshoz, az meg tudja akadályozni, hogy a gömbhullámok továbbjussanak ezen a távolságon kívülre, pedig nem is öleli körül a forrást a detektor. Igazam van?

Magyarország Europa jovője 2018.04.03. 20:45:47

Csak a haazaarulo sorosberencek gondolhatjak azt, hogy a foton egy hullam, amikor nyilvanvaloan reszecskre. Ha a fidesz nyer Aprilis 8. akkor majd ezekkel a hullamosokkal is leszamoluk.

_Wasp_ 2018.04.03. 21:53:02

Mi a legnagyobb objektum aminek a mozgása valószínűségi függvénnyel írható le korpuszkuláris modell helyett? azt olvastam/hallottam valamikor régen, hogy a kétrés kisérletben a fullerén molekula is képes volt "önmagával interferálni", tehát kijelenthető, hogy minden fizikai objektum csak valószínűségi függvény, és pusztán a nagy számok törvényei miatt tűnnek korpuszkulárisnak az anyagi dolgok? (elnézést, ha hülyeséget illetve szakszerűtlenül kérdezek, de remélem érthető a kérdés)

38Rocky 2018.04.03. 22:42:04

@Látens Inszinuáció: Természetesen az abszolút zérus fokot csak olyan mértékben kell megközelíteni, hogy már ne zavarjanak a termikus fotonok

38Rocky 2018.04.03. 22:48:45

@Tisztességes Természettudomány: Az egész írás lényege, hogy ez a gömbhullám csak annak valószínűsége, hogy a foton egyáltalán hol lehet, ezért szó sincs az energia összeadódásáról.

38Rocky 2018.04.03. 22:50:28

@Magyarország Europa jovője: A humor ellen nincs kifogásom, de ezen a viccen nem tudok nevetni

Tisztességes Természettudomány 2018.04.03. 22:50:41

@38Rocky: "Az egész írás lényege, hogy ez a gömbhullám csak annak valószínűsége, hogy a foton egyáltalán hol lehet, ezért szó sincs az energia összeadódásáról."

Rendben, értem. De akkor mi interferál önmagával (vagy nem önmagával) úgy, hogy a detektoron is látom a képét?

38Rocky 2018.04.03. 22:53:53

@Gazz: Ha ezt a kísérletet az ELTE általam nagyra becsült fizikusai végezték volna el, akkor bizonyára publikálták volna a korszakalkotó eredményt

gabiiii 2018.04.03. 23:37:49

@38Rocky: A foton úgy viselkedik, mint egy jó liberális, aki vagy fiú, vagy lány, majd adott esetben eldönti magáról.
(Ha nem jó, nyugodtan töröld! :) )

Wildhunt 2018.04.03. 23:47:23

@Tisztességes Természettudomány: kvantumfizikai szinten nem szükséges az energia megmaradás törvénye.

Wildhunt 2018.04.03. 23:54:47

@_Wasp_: ez már a statisztikus fizika területe. A leegyszerűsített válasz: amekkora "testnek" a hullámfüggvényének a hullámhossza (deBroghlie hullám)) megengedi a rések egymástól elég távol való elhelyezését ahhoz, hogy az ernyőn interferenciaképet kaphassunk.

polariton 2018.04.03. 23:56:33

Jó írás, csak - elnézést, de - számomra nem világos, mit szerettél volna vele mondani. Befejezetlennek érzem. :)

Néhány dologgal hadd egészítsem ki:
- A fizikai nem csak időbeli szemlélettel írható le, megfogalmazható minden törvényünk ún. variációs elvként is. A fénnyel kapcsolatban ld. Fermat-elv.
- Az spec. relativitáselmélet szerint a fény számára nem telik az idő, tehát az "előtte" és "utána" fogalmak csak a mi szemszögünkből értelmezhetőek.
- A kvantummechanikának egy szemléletes interpretációja a vezérhullám-interpretáció (pilot wave theory, ld. a Youtube-on). E szerint a foton - és minden más is - egy részecske, amely kölcsönhat a maga által gerjesztett anyaghullámával. Ez utóbbi jelöli ki az állapotának valószínűségeit.

_Wasp_:
A mikro/makro határátmenet ma aktív kutatási téma. Egyik híres hazai művelője Diósi Lajos. Ld. az ő munkáit kiindulásna!
Manapság pl. a LIGO-detektorok 40kg-os tükreinek kvantumos mozgását vizsgálják.

polariton 2018.04.03. 23:58:13

Wildhunt:
A hullámfüggvény "szétkenődése" függ a részekcske kölcsönhatásaitól: egy szabad atom egy cm-re is szétkenődhet, míg egy kötött pár tized nm-re csupán.

Wildhunt 2018.04.04. 01:25:37

@polariton: Ezért mondtam, hogy "leegyszerűsített válasz".

Gazz 2018.04.04. 06:51:56

@38Rocky: Esetleg magáról a felvázolt gondolatkísérletről valamit, ha már annyit koptattam a billentyűzetet?

pkfjb 2018.04.04. 08:03:37

Kedves 38Rocky!
Amit "A hullámfüggvény redukciója" és a "Miért változik meg az irány fogalma a mérés után?" című részekben úgy tűnik, mint saját elképzelésedként leírsz, nagyon-nagyon naiv, és ebben a formában nem magyarázat. Vegyük körül a fotonforrásunkat 100% hatásfokú detektorokkal. Először tekintsünk olyan forrást, ami egyenként bocsát ki fotonokat. Azt írod, hogy ott fog megszólalni detektor, ahol véletlenül a detektor valamelyik alkalmas elektronja pontosan jó fázisban lesz a fotonnal. Aztán meg azt a detektort látni fogjuk, mert az meg van világítva (ez a dekoherencia fogalomkörére hajaz). Az elképzelésed egy szépséghibája, hogy mi zárja azt ki, hogy nem lehet több különböző olyan detektor, amelyiknél a fázis épp stimmel, miközben pedig ha 100% a hatásfok, egy biztosan van. Tisztában vagyok vele, hogy jelenleg nincs 100% hatásfokú fotondetektor, meg olyan fotonforrás sem, amelyik biztosan kibocsát egy és pontosan egy elektront megrendelésre. viszont véges hatásfokú detektorok és tökéletlen forrás esetén sem fog stimmelni a statisztikád. Nem beszélve arról, hogy ha nem fotonokról van szó., egyéb részecskéknél már a gyakorlatban is léteznek közel 100% hatásfokok, márpedig a kvantumelmélet azoknál is hasonló megmagyarázandó, és kísérletileg ellenőrizhető viselkedést jósol. Ennél is cifrább a helyzet, ha a forrás páronként bocsát ki fotonokat (részecskéket), amiknek az iránya továbbra is bármilyen, de egymással korrelált, legegyszerűbb esetben pont ellentétes (mondjuk az impulzusmegmaradás által biztosítva). Akkor külön-külön véletlenszerű irányban lesznek detektálva, de a kettő mindig pont ellenkező irányban. Mellesleg ilyesmi alapon működik az orvosi PET. Mi biztosítja nálad azt, hogy mindig pontosan ellentétes irányban levő detektorokban fog stimmelni a véletlenszerű elektronfázisokkal való megfelelés? A detektorok elektronjai nem korreláltak egymással ilyen értelemben. A Bell-egyenlőtlenségek sértéséből következik, hogy a mérési eredmények nem dőlhetnek el szigorúan helyben, ebbe nem mennék bele, kicsit így is kezdek hosszú lenni. Más. A foton nem igazán gömbhullám, nem minden fotonkeltő folyamatban izotróp (gömbszimmetrikus) a kibocsátás.

38Rocky 2018.04.04. 08:04:13

@gabiiii: Ebben már van humor, de könnyebben fogjuk megérteni egymást, ha maradunk a fizikánál

38Rocky 2018.04.04. 10:29:09

@_Wasp_:
Kérdésed teljesen helyénvaló és beleillik abba a képbe, amikor a makrovilágból nyert fogalmainkkal próbáljuk megérteni, leírni a mikrovilágot. A kvantummechanika 100 éves története is arra tanít, hogy könnyebb alkalmazni az operátor kalkulust és megoldani a parciális differenciálegyenleteket, mint megtalálni a hidat a makro és mikrovilág fogalmai között. Az én próbálkozásaim is azt a célt szolgálják, amikor a foton, vagy elektron helyébe képzelem magam, hogy megtaláljam ezt a hidat.
Olyan elvi határ nincs, amelyik azt mondaná meg, hogy melyik az a legnagyobb objektum, ahol a valószínűségi függvénnyel való leírás alkalmazható, igazából csak technikai korlátok vannak. Az interferencia sávok távolságát a Planck állandó és a részecske impulzusának hányadosa határozza meg, ami azt jelenti, hogy nagyobb tömeg esetén lerövidül ez a hossz. A kimutatásnál döntő, hogyan viszonyul az interferencia sávok távolsága az interferencia sávok természetes szélességéhez. Ami a fulleréneket illeti, amennyire tudom, ott nem a klasszikus Einstein-féle egyetlen részecskével találták meg az interferenciát, hanem egy részecske nyalábon, amelyik kettős prizmával választottak szét. A legnagyobb fizikai objektum az elektron volt, ahol egyetlen részecskével sikerült interferenciát kimutatni.
A részecske- hullám komplementaritást a hullámcsomag modellel lehet jól leírni. Amíg a fotonnál a hullám időben és térben nem csillapodik, addig a tömeggel bíró részecskéknél a középpontból elképzelt hullám amplitúdója egy exponenciális függvény szerint csökken. A részecske jelleget az a méret jellemzi, hogy mekkora az a sugár, ami a hullámok amplitúdóját megfelezi. Ha olyan mérést végzünk, ami olyan tértartományra vonatkozik, amikor belül vagyunk ezen a sugáron, akkor a hullámjelleg dominál, de ha ennél szélesebb a mérési tartomány, akkor már a részecskét korpuszkulárisnak látjuk. Ez viszont nem kapcsolódik ahhoz, hogy hány részecskéről van szó, azaz a részecske-hullám komplementaritást nem a nagy számok törvénye határozza meg.

38Rocky 2018.04.04. 10:37:57

@Wildhunt: Én ezt az állítást finomítanám: bizonyos mikrofolyamatok kvantummechanikai számításánál (lásd QED) nem szükséges az energia megmaradás feltételezése

38Rocky 2018.04.04. 11:58:57

@polariton:
Írásom fő mondanivalója, hogy ne tévesszük össze amit elképzelünk a foton mozgásáról, avval amit ténylegesen megfigyelünk.
A variációs elv valóban a fizikai mozgástörvények leírásának nagyon hasznos alternatív módszere, érdemes gondolkozni rajta, hogyan vethető össze a valószínűségi fázisok koherens összeadásának szabályaival. Időfogalmaink természetesen a külső megfigyelő szemszögéből értendők, a foton nem ismeri az időt, de mi a fotonok segítségével alakítjuk ki idő fogalmunkat is.
A vezérhullám- interpretációt kissé másképp fogalmaznám: a részecske a maga által gerjesztett anyaghullámok ÁLTAL tud kölcsönhatást létrehozni.
A hullám függvény „szétkenődése”, vagy más szóval a hullámcsomag szétfolyása másképp történik, ha egy zárt potenciál térben van az elektron, vagy atom. mint amikor nem hat rá erő, amely helyhez rögzítené.

38Rocky 2018.04.04. 14:52:13

@pkfjb:
A naiv jelző ellen nem tiltakozom, az volt célom, hogy a kvantummechanika egyes jelenségeire minél naivabb magyarázatot találjak. Amíg csak egyenletekkel írjuk le tapasztalatainkat, addig nem lehet vita, viszont az interpretációs keretek különbözhetnek véleményem szerint.
Konkrétan. Felveted a 100%-os hatásfokú detektorok koncepcióját és kérdezed, mi van, ha két detektorban épp azonos a detektáló elektron fázisa? Itt ne feledjük, hogy makroszkopikus detektorokról van szó. A foton forráshoz közelebbi detektornak elsőbbsége van, és aligha tudsz két makroszkopikus detektort úgy elhelyezni, hogy annak távolsága ne különbözzék legalább egy atomnyi távolsággal. Ezért felvetésed esélye oly csekély, hogy nem hiszem érdemes a gyakorlatban foglalkozni vele. Ami a statisztikát illeti, azt a fázis egyenlőség kritériuma szabhatja meg, reprodukálva az átmeneti valószínűségek kvantummechanikai valószínűségét.
A páronként kibocsátott ellentétes fázisú részecskepárokat illeti, ez lényegében az Aspect típusú méréseket jelenti. Erre az esetre a blog más bejegyzésében adom meg a magyarázatot (lásd „A rejtett paraméterek és a kvantummechanika”, „Hogyan hozhatunk létre teleportálást a kvantummechanika szerint”.)
Azt írod, hogy a foton nem igazán gömbhullám. Ha sok fotonról van szó, akkor a kibocsátott sugárzás valóban fokuszálható, de szerintem homogén térben az egyes fotonok gömbszimmetriája mindig fennmarad.

38Rocky 2018.04.04. 16:20:01

@Gazz: A két gondolatkísérlet lényege, hogy mi történik, ha egyesével gerjesztődnek a fotonok. Amikor sok fotont bocsátunk ki, akkor a várt interferencia jelenséggel találkozunk. Ha nem veszed körbe a foton forrást és csak egy közeli detektor van, az nem fogja megakadályozni, hogy a fotonok nagy része ne haladjon tovább. Tedd oda a kezedet a lámpa elé, látni fogod az árnyékát, tehát a kezedet elkerülő fotonok vígan tovább repülnek. Olyan kísérletet nem találsz a szakirodalomban, ami ennek ellentmondana.

Gazz 2018.04.04. 16:30:00

@38Rocky: Én azt tudom, hogy az odadugott detektor nem olt ki egy lámpát, csak nem értem, hogy miért nem. Ha a forrás sok fotont bocsát ki, az nem felfogható úgy, hogy egyszerre csak egyet bocsát ki, de ezt valami elképesztő sűrűséggel teszi? Az idő analóg mennyiség ergó tetszőleges pontosságig bonthatom, márpedig ha így van akkor max a heisenberg féle határozatlansági elv kavarhat be valamilyen módon ahhoz, hogy ne tudjam időben (és persze eméletben) elkülöníteni a kisugárzott sok fotont. Onnét kezdve pedig, hogy elkülönítettem őket időben, máris ott tartunk a kísérletednél.

Gazz 2018.04.04. 16:37:54

@38Rocky: Illetve arra az elméleti kérdésre sem válaszoltál, hogy ha az egyesével kibocsátott fotonokhoz jól kialakított makroszkópikus detektorokat használunk, amelyek egyenként lefedhetnek kvázi tetszőleges fázist a fotonok fogadására (ha elég sok atomból áll a detektor, akkor biztos lesz egy olyan, amelyikben az elektron megfelelő fázisban fogadja a fotont) akkor miért is nem terjed azonal az információ? Bármelyik detektort rakom közelebb, a másik a következő foton várható érkezésekor meg fogja tudni, hogy a másikat elmozdítottam. És ez teljesen független attól, hogy milyen távolságra vannak a forrástól. Az ilyen " a zaj úgyis bezavar" jellegű kitérő válaszokat most hagyjuk, ha kérhetném. Elméleti kérdésről beszélgetünk.

pkfjb 2018.04.04. 17:00:17

@38Rocky: A fotonforráshoz közelebbi detektornak elsőbbsége van, írod. Akkor miért nem az szólal meg mindig? Ha egy megszólalt, akkor a másik ezek szerint azért nem fog megszólalni, mert mindenhonnan máshonnan eltűnt a hullám. A magyarázatodban azt használod, amit meg akarsz magyarázni. Ez tautológia, nem magyarázat. Lehet, hogy később rászánom magam, hogy beleolvasok abba, amit úgy hívsz, hogy a páronként kibocsátott ellentétes fázisú részecskepárok esete, ami alatt bizonyára az összefonódottságot érted, bár az nem az, annál sokkal általánosabb dologról van szó. Viszont ha a valóban értelmes gondolatokat akarok olvasni a témában, akkor mondjuk olvashatok valamit Mermintől, vagy Gisintől, vagy sok egyéb valóban hozzáértőtől, azért említettem pont ezt a kettőt, mert nekik meglehetősen más a véleményük a Bell-egyenlőtlenségek sértésének jelentéséről (Aspect óta történtek dolgok, de nem baj), pedig mindketten értik a probléma lényegét. Nem vagyok meggyőződve arról, hogy rólad ez elmondható. A naiv alatt nem azt értettem, hogy nem matematikai a szöveg, azzal nem lenne bajom. Én a naiv szót a szó köznapi értelmében használtam. Úgy gondolod, tudod a megoldást valamire, miközben magát problémát is elég felszínesen érted.

pkfjb 2018.04.04. 17:42:10

@38Rocky: OK, beleolvastam „A rejtett paraméterek és a kvantummechanika”, „Hogyan hozhatunk létre teleportálást a kvantummechanika szerint” írásaidba, és a helyzet rosszabb, mint gondoltam. Ne haragudj, de tényleg meglehetősen kevés fogalmad van arról, hogy egyáltalán miről van szó, kevesebb, mint reméltem, és ez elmondható mind az EPR-gondolatmenetről, mind a Bell-egyenlőtlenségek mibenlétéről, mind arról, amit teleportációnak hívnak. Mellesleg a Bell-egyenlőtlenségekkel kapcsolatban még a kvantummechanika művelői körében is sok a félreértés, az sértés okával kapcsolatban pedig azon viszonylag kevesek között is súlyos véleménykülönbségek vannak, akik tényleg pontosan tudják, miről van szó. Én a magam részéről nem óhajtanék állást foglalni, bár talán valamennyire értem az érveket és az ellenérveket is. Csodálkozom, hogy elhiszed magadról, hogy meg tudsz magyarázni olyat, amiről azt sem pontosan tudod, mi.

38Rocky 2018.04.04. 18:26:17

@pkfjb: Az elsőbbség csak akkor érdekes, ha mint feltételezted, két detektorban az elektron fázisa véletlenül azonos lenne. Ha a legközelebbi detektor fázisa nem megfelelő, akkor a foton továbbhalad, amíg nem ér el olyan detektorba, amelyik megszólal. Az, hogy ki mit ért és ki mit hisz el magáról az szubjektív dolog, én nem kívánlak minősíteni, csak az udvariasság azt kívánta, hogy válaszoljak.

pkfjb 2018.04.04. 20:29:02

@38Rocky: "Az elsőbbség csak akkor érdekes, ha mint feltételezted, két detektorban az elektron fázisa véletlenül azonos lenne. Ha a legközelebbi detektor fázisa nem megfelelő, akkor a foton továbbhalad, amíg nem ér el olyan detektorba, amelyik megszólal." Mi az, hogy továbbhalad? Oldalirányba? A detektorok nem egymás mögött vannak. Szerinted a detektor megszólalása előtt valahol volt a foton (rejtett paraméter), vagy mindenütt volt (egy gömbfelületen)? Ha az utóbbi (Koppenhága) akkor a detektálás pillanatában minden más helyről el kellett tűnnie (ez is Koppenhága). Ezt hogy csinálta? Bevallom őszintén, fogalmam sincs, miről beszélsz, és azt sem tudom, hogy miről gondolod, hogy megmagyaráztad. A részecskepárral kapcsolatban nem is írtál semmit (bár a részecskék iránya külön-külön nem meghatározott, így próba-szerencse alapon bármelyik detektor megszólalhat, szerinted attól függően, hol stimmel a fázis, a két részecskére meg mit ad Isten a fázis pont két ellentétes oldalon levő detektorban fog stimmelni). Pontosabban válasz helyett hivatkoztál bizonyos korábbi írásaidra, amikből teljesen világos, hogy azokban a kérdésekben tényleg nem tudod, miről van szó. Ez nem szubjektív vélemény, ez tény. Nem minősítelek, de valóban nem ártana, ha egy kicsit szélesebb körben tájékozódnál, mielőtt kialakítasz egy álláspontot, és ezt ismeretként terjeszted. A tudomány nem úgy működik, hogy mindenki elmondja a véleményét, és minden vélemény egyenrangú. Megpróbáltad valami referált folyóiratban közétenni az elképzeléseidet? Phys.Rev, ilyesmi? Az már nem teljesen szubjektív, hogy amit te elhiszel, azt a bírálók is elhiszik-e.

38Rocky 2018.04.05. 09:23:16

@pkfjb: Legújabb kommentedet olvasva erősödik bennem az érzés, hogy te sportot űzöl abból, hogy szándékosan félreértsed válaszaimat, annak érdekében, hogy kellő alapot kapj, ahhoz a meggyőződésedhez, hogy amit leírok az rossz és én nem is értem a kvantummechanika által felvetett paradoxonokat. Kénytelen vagyok ezért összegezni eddigi vitánk főbb pontjait.
A kiindulás Einstein egyik gondolatkísérlete, amelyben körülvett detektorokkal egy olyan foton forrást, amelyből egyesével távoznak a részecskék. Felvetette, ha létrejön egy izotrop gömbhullám, amely eléri az egyenlő távolságú detektorokat, akkor mi dönti el, hogy közülük melyik fog megszólalni. Én erre azt javasoltam, hogy a fotonok és a detektor elektronjainak fázisegyezése. Erre jött az észrevételed:
• Kezdőrúgás. Elgondolásomat naivnak nevezted, melynek „szépséghibája”, hogy nem válaszol arra a lehetőségre, ha két detektorban is azonos lenne a fázis, akkor melyik fog megszólalni
• 1. Válaszom: Mivel a detektorok makroszkopikus objektumok, így teljesen egyforma távolságban nem helyezhetők el a foton kibocsátási helyétől, így ha köztük akárcsak egy atomnyi eltérés van, az már eldönti a „holtversenyt”.
• 1. Félremagyarázás. Ebből te azt vontad le, mintha én azt állítanám, hogy MINDIG a legközelebbi detektor fog megszólalni, és újólag megállapítottad ez alapján, hogy én nem értek meg semmit az EPR paradoxonból.
• 2. Válaszom. Rámutattam, hogy a legközelebbi detektor csak akkor szólal meg, ha kedvező a fázisa, amikor a gömbhullám odaér. Ellenkező esetben a foton továbbhalad, amíg nem ér el egy kissé távolabbi detektorhoz, amelyben már kedvező a fázis.
• 2. Félremagyarázás. Te erre a továbbhaladás szóba kötöttél bele kérdezve, hogy „oldalirányba” haladna? Azt állítottad mintha én azt mondanám, hogy a detektor megszólalása előtt már VOLT valahol a foton (rejtett paraméter), vagy ott VOLT az egész gömbfelületen (Koppenhága).
• 3. Válaszom. Ha a legközelebbi detektor nem szólal meg, az annyit jelent, hogy a gömbhullám tovább tágul, mintha észre sem vette volna a detektort. Teljesen értelmetlen ezért „oldalirányú” mozgásról beszélni. Ami a legsajnálatosabb, hogy az egész írás alapkoncepcióját sem fogtad fel: nem arról van szó, hogy a foton a detektálás előtt hol VOLT, hanem arról, hogy hol LEHETETT. Ezért a gömbfüggvényes leírás csak annak a VALÓSZÍNŰSÉGÉT írja le, hogy hol LEHET egyáltalán a foton. De ha te kizárólag arra törekedsz, hogyan lehet nem érteni, vagy félremagyarázni valamit, akkor vajmi kevés az esély értelmes párbeszédre.

.

pkfjb 2018.04.05. 12:58:42

@38Rocky: Nem próbálom félreérteni, amit írsz, egyszerűen nem tudom, miről beszélsz. Újra idézlek: "Rámutattam, hogy a legközelebbi detektor csak akkor szólal meg, ha kedvező a fázisa, amikor a gömbhullám odaér. Ellenkező esetben a foton továbbhalad, amíg nem ér el egy kissé távolabbi detektorhoz, amelyben már kedvező a fázis." Esetünkben egyenlő távolságban levő detektorok veszik körbe a forrást, tehát ha továbbhalad, ott már nincs detektor. Vagy azt értetted, hogy ugyanabban a detektorban megy tovább, ahol egy másik elektronnal, vagy bármivel még kölcsönhathat? Akkor írhattad volna azt, és nem másik detektort, ami oldalirányban van. Nem akartam sokadszor megismételni a kérdésemet. Ha iránykorrelált fotonpár kibocsátásáról van szó, akkor hogy van az, hogy a detektorbeli elektronnal levő fázis pont két olyan detektorban fog stimmelni, amik egymással ellentétes irányban vannak? Itt csak hivatkoztál más írásaidra, amikben viszont erre válasz nem hogy nincs, de magát a kérdéskört sem korrektül tárgyalják. A legutóbbi leveledből arra következtetek, hogy a koppenhágai interpretációnak azt részét, hogy a hullámfüggvény a detektálás pillanatában a tér minden pontján eltűnik azaz a hullámfüggvény (általánosabban az állapotvektor) redukcióját nem próbálod magyarázni. Ha elfogadjuk ezt az interpretációt, és az állapotvektor mindent tartalmaz a rendszerről (nincsenek rejtett paraméterek), akkor az, amit magyarázni próbálsz, hogy miért pont az a detektor szólal meg, amelyik megszólal, nem magyarázandó és nem is magyarázható. Bármennyire is ragaszkodsz a handwaving-hez, ha a handwaving korrekt, akkor ahhoz legalább elvben léteznie kellene az elmélet keretein belüli matematikai leírásnak is. A leginkább egyszerűsített leírás lehetne két részecske rendszerének egy olyan időfüggő leírása, amelyben az egyik részecske kibocsátódik nagyjából gömbszimmetrikus hullámfüggvény által leírva, a másik részecske van valahol az egyszerűség kedvéért egy potenciálvölgyben (ne komplikáljuk a dolgot atomokkal), és léteznie kellene olyan állapotának a rendszernek, ami pont a szerencsés fázisban való találkozásnak felel meg, amikor a kívánt azaz detektálásnak megfelelő kölcsönhatás 100% valószínűséggel létrejön (mondjuk a völgybeil alapállapotú részecske biztosan gerjesztett állapotba kerül). Nos, ilyen állapot nem lesz. És nem is csak azért, mert az elektromágneses sugárzás korrekt leírására nem való a hullámfüggvény, ahhoz kvantumtérelmélet kell, amiben mellesleg az egyfotonos állapotban a fázis nem is meghatározott, éppen úgy mint a hely sem az, tehát attól beszélni, hogy egy pillanatban a fázis pont olyan, amilyennek lennie kell, épp olyan, mint arról beszélni, hogy egy adott pillanatban a részecske ott van, ahol. Az általad emlegetett fázisegyezés egyfajta rejtett paraméter lenne. Relatív fázisok lehetnek értelmesek (különben interferencia sem lehetne). Mindemellett az általad kívánt jelenség akkor sem írható le a kvantumelmélet mozgásegyenleteivel abban a formában, ami a handwaving-ednek megfelelne. A mozgásegyenletek a redukciót nem írják le, olyan állapot meg nincs, ami úgy fejlődik időben, hogy a kezdeti képnek is meg a kívánt végállapotnak (biztos felgerjesztődés) is megfelelne. Tovább megyek a Bell-egyenlőtlenség sértése többek közt azt mutatja, hogy egy mérés eredménye (kivéve, ha az állapot olyan, hogy a mérés értéke meghatározott) nem dőlhet el lokálisan. A te magyarázatodban valami ilyen történne. Egy szóbeli magyarázat jó és fontos lehet, hogy megértsük, mi van a matematika mögött, de nem helyettesíti a matematikai leírást, ha ilyen leírás nem létezhet az illető elmélet keretei közt, akkor vagy a magyarázat rossz, vagy az elméleti keret.

pkfjb 2018.04.05. 13:29:20

Csak annyi kiegészítés annak kapcsán, hogy a koppenhágai értelmezés szerint az hogy melyik detektor szólal meg, az nem magyarázandó és nem is magyarázható. Az értelmezés szerint csak valószínűségi kijelentés tehető arra, hogy hol bukkanunk rá a részecskére, és itt objektív valószínűségről van szó, azaz olyanról, ami nem abból ered, hogy a rendszerről hiányosak az ismereteink. Ezek után te megmagyarázod, hogy azért nem tudjuk megmondani, hogy melyik detektor fog megszólalni, mert nem ismerjük minden detektor minden apró részének a pontos állapotát, mert valójában az fog megszólalni, amelyiknek valamelyik eleme pont jókor lesz pont megfelelő fázisban, vagy bármiben, azaz pont jókor lesz úgy, ahogy lennie kell. Azaz hiányosak a teljes rendszerről az ismereteink. Ha jobban végiggondolod, ez tökéletesen szembemegy az értelmezéssel. Nem keresendő arra ok, miért pont ott találjuk a részecskét ahol.

38Rocky 2018.04.05. 15:28:56

@pkfjb:
Végre most már legalább egy tapodtat előre haladtunk, mert nem tulajdonítasz nekem olyan állításokat, amit nem tettem. Ahhoz, hogy egyetértsünk persze még hosszú az út, és könnyen lehet, nem is érünk el oda, de esélyt látok rá, hogy normális stílusban vessük össze gondolatainkat. Én valamit megpróbálok megérteni, talán helyesen, de az is lehet, hogy tévedek. Szerintem az út a megértés felé úgy vezet, ha sikerül egy-egy tévedésen túljutni. Azt javasolom, ne ítélkezzünk előre, te is éppen úgy tévedhetsz, mint én.
Azt írod, hogy esetünkben egyenlő távolságban lévő detektorok veszik körbe a forrást. Na, itt látom a hibás előfeltevést. Ez lehetetlen nem csak makroszkopikus műszereknél, hanem a mikrovilágban sem, mert ellenkezik a bizonytalansági relációval. Ha helyben van a detektáló elektron, akkor az impulzusa nulla, és ha tökéletesen azonos a pozíció, akkor a hely koordinátát is végtelenül pontosan ismernénk, ez pedig – remélem, ebben egyetértünk – a kvantummechanika szerint nem lehet.
Nézzük akkor a két fotonos kísérletet, melynek egymáshoz képest a fázisa fordított a megmaradási elvek miatt. Miből indult ki Bell, amikor kizárja a rejtett paraméter lehetőségét a kvantummechanikából? Abból, hogy feltételezi a rejtett paraméterről, hogy a fotonok teljes útján, a kibocsátástól a detektálásig, mindig pontosan kézben tartja a két foton polaritási irányát. De mi csak az detektáláskor kapunk erre információt, azt továbbra sem ismerjük, hogy mi volt a kibocsátáskor. A méréskor azt kapjuk, ha egyenlő a távolság a detektortól, hogy ellentétes a két polarizációs fázis, de ez csak RELATÍV adat, ebből mondhatjuk, hogy képződéskor is ellentétesek voltak a fázisok, de hogy mi volt ennek abszolút értéke azt nem tudhatjuk. Igaz, hogy a méréskor a mágnes geometriája alapján beszélhetünk abszolút polarizációs irányról (az iránymérés is összehasonlítás!), de csak akkor, ha LÁTJUK a mágnest is. Gondolatban persze – mit tehetnénk mást – ezt az irányt vonatkoztatjuk a kibocsátási helyre is, de ekkor már nem a két most kibocsátott foton alapján értékeljük az eredményt, hanem bevontuk azt a rengeteg információt is, amit magáról a berendezésről tudunk és látunk. Amit én állítok, hogy Bell akkor is makroszkopikus irányfogalmat használ, amikor ezt nem lenne szabad. Persze ha a kibocsátáskor határoznánk meg ezt a polaritási irányt, akkor tudhatnánk ennek abszolút értékét, de akkor már más kísérletről lenne szó, akkor ez a mérés már beavatkozna a fotonok polaritásába, akkor már a két távoli helyen nem is kaphatnánk meg azt a fázist, amit az előző esetben mértünk.
Tudom, hogy nehéz felfogni a különbséget a mikro és makro rendszerek fogalmai között, nehéz érteni, hogy miért nem használható ugyanaz az irány a képződéskor (ez „lehet” állapot, mint a méréskor „van” állapotról van szó), de én ebben látom a kvantummechanika valószínűségi koncepciójának eredetét. Az, hogy az egyszerű Schrödinger, vagy Dirac egyenletből indulunk ki, vagy az oszcillátorok virtuális, és valódi rendszerére épülő térelméletből, szerintem már nem elvi különbség.
Én azt tartom fantasztikusnak a kvantummechanikában, hogy minden kérdésre választ tud adni, amire lehet, de meg sem próbál leírni olyat, amire nincs információnk. A fázis nem rejtett paraméter, ott van a Schrödinger egyenlet megoldásaiban is egy exponenciális függvény képében, amelynek abszolút érték négyzete az egység, azaz nem mondhatunk semmit stacionárius állapotban a valószínűségi függvény időfüggéséről. Ez rendkívül logikus, hiszen például az atomok elektronjairól sem tudunk semmit, amíg nem ugrik át az elektron két állapot között kibocsátva, vagy elnyelve fotonokat. Amiről tudhatunk az csak a változás, az ugrás, de mi mégis a nem változó stacionárius állapotról mondunk valamit, így persze az időfüggés is szépen kiesik a formalizmusból.

pkfjb 2018.04.05. 17:11:43

Nem azt írom, hogy a forrástól pontosan egyenlő távolságra vannak a detektorok, csak azt, hogy nem egymásmás mögött vannak. Írod: "Miből indult ki Bell, amikor kizárja a rejtett paraméter lehetőségét a kvantummechanikából? Abból, hogy feltételezi a rejtett paraméterről, hogy a fotonok teljes útján, a kibocsátástól a detektálásig, mindig pontosan kézben tartja a két foton polaritási irányát. De mi csak az detektáláskor kapunk erre információt, azt továbbra sem ismerjük, hogy mi volt a kibocsátáskor. " Hogy mi volt a kibocsátáskor???? Totálisan meghatározatlan volt az olyan állapotokban, amelyek a legismertebb Bell-egyenlőtlenséget (Aspen) az úgynevezett CHSH-egyenlőtlenséget maximálisan sértik. Vannak Bell-egyenlőtleségek, amiket nem is az úgynevezett maximálisan összefont állapotok sértenek a leginkább. Nem, Bell nem abból indul ki, sőt, Bell-egyenlőtlenségek levezetéséhez semmiféle hivatkozás nem kell sem kvantumfizikára, sem fázisra. Nincs szó makrovilágról és mikrovilágról. Sőt, térbeli irányokról (sem makroszkopikusan, sem mikroszkopikusan) sincs szó törvényszerűen (Az Aspen kísérletben olyan mennyiségek vannak, amiknél van szó térbeli irányról, meg polarizációról, de a dolog ennél sokkal általánosabb). Olyan feltevésekről van szó, amelyeknek bármelyikének az elvetése a józan ész szerint igen fájdalmas. A kvantummechanika szerint pedig a Bell-egyenlőtlenségek sérülhetek, és a kísérlet szerint ezt meg is teszik. A józannak gondolt ész szerint nem tehetnék. Hogy ezek után melyik feltevést kellene elvetni? Nos, ez az, amiben vita van, és az sem biztos, hogy egyáltalán eldönthető. Nem tudom, szerinted mi a Bell-egyenlőtlenség. NEM arról szól, hogy a polarizációk lehetnek 100%-ban korreláltak, vagy antikorreláltak. Ilyen korrelációkat klasszikusan is bármikor láthatunk.
A kérdéseimre továbbra sem válaszoltál, de valójában nem is várok választ, hiszen, mint előzőekben próbáltam megértetni veled tökéletesen sikertelenül, arra, hogy a határozatlan helyű részecskét végül miért pont ott találom meg (melyik detektor szólal meg), ahol megtalálom, nem kell és bizonyosan nem is lehet megválaszolni ha a kvantumelmélet úgy helyes, ahogy gondoljuk. A kontextusban nem értelmes kérdésre vélsz válaszolni. És ez a legfontosabb mondanivalóm. Mi különleges történik, ha két különböző részecske fázisban találkozik? Az interferencia nem arról szól. Meg a detektálás sem. Elkínlódhatsz a mozgásegyenletekkel, ha akarsz. A matematikával alátámaszthatatlan duma az duma. Ja, ez tényleg részletkérdés, de ha fotonokról meg polarizációról beszélünk, beam splittert (nyalábosztót) használnak, nem mágnest.
"Azt javasolom, ne ítélkezzünk előre, te is éppen úgy tévedhetsz, mint én." Ebben nem lennék annyira biztos. Legkevésbé sem vagyok tévedhetetlen, de azért vannak folyóiratok (pl. a Physical Review Letters, Quantum Information Processing), amelyik rám meri bízni, hogy szakértők által írott tudományos cikkeket bíráljak. Ilyen a témában. Elnézést, nem akartam tekintélyelv alapján vitatkozni. Mindenesetre én ezzel be is fejezem dolgot, ha más nyelven beszélünk, nem fogunk ötről a hatra jutni, így meg nem haladok azzal, amivel kellene.

38Rocky 2018.04.06. 11:11:24

@pkfjb: OK, akkor zárjuk le a vitát, amit te kezdtél és én az „utolsó szó jogán” befejezem. Nem értem, hogy miért hozakodsz ismét elő a detektorok egymás mögöttiségével, én ilyenről sose írtam, csak arról, hogy nem lehet pontosan egyenlő a távolság a forrástól és ezért nem egyszerre ér el hozzájuk a valószínűségű gömbhullám, amelyik akkor „pukkan ki”, amikor egy alkalmas fázisú detektorhoz ér. A legismertebb Bell egyenlőtlenséget emlegeted Aspenre hivatkozva, nyílván csak elírás és Aspectre gondoltál. Én magam abból a képből indultam ki, amit Geszti Tamás a „Kvantummechanikában” nagyon világosan vázolt fel. A makro és mikrovilág megkülönböztetését valóban csak én teszem meg, mert épp ez a fogalomváltás, ami hiányzik a jelenség tárgyalásából. Természetesen a fázisok korreláltsága alapkérdés és ennek helyes értelmezése a legfontosabb.
A kvantumelmélet helyességét szerintem sem kell megkérdőjelezni, ebben nem adnék igazat Einsteinnek sem. Számomra bámulatos az elegancia, ahogy a kvantummechanika az egész kérdést kezeli. Ha kiindulunk a Schrödinger egyenletből, amikor a Hamilton operátorban nincs explicit időfüggés, akkor szeparálhatjuk az állapotfüggvény időfüggését egy periodikus exponenciálissal, amiben rejtve ott van a fázis. Ha azonban akár a valószínűség eloszlást, akár a sajátértékeket vagy az átmeneti valószínűséget számoljuk, akkor kiesik az állapotfüggvénynek ez a tényezője. Tehát egyrészt ott van a fázis, amely elvben biztosíthatja a kauzalitást, de mivel erről a fázisról nem tudunk semmit, a formalizmus elegánsan megszabadul tőle. Én ezért fölöslegesnek tartanám úgy bővíteni a formalizmust, hogy válaszoljon az amúgy sem meghatározható kérdésekre, de megnyugtatja az embert, hogy a kauzalitás LEHETŐSÉGE mégis megmarad.
Kifejtetted korábban, hogy szerinted nem szabad csak úgy elmondani és leírni véleményünket a fizika egyes kéréseiről. Ebben nem értünk egyet, én nem szeretem a cenzúrát, akkor sem ha ez öncenzúra. Vállalja az ember a véleményét, még ha időnként téved is. Én nem vonom kétségbe a te szakmai tudásodat, csupán annyit tételeztem fel, hogy te is, mint bárki más, tévedhetsz. Ha ez a feltételezés bánt téged, hát akkor inkább ezt visszavonom. A tekintély elvre való hivatkozást teljesen fölöslegesnek tartom. Magam sem huzakodtam elő vele, hogy hány publikációm jelent meg a PRL, a PRB, a JACS és még hosszan sorolhatnám folyóirataiban, vagy milyen gyakran kérnek fel a szerkesztők publikációk elbírálására. Ez mind a kutató kötelező penzuma, de nem számít akkor, ha egy konkrét kérdésben arról van szó, hogy kinek a magyarázata a helyes.

DcsabaS 2018.04.07. 07:33:47

Kicsit megkésve kapcsolódom be ebbe a beszélgetésbe, de talán még lesz értelme.

A kvantumos és a relativisztikus jelenségek megértésének nehézsége úgyszólván mindig a FOGALMI PONTATLANSÁGOKBAN rejlik, illetve abban, hogy valakik szándékosan BOMBASZTIKUSAN fogalmaznak, ahelyett hogy inkább ÉRTHETŐ megfogalmazásokra törekednének. Abban a reprezentációban tárgyalják a jelenségeket, mint amit "A tanú"c. filmben is láthattunk: "Az a gyanús, ami nem gyanús!"
Hát egy ilyen megfogalmazs után senki se várja, hogy meg fog világosodni, bármennyit is törje a fejét, hiszen szándékosan ÖNELLENTMONDÓAN van tálalva.

Jómagam még általános iskolás koromban találkoztam különféle népszerűsítő művekben a kétréses kvantuminterferencia leírásával, és úgyanúgy nem értettem, mint Pelikán József gátőr a már idézett film klasszikusbeli bölcsességet. Persze én is azt hittem, hogy a saját felfogóképességemben van a hiba. Aztán a kezembe került a Modern fizikai kisenciklopédia (szerkesztő: Fényes Imre), amelyben szintén leírták a jelenséget, csak éppen ÉRTHETŐEN. Egyszerre fogott el határtalan csodálat (a megértés miatt) és határtalan DÜH a népszerűsítőnek mondott művek félrevezető ZAGYVÁLÁSAI miatt, amelyek korábban lehetetlenné tették számomra a megértését. Na azóta igen erős kritikával, mondhatni negatív előítélettel veszem a kezembe a tudományt népszerűsítő könyveket...

Minthogy eléggé szerteágazó a jelenség, nem vállalkozom arra, hogy kompletten leírjam a témát, de kérdésekre/megjegyzésekre szívesen válaszolok. Ámde a lényeg dióhéjban:

ELENTMODÁSOKAT úgy igyekeznek kreálni, hogy egyébként nyilvánvalóan téves, klasszikusnak mondott koncepciókat varrnak az ember nyakába. Vagy olyan rég meghalt emberek szövegeit próbálják interpretálni, akik anno eléggé homályosan fogalmaztak, és már nincs lehetőségük pontosítani. Pl. azon vitatkozni, hogy pontosan mind mondtak a koppenhágai iskola tagjai, ugyan önmagában érdekes téma, de nem feltétlenül visz közelebb a megértéshez.

De vágjunk bele a lecsóba!
1.) TÉVKÉPZET 1: A koppenhágai iskolára hivatkozva sokan úgy hiszik, hogy a mi tudatunk határozza meg azt, hogy mi történik "Schrödinger macskájával", mert hogy a tudatunk/tudomásunk határozza meg a mérés eredményét (egyfajta szubjektív idealista jelleggel). De ez egy ÖKÖRSÉG. Ugyanis a mérés NEM attól mérés, hogy tudomásunkra jut-e, vagy sem, hanem vannak olyan fizikai kölcsönhatások, amelyek átviszik a (kvantumfizikai) rendszert egyik ún. sajátállapotából (értsd: időben viszonylag állandó állapotából) egy másik sajátállapotába, és általában ilyenek azok is, amelyeket mérésnek nevezünk.

2.) TÉVKÉPZET 2: Az előbbiből már tudjuk, hogy egy mérésnél tipikusan sajátállapotba jutott a megfigyelt fizikai rendszer, és valószínűleg előzőleg egy másik sajátállapotból indult ki, és e két állapot közötti átmenetet lehet vizsgálni valószínűségi alapon. Ez eddig OK. De azt viszont NEM logikus feltételezni, hogy a rendszer a 2 sajátállapot (kiindulási és végső) között úgy mozgott, hogy közben azonos lett volna akár az egyikkel, akár a másikkal, akár a kettő valamilyen kombinációjával. Ez a feltevés egy ÖKÖRSÉG. Nem csoda, hogy ellentmodásokra vezet.
Klasszikus példa: Lefényképezhetjük a postagalambot indulás előtt a starthelyen ücsörögve, aztán meg érkezése után is, a végállomáson ücsörögve. De az baromira NEM igaz, hogy a repülő galamb úgy nézne ki, és olyan állapotban lenne, mint az ücsörgő galambok "lineárkombinációja" és hasonlók. Nem, az átmeneti állapotban lévő repülő galamb az tényleg másmilyen!

3.) TÉVKÉPZET 3: Ti. hogy a foton "hullám vagy korpuszkula". A "fotonnak" vannak olyan tulajdonságai, amit sorolhatunk ide, vagy oda, de ettől még a foton nem lesz pont olyan mint a vízhullámok, vagy a billiárdgolyó. Hogy pontosan milyen, azt a kísérletekben megmutatkozó tulajdonságai fejezik ki.

Na most a lényeg dióhéjban:
A hullámszerű és a részecskeszerű tulájdonságok nem "ÖSSZEVISSZA" jelentkeznek, hanem a helyzet tipikusan a következő:
- TERJEDÉSKOR hullámszerű a viselkedés,
- KISUGÁRZÁSKOR, illetve ELNYELŐDÉSKOR meg inkább részecskeszerű, mert ilyenkor lép fel a lokalizálódás, és a kvantáltság.

Olyan ez, mintha a fürdőkád egyik végén beöntenénk egy pohárnyi (kvantumnyi) vizet, amit a kád egy másik pontján ki is merhetünk egy másik pohárral (vagy pl. 2 kisebb pohárral, de az már egy "részecskeátalakulás"), de az egészen bizonyos, hogy a pohárnyi víz az nem "1 pohár vízként", vagyis "egy-az egyben", avagy "eredeti formájában" haladt végig a kádban, hanem HULLÁMSZERŰEN. Az eredeti pohárnyi víz helyett kaphatunk egy másik pohárnyi vizet, de az márcsak a mennyiségét tekintve lesz azonos az eredetivel, mert egyébként NEM azonosak. Az is világos (UGYE?), hogy amíg a víz a kádban közlekedik, simán ki tud kerülni akadályokat, egyszerre akár TÖBB párhuzamos úton haladva is.

A kvantáltság NEM is magára a vízre jellemző, hanem arra a fizikai kölcsönhatásra, amely kimeri, vagy beönti, azaz a pohárra. Ahány pohár, annyiféle kvantum.

Jöhetnek a kérdések. :-)

38Rocky 2018.04.07. 09:06:14

@DcsabaS: Engem lenyűgözött megfogalmazásod szemléletessége. Végigolvasva megjegyzésedet én nem találtam olyan pontot, amivel vitatkoznék – bár más megfogalmazásban – de párhuzamosnak érzem felfogásodat az enyémmel.
A kád víz, amiben a vízhullámok továbbterjednek, pontos analógiája a „lehet” birodalmának, amelyben az általunk megfigyelhetetlen foton mozgását ELKÉPZELJÜK és leírjuk a valószínűség kategóriájával, amit hullámokból építünk fel. A kvantummechanikai szuperpozíció nem a megvalósult állapotok összege, csupán a lehetséges állapotok valószínűségeinek összeadódása. Schrödinger macskája a zárt dobozban is megvalósult állapot, még ha nem is tudjuk, hogy él-e még vagy nem. Az „él” fogalma makroszkopikus fogalom, ami feltételezi az állat rendkívül összetett kölcsönhatási rendszerét környezetével, ezért nem kezelhető a környezettől elzárt „szuperrészecskeként”. A teljes leíráshoz nem elég az elbomló részecskét – ami kiváltja a gáztámadást –figyelembe venni, hanem a teljes rendszer összes molekuláját is számításba kell venni.

DcsabaS 2018.04.07. 13:02:44

@38Rocky:
"A kvantummechanikai szuperpozíció nem a megvalósult állapotok összege, csupán a lehetséges állapotok valószínűségeinek összeadódása."

Nagyon nehéz úgy fogalmazni a kérdésben, hogy az emberek azt valamiképp ne értsék félre (lásd Murphy törvényeit).
Addig biztosan igaz a mondat, hogy "A kvantummechanikai szuperpozíció nem a megvalósult állapotok összege,...." ámde itt jönnek a nehézségek, hogy ti. HOGY AKKOR MI?
Ahogy kényszerűségből Te is folytatod, az megfelel egy gyakran idézett szemléletnek ("... csupán a lehetséges állapotok valószínűségeinek összeadódása."), amely azonban szintén pontatlan, illetve jórészt megfelelvén a klasszikus fizika szemléletének, NEM kapja el a lényeget.
Hogy direktbe kapcsoljak:
- Amikor valamilyen "valószínűségi hullámokra" utalnak egy kvantumos jelenségnél, az is biztosan hibás, márt bár vannak valamilyen hullámok, csakhogy a valószínűségek azok NEM közvetlenül a hullámoknak feleltethetők meg, hanem csupán az ABSZOLÚT ÉRTÉKÜK NÉGYZETÉNEK. Ennek súlyos következményei vannak, és valójában ebből fakad a kvantumfizika alapvető különössége.

A (kvantum)interferencia során NEM a végállapotok szuperponálódnak, és még csak az sem igaz, (mint a postagalambnál), hogy repülés közben "egyszerre venné fel az összes lehetséges repülési állapotát" (dehogy is repül úgy a galamb...). Van egy "repülési állapot", ez igaz, (a galambnak is), amelyik egyszerűen MÁSMILYEN, mint az az állapot (ti. a sajátállapot), amikor a kezdő, vagy végállapotként "várakozik" az adott "részecske" (postagalamb). Hogy milyen is ez a "repülési állapot" (terjedési állapot), arról tudjuk, hogy HULLÁMSZERŰ, mert vonatkoztathatjuk rá a hullámmozgás jellegzetes fogalmait (pl. frekvencia, fázis, terjedési sebesség, hullámhossz, periódusidő, koherencia, interferencia, stb.), de helytelen minden olyan törekvés, amely eleve azt a szemléletet sugallja, mintha a terjedési állapot ugyanolyan lenne, mint a kiinduló, illetve a végállapot, és hogy AKÁR VALÓSZÍNŰSÉGI formában is szabdna azt mondani, hogy "a valószínűségek szuperponálódnak", avagy összeadódnak.

A kvantuminterferencia kísérletekben tanúsága szerint NEM A VALÓSZÍNŰSÉGEK, hanem a PSZI FÜGGVÉNNYEL LEÍRT HULLÁMOK szuperponálódnak, és a megtalálási valószínűségekre már csak a bekövetkezett szuperpozíció UTÁN tudunk következtetni, ha képezzük a hullám helyben érvényes abszolút értékének négyzetét. Ennek a körülménynek tud lenni olyan következménye, hogy egy adott helyre beérkezik 2 hullám, és ezek után ott nem találunk semmit. (Mert a MEGTALÁLÁSI VALÓSZÍNŰSÉG nulla lesz, noha egyébként világos, hogy a hely maga NEM ÜRES.)
Vagyis a témában létezik egy
4. TÉVKÉPZET is, amley titkon fogalmi azonosságot feltételez a "TARTÓZKODÁSI VALÓSZÍNŰSÉG" (ez a klasszikus szemlélet), és a "MEGTALÁLÁSI VALÓSZÍNŰSÉG" (ez a kvantumosan helyes szemlélet) között. Amikor valamilyen módszerrel kimerünk egy pohár vizet a kádból, akkor mondhatjuk, hogy találtunk benne egy pohárnyi vizet (meg azt is, hogy hol), de az egészen biztos, hogy a kimert víz korábban NEM ilyen formában "tartózkodott" a kádban. A víz helye a kádban NEM azért bizonytalan, mert csupán mi nem tudjuk, hogy éppen hol volt, hanem mert tényleg objektíve szerteszét volt, és ezért nemcsak mi, hanem senki más sem mutathatott rá konkrátan egy helyre, hogy "na itt, ezen a szent helyen volt!", hacsak nem mutatunk rá a kád egészére (illetve a c határsebesség által korlátozott tartományára :-)).

Az én szemléletem szerint objektív valóság a Pszi hullámfüggvény által leírt "valami" is, csak éppen biztosan nem lehet közvetlenül azonosítani a fotonnal, elektronnal, vagy bármilyen más részecskével - de még valószínűségekkel sem, mert a valószínűséggel való kapcsolata is egy kissé trükkösebb.

Schrödinger macskája:
Egyetértünk abban, hogy a macska a mi megfigyelésünktől teljesen függetlenül is sajátállapotba kerülhet. A mérés lényege ugyanis nem az, hogy a szemünkkel látunk-e valamit, vagy az agyunkkal felfogunk-e valamit, mert a macska kölcsönhatási rendszere bőven elég bonyolult ahhoz, hogy lehetőségeket kínáljon az egyik (tipikusan gerjesztett) sajátállapotból egy másikba (tipikusan alapállapotba) való átmenethez, miközben történik valami érdekes (tipikusan kisugárzódik, vagy elnyelődik egy (vagy több) foton, vagy más részecske).
Ha úgy vesszük, általában véve eléggé rövid ideig tud csak megmaradni egy INTERFERENCIA-KÉPES állapot. Ezt a lézereknél bevezetett TÉRBELI és IDŐBELI KOHERENCIÁVAL szoktuk jellemezni, amelyet korlátoz az adott frekvenciájú hullámvonulat KITERJEDÉSE. (Ezért interferencia triviálisan csak abban a tartományban lehet, amelyre a hullám kiterjed.)
A kvantumszámítógépekkel kísérletezők a megmondhatói annak, hogy milyen nehéz is fenntartani az interferencia-képes állapotot, mielőtt az túl hamar (úgymond spontán) összeomlana. Érdekes módon szeretik az összeomlás (elnyelődés/kisugárzódás) folyamatait időtlenül rövidnek feltételezni, ami egy ÖKÖRSÉG, hiszen a hullám méretéből fakadóan nyilvánvalóan kiterjedt.

38Rocky 2018.04.07. 17:44:50

@DcsabaS: Igazad van, pontatlanul fogalmaztam, hiszen nem a valószínűségek , hanem az állapotfüggvények adódnak össze a szuperpozícióban. Hiába tudja ezt jól az ember, azért belecsúszhat egy hibás megfogalmazásba. A valószínűség mindig pozitív mennyiség, szemben az állapotfüggvénnyel, amelyik periodikusan pozitív és negatív, és ezért jön létre a fordított fázisok találkozásakor a teljes kioltás és ezért nem kétszeres, hanem négyszeres a maximális intenzitás két hullám találkozásakor. Kulcskérdés az állapotfüggvény értelmezése, ami bár nem maga a valószínűség, de a valószínűség „előszobája”, amely közvetett módon írja le a LEHETSÉGES állapotot beleértve a fizikai mennyiségek sajátértékét és az átmeneti valószínűségeket. Viszont ezek mind magukon hordozzák a valószínűségi jelleget, ezért jogos az állapotfüggvény összekapcsolása a valószínűséggel, noha nem azonosságról van szó. A valószínűségek tehát nem ÖSSZEADÓDNAK, hanem ÖSSZEGZŐDNEK az állapotfüggvény által.
A koherencia kérdése izgalmas dolog, mert nem könnyű megmondani, hogy egy kibocsátott foton mennyi ideig, vagy milyen hosszan marad koherens. Szerinted milyen elv, vagy kölcsönhatás alapján tudhatjuk ezt meg? Gondolom ez a kérdés, már a hullámcsomag fogalmához vezet el a bizonytalansági relációkon keresztül, de tekinthető-e egyetlen foton is hullámcsomagnak?

------

DcsabaS 2018.04.07. 22:46:46

@38Rocky:
ÁLLAPOTFÜGGVÉNY: igen, ez lehet negatív is (sőt, képzetes, vagy éppen komplex is), nem úgy mint a valószínűség. És bár a valószínűség sem egy triviális fogalom (az emberiség többségének sehogyan sem áll rá az agya!), mégis közelebb van a "felfogható" dolgokhoz, ezért előszeretettel hivatkozunk rá olyankor is, amikor valójában egy még közvetettebb dologgal állunk szemben.

Hasonlóan kemény dió már önmagában az is, ha valamit négyzetre kell emelnünk: itt a hullámok abszolút értékét, de pl. a kinetikus energia számításánál a sebességet, a rugalmas energia számításánál a deformációt, stb. Szóval ez egyáltalán nem ritka a fizikában, és ezért meg is tanultuk tudomásul venni. De filozófiai szempontból egyáltalán NEM triviális a dolog, és ezért régen sokat vitatkoztak is róla, hogy akkor vajon mi jellemzi jobban a mozgást, az IMPULZUS-e (amely v-ben lineáris), vagy a KINETIKUS ENERGIA (amely v-ben négyzetes). Na most természetesen "meg lehet magyarázni" (egyáltalán, bármit meg lehet magyarázni, a legnagyobb hülyeségeket is), de érzi az ember, hogy a kézenfekvő magyarázatok nem forognak közszájon. Nem bocsátkozva most a részletekbe, ehhez a témához most csak annyit fűznék még, hogy legtöbbször olyankor emelkedik meg a kitevő, amikor az adott fizikai jelenség valójában magasabb dimenzióban zajlik, mint hisszük. Tehát pl. azzal szemben, miszerint pl. az egyenesvonalú egyenletes mozgás csak 1 dimenzióban (ti. az egyenes mentén) zajlik, valójában van kiterjedése egy általunk közvetlenül nem látott dimenzióban is. És igazából egészen a relativitáselméletig kellett eljutnunk ahhoz, köpésünk legyen ahhoz a magasabb dimenziós téridőhöz amely teljesebben írja le a mozgást, és hogy majd visszafelé érthetővé váljon az E=1/2*m*v^2 formula is. Az elvileg lehetséges legegyszerűbb mozgásformára vonatkozóan!

Visszatérve a valószínűségre: Azt tényleg mondhatjuk, hogy az állapotfüggvény a valószínűség előszobája. Ez egy jó összefoglalása a helyzetnek.

KOHERENCIA:
Ebben a kérdésben a legtöbb tapasztalata a lézerfizikusoknak van, és az ő tapasztalataik szerint a koherencia a SPEKTRÁLIS TISZTASÁGRA megy vissza. Minél szűkebb frekvenciatartományba esik egy hullámzás spektruma, annál több hullámra (periódusra) fog kiterjedni, és ezzel válik lehetővé a nagyobb térbeli és időbeli koherencia.
Az előbbivel szemben a szélesebb spektrum kisebb koherenciatartományt eredményez, illetve ha térben, illetve időben lokalizáltabb a hullámzás, az feltétlenül szélesebb frekvenciaspektrumot jelent.
A "hullámcsomag" az maga az a tartomány, amelyre a hullámmozgás kiterjedt. Ha ez korlátos (naná), akkor szükségképpen korlátos lesz a koherenciája is, hiszen az térbelileg nem terjedhet túl a hullámcsomag méretén, időbelileg pedig a méretét osztva a terjedési sebességgel.

Egy kibocsátott foton tehát akkor tud sokáig koherens (interferenciaképes) maradni, ha HOSSZÚ IDEIG (azaz nagyon sok periódusidőn át), fokozatosan sugárzódik ki. Ezt csak azért nem szokták érteni az emberek, mert a kisugárzási és elnyelési jelenségeket előszeretettel írják le "pillanatszerűnek", amivel természetesen EGYBŐL kiöntik a gyereket a mosdóvízzel. Hiszen itt az időt sohasem másodpercben kell mérni, hanem PERIÓDUSIDŐBEN. Ha egy adott kisugárzási jelenség mondjuk 10^-6 (1 milliomod) másodpercig tartott, akkor a fény (ha arról van szó) közben 3*10^8*10^-6 = 300m távolságra jutott, ami 1 mikrométeres hullámhosszú (infra) fény esetén a hullámhossz 300 MILLIÓSZOROSA (300m/10^-6m = 3*10^8). Szóval jó sok periódusról beszélünk.
És mi ez ahhoz képest, ha a koherenciát egy teljes másodpercig fenn szeretnénk tartani ugyanazon hullámhossz mellett? (Akkor 300 EZER MILLIÁRD-szorosa lenne...)

A gravitációs hullámok detektálásánál (LIGO project) a 4km-es interferométerek karjait többször is megjárja oda-vissza a kb. 1 mikrométeres lézerfény, ezért számoljunk mondjuk 40 km-es koherenciatávolsággal (nagyon szerény becslés): ebből 4*10^4/10^-6 = 4*10^10 db peródus jön ki. Az időbeli koherencia biztosan jobb mint: 40km /c = 40/(3*10^5) = 0.13 ms. (Ez legalább egy emberi léptékű szám. :-).)

FREKVENCIASTABILITÁS:
A frekvencia f= c/Lambda = 3*10^8 / 10^-6 = 3*10^14 Hz
Na most 100 Hz körüli frekvenciájú gravitációs hullámokat már szeretnének detektálni, ezért a lézer frekvenciája biztosan nem ingadozhat 100 Hz-cel, ami eredőben 100 Hz / 3*10^14 Hz = 0.33*10^-12-es stabilitást jelent, MINIMUM. (Ezek lenyűgöző számok, pedig még nem is vettük figyelembe azt, hogy a 20W-os lézernyalábot az interferencia során néhány fotonnyi differenciával nullázni tudják...)

38Rocky 2018.04.08. 11:47:43

@DcsabaS: A négyzetre emelés nem annyira idegen a fizikától, bár igyekszünk a változásokat levinni az infinitezimális tartományba, hogy ott eljussunk a lineáris differenciálegyenletekhez (Schrödinger egyenlet, Newton egyenlet, Maxwell egyenlet, a termodinamika egyenletei). A négyzetes kapcsolatra példa a kinetikus energia (pc) és a nyugalmi energia négyzetes kapcsolata a relativisztikus energia kovariancia kifejezésében. Ebből az összefüggésből adódik, hogy a nem-relativisztikus kinetikus energiában előjön az ½ faktor a sorfejtés során. Persze ilyenkor is törekszünk visszatérni a megszokott lineáris összefüggésekhez, amit olyan zseniálisan oldott meg Dirac, amikor négy lineáris egyenletrendszerre bontotta fel a négyzetgyököt a spinorok bevezetésével. Én az ilyen négyzetes összefüggésekben azt látom, hogy van két egymástól független összetevő (pl. a kinetikus és nyugalmi energia), amelyek között nincs korreláció, és így összegük négyzetéből kiesik a kereszt tag: (a+b) négyzetében a 2ab. Az energia és impulzus konkurencia kérdésében az a döntő momentum, hogy az energia külső erők esetén is megmarad, míg az impulzusra ez csak akkor igaz, ha nem hat a fizikai objektumra külső erő (Newton törvények).
A lézert emlegeted a koherencia kérdése kapcsán. Nekem erről szűkebb szakmám az elektron paramágneses rezonancia (EPR) jut az eszembe. Van egy érdekes jelenség, ami számomra „testközelbe” hozza a bizonytalansági elvet, amikor egy molekula két konformáció között végez ugrásokat, amit a szakma kémiai kicserélődésnek nevez. Ide tartozik a mágneses relaxáció is, de könnyebb illusztrálni a kérdést a kicserélődés esetével, ahol vegyük a legegyszerűbb példát, amikor a két állapothoz egyenlő valószínűség tartozik. Ekkor mondhatjuk, hogy a molekula a két lehetséges konformációban azonos ideig tartózkodik, bár az már kérdés, hogy ebből az időből mennyi, amit a molekula az egyes állapotokban „tölt” és mennyi, ami az ugráshoz kell. Megkerülhetjük a kérdést, ha csak a két állapot közötti ugrások ’fe’ frekvenciájáról beszélünk. Kiindulásként mégis beszéljünk a tartózkodási időről, mert itt jön be a bizonytalansági elv! Ha egy adott ’tc’ ideig a molekula nem mozog, ez meghatározza az energiaméréshez szükséges idő hosszát, ami behatárolja az energiamérés pontosságát, de mivel mi a rezonancia esetén frekvenciát mérünk, így a frekvencia bizonytalanságát. Ebből a kapcsolatból már kiesik a ’h’ Planck állandó: a ’tc’ tartózkodási idő és a frekvencia mérés hibájának szorzata már az egységnél lesz nagyobb! Ha élünk az egyszerűsítő feltevéssel és a tartózkodási idő reciprokaként értelmezzük az ’fe’ frekvenciát, akkor ez azt jelenti, hogy a frekvenciamérés pontossága nem lehet jobb, mint az ’fe’ átugrási frekvencia. Most mikor tudjuk a két állapot f1 és f2 frekvenciáját külön detektálni, azaz kapunk a spektrumban két vonalat? Akkor, ha a frekvenciák f1-f2 különbsége nagyobb, mint ’fe’. Ha a két érték összemérhető, akkor elmosódik a rezonancia, míg a nagyon gyors ’fe’ esetén egy új vonal jelenik meg középen, amelynek szélessége az ugrási frekvencia mértékében csökkenni fog. Ezt szokás „kiátlagolásnak” nevezni. Ennek magyarázata már messzebbre vezet, bár a kiindulás a bizonytalansági elv, de valójában, amikor a jelet detektáljuk, akkor a MAKROSZKOPIKUS mágnesezettséget tanulmányozzuk, és ennek leírásánál el kell hagynunk a tiszta kvantummechanikai állapot fogalmát bevezetve a sűrűségmátrixokat, és ismernünk kell a véletlenszerű ugrások tulajdonságait leíró autokorrelációs függvényt. Amikor a „kevert” állapotokat megalkotjuk, akkor összefolyik a kvantummechanika és klasszikus fizika fogalomrendszere.
Ebben a leírásban már túlléptünk a két külön állapot koncepción és a vonal szélességét nem ’fe’ határozza meg, hanem a két konformációt egyetlen állapotként írjuk le, ami egy keskenyebb vonalhoz vezet, melynek szélességét (f1-f2) négyzete adja meg, ha osztjuk az ’fe’ frekvenciával. Szemléletesen ezt úgy magyarázhatjuk, hogy a ”középső” szuperpozíciós frekvenciától a rendszer elindul f1, vagy f2 felé, de a gyors véletlenszerű ugrások ezt megakadályozzák. Itt persze a mikro és makrofizika fogalmai már erősen keverednek.
Itt jutok el a kérdésemhez, ha vizsgálnánk a rezonancia során kibocsátott és elnyelt fotonokat, mit lehetne mondani ezek koherencia hosszáról?

DcsabaS 2018.04.08. 21:15:23

@38Rocky:
NÉGYZETES ÖSSZEFÜGGÉSEK:
Ezek (továbbá a színuszos, exponenciális, vagy másképp nemlineáris) összefüggések valóban nem idegenek a fizikától, ámde idegenek úgymond a "józan paraszti eszünktől". Szükségünk van olyan egyszerűsítő trükkökre, modellekre, eljárásokra, amelyek lehetővé teszik számunkra azt, hogy azt is lineárisként kezelhessük, ami igazából nem az. Korábban beszéltünk Newton infinitezimálisairól, de valóban ide sorolható akár Dirac egyenletrendszere is.

"... amikor egy molekula két konformáció között végez ugrásokat, amit a szakma KÉMIAI kicserélődésnek nevez"
Ezt még nem hallottam, de vegyészekről lévén szó... :-)))

"a két állapothoz egyenlő valószínűség tartozik. Ekkor mondhatjuk, hogy a molekula a két lehetséges konformációban azonos ideig tartózkodik, bár az már kérdés, hogy ebből az időből mennyi, amit a molekula az egyes állapotokban „tölt” és mennyi, ami az ugráshoz kell. "
Az "ugrási idő" elsősorban attól függ, hogy mennyivel magasabb az átmeneti forma energiája a konformációk energiájához képest. A határozatlansági reláció közvetlen becslést tesz lehetővé (dE*dt =kb.= h/2Pi). Minél nagyobb a köztes potenciálgát, annál gyorsabbnak kell lennie az átugrásnak - már ha spontán természetű. (Külső gerjesztés jelenlétében természetesen megváltoznak a viszonyok.)
De hiába nevezzük az átmenetet "ugrásnak", az valójában sok-sok periódusideig fog tartani, és igazából ha fellép interferencia a jelenség során, akkor pont azon átmeneti idő alatt fog fellépni!
Ebből máris adódik, hogy ha hosszabb ideig tartó interferenciát szeretnénk (valamilyen célból), akkor olyan molekulából lenne célszerű kiindulnunk, amelynél a konformációkat a lehető legkisebb potenciálgát választja el egymástól.
Határesetben nemcsak a konformációk energiája lenne azonos, de a közöttük lévő átmeneti állapotoké is. A gond csak az, hogy ez mint hullámmozgás kifejezetten alacsonyfrekvenciás (kisenergiájú), úgyhogy nem tudom lehetne-e vele valamit kezdeni (hogyan tudna önmaga pl. fotonokat kisugárzani vagy elnyelni).

Reális esetben az átmeneti állapot energiája egy kicsit magasabb, és a molekula töltésviszonyai lehetővé teszik, hogy fotonnal gerjeszthető legyen. Végeredményben persze a fotont nem kell elnyelnie a rendszernek, hanem csak egy ÁTMENETI és RÉSZLEGES elnyelődésről volna szó, amely pont arra elég, hogy a molekula megmássza a potenciálgátat (felvéve az átmeneti formáját), aztán visszasugározza a korábban részlegesen elnyelt fotont.
Az optikai közegekben teljesen hasonló mechanizmussal lassul le a fény terjedése: a fotonok mindig részlegesen elnyelődnek az atomokhoz kötött elektronokon (rezonanciához közel), de sohasem teljesen, és ezért kis késleltetés után mindig vissza is sugárzódnak, mégpedig szigorú fáziskapcsolatban a bejövő fényhullámmal (kényszerrezgés), ezért a fény megőrzi az interferenciaképességét, és maga az egész folyamat is tulajdonképpen egyfajta interferencia. E jelenség jellegzetessége, hogy elég tág frekvenciatartományban tud működni a dolog, csak legfeljebbb különböző lesz a gerjesztő fény terjedési sebességének a késleltetése (a törésmutató).

Ha igazam van, és az általad leírt molekula konformációs helyzet (2 konformáció azonos energiával (valószínűséggel), és kicsiny potenciálgáttal közöttük, fénnyel gerjeszthetően) analógnak tekinthető az optikai közegek (pl. üveg) és a fény kölcsönhatásával, akkor érdekes módon sem éles rezonanciára, sem elszigetelt foton elnyelésre, illetve kisugárzásra nem kell számítanunk, ellenben a koherenciahossz az kifejezetten nagy tud lenni, mert legalábbis ez a közeg nem rontja el.
(Mindenesetre még gondolkodnom kell a dolgon.)

38Rocky 2018.04.09. 11:02:47

@DcsabaS: Abban én nem lennék biztos, hogy a lineáris összefüggések keresése okvetlenül a „józan ész” követelménye, szerintem mindennapi gondolkozásunk sem mindig lineáris kapcsolatokban gondolkozik. Ebben én inkább módszertani törekvést látok, hogyan találhatjuk meg azokat a fizikai mennyiségeket, amelyek között lineáris az összefüggés, és ehhez az út az infinitezimális tartományokba vezet. Ezért ez a törekvés a legalapvetőbb fizikai fogalmak megtalálásában segít. A cél annak megkülönböztetése, hogy mi az, ami VÁLTOZATLAN és mi az ami VÁLTOZIK. Így jutunk el az energia és impulzus fogalmához (Noether elv). Például nem az a valódi felismerés, hogy az energia állandó, hanem az energiát értelmezzük úgy, mint egy olyan fogalmat, ami a változás mögött az állandóságot képviseli. A következő lépcsőfok, amikor ezt az állandó mennyiséget lineáris kapcsolatba hozzuk az egyes fizikai paraméterekkel.

A kémiai kicserélődés (chemical exchange) a spinek molekuláris mozgások által indukált cseréje, nevét onnan kapta, hogy megkülönböztessék a szintén spinekre vonatkozó Heisenberg-féle kicserélődéstől. Azon alapszik, hogy az atommagok spinjei az elektron spinnel kölcsönhatásban vannak (hiperfinom kölcsönhatás), és ennek erőssége „felcserélődik”az egyes spinek számára, amikor a molekula átugrik az egyik konformációból a másikba. Megjegyzésedből úgy tűnik, mintha kissé lenéznéd a kémiát, pedig ez a tudomány is a maga területén óriási eredményeket mutat fel. Talán elég, ha az újabbak közül a génsebészetre, a DNS molekulák átalakítási technikáira gondolunk.
Az interferencia és az ugrási idő, illetve frekvencia kérdésében kulcsszerepe lehet a kevert állapotok megjelenésének: nem lehet tisztán a kvantummechanikára hagyatkozni, mert elválaszthatatlanul megjelennek a makroszkopikus fogalmak. Példa rá, hogy a kicserélődési frekvenciát és a korrelációs időt végül termodinamikai fogalmakra vezetjük vissza (hőmérséklet, entrópia stb.). A valószínűség termodinamikai és kvantummechanika fogalma együtt jelenik meg a sűrűség operátorban, az is kérdéses, hogy a molekula átugrása két konformáció között tekinthető-e tisztán kvantummechanikai jelenségnek? Az alacsony potenciálgáton való áthaladás izgalmas esete, amikor a gyűrűs vegyületek (például ciklohexán) pszeudorotációjáról beszélünk. Ez egy olyan mozgás, amit forgásnak nevezünk ugyan, de valójában a szimmetrikus geometriák egymásba alakulása megy végbe és nem a gyűrűt alkotó atomok végeznek körforgást a centrum körül. Például a molekula két szék konformációja között a gyűrűn végigfutó vibrációk olyan utat jelölnek ki, amely „elkerüli” a magasabb potenciálgátat.

kukikaa1986 2018.05.25. 11:35:16

@_Wasp_: Kb. a nagyobb molekulák mérete lehet az a kategória, ahol még viszonylag tisztán és egyszerűen tapasztalható az interferencia jelensége, de elvileg a makrovilág objektumai is képesek rá.

38Rocky 2018.05.26. 17:48:57

@kukikaa1986: Elvileg persze a makro-objektumok esetén is van interferencia csak nem mérhető. Ennek oka, hogy a méret növekedésével az interferencia hullámhossza csökken és így kisebb lesz, mint az objektum mérete.