Jump to content

Kβαντομηχανική.


Προτεινόμενες αναρτήσεις

1η παραξενιά της κβαντομηχανικής: Το φως είναι σωματίδιο ή κύμα; :cheesy:

Το παλαιότερο και μεγαλύτερο από τα κβαντικά μυστήρια αφορά ένα ζήτημα που έχει απασχολήσει τα μεγαλύτερα μυαλά, τουλάχιστον από την εποχή του αρχαίου Έλληνα φιλοσόφου Ευκλείδη: από τι αποτελείται το φως; Στην ιστορία έχει ανατραπεί πολλές φορές η απάντηση για αυτό το θέμα.

Ο Ισαάκ Νεύτων σκέφτηκε ότι το φως ήταν μικροσκοπικά σωματίδια, που όμως καμιά σχέση δεν είχαν με τα σημερινά φωτόνια. Όλοι οι σύγχρονοί του δεν εντυπωσιάστηκαν και στο κλασικό πείραμα κατά τις αρχές της δεκαετίας του 1800 ο Thomas Young έδειξε πώς συμπεριφέρεται μια ακτίνα του φωτός, καθώς περνάει μέσα από δύο στενές σχισμές τοποθετημένες κοντά η μία με την άλλη. Παράγοντας έτσι ένα μοτίβο συμβολής σε μια οθόνη πίσω ακριβώς τις σχισμές σαν να ήταν το φως κύμα.

Έτσι λοιπόν τι είναι το φως, σωματίδιο ή κύμα; Η κβαντομηχανική, που καθιέρωσε τη φήμη της μέσα σε εικονομαχίες, έδωσε σύντομα απάντηση αφού ήρθε στο προσκήνιο της επιστήμης στις αρχές του 20ου αιώνα.

Το φως είναι τόσο σωματίδιο όσο και κύμα.

Εν συνεχεία βρέθηκε πως ένα απλό κινούμενο σωματίδιο, όπως ένα ηλεκτρόνιο, μπορεί να διαθλάται και να συμβάλει με τον εαυτό του, σαν να ήταν κύμα και σωματίδιο ταυτόχρονα, και είτε το πιστεύετε είτε όχι, ένα αντικείμενο μεγάλο όσο κι ένα αυτοκίνητο έχει χαρακτηριστικά κύματος, καθώς κινείται κατά μήκος του δρόμου.

Αυτή η αποκάλυψη ήρθε με την υποβολή της διδακτορικής διατριβής του πρωτοπόρου της κβαντικής φυσικής Louis de Broglie το 1924. Αυτός έδειξε ότι περιγράφοντας τα κινούμενα σωματίδια σαν κύματα, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί αυτά είχαν διακριτά, κβαντισμένα επίπεδα ενέργειας και όχι συνεχή, όπως προβλέπεται από την κλασσική φυσική.

Ο De Broglie κατ’αρχήν υπέθεσε ότι αυτό ήταν απλά μια μαθηματική αφαίρεση, αλλά η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου φαίνεται να ήταν πραγματικό πέρα ως πέρας.

Το κλασικό πείραμα συμβολής του Young έχει αναπαραχθεί όχι μόνο με φως αλλά και με ηλεκτρόνια και τα κάθε λογής άλλα σωματίδια. Δεν το έχουμε ακόμη καταφέρει με ένα κινούμενο αυτοκίνητο, που σύμφωνα με τη σχέση De Broglie το μήκος κύματος του είναι περίπου 10-38 μέτρα, γιατί για να το κάνουμε να συμπεριφέρεται σαν κύμα (κάνοντας συμβολή ή διάθλαση) θα σημαίνει να δημιουργηθούν σχισμές σε τέτοια κλίμακα, που είναι πέρα ​​από τις δυνατότητες της μηχανικής μας.

Το πείραμα αυτό έχει γίνει όμως με ένα φουλερένιο (buckyball) – ένα μόριο από 60 άτομα άνθρακα σε σχήμα μιας μπάλας που, με περίπου διάμετρο ενός νανομέτρου, είναι αρκετά μεγάλο για να το δούμε κάτω από ένα μικροσκόπιο.

Μόνο που μας αφήνει ένα θεμελιώδες ερώτημα: πώς μπορούν τα πράγματα να είναι κύματα και σωματίδια κατά την ίδια στιγμή;

Ίσως επειδή δεν είναι τίποτα από αυτά τα δύο,

λέει ο Markus Arndt του Πανεπιστημίου της Βιέννης, ο οποίος έκανε τα πειράματα με φουλερένια το 1999.

Αυτό που εμείς ονομάζουμε ηλεκτρόνια ή φουλερένιο μπορεί στο τέλος τέλος, να μην είναι τίποτα παραπάνω παρά ένα κλικ σε έναν ανιχνευτή, ή στο μυαλό μας, όταν τα φωτόνια χτυπήσουν τον αμφιβληστροειδή μας.

"Κύματα και σωματίδια είναι στη συνέχεια απλά κατασκευάσματα του νου μας για τη διευκόλυνση της καθημερινής κουβέντας”,

συμπληρώνει ο Markus Arndt. #-o #-o #-o

buckyb2.gif.3df178a96b88676b4067ddf2db4ea954.gif

double_slit_experiment.jpg.28489ed1caccedddfdfb05a47c77ca23.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

2η παραξενιά της κβαντομηχανικής: Το κβαντικό φαινόμενο Άμλετ. :cheesy:

Το κβαντικό φαινόμενο Άμλετ λέει ότι ένα δοχείο που παρακολουθείται δεν βράζει. Βεβαίως οπλισμένοι με την κοινή λογική και ξέροντας την κλασική φυσική μπορεί να αμφισβητήσετε αυτή την δήλωση της κβαντικής φυσικής. Η κβαντική φυσική όμως δεν την αμφισβητεί.

Με την κβαντική παρακολούθηση το υγρό στο δοχείο αρνείται να βράσει. Μερικές φορές σε άλλες χρονικές στιγμές, βράζουν γρηγορότερα.

Σε άλλες πάλι φορές, η παρατήρηση φέρνει ένα υπαρξιακό δίλημμα αν πρέπει να βράσει ή όχι. Αυτή η τρέλα είναι μια λογική συνέπεια της εξίσωσης του Schrodinger, που έφτιαξε ο Αυστριακός φυσικός Έρβιν Σρέντιγκερ το 1926 για να περιγράψει το πώς τα κβαντικά αντικείμενα εξελίσσονται πιθανοκρατικά με την πάροδο του χρόνου.

Φανταστείτε , για παράδειγμα, τη διεξαγωγή ενός πειράματος με ένα αρχικά αδιάσπαστο ραδιενεργό άτομο σε ένα κουτί. Σύμφωνα με την εξίσωση του Schrodinger, ανά πάσα στιγμή μετά την εκκίνηση του πειράματος το άτομο υπάρχει σε ένα μείγμα, ή σε μια "υπέρθεση" όπως λένε οι φυσικοί, σε διάσπαση και αδιάσπαστο συγχρόνως. Κάθε κατάσταση έχει μια πιθανότητα να συμβεί η οποία βρίσκεται μέσα σε μια μαθηματική περιγραφή, τη γνωστή κυματοσυνάρτηση.

Με την πάροδο του χρόνου, εφ ‘όσον δεν κοιτάζουμε το άτομο, η κυματοσυνάρτηση εξελίσσεται και η πιθανότητα να διασπαστεί το άτομο αυξάνεται με αργό ρυθμό. Μόλις το κοιτάξουμε, το άτομο επιλέγει – κατά τρόπο σύμφωνο με τις πιθανότητες της κυματοσυνάρτησης – μια κατάσταση που μας αποκαλύπτεται, ενώ η κυματοσυνάρτηση "καταρρέει" σε μια μοναδική κατάσταση.

Αυτή είναι η εικόνα που γέννησε την περίφημη γάτα του Schrodinger. Ας υποθέσουμε ότι η ραδιενεργός διάσπαση του ατόμου ενεργοποιεί το σπάσιμο ενός φιαλιδίου που περιέχει δηλητηριώδη αέρια, ενώ μια γάτα είναι μέσα στο ίδιο κουτί με το άτομο και το φιαλίδιο. Είναι η γάτα και νεκρή και ζωντανή όσο δεν ξέρουμε αν η διάσπαση έχει συμβεί; Δεν το ξέρουμε.

Το μόνο που ξέρουμε είναι ότι πειράματα με ολοένα μεγαλύτερα αντικείμενα – πρόσφατα έγινε με μια μεταλλική ταινία σε συντονισμό, αρκετά μεγάλη για να την δούμε κάτω από ένα μικροσκόπιο – φαίνεται να δείχνουν ότι πραγματικά μπορεί να προκληθούν δύο καταστάσεις ταυτόχρονα.

Το πιο περίεργο πράγμα σε όλα αυτά είναι τι θα συμβεί μόλις εξετάσουμε το αντικείμενο. Πάρτε για παράδειγμα το εν διασπάσει άτομο: παρατηρώντας το και βρίσκοντας το αδιάσπαστο, επαναφέρεται το σύστημα σε μια οριστική κατάσταση και η εξίσωση του Schrodinger για την εξέλιξη της διάσπασης, πρέπει να ξεκινήσει πάλι από το μηδέν.

Το συμπέρασμα είναι ότι εάν κάνετε αρκετά συχνά μετρήσεις, το σύστημα δεν θα μπορέσει ποτέ να διασπαστεί.

Η δυνατότητα αυτή ονομάστηκε κβαντικο φαινόμενο Ζήνων, από τον Ελεάτη φιλόσοφο Ζήνωνα, ο οποίος επινόησε ένα διάσημο παράδοξο που «αποδεικνύεται» ότι αν διαιρεθεί ο χρόνος σε ολοένα και μικρότερες στιγμές, θα ήταν απίθανο να κάνετε καμιά αλλαγή ή μια κίνηση.

Και έχει συμβεί το κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα.

Συγκεκριμένα, το 1990, ερευνητές στο Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Boulder του Κολοράντο, έδειξαν ότι μπορούν να κρατήσουν ένα ιόν βηρυλλίου σε μια ασταθή ενεργειακή κατάσταση, που μάλλον μοιάζει με την εξισορρόπηση ενός μολυβιού στη μύτη του, υπό την προϋπόθεση ότι μετρείται συνέχεια η ενέργεια του. Επίσης, συμβαίνει και το αντίστροφο φαινόμενο "αντι-Ζήνων"- κάνοντας μια κβαντική κατσαρόλα να βράζει γρηγορότερα απλά μετρώντας την. Όταν ένα κβαντικό αντικείμενο μπορεί να κινηθεί σε μια σύνθετη διάταξη καταστάσεων, μια διάσπαση σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση μπορεί να επιταχυνθεί μετρώντας απλά το σύστημα με το σωστό τρόπο. Το 2001, κι αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε στο εργαστήριο.

Το τρίτο κβαντικό τέχνασμα είναι το "κβαντικό φαινόμενο Άμλετ", που προτάθηκε πέρυσι από τον Σέρβο Vladan Pankovic του Πανεπιστημίου του Novi Sad. Βρήκε, ότι μια ιδιαίτερα περίπλοκη αλληλουχία μετρήσεων, μπορεί να επηρεάσει ένα σύστημα με τέτοιο τρόπο ώστε να καταστεί δυσεπίλυτη η εξίσωση Schrodinger για την μετέπειτα εξέλιξή του. Όπως θέτει ο ίδιος ο Pankovic το ζήτημα: να διασπαστεί ή όχι, "που είναι μια άλυτη ερώτηση". ](*,) ](*,) ](*,)

Hamlet.gif.b00b69b9904df85ec68763b0ddb9878d.gif

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 έτος αργότερα...

Πορτρέτο της κυματοσυνάρτησης. :cheesy:

Ερευνητές στην Ολλανδία κατάφεραν για πρώτη φορά να απεικονίσουν την κβαντική υπόσταση των ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου -μια μελέτη που δεν είναι εντυπωσιακή μόνο λόγω του μεγέθους του ατόμου, αλλά και λόγω των φαινομενικά παράλογων περιορισμών που επιβάλλει η κβαντική μηχανική.

Οι κβαντικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων και άλλων σωματιδίων καθιστούν ουσιαστικά αδύνατο τον προσδιορισμό της ακριβής τους θέσης. Το μόνο που διαθέτουν οι φυσικοί για να μπορούν να εκτιμήσουν πού μπορεί να βρίσκεται ένα ηλεκτρόνιο είναι η λεγόμενη κυματοσυνάρτηση: μια εξίσωση που δίνει την πιθανότητα να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο σε μια οποιαδήποτε συγκεκριμένη θέση.

Ακόμα και η κυματοσυνάρτηση, όμως, είναι δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια, καθώς έχει την τάση να καταρρέει σε κάθε απόπειρα άμεσης παρατήρησης.

Τώρα, ερευνητές στο ολλανδικό Ίδρυμα Θεμελιώδους Έρευνας στην Ύλη αναφέρουν στην επιθεώρηση Physical Review Letters

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001

ότι κατάφεραν να απαθανατίσουν τις κυματοσυναρτήσεις των ηλεκτρονίων σε άτομα υδρογόνου.

H Δρ Ανέτα Στόντολνα και οι συνεργάτες της βομβάρδισαν με λέιζερ άτομα υδρογόνου έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να εκτιναχθούν μακριά, με ταχύτητες και οι κατευθύνσεις που εξαρτώνται από τις κυματοσυναρτήσεις τους. Αμέσως μετά, ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο ανάγκασε τα ηλεκτρόνια να πέσουν πάνω σε έναν επίπεδο ανιχνευτή. Το πείραμα είχε σχεδιαστεί έτσι ώστε οι θέσεις στις οποίες προσέκρουσαν τα ηλεκτρόνια να εξαρτώνται από τις από τις αρχικές τους ταχύτητες, οι οποίες με τη σειρά τους εξαρτώνταν από τις κυματοσυναρτήσεις.

Οι θέσεις στις οποίες έπεφταν τα ηλεκτρόνια καταγράφηκαν σε μια φθορίζουσα οθόνη και φωτογραφήθηκαν σε υψηλή ανάλυση. Οι εικόνες που προκύπτουν, διαστάσεων 4 επί 4 χιλιοστά, δείχνουν ότι η κατανομή των ηλεκτρονίων στον ανιχνευτή ταιριάζει με τις κυματοσυναρτήσεις στις οποίες υπάκουαν τα ηλεκτρόνια τη στιγμή που εκτινάχθηκαν έξω από τα άτομα υδρογόνου.

Η μελέτη προσφέρει μια νέα τεχνική για την απεικόνιση της κυματοσυνάρτησης, σχολίασε στο δικτυακό τόπο του Science

http://news.sciencemag.org/sciencenow/2013/05/a-snapshot-of-the-inside-of-an-a.html

ο Τζεφ Λουντίν, φυσικός του Πανεπιστημίου της Οτάβα που έχει πραγματοποιήσει πειράματα στις κυματοσυναρτήσεις ενός άλλου σωματιδίου, του φωτονίου.

Επισημαίνει πάντως, ότι οι κυματοσυναρτήσεις των ηλεκτρονίων σε μεγαλύτερα άτομα θα μπορούσαν να διαφέρουν σημαντικά από τις παρατηρήσεις στο άτομο του υδρογόνου.

Εφόσον αποδειχθεί ότι είναι εφαρμόσιμη και σε άλλα άτομα, η νέα τεχνική θα μπορούσε μάλιστα να βρει στο μέλλον πρακτικές εφαρμογές σε «μοριακά καλώδια» που θα επιτρέψουν την περαιτέρω σμίκρυνση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.

Ακόμα κι αν δεν συμβεί αυτό, πάντως, το πορτρέτο της κυματοσυνάρτησης θα μπορούσε να βελτιώσει τις γνώσεις μας για την ατομική φυσική που βρίσκεται σε δράση στις χημικές αντιδράσεις και τη νανοτεχνολογία.

Στην φωτογραφία απεικόνιση των κυματοσυναρτήσεων των ηλεκτρονίων σε άτομα υδρογόνου. Οι κόκκινες περιοχές αντιστοιχούν σε μεγαλύτερες πυκνότητες ηλεκτρονίων.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231250223

C97C6EE70318291C6B042CBE5D9A749A.jpg.a7eeda5b638fe9f4764ed69d4cb2569f.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 έτος αργότερα...

Πως αισθάνεται ο γάτος του Schroumldinger; :cheesy:

Η σημερινή τεχνολογία επιτρέπει πειράματα κβαντικής συμβολής με μόρια που περιέχουν εκατοντάδες άτομα και η γρήγορη ανάπτυξή της αναμένεται να επιτρέψει την υλοποίηση πειράματος κβαντικής συμβολής με ιούς στο άμεσο μέλλον.

Δεδομένου ότι οι θεμελιώδεις νόμοι της κβαντικής μηχανικής δεν φαίνεται να θέτουν κανένα όριο στο μέγεθος ή την πολυπλοκότητα των αντικειμένων που επιδέχονται πειράματα συμβολής, η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας αυξάνει τις ελπίδες να πραγματοποιηθεί ένα πείραμα κβαντικής υπέρθεσης, παρόμοιο με το αρχικό πείραμα σκέψης με τον γάτο του Schroumldinger, με ένα ον που θα διαθέτει συνείδηση όπως ένας πραγματικός γάτος ή ένας άνθρωπος.

Αλλά ακόμα κι αν βρισκόμαστε πολύ μακριά από μια τέτοια τεχνολογία, η ιδέα και μόνο ότι ένα τέτοιο πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί, μας οδηγεί σε ένα προκλητικό ερώτημα που ξεπερνά τα όρια της κοινότητας των κβαντομηχανικών φυσικών.

Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος υπέρθεσης με ένα αντικείμενο που έχει συνείδηση, τι θα βιώνει τι θα αισθάνεται το ίδιο το συνειδητό ον;

Ή αν το θέσουμε διαφορετικά, αν μετά το πείραμα υπέρθεσης, του ζητούσαμε να μας περιγράψει την εμπειρία του, τι θα μας έλεγε;

Τι αισθάνεται ο γάτος του Schrödinger;

Αν θέλουμε μια απάντηση σ’ αυτή την ερώτηση στα πλαίσια των καθιερωμένων αρχών και θεωρήσεων της κβαντομηχανικής, είναι χρήσιμο να προσαρμοστεί το ερώτημα σε μια μορφή που δεν θα απαιτεί καμία αναφορά στη συνείδηση.

Έτσι, αντί της μελέτης ενός αντικειμένου με συνείδηση, που θα μπορούσε να μας αναφέρει τις εμπειρίες του κατά τη διάρκεια της συμβολής, μελετάμε αντικείμενα που μπορούν να καταγράψουν κλασικές πληροφορίες μη αντιστρεπτά, έτσι ώστε να μπορούμε να τις διαβάσουμε μετά το πέρας του πειράματος υπέρθεσης.

Για παράδειγμα, το αντικείμενο που παίρνει μέρος στο κβαντικό πείραμα εφοδιασμένο με έναν μη αντιστρεπτό καταγραφέα θα μπορούσε να είναι ένα νανορομπότ, κατά πολλές τάξεις μεγέθους μικρότερο και απλούστερο από έναν ζωντανό γάτο, και ένα τέτοιο νανορομπότ είναι προφανώς καταλληλότερο για ένα πραγματικό πείραμα κβαντικής υπέρθεσης.

Αν λοιπόν πραγματοποιηθεί ένα τέτοιο πείραμα υπέρθεσης με το συγκεκριμένο αντικείμενο, ποιες πληροφορίες θα διαβάζαμε από τον μη αντιστρεπτό καταγραφέα;

Όταν το ερώτημα διατυπώνεται μ’ αυτόν τον τρόπο, δεν είναι δύσκολο να μαντέψουμε την απάντηση.

Σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας, η μη αναστρέψιμη καταγεγραμμένη πληροφορία δεν μπορεί να διακρίνει οποιαδήποτε πληροφορία που θα ήταν συμπληρωματική ως προς τις κυματικές ιδιότητες της μετρούμενης συμβολής.

Για παράδειγμα, αν η μετρούμενη συμβολή μπορεί να εξηγηθεί με ένα σύμφωνο κύμα που ταξιδεύει κατά μήκος δυο διαδρομών ταυτόχρονα, τότε η μη αντιστρεπτή καταγεγραμμένη πληροφορία δεν θα διακρίνει οποιαδήποτε πληροφορία που με κάποιο τρόπο θα μας έλεγε την πραγματική τροχιά που ακολούθησε το αντικείμενο.

Η εργασία του Hrvoje Nikolic με τίτλο «Internal environment: What is it like to be a

Schroumldinger cat?» αποδεικνύει ότι η εικασία αυτή είναι σωστή, και εξηγεί με λεπτομέρεια γιατί συμβαίνει αυτό.

Στην ποιοτική συζήτηση των αποτελεσμάτων που παρουσιάζεται στο τέλος της εργασίας αυτής, επιχειρείται μια προέκταση των συμπερασμάτων της ανάλυσης στο υποθετικό πείραμα με ένα συνειδητό όν.

Στο κύριο μέρος της μελέτης αναλύεται η συμβολή ενός σύνθετου αντικειμένου με πολλούς βαθμούς ελευθερίας, έτσι ώστε οι εσωτερικοί βαθμοί ελευθερίας να μπορούν να μεταφέρουν κλασική πληροφορία. Ειδικότερα, οι εσωτερικοί βαθμοί μπορούν να έχουν τη χωρητικότητα για μια μη αντιστρέψιμη καταγραφή πληροφορίας σχετικά με την επιλεχθείσα διαδρομή.

Ωστόσο, σύμφωνα με τις γνωστές αρχές της κβαντομηχανικής η ανάλυσή δείχνει ότι δεν είναι δυνατόν να έχουμε και συμβολή και γνώση της διαδρομής.

Ή γενικότερα, η συμβολή δεν είναι δυνατή αν η κατάσταση των εσωτερικών βαθμών ελευθερίας που αντιστοιχεί σε μια κίνηση κατά μήκος μιας διαδρομής είναι μακροσκοπικά διακριτή από εκείνη που αντιστοιχεί στην κίνηση κατά μήκος της άλλης διαδρομής.

Για να επιτευχθεί ορατή συμβολή, είναι απαραίτητο να απομονωθούν οι εσωτερικοί βαθμοί από το εξωτερικό περιβάλλον, έτσι ώστε οι εσωτερικοί βαθμοί να μη μπορούν να πάρουν πληροφορίες σχετικά με την διαδρομή της κίνησης.

Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να προεκταθούν σε ένα υποθετικό πείραμα συμβολής με ένα ον που διαθέτει συνείδηση, όπως ένας γάτος ή ένας άνθρωπος. Προφανώς, η συνείδηση απαιτεί την κατοχή κλασικής πληροφορίας από τον εγκέφαλο, έτσι τα αποτελέσματά μας όσον αφορά την κωδικοποίηση της κλασικής πληροφορίας σε εσωτερικούς βαθμούς ελευθερίας, έχει άμεσες συνέπειες στην κατάσταση της συνείδησης

Η έρευνα στις γνωστικές επιστήμες δείχνει ότι ο εγκέφαλος και η συνείδηση δεν μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς αλληλεπίδραση με το περιβάλλον.

Επειδή θέλουμε ένα πείραμα με ένα συνειδητό όν, πρέπει να το τοποθετήσουμε σε ένα κατάλληλο κλειστό κουτί, όπου θα ικανοποιούνται όλες οι προϋποθέσεις για την σωστή λειτουργία της συνείδησής του.

Το κουτί υποτίθεται πως χρησιμεύει σαν ασπίδα έναντι των επιδράσεων του εξωτερικού περιβάλλοντος (έξω από το κουτί). Με τον τρόπο αυτό το κουτί μαζί με το συνειδητό όν στο εσωτερικό του, θεωρείται ως ένα σύνθετο αντικείμενο που υφίσταται την συμβολή.

Στο ίδιο το πείραμα συμβολής, ο εξωτερικός παρατηρητής μετράει μόνο τη θέση του κουτιού σαν ένα σύνολο.

Με ένα τέτοιο υποθετικό πείραμα μπορούμε να απαντήσουμε οριστικά στο πρόβλημα που θέτει η εργασία: «What is it like to be a Schroumldinger cat?».

Η απάντηση είναι πολύ εύκολη. Ως προς το να δει την συμβολή ένας εξωτερικός παρατηρητής, το κουτί πρέπει να είναι τέλεια απομονωμένο από την επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος, έτσι ώστε το ον με συνείδηση μέσα στο κουτί να μην έχει καμία πληροφορία σχετικά με τον εξωτερικό κόσμο.

Συνεπώς, ακόμη κι αν η κυματοσυνάρτηση του όντος με συνείδηση μπορεί να ταξιδέψει κατά μήκος και των δυο διαδρομών (όπως αποδεικνύεται από την μέτρηση συμβολής) το συνειδητό ον δεν θα αισθανθεί κάτι ασυνήθιστο διότι δεν θα γνωρίζει ότι ταξιδεύει κατά μήκος των διαδρομών. Οπότε, ένας γάτος του Schroumldinger θα είναι σαν ένας κοινός γάτος που ζει μέσα σε ένα κουτί χωρίς καμία πληροφορία για τον κόσμο έξω από του κουτί.

Εναλλακτικά, αν το κουτί δεν είναι πλήρως απομονωμένο από τις επιδράσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος, τότε η συνειδητή οντότητα μπορεί να γνωρίζει τη διαδρομή που ακολουθεί, αλλά τότε δεν θα παρατηρηθεί καμία συμβολή.

Πράγματι αυτό είναι που συμβαίνει στα καθημερινά μακροσκοπικά φαινόμενα και πειραματικά δεν μπορούν να διαχωριστούν από την κλασική κατάσταση στην οποία το ον ταξιδεύει μόνο κατά μήκος μιας διαδρομής.

http://physicsgg.me/2014/06/17/%cf%80%cf%89%cf%82-%ce%b1%ce%b9%cf%83%ce%b8%ce%ac%ce%bd%ce%b5%cf%84%ce%b1%ce%b9-%ce%bf-%ce%b3%ce%ac%cf%84%ce%bf%cf%82-%cf%84%ce%bf%cf%85-schrodinger/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 έτη αργότερα...

Εισαγωγή στην κβαντομηχανική. :cheesy:

Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούν ότι χρειάζονται το μυαλό του Einstein προκειμένου να γίνει κατανοητή σε αυτούς η κβαντομηχανική κι έτσι σταματούν να ασχολούνται μαζί της. Είναι όμως ενδιαφέρον να σημειώσουμε πως και ο ίδιος ο Einstein δεν εθεώρησε ότι η κβαντομηχανική ήταν μια σωστή θεωρία!

Αυτό λοιπον το άρθρο προορίζεται να δώσει σε ένα συνηθισμένο πρόσωπο μια συνοπτική επισκόπηση της σπουδαιότητας και της εκπληκτικής ανάπτυξης της κβαντικής μηχανικής.

Οι φυσικοί οι οποίοι ασχολήθηκαν με την κβαντομηχανικοί είναι πολλοί. Εμείς όμως θα ασχοληθούμε με τρείς. Τον Erwin Scrodinger, τον Werner Heisenberg και τον Paul Adrien Maurice Dirac.

Περισσοτερα:

http://www.physics4u.gr/articles/introqm.html

dirac.gif.1801403dbd0a0c7c3641e2375738b8ac.gif

heisenberg.gif.8007f5d3c11c94364e3c7ae304113004.gif

schrodb9.jpg.a60ecaa92d175fc115bb8feb15a5a0f8.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 μήνες αργότερα...

Παράλληλοι κόσμοι, παράλληλες ζωές. :cheesy:

Ο φυσικός Μαξ Τέγκμαρκ (Max Tegmark) όταν παρακολουθούσε το μάθημα της κβαντικής μηχανικής, ως φοιτητής στο Μπέρκλεϊ, διδάχτηκε πολλά χρήσιμα τεχνικά εργαλεία, ωστόσο δεν πήρε ποτέ απάντηση στα καυτά κβαντικά ερωτήματα που τον βασάνιζαν. Είναι ασυνεπής η κβαντική μηχανική; Καταρρέει όντως η κυματοσυνάρτηση; Αν ναι, πότε; Αν όχι, τότε γιατί δεν βλέπουμε τα πράγματα ταυτοχρόνως σε δυο θέσεις, και από πού προέρχεται η τυχαιότητα και η πιθανότητες της κβαντικής μηχανικής;

Είχε ακούσει ότι το 1957 ο μεταπτυχιακός φοιτητής του Πρίνστον, Χιου Έβερετ ο τρίτος (Hugh Everett III), είχε διατυπώσει μια πραγματικά ριζοσπαστική πρόταση η οποία περιλάμβανε τα παράλληλα σύμπαντα, και ήταν περίεργος να μάθει λεπτομέρειες. Ωστόσο, η ιδέα αυτή αγνοήθηκε γενικά και σπανίως διδασκόταν. Αν και γνώριζε κάποιους που είχαν ακούσει γι’ αυτήν, κανείς δεν είχε διαβάσει τη διδακτορική διατριβή του Έβερετ. Η διατριβή του Έβερετ βρισκόταν θαμμένη σε ένα βιβλίο που τα αντίτυπά του είχαν εξαντληθεί. Στη βιβλιοθήκη υπήρχε μόνο μια απελπιστικά συντομευμένη εκδοχή, στην οποία δεν γινόταν καμία ρητή αναφορά στην ιδέα των παράλληλων συμπάντων. Όμως οι έρευνές του απέδωσαν καρπούς τον Νοέμβριο του 1990, όταν κατάφερε τελικά να βρει αυτό το σπάνιο βιβλίο. Όπως μάλλον του άρμοζε, το εντόπισε σ’ ένα κατάστημα του Μπέρκλεϊ που ειδικεύεται σε ριζοσπαστικές δημοσιεύσεις, ανάμεσα σε τίτλους όπως Ο «τσελεμεντές» του αναρχικού.

Η διατριβή του Έβερετ τον έστειλε στα ουράνια. Αισθάνθηκε σαν να είχε ξεκολλήσει τα λέπια από τα μάτια του. Ξαφνικά όλα έβγαζαν νόημα! Ο Έβερετ έβρισκε ενοχλητικά ακριβώς τα ίδια πράγματα που ενοχλούσαν και τον Τέγκμαρκ, αλλά αντί να τα παρατήσει, προχώρησε, διερεύνησε πιθανές πιθανές λύσεις και ανακάλυψε κάτι αξιοπρόσεκτο. Όταν έχεις μια ριζοσπαστική ιδέα, είναι πολύ πιο εύκολο να πεις στον εαυτό σου, «Μα φυσικά, αυτό είναι αδύνατο να δουλεύει», και να την εγκαταλείψεις. Ωστόσο, αν το σκεφτείς λίγο ακόμη και αναρωτηθείς «Γιατί ακριβώς δεν μπορεί να δουλέψει;», αρχίζεις να διαπιστώνεις ότι αγωνίζεσαι για μια λογικά ορθή απάντηση. Και τότε ενδεχομένως οδεύεις προς κάτι σημαντικό.

Ποια ήταν λοιπόν η ριζοσπαστική ιδέα του Έβερετ; Η διατύπωσή της είναι απίστευτα απλή:

Η κυματοσυνάρτηση δεν καταρρέει ποτέ. Μα ποτέ!

Δηλαδή η κυματοσυνάρτηση που περιγράφει το Σύμπαν μας απλώς μεταβάλλεται διαρκώς, αιτιοκρατικά, και διέπεται από την εξίσωση του Σρέντιγκερ ανεξαρτήτως του αν λαμβάνουν χώρα παρατηρήσεις ή όχι. Έτσι η εξίσωση του Σρέντιγκερ δεσπόζει χωρίς «εάν» ή «αλλά». Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να σκεφτούμε τη θεωρία του Έβερετ σαν μια «Λάιτ Κβαντική Μηχανική»: να πάρουμε δηλαδή την εκδοχή της θεωρίας που συναντάμε στα εγχειρίδια και απλώς να αφαιρέσουμε το αξίωμα που μιλάει για την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης και τις πιθανότητες.

Ο Τέγκμαρκ ξαφνιάστηκε επειδή, σύμφωνα με τις φήμες που κυκλοφορούσαν, ο Έβερετ διατύπωνε παράλογα πράγματα, όπως τα παράλληλα σύμπαντα, και το ότι το Σύμπαν μας χωρίζεται σε παράλληλα σύμπαντα μόλις υλοποιήσουμε μια παρατήρηση. Ακόμη και σήμερα πολλοί φυσικοί εξακολουθούν να πιστεύουν ότι αυτό ακριβώς υπέθετε ο Έβερετ. Διαβάζοντας όμως την διατριβή του διαπιστώνει κανείς πως η άποψε αυτή διαστρεβλώνει τη θεωρία του Έβερετ. Όλοι οι φυσικοί έχουν άποψη γιαυτή, αλλά κανείς δεν την έχει διαβάσει.

Μπορεί κανείς να βρει την διατριβή Έβερετ ΕΔΩ: «The theory of universal wave function»

https://www-tc.pbs.org/wgbh/nova/manyworlds/pdf/dissertation.pdf

Η ιδέα ότι σε ορισμένες μαγικές στιγμές η πραγματικότητα υφίσταται ένα είδος μεταφυσικού διαχωρισμού σε δυο κλάδους, οι οποίοι στη συνέχεια δεν αλληλεπιδρούν ποτέ, δεν αποτελεί μόνο παραποίηση της ιδέας του Έβερετ, αλλά είναι επίσης ασυνεπής με το αξίωμα του Έβερετ ότι η κυματοσυνάρτηση δεν καταρρέει ποτέ, εφόσον οι επακόλουθες εξελίξεις θα μπορούσαν να προκαλέσουν θεωρητικώς τη συμβολή μεταξύ των κλάδων. Σύμφωνα με τον Έβερετ υπάρχει, υπήρχε και πάντα θα υπάρχει μια μόνο κυματοσυνάρτηση, και μόνο οι υπολογισμοί αποσυγκρότησης, όχι τα αξιώματα, μπορούν να μας πουν πότε η αντιμετώπιση των δυο κλάδων ωσάν αυτοί να είναι ανεξάρτητοι μεταξύ τους αποτελεί καλή προσέγγιση.

Ο Μαξ Τέγκμαρκ ενθουσιάστηκε με την διατριβή του Έβερετ. Η λογική της ήταν όμορφη: δεν υπέθετε κανένα από εκείνα τα παράλογα πράγματα, όλα όμως έπονταν ως συνέπειες των υποθέσεών του! Με μια πρώτη ματιά φάνταζε τόσο απλή, που φαινόταν ότι δεν θα μπορούσε να δουλέψει. Σε τελική ανάλυση ο Νιλς Μπορ και οι συνεργάτες του ήταν έξυπνοι άνθρωποι και είχαν επινοήσει για κάποιον λόγο την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης συγκεκριμένα, προκειμένου να εξηγήσουν γιατί τα πειράματα φαίνονταν να έχουν οριστική έκβαση. Όμως ο Έβερετ συνειδητοποίησε κάτι εκπληκτικό: ακόμη κι αν τα πειράματα δεν είχαν οριστική έκβαση, και πάλι θα φαινόταν σαν να είχαν!

Στην εικόνα που ακολουθεί ο Max Tegmark μας εξηγεί πως ο ίδιος αντιλαμβανόταν την ιδέα του Έβερετ, με ένα νοητικό πείραμα, το οποίο ονομάζει «Κβαντικά Τραπουλόχαρτα» :

Σ’ αυτό το νοητικό πείραμα παίρνετε ένα τραπουλόχαρτο με πολύ λεπτές άκρες, το ισορροπείτε όρθιο στο τραπέζι και στοιχηματίζετε 100 δολάρια ότι θα πέσει με την μπροστινή όψη να βλέπει προς τα επάνω. Κλείνετε τα μάτια σας έως ότου ακούσετε το τραπουλόχαρτο να πέφτει, κι έπειτα τ’ ανοίγετε για να δείτε αν κερδίσατε. Σύμφωνα με την κλασική φυσική, το τραπουλόχαρτο θα μείνει στη θέση ισορροπίας για πάντα. Σύμφωνα με την εξίσωση του Σρέντιγκερ θα πέσει σε λίγα δευτερόλεπτα , όσο κι αν προσπαθήσουμε να το ισορροπήσουμε, επειδή σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ, δεν μπορεί να βρεθεί σε μια συγκεκριμένη θέση (όρθιο) χωρίς να κινείται. Ωστόσο, επειδή η αρχική κατάσταση ήταν συμμετρική ως προς το «δεξιά» και το «αριστερά», το ίδιο θα πρέπει να συμβαίνει και με την τελική κατάσταση. Από αυτό συνεπάγεται ότι πέφτει ταυτοχρόνως και προς τις δυο κατευθύνσεις, και υπάρχει υπέρθεση.

Όταν ανοίγετε τα μάτια σας και κοιτάζετε το χαρτί, ουσιαστικά κάνετε μια παρατήρηση. Έτσι, σύμφωνα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, η κυματοσυνάρτηση καταρρέει και βλέπετε το τραπουλόχαρτο πεσμένο στο τραπέζι είτε με την μπροστινή ή με την πίσω όψη του, με την πίσω όψη του, με πιθανότητες 50% για κάθε αποτέλεσμα. Όμως τι έχει να μας πει ο Έβερετ; Γι’ αυτόν η παρατήρηση δεν κρύβει τίποτε μαγικό: είναι απλώς μια φυσική διαδικασία όπως όλες οι άλλες, η οποία ωστόσο χαρακτηρίζεται από τη μετάδοση της πληροφορίας στην προκειμένη περίπτωση, από το τραπουλόχαρτο στον εγκέφαλό σας. Αν η κυματοσυνάρτηση περιέγραφε ότι το πεσμένο τραπουλόχαρτο βλέπει προς τα επάνω, όλα θα ήταν μια χαρά για εσάς, και το αντίθετο.

Αναπαριστώντας αυτά τα δυο γεγονότα ως καταστάσεις που η εξέλιξή τους καθορίζεται από την εξίσωση του Σρέντιγκερ, θα μπορούσε σχετικά εύκολα να υπολογίσει τι ακριβώς θα συμβεί στην κυματοσυνάρτηση: θα μεταβαλλόταν ώστε τώρα να περιγράφει μια υπέρθεση δυο διαφορετικών διατάξεων των σωματιδίων που συγκροτούν εσάς και το τραπουλόχαρτο μια διάταξη στην οποία το τραπουλόχαρτο έχει πέσει με την μπροστινή όψη να βλέπει επάνω και εσείς είστε χαρούμενος, και μια στην οποία το τραπουλόχαρτο έχει πέσει με την πίσω όψη να βλέπει επάνω και εσείς είστε απογοητευμένος. Μπορούμε εδώ να κάνουμε τρεις σημαντικές παρατηρήσεις:

1.Το πείραμα θέτει το νου σας σε δυο καταστάσεις ταυτοχρόνως. Πρόκειται για μια μη θανάσιμη εκδοχή του πειράματος με τη γάτα του Σρέντιγκερ, με εσάς στον ρόλο της γάτας.

2.Οι δύο αυτές καταστάσεις του νου δεν γνωρίζουν απολύτως τίποτε η μια για την άλλη.

3.Η κατάσταση του νου σας συνδέεται με την κατάσταση του τραπουλόχαρτου, έτσι ώστε τα πάντα να είναι συνεπή. (Η κυματοσυνάρτηση δεν περιγράφει κάποια συγκεκριμένη διάταξη των σωματιδίων που συγκροτούν εσάς και το τραπουλόχαρτο κατά την οποία αντιλαμβάνεστε το πεσμένο τραπουλόχαρτο με την μπροστινή όψη επάνω όταν συμβαίνει το αντίθετο).

Η εξίσωση Σρέντιγκερ εγγυάται διαρκώς τη συνέπεια. Για παράδειγμα, αν ένας απένταρος φίλος σας μπει στο δωμάτιο και σας ρωτήσει πως είστε, η κατάσταση όλων των σωματιδίων (που συνιστούν το τραπουλόχαρτο, εσάς και τον φίλο σας) υπάρχει ως κβαντική υπέρθεση της κατάστασης «μπροστινή όψη κάτω/εσείς λυπημένος/ο φίλος σας συμπονά» και της κατάστασης «μπροστινή όψη επάνω/εσείς χαρούμενος/ο φίλος σας ζητά λεφτά».

Συνδυάζοντας όλα τα παραπάνω, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, ο Έβερετ συνειδητοποίησε πως μολονότι εξακολουθεί να υπάρχει μια κυματοσυνάρτηση και μια κβαντική πραγματικότητα (εντός της οποίας πολλά από τα σωματίδια που συνιστούν το Σύμπαν βρίσκονται ταυτοχρόνως σε δυο θέσεις), στην πράξη μοιάζει σαν το Σύμπαν να έχει χωριστεί σε δυο παράλληλα σύμπαντα! Στο τέλος του πειράματος θα υπάρχουν δυο διαφορετικές εκδοχές σας σε κάθε μία από τις οποίες θα αισθάνεται εξίσου πραγματική όσο και η άλλη, χωρίς όμως να έχει ιδέα για την ύπαρξή της. Με άλλα λόγια, ο διαχωρισμός σε παράλληλα σύμπαντα πραγματοποιείται διαρκώς, ανεβάζοντας το πλήθος των κβαντικών συμπάντων σε πραγματικά ιλιγγιώδες ύψος. Εφόσον αυτός ο διαχωρισμός λαμβάνει χώρα από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, σχεδόν κάθε εκδοχή της ιστορίας που μπορούμε να φανταστούμε έχει τελικά εκτυλιχθεί σε κάποιο κβαντικό παράλληλο σύμπαν, με την προϋπόθεση βέβαια να μην παραβιάζει κανέναν φυσικό νόμο.

Ο Έβερετ έδειξε λοιπόν ότι αν η κυματοσυνάρτηση δεν καταρρέει ποτέ, τότε η οικεία πραγματικότητα που αντιλαμβανόμαστε είναι απλώς η κορυφή ενός οντολογικού παγόβουνου, η οποία αποτελεί ένα μικροσκοπικό μέρος της αληθινής κβαντικής πραγματικότητας.

Που βρίσκονται όλα αυτά τα κβαντικά παράλληλα σύμπαντα;

Μπορεί να βρίσκονται ακριβώς μπροστά μας, σε ότι αφορά τον τρισδιάστατο χώρο, αλλά είναι διαχωρισμένα από εμάς σε αυτό που οι μαθηματικοί ονομάζουν χώρο Χίλμπερτ έναν αφηρημένο χώρο με άπειρες διαστάσεις του οποίου τα δομικά στοιχεία είναι οι κυματοσυναρτήσεις.

Η εκδοχή του Έβερετ για την κβαντική μηχανική απορρίφθηκε και αγνοήθηκε για αρκετό καιρό από την επιστημονική κοινότητα. Άρχισε να γίνεται ξανά δημοφιλής χάρη στον διάσημο θεωρητικό της κβαντικής βαρύτητας Μπράις ΝτεΒίτ (Bryce DeWitt), ο οποίος την ονόμασε ερμηνεία των πολλών κόσμων μια ονομασία που παγιώθηκε από τότε.

Όταν ο Μαξ Τέγκμαρκ παραπονέθηκε στον Μπράις ΝτεΒίτ, λέγοντάς του ότι του άρεσαν τα μαθηματικά στην θεωρία του Έβερετ, αλλά τον ενοχλούσε πραγματικά το ότι απλώς δεν αισθανόταν να χωρίζεται διαρκώς σε παράλληλες εκδοχές του εαυτού του, ο ΝτεΒίτ του ανέφερε την ερώτηση με την οποία του απάντησε ο ίδιος ο Έβερετ: «Αισθάνεσαι ότι διαγράφεις τροχιά γύρω από τον Ήλιο με ταχύτητα τριάντα χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο;»

Όπως ακριβώς η κλασική φυσική προβλέπει ότι περιφερόμαστε γύρω από τον Ήλιο χωρίς να το αισθανόμαστε, έτσι και ο Έβερετ έδειξε ότι η άνευ κατάρρευσης κβαντική φυσική προβλέπει ότι χωριζόμαστε σε παράλληλους κόσμους χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε.

Η περιφρόνηση του έργου του Έβερετ για τουλάχιστον μια δεκαετία, είχε ως αποτέλεσμα να μην μπορεί να βρει δουλειά στον χώρο της φυσικής, τον έκανε πικρόχολο και μονόχνωτο. Κάπνιζε, έπινε πολύ και το 1982 πέθανε από καρδιακή προσβολή, σε ηλικία 51 ετών.

Ο Μαξ Τέγκμαρκ συναντήθηκε με τον γιο του Έβερετ, Μαρκ Έβερετ (δεν έχει σχέση με τη φυσική είναι κιθαρίστας, κιμπορντίστας και συνθέτης της ροκ μουσικής), κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων ενός τηλεοπτικού ντοκιμαντέρ με τίτλο «Παράλληλοι κόσμοι, παράλληλες ζωής». Στο ντοκιμαντέρ ο Μαξ Τέγκμαρκ εξηγεί στον Μαρκ Έβερετ, την θεωρία του πατέρα του. Τα παιδιά του Έβερετ, ο Μαρκ και η αδερφή του, δεν είχαν σχεδόν καμιά επαφή με τον μπαμπά τους, παρ’ ότι ζούσαν στο ίδιο σπίτι. Όταν η αδερφή του αυτοκτόνησε, άφησε ένα σημείωμα στο οποίο έλεγε ότι πήγαινε να συναντήσει τον πατέρα της σε ένα παράλληλο σύμπαν.

Δείτε το ντοκιμαντέρ «Παράλληλοι κόσμοι, παράλληλες ζωής» (η συνάντηση Μαρκ Έβερετ και Μαξ Τέγκμαρκ μετά το 26:44)

Στο δικό μας σύμπαν ο Έβερετ απορρίφθηκε από τη μεταπτυχιακή σχολή του Τμήματος Φυσικής του Πρίνστον. Σίγουρα όμως, σε κάποιο άλλο κβαντικό σύμπαν καθιερώθηκε μέσα από την πανεπιστημιακή έδρα του και συνέχισε να ασχολείται με την φυσική κάνοντας κι άλλες ριζοσπαστικές ανακαλύψεις εξίσου αξιοσημείωτες με την πρώτη του.

Πηγή: το εκπληκτικό βιβλίο του Max Tegmark, «Το Μαθηματικό Σύμπαν μας», εκδόσεις Τραυλός

Στην φωτογραφία O Hugh Everett το 1964

http://physicsgg.me/2017/03/11/%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%ac%ce%bb%ce%bb%ce%b7%ce%bb%ce%bf%ce%b9-%ce%ba%cf%8c%cf%83%ce%bc%ce%bf%ce%b9-%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%ac%ce%bb%ce%bb%ce%b7%ce%bb%ce%b5%cf%82-%ce%b6%cf%89%ce%ad%cf%82/

quantum-cards.png.453e20e47170ede47041a5a5efaf2263.png

hugh-everett.jpg.8028759505b46337335fb72fd90006c8.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Γιατί ο Χάιζενμπεργκ διατύπωσε την κβαντομηχανική στην γλώσσα των μητρών; :cheesy:

Αν και η χρήση μητρών (ή πινάκων) στο πλαίσιο της κβαντομηχανικής θεωρείται σήμερα αυτονόητη, όμως την εποχή του Χάιζενμπεργκ – όταν ακόμα και η έννοια της μήτρας ήταν πρακτικά άγνωστη στους περισσότερους φυσικούς (και σίγουρα άγνωστη στον Χάιζενμπεργκ)– η ανακάλυψη και διατύπωση των κβαντικών νόμων στη γλώσσα των μητρών ευλόγως θεωρείται ως ένα διανοητικό επίτευγμα χωρίς προηγούμενο στην ιστορία της φυσικής.

Διότι – αντίθετα με την εξίσωση Σρέντινγκερ της οποίας η ανακάλυψη ακολουθεί μια πολύ λογική διαδρομή με αφετηρία την κλασική κυματική εξίσωση – η ανακάλυψη της μηχανικής των μητρών προϋποθέτει μια άκρως αντιδιαισθητική προσέγγιση, τελείως ξένη προς κάθε κλασικό ανάλογο. Αν και δεν είναι πάντα εύκολο να ανασυγκροτήσει κανείς τη «διαδρομή» μιας θεμελιώδους ανακάλυψης, εν τούτοις στην περίπτωση του Χάιζενμπεργκ υπάρχει η μαρτυρία του ίδιου –μεταξύ άλλων σε ομιλία του στο Χάρβαρντ το 1973 την οποία είχα την τύχη να παρακολουθήσω – που δεν αφήνει αμφιβολία ότι στον πυρήνα της σκέψης του ήταν μια επιστημολογική ανάλυση παρόμοιας φύσεως με αυτήν που υιοθέτησε ο Αϊνστάιν προκειμένου να καταλήξει στο περίφημο συμπέρασμά του για τη διαστολή του χρόνου.

Αφετηρία του Αϊνστάιν –όπως και του Χάιζενμπεργκ αργότερα – είναι η ιδέα ότι τα φυσικά μεγέθη δεν πρέπει να ορίζονται αφηρημένα αλλά σε στενή σύνδεση με τον τρόπο που μετριούνται.

Έτσι, η διαστολή του χρόνου για έναν κινούμενο παρατηρητή προκύπτει φυσιολογικά από τον τρόπο λειτουργίας ενός στοιχειακού ρολογιού που βασίζεται στο περιοδικό «πήγαινε-έλα» ενός φωτεινού σήματος ανάμεσα σε δύο καθρέπτες, σε συνδυασμό με τη θεμελιώδη σχετικιστική παραδοχή ότι η ταχύτητα του φωτός είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές.

Ο Χάιζενμπεργκ ωθεί αυτή τη «φιλοσοφία» στο όριό της. Λέει ότι όχι μόνο πρέπει να ορίζουμε τα φυσικά μεγέθη σε συνάρτηση με τη διαδικασία που τα μετράει, αλλά επίσης ότι δεν πρέπει καν να μιλάμε για φυσικές ποσότητες ή έννοιες που δεν έχουν πειραματικό αντίκρυσμα. Που δεν μπορούν δηλαδή να υποβληθούν σε πειραματικό έλεγχο. Και ακριβώς μια τέτοια έννοια –συνεχίζει ο Χάιζενμπεργκ– είναι η έννοια της τροχιάς. Διότι τα πειραματικά δεδομένα για τα άτομα – στην ουσία τα φάσματά τους– μας επιτρέπουν σίγουρα να μιλάμε για επιτρεπόμενες ενέργειες του ατόμου και επίσης για μεταβάσεις μεταξύ αυτών, αλλά δεν μπορούν να μας πουν το παραμικρό για το αν υπάρχουν ή όχι κάποιες κβαντωμένες τροχιές όπως είχε υποθέσει ο Μπορ. Αφού λοιπόν η έννοια της κβαντωμένης τροχιάς δεν είναι προσιτή σε πειραματικό έλεγχο, τότε –κατά τον Χάιζενμπεργκ– θα πρέπει να εξοστρακιστεί από το κβαν­τικό οικοδόμημα ως απολύτως μεταφυσική οντότητα· και οι κβαντικοί νόμοι να διατυπωθούν μόνο μέσω μαθηματικών ποσοτήτων με άμεσο πειραματικό αντίκρυσμα. Και επειδή η βασική κβαντική διαδικασία είναι η μετάβαση – ή μετάπτωση – από μια κβαντική κατάσταση n σε μια κβαντική κατάσταση m, τότε δεν είναι τελείως «παράλογο» να υποθέσουμε ότι τα φυσικά μεγέθη θα παριστάνονται ως αριθμοί με δύο δείκτες που μας λένε πώς το συγκεκριμένο μέγεθος «συνδέει» τις δύο καταστάσεις n και m της μετάβασης. Όμως η φυσιολογική παράσταση μιας ακολουθίας αριθμών με δύο δείκτες είναι υπό μορφήν μιας τετραγωνικής μήτρας με δείκτη γραμμής το n και δείκτη στήλης το m. Έτσι, η ιδέα της αναπαράστασης των φυσικών μεγεθών υπό τη μορφή κατάλληλων μητρών – μια καθημερινή πρακτική σήμερα– αναδύεται «φυσιολογικά» από την ανάλυση αυτή.

Είναι ήδη φανερό από τα παραπάνω ότι η μητρομηχανική του Χάιζενμπεργκ έχει ως αφετηρία της μια πλήρη εννοιολογική αναδόμηση της κλασικής φυσικής, σε αντίθεση με την κυματομηχανική του Σρέντινγκερ που ξεκίνησε ως ένα είδος επέκτασης της κλασικής κυματικής θεωρίας –έτσι την έβλεπε ο Σρέντινγκερ– και μόνο μετά έγινε σαφές ότι τα κύματα που περιγράφει δεν μπορούσε να είναι κλασικά κύματα. Απαιτήθηκε έτσι μια φυσική ερμηνεία αυτών των κυμάτων –δηλαδή των λύσεων της εξισώσεως Σρέντινγκερ– αλλά και ένα «συνταγολόγιο» για την εξαγωγή φυσικών συμπερασμάτων από αυτές τις λύσεις. Και μόνο μετά την προσθήκη αυτού του «ερμηνευτικού πλαισίου» η κυματομηχανική του Σρέντινγκερ θα γίνει μια πλήρης θεωρία ικανή να συγκριθεί –και τελικά να αποδειχτεί ισοδύναμη– με τη μηχανική των μητρών του Χάιζενμπεργκ. Δεδομένου ακόμα ότι η εξίσωση Σρέντινγκερ εμπεριέχεται στον φορμαλισμό του Χάι­ζενμπεργκ –ως μια ισοδύναμη εξίσωση υπό μορφή μητρών και όχι ως διαφορική εξίσωση– δεν υπάρχει αμφιβολία ότι την κβαν­τομηχανική ως ολοκληρωμένο οικοδόμημα (συνοδευόμενο και από την αρχή της αβεβαιότητας) την έστησε στα πόδια της κυρίως –αν και όχι αποκλειστικά– ο Χάιζενμπεργκ. Αν επρόκειτο επομένως μόνο ένας άνθρωπος να θεωρηθεί ως ο πατέρας της, αυτός δεν μπορεί να είναι άλλος από τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ. (…)»

απόσπασμα από το βιβλίο του Στέφανου Τραχανά «Μεγάλη επιστήμη, ενδιαφέρουσες ζωές». Το βιβλίο κυκλοφορεί εκτός εμπορίου. Μπορείτε να το κατεβάσετε και να το διαβάσετε ελεύθερα, πατώντας ΕΔΩ.

http://legacy.cup.gr/Files/files/ENDIAFEROUSES-ZWES-FREE-BOOK.pdf

http://physicsgg.me/2017/05/13/%ce%b3%ce%b9%ce%b1%cf%84%ce%af-%ce%bf-%cf%87%ce%ac%ce%b9%ce%b6%ce%b5%ce%bd%ce%bc%cf%80%ce%b5%cf%81%ce%b3%ce%ba-%ce%b4%ce%b9%ce%b1%cf%84%cf%8d%cf%80%cf%89%cf%83%ce%b5-%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%ba%ce%b2/

werner-heisenberg.jpg.a00601f32a1ff05defa11b5c5d2f2d6b.jpg

matrix.png.5a10cdacc00907da7424b9fe0f3e54f7.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Αλληλεπιδρώντας με το τίποτα. :cheesy:

Μια από τις βασικές παραδοχές της κβαντικής θεωρίας είναι ότι το κενό, δηλαδή ο άδειος χώρος, στην πραγματικότητα μόνο κενό δεν είναι: βρίθει από σωματίδια που εμφανίζονται απρόβλεπτα και παύουν να υπάρχουν έπειτα από μια στιγμή. Σ’ αυτά τα εικονικά σωματίδια οφείλονται τα παρατηρήσιμα κβαντικά φαινόμενα, όπως η δύναμη Casimir και η σκέδαση Delbrück.

Ερευνητές από την Ιαπωνία βρήκαν τον τρόπο για να μετρήσουν με πρωτοφανή ακρίβεια την σκέδαση Delbrüc, ένα φαινόμενο που είναι πολύ δύσκολο να απομονωθεί. Η μέθοδός τους θα επιτρέψει να γίνουν λεπτομερέστατοι έλεγχοι στην θεωρία της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής (QED).

Η σκέδαση Delbrück έχει κάποιες ομοιότητες με την πιο γνωστή μορφή σκέδασης, της σκέδασης Rayleigh στην οποία οφείλεται το γαλάζιο χρώμα του ουρανού. Η σκέδαση Rayleigh προκύπτει από την αλληλεπίδραση των φωτονίων με τα δέσμια ηλεκτρικά φορτία στα μόρια της ατμόσφαιρας. Η σκέδαση Delbrück αντίστοιχα προκύπτει από την αλληλεπίδραση των φωτονίων με τα «εν δυνάμει» ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων παρουσία του πεδίου Coulomb από έναν ατομικό πυρήνα.

Το φαινόμενο της σκέδασης των φωτονίων από τα «εικονικά» σωματίδια του κβαντικού κενού παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1970, αλλά το φαινόμενο είναι δύσκολο να ταυτοποιηθεί, διότι πραγματοποιείται μαζί με άλλους τρεις τύπους σκέδασης – συμπεριλαμβανομένης και της σκέδασης Rayleigh.

Οι ερευνητές Koga και Hayakawa προτείνουν μια μέθοδο απομόνωσης και μέτρησης της σκέδασης Delbrück. Το κλειδί στην λύση τους είναι η χρήση πολωμένων ακτίνων γ. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, η κατάλληλη επιλογή της γωνίας σκέδασης, της πόλωσης και της ενέργειας των φωτονίων θα κάνει την σκέδαση Delbrück δυο τάξεις μεγέθους ισχυρότερη από τις τρεις άλλες μορφές σκέδασης.

Υποθέτοντας την χρήση κασσίτερου ως υλικού σκέδασης και μια πηγή ακτίνων γ υψηλής ροής όπως η ELI-NP (Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics) – μια εγκατάσταση υπό κατασκευή στην Ρουμανία – η ερευνητική ομάδα προβλέπει ότι η μέθοδος θα μπορούσε να διπλασιάσει την ακρίβεια που επιτεύχθηκε σε προηγούμενα πειράματα.

Στην φωτογρσφία οι πολωμένες ακτίνες γ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη της σκέδασης των φωτονίων από τα «εν δυνάμει» σωματίδια του κβαντικού κενού (ή αλλιώς σκέδαση Delbrück)

https://physicsgg.me/2017/05/19/%ce%b1%ce%bb%ce%bb%ce%b7%ce%bb%ce%b5%cf%80%ce%b9%ce%b4%cf%81%cf%8e%ce%bd%cf%84%ce%b1%cf%82-%ce%bc%ce%b5-%cf%84%ce%bf-%cf%84%ce%af%cf%80%ce%bf%cf%84%ce%b1/

physrevlett-118-204801.png.0d6b7b6524a79dfe7342533ff426556a.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Πως εντοπίζονται τα anyons (ενυόνια) ; :cheesy:

Τα κβαντικά σωματίδια είναι είτε φερμιόνια (έχουν ημιακέραιο σπιν s=1/2, 3/2,… και ακολουθούν την στατιστική Fermi-Dirac) είτε μποζόνια (έχουν ακέραιο σπιν s=0, 1, 2,… και ακολουθούν την στατιστική Bose-Einstein) εφόσον «ζουν» στις τρεις ή περισσότερες διαστάσεις. Βάλτε τα όμως σε δύο διαστάσεις και θα μπορούσαν να είναι οτιδήποτε μεταξύ φερμιονίων και μποζονίων.

Σ’ αυτόν τον τύπο των οιονεί σωματιδίων, που προκύπτει μόνο σε συστήματα δυο διαστάσεων και υπακούει σε μια στατιστική μεταξύ των στατιστικών Fermi-Dirac και Bose-Einstein, ο Frank Wilczek έδωσε το χιουμοριστικό όνομα anyon(s) (θα μπορούσαμε να λέμε ενυόν – και όχι ανιόν – πληθυντικός: ενυόνια ή ενυόντα; ). Ενώ μπορεί κανείς να τα περιγράψει εύκολα θεωρητικά, τα anyons είναι δύσκολο να εντοπιστούν πειραματικά.

Τα anyons κατηγοριοποιούνται σε αβελιανά και μη αβελιανά. Τα αβελιανά anyons έχουν ανιχνευθεί και παίζουν σημαντικό ρόλο στο κλασματικό κβαντικό φαινόμενο Hall. Τα μη–αβελιανά anyons, που αναμένεται να έχουν εφαρμογή στους κβαντικούς υπολογιστές, δεν έχουν ανιχνευθεί ακόμα.

Οι ερευνητές Morampudi, Turner, Pollmann, και ο νομπελίστας Frank Wilczek μας λένε ότι οι γνωστές φασματοσκοπικές τεχνικές θα μπορούσαν εύκολα να ταυτοποιήσουν τα anyons.

Η εργασία τους με τίτλο «Statistics of Fractionalized Excitations through Threshold Spectroscopy» θα βοηθήσει τους πειραματιστές να εξερευνήσουν συστήματα τα οποία φιλοξενούν μη-αβελιανά anyons.

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.227201

Οι φυσικοί για να ταυτοποιήσουν anyons σε ένα υλικό, ψάχνουν για την υπογραφή της ιδιόμορφης κβαντικής στατιστικής των σωματιδίων, που βρίσκεται μεταξύ της στατιστικής Fermi-Dirac των φερμιόνων και της στατιστικής Bose-Einstein των μποζονίων. Συνήθως αυτό επιτυγχάνεται με μετρήσεις συμβολομετρίας σωματιδίων και μετρήσεις εντροπίας. Όμως, και οι δυο μετρήσεις είναι δύσκολο να πραγματοποιηθούν: η συμβολή των anyons είναι δύσκολο να απομονωθεί, και η εντροπία που σχετίζεται με τα σωματίδια είναι πάρα πολύ μικρή. Ο Wilczek και οι συνεργάτες του αποδεικνύουν ότι οι συνήθεις φασματοσκοπικές τεχνικές, όπως η σκέδαση νετρονίων θα μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα. Βρήκαν πως σε ενέργειες κοντά στο κατώφλι παραγωγής των anyons, υπάρχει η πιθανότητα να περιέχεται μια ξεκάθαρη υπογραφή των σωματιδίων. Συγκεκριμένα, είναι ανάλογη ενός εκθετικού νόμου, με έναν εκθέτη του οποίου η τιμή εξαρτάται από το που ακριβώς βρίσκονται οι στατιστικές των anyons μεταξύ των φερμιονικών και μποζονικών τύπων στατιστικής.

http://physicsgg.me/2017/06/01/%cf%80%cf%89%cf%82-%ce%b5%ce%bd%cf%84%ce%bf%cf%80%ce%af%ce%b6%ce%bf%ce%bd%cf%84%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%b1-anyons-%ce%b5%ce%bd%cf%85%cf%8c%ce%bd%ce%b9%ce%b1/

anyons.png.b0ce05c6ccd08000474d97e2bf1eb064.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 9 μήνες αργότερα...

Τι είναι η Υπεραγώγιμη Συσκευή Κβαντικής Συμβολής (SQUID); :cheesy:

Οι συσκευές SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) είναι πολύ ευαίσθητα μαγνητόμετρα αποτελούμενα από μικροσκοπικούς υπεραγώγιμους βρόχους οι οποίοι περιέχουν επαφές Josephson. Χρησιμοποιούνται για την μέτρηση εξαιρετικά ασθενών μαγνητικών πεδίων και βρίσκουν εφαρμογή σε πολυάριθμους τομείς, από την ιατρική και την βιολογία μέχρι την κατασκευή υπερευαίσθητων τηλεσκοπίων και ανιχνευτών σκοτεινής ύλης.

Το βίντεο που ακολουθεί περιέχει την διάλεξη με τίτλο «The Ubiquitous SQUID: History and Applications» , του φυσικού John Clarke, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Berkeley. Η διάλεξη δόθηκε πριν από λίγες μέρες στο Los Angeles, κατά την διάρκεια του συνεδρίου της Ένωσης Αμερικανών Φυσικών:

https://physicsgg.me/2018/03/17/%cf%84%ce%b9-%ce%b5%ce%af%ce%bd%ce%b1%ce%b9-%ce%b7-%cf%85%cf%80%ce%b5%cf%81%ce%b1%ce%b3%cf%8e%ce%b3%ce%b9%ce%bc%ce%b7-%cf%83%cf%85%cf%83%ce%ba%ce%b5%cf%85%ce%ae-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9/

squid_by_zureks.jpg.bdfe4360dfd8a5720d8e7e8d8e379770.jpg

flux-quantum.png.466428db82644aeed6a1cec187136c51.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 έτος αργότερα...

Τα γενέθλια του πιο διάσημου γάτου της φυσικής. :cheesy:

Ένας δυστυχισμένος γάτος βρίσκεται παγιδευμένος μέσα σε ένα κουτί, όπου υπάρχει φιάλη με θανατηφόρο αέριο, συνδεδεμένη με έναν απαριθμητή Geiger, δίπλα στον οποίο υπάρχει μια ραδιενεργός πηγή. Η διάσπαση ενός ραδιενεργού πυρήνα είναι κβαντικό φαινόμενο, που είναι αδύνατον να προβλεφθεί. Έστω ότι υπάρχει 50% πιθανότητα στο επόμενο λεπτό να διασπαστεί ένας ραδιενεργός πυρήνας. Η διάσπαση θα ενεργοποιούσε τον απαριθμητή Geiger, ο οποίος με τη σειρά του θα έθετε σε κίνηση το σφυρί, το μπουκάλι θα έσπαγε και το δηλητηριώδες αέριο θα σκότωνε τον γάτο!

Εφόσον δεν έχουμε ανοίξει το κουτί, σύμφωνα με την κβαντομηχανική η κατάσταση του γάτου είναι μια υπέρθεση των δυο δυνατών καταστάσεων: είναι ταυτόχρονα και ζωντανός και νεκρός. Ανοίγοντας το κουτί και παρατηρώντας στο εσωτερικό του, καταρρέει η κυματοσυνάρτηση που περιγράφει τον γάτο, και βλέπουμε τον γάτο στη μια από τις δυο δυνατές καταστάσεις του: ή ζωντανό ή νεκρό.

Αυτή είναι η πασίγνωστη ιστορία του γάτου του Schrödinger. Εμφανίστηκε για πρώτη φορά στις 29 Νοεμβρίου 1935 , στο γερμανικό επιστημονικό περιοδικό Naturwissenschaften, σε άρθρο του Schrödinger με τίτλο «The present situation in quantum mechanics» (βλέπε EΔΩ την αγγλική μετάφραση στη σελ. 157).

Το παράλογο για τον Schrödinger (και όχι μόνο γι αυτόν) ήταν πως δεν γίνεται να θεωρούμε τη γάτα συγχρόνως και ζωντανή και νεκρή μόνο και μόνο επειδή δεν έχουμε ανοίξει το κουτί. Ο Einstein που δεν παραδεχόταν την κβαντική φυσική έλεγε: Κοιτάξτε το φεγγάρι. Πιστεύετε πως αποκτά υπόσταση όταν το παρατηρεί ένα ποντίκι;

Τελικά υπάρχει το παράλογο που υποστήριζε στο άρθρο του ο Schrödinger; Διαβάστε την ανάλυση ΕΔΩ: Το παράδοξο της γάτας του Schrödinger.

https://physicsgg.me/2013/08/18/%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%ac%ce%b4%ce%bf%ce%be%ce%bf-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%b3%ce%ac%cf%84%ce%b1%cf%82-%cf%84%ce%bf%cf%85-schrodinger-%ce%b9/

cat_scrh1.png.f9c1dd82c9d3a4a6b494da389bccd060.png

schrodinger_cat.jpg.a99351e2d8312dc851088c71cd92d398.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 5 μήνες αργότερα...

Η κβαντομηχανική στη ζωή μας :cheesy:

Συνέντευξη με τον Ομότιμο Καθηγητή του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Κωνσταντίνο Βαγιονάκη στον Παντελή Σαββίδη.

– Μπορούμε να εξηγήσουμε την έννοια της κβάντωσης και το πέρασμα από την κλασική στην κβαντική φυσική;

– Η κβαντομηχανική περιγραφή του κόσμου – και η ιδέα πως κάτι μπορεί να υφίσταται σε πολλές διαφορετικές καταστάσεις έρχεται σε αντίθεση με την καθημερινή εμπειρία. Είναι πράγματι έτσι; Μας λέει η κβαντομηχανική κάτι για την ίδια/βαθύτερη φύση της πραγματικότητας;

-Τι εννοούμε όταν λέμε πως κάτι μπορεί να υφίσταται σε διαφορετικές καταστάσεις;

-Κάτι μπορεί να είναι και ο άνθρωπος π.χ. Ο θάνατός του είναι, απλώς, μια διαφορετική κατάσταση της ύπαρξής του;

– Προς το κλείσιμο της προηγούμενης εκπομπής αναφερθήκαμε εν συντομία στο πρόβλημα της μέτρησης και της κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης που συμβαίνει;

Ποιοί είναι οι βασικοί τρόποι που οι φυσικοί αντιμετώπισαν το πρόβλημα; (είναι πραγματικό πρόβλημα όπως το αντιμετώπισε ο Everet (προσπαθώντας να την περιγράψει χωρίς κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης ή μήπως όπως είπε ο Feynman “it is so confusing that I am not even sure if there is a problem”).

– Είναι μήπως ένα πρόβλημα που συνδέεται και με την έλλειψη μιας κβαντικής θεωρίας της βαρύτητας;

– Τι οδήγησε από την κβαντομηχανική στην κβαντική θεωρία πεδίου; Υπήρξαν πειραματικά ή θεωρητικά δεδομένα;

– Ποια είναι η βασική διαφορά; Σήμερα έχουμε καταλάβει αν πιο θεμελιώδες είναι το πεδίο ή το σωματίδιο; (είναι θέματα ερμηνειών);

– Αν καταλαβαίνω καλά το Καθιερωμένο Πρότυπο των Σωματιδίων είναι η καλύτερη θεωρία πεδίου που έχουμε για να περιγράψει τα θεμελιώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις; Ποιοί είναι οι βασικοί κανόνες που το διέπουν; Που βρισκόμαστε σήμερα στη γνώση μας για το Καθιερωμένο Πρότυπο;

– Ποιες είναι οι μεγάλες ανοιχτές ερωτήσεις στη σύγχρονη θεωρητική φυσική;

– Έχοντας μια μεγάλη διδακτική εμπειρία αλλά και ως μεταφραστής των βιβλίων του Susskind “Το Θεωρητικό Ελάχιστο” ήθελα να σας ρωτήσω αν είναι εφικτό και ποιό το νόημα να διδάσκουμε σήμερα κβαντική φυσική σε ένα ευρύτερο κοινό.

https://physicsgg.me/2020/05/08/%ce%b7-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%bf%ce%bc%ce%b7%cf%87%ce%b1%ce%bd%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%cf%83%cf%84%ce%b7-%ce%b6%cf%89%ce%ae-%ce%bc%ce%b1%cf%82/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Το κβάντο είναι το μεγαλύτερο μυστήριο που έχουμε. :cheesy:

Μπορούμε να φανταστούμε την έκπληξη του κορυφαίου Αργεντινού συγγραφέα Jorge Luis Borges όταν ανακάλυψε ότι η ιδέα του διηγήματός του ‘‘Ο κήπος των διακλαδιζόμενων δρόμων’’ (‘‘The garden of the forking paths’’), δημοσιευμένου το 1941, προηγήθηκε λογοτεχνικά της διδακτορικής διατριβής του Hugh Everett III ‘‘Διατύπωση σχετικής κατάστασης της κβαντικής μηχανικής’’ (‘‘Relative state formulation of quantum mechanics’’), δημοσιευμένης το 1957, που αργότερα έγινε ευρύτερα γνωστή από τον Bryce DeWitt ως ‘‘ερμηνεία πολλών κόσμων’’ της κβαντικής μηχανικής. Ούτε ο Borges ήξερε κάτι περί φυσικής πέρα, κατά δήλωσή του, από την επίδειξη που του έκανε κάποτε ο πατέρας του για το πως δουλεύει ένα βαρόμετρο, ούτε οι δύο φυσικοί είχαν διαβάσει το διήγημα του Borges. Ποια ήταν η αντίδραση του Borges; «Οι φυσικοί είναι τόσο ευφάνταστοι!» Δεν χρειάζεται, πάντως, να αναφέρουμε πόση παρεξήγηση συνοδεύει την συγκεκριμένη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής.

Ο εξέχων φυσικός του περασμένου αιώνα John Archibald Wheeler (επιβλέπων καθηγητής του Everett) είχει πει: «Το κβάντο είναι το μεγαλύτερο μυστήριο που έχουμε.» Η αποστροφή αυτή δεν είναι μακριά από το να συμπυκνώνει δύο πράγματα για την κβαντική μηχανική: από την μια τον αδιαμφισβήτητο εντυπωσιασμό μας για την εξαιρετική αποτελεσματικότητά της, τόσο σε θεωρητικό όσο και σε εφαρμοσμένο επίπεδο, αλλά και από την άλλη τον βαθύ προβληματισμό μας για το απώτερο νόημά της. Ο Wheeler πίστευε ότι αν καταλαβαίναμε το κεντρικό νόημά της, θα μπορούσαμε να το διατυπώσουμε σε μια απλή πρόταση που θα μπορούσε να καταλάβει ο καθένας.

Είναι γεγονός ότι σε καμιά άλλη φυσική θεωρία όσο στην κβαντική μηχανική δεν θα βρει κανείς τόσο πολλές ερμηνείες για το τι πράγματι αυτή συνεπάγεται για τον φυσικό κόσμο. Η συζήτηση αυτή ξεκίνησε μάλιστα από τον πρώτο καιρό αμέσως μετά την ανάδυσή της ως αποκρυσταλλωμένη θεωρία (1925-27), και συνεχίζεται μέχρι τις μέρες μας. Και είναι απορίας άξιον που πολλοί φαίνεται να ισχυρίζονται ότι ξέρουν τι σημαίνει η κβαντική μηχανική όταν λίγοι πραγματικοί ειδήμονες μπορούν να ισχυριστούν κάτι τέτοιο. Παραμένει παροιμιώδης η φράση του διάσημου Richard Feynman: «Νομίζω πως μπορώ να πω με ασφάλεια ότι κανείς δεν καταλαβαίνει την κβαντική μηχανική.»

Το βιβλίο αυτό πάνω στην κβαντική μηχανική είναι το δεύτερο στην σειρά του Θεωρητικού Ελάχιστου μετά από εκείνο πάνω στην κλασική μηχανική. Στόχος του παραμένει η γνωριμία ενός περισσότερο ή λιγότερο ευρέος κοινού με τις βασικές αρχές και τις κεντρικές έννοιες που χαρακτηρίζουν τον κβαντικό κόσμο, και αυτό μέσα από έναν ελάχιστο δυνατό μαθηματικό φορμαλισμό. Αλλά όχι μόνο. Αυτό που σημειώναμε στον πρόλογο του πρώτου βιβλίου, ισχύει και εδώ: το βιβλίο μπορεί να αποβεί πολλαπλά χρήσιμο στους φοιτητές και μελετητές εκείνους που θα ήθελαν να αφομοιώσουν τον διαφορετικό τρόπο του σκέπτεσθαι στην κβαντική μηχανική και να συλλογιστούν πάνω στις λεπτές ιδέες της.

Θα πρέπει να επιστήσουμε την προσοχή του αναγνώστη στον τρόπο παρουσίασης του περιεχομένου της κβαντικής μηχανικής που έχει επιλέξει ο Leonard Susskind. Η κβαντική μηχανική επιβλήθηκε από πειραματικές παρατηρήσεις που δεν μπορούσαν να είχαν προβλεφθεί και η θεωρητική μαθηματική θεμελίωσή της ακολούθησε. Αλλά από την στιγμή που ολοκληρώθηκε ως φυσική θεωρία με αυτή την σειρά, το όλο οικοδόμημα μπορεί να παρουσιαστεί εξαρχής ως βασιζόμενο σε κάποιες θεμελιώδεις αρχές. Ο Albert Einstein, που πάντως ακολούθησε την αντίστροφη πορεία στην διατύπωση της θεωρίας της σχετικότητας, σημειώνει σχετικά: «Αμέσως μόλις μια επιστήμη προκύψει από τα αρχικά στάδια, θεωρητικές πρόοδοι δεν επιτυγχάνονται πλέον απλά με μια διαδικασία διακανονισμού. Οδηγημένος από εμπειρικά δεδομένα, ο ερευνητής αναπτύσσει μάλλον ένα σύστημα σκέψης το οποίο, εν γένει, οικοδομείται λογικά από ένα μικρό αριθμό θεμελιωδών παραδοχών, των ούτως αποκαλούμενων αξιωμάτων.» Αυτόν ακριβώς τον δρόμο σκέψης ακολουθεί εδώ ο Susskind, ο οποίος στέκεται με κατανόηση απέναντι στον βαθύ σκεπτικισμό του Einstein για τον εγγενή πιθανοκρατικό χαρακτήρα της κβαντικής μηχανικής, όπως είχε αποτυπωθεί στην ιστορική αντιπαράθεσή του με τον Niels Bohr και είχε εκφραστεί στην φημισμένη αλληλογραφία του με τον Max Born: «Πιστεύεις σε έναν Θεό που ρίχνει ζάρια και εγώ σε μια πλήρη τάξη σε έναν κόσμο αντικειμενικής ύπαρξης.»

Εξαιτίας αυτού του τρόπου διαπραγμάτευσης, ο αναγνώστης θα πρέπει να οπλιστεί με υπομονή παρακολουθώντας τον αρχικό αφηρημένο φορμαλισμό των καταστατικών διανυσμάτων και των καταστατικών χώρων που περιγράφουν τα κβαντικά συστήματα και τα φαινόμενά τους. Μόνο στα τελευταία κεφάλαια θα έρθει σε επαφή και με την πιο οικεία γλώσσα των κυματοσυναρτήσεων.

Ένα άλλο σημείο που θα πρέπει να σημειώσουμε είναι το πρότυπο που επιλέγει ο Susskind για να συζητήσει τα κβαντικά φαινόμενα. Το σύστημα που χρησιμοποιεί είναι το απλούστερο δυνατό σύστημα δύο καταστάσεων, αρκετό για να κάνει έκδηλη την διαφορά μεταξύ κλασικών και κβαντικών χαρακτηριστικών. Η χρήση απλοποιητικών μοντέλων, με εστίαση στο βασικό και απόρριψη του περιττού, είναι μια συχνή και ιστορικά επιτυχής μέθοδος αναζήτησης θεμελιωδών χαρακτηριστικών της φύσης. Μάλιστα στην κβαντική μηχανική συστήματα δύο καταστάσεων, από τον καιρό του Isidor Rabi την δεκαετία του 1930, βρίσκονται στη βάση μελετών που έχουν θεαματικές εφαρμογές όπως το ατομικό ρολόι, το μέϊζερ, το λέϊζερ, ή ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (σε ευρεία χρήση στην διαγνωστική ιατρική).

Ασφαλώς το πιο χαρακτηριστικό, και στο βάθος παράδοξο, φαινόμενο είναι αυτό της κβαντικής σύμπλεξης. Σύμπλεξη (απόδοση του αγγλικού όρου ‘‘entanglement’’) μεταξύ δύο ή περισσότερων συστημάτων σημαίνει γενικά έλλειψη ανεξαρτησίας μεταξύ τους. Όπως εξηγεί ο Susskind, μπορούμε να έχουμε ‘‘κλασική σύμπλεξη’’ μεταξύ δύο κλασικών συστημάτων, κάτι που εκφράζεται ως στατιστική συσχέτιση μεταξύ τους. Στην κλασική φυσική, πάντως, υπάρχει κατ’ αρχήν κάτι περισσότερο που θα μπορούσαμε να μάθουμε και που θα οδηγούσε σε απουσία τέτοιας συσχέτισης. Θεμελιωδώς διαφορετική είναι η περίπτωση στην κβαντική μηχανική, όπου σύμπλεξη μεταξύ δύο κβαντικών συστημάτων προκύπτει κάθε φορά που υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ τους και στη συνέχεια αυτά απομακρύνονται το ένα από το άλλο με αποτέλεσμα να βρεθούν αυθαίρετα μακριά. Κβαντική σύμπλεξη μεταξύ των κβαντικών συστημάτων σημαίνει ότι για οποιαδήποτε μέτρηση γίνεται στα δύο υποσυστήματα υπάρχει συσχέτιση στα αποτελέσματα. Και δεν υπάρχει τίποτε πέρα από ό,τι υπαγορεύουν οι κανόνες της κβαντικής μηχανικής που μπορούμε να μάθουμε και που θα μπορούσε να ακυρώσει αυτή την σύνδεση. Το φαινόμενο της κβαντικής σύμπλεξης έχει ελεγχθεί σε σειρά αυστηρών πειραμάτων.

Στενά συνδεδεμένη με την κβαντική σύμπλεξη είναι η έννοια της τοπικότητας, που εγγυάται ότι στις θεωρίες μας καμιά πληροφορία δεν διαδίδεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Αν και αυτό άφησε να εννοηθεί ο Einstein ότι συμβαίνει στην κβαντική μηχανική (μιλώντας για «αλλόκοτη δράση εξ αποστάσεως»), στην συζήτηση της λεπτής αυτής έννοιας ο Susskind εξηγεί αν πράγματι αυτό συμβαίνει και τι ακριβώς υπονοείται με τον όρο της μη τοπικότητας.

Αυτό που δεν θα βρει ο αναγνώστης σε αυτό το βιβλίο είναι οι κατά καιρούς απόπειρες για την μια ή την άλλη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής. Όπως σημειώνει ο Susskind, προέχει να μάθει κανείς, πριν κρίνει ο ίδιος, τους κανόνες, και πως αυτοί δουλεύουν, της κβαντικής μηχανικής η οποία συνιστά ένα συνεπές πλαίσιο λογισμού πιθανοτήτων για τα πειράματα που περιλαμβάνουν ένα σύστημα και μια συσκευή μέτρησης. Ακολουθεί, έτσι, εδώ μιαν άλλη σοφή συμβουλή του Richard Feynman: «Μην συνεχίσετε να λέτε στον εαυτό σας, αν μπορείτε να το αποφύγετε, ‘‘Μα πως μπορεί να είναι έτσι;’’, επειδή θα βρεθείτε χαμένοι σε ένα αδιέξοδο από το οποίο κανείς δεν ξέφυγε. Κανείς δεν ξέρει πως μπορεί να είναι έτσι.»

Η φυσική παραμένει μια πειραματική επιστήμη, όπου και κρίνεται. Είναι γεγονός ότι η θεωρία της σχετικότητας υπαγορεύτηκε από την διαίσθηση, αλλά εξακολουθεί να επικυρώνεται μέχρι σήμερα από τις πειραματικές παρατηρήσεις. Η κβαντική μηχανική, αντίθετα, υπαγορεύτηκε από την ανάγκη θεωρητικής εξήγησης πειραματικών δεδομένων. Και μέχρι σήμερα επικυρώνεται συνεχώς.από το πείραμα. Τι θα γίνει μελλοντικά; «Υπάρχει μια ρωγμή στο καθετί. Είναι έτσι που εισέρχεται το φως», λέει ένας στίχος του Leonard Cohen. Μόνον όταν υπάρξει κάποια ρωγμή στα πειραματικά δεδομένα, μόνον τότε θα φανούν τα όρια της κβαντικής μηχανικής, και ίσως η κατεύθυνση επέκτασής της, και όχι από φυσικές φιλοσοφικές προκαταλήψεις (όσο ευφάνταστοι και αν είναι οι φυσικοί). Η φύση επιβάλλεται στον άνθρωπο, όχι ο άνθρωπος στη φύση.

Πρόλογος στην ελληνική έκδοση για το βιβλίο “Το Θεωρητικό Ελάχιστο – Κβαντική Μηχανική” του Leonard Susskind

https://www.scoop.it/topic/physicists-and-physics/p/4118303497/2020/05/07/-

dbmAW6x5sPWDSO3k8jqrBDl72eJkfbmt4t8yenImKBVvK0kTmF0xjctABnaLJIm9.jpg.9a7c71b25fac9d32bb08ea9c4c9ed1b3.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Ένας φυσικός στην θέση του «γάτου του Σρέντιγκερ» :cheesy:

O Erwin Schrödinger, ένας από τους θεμελιωτές της κβαντομηχανικής, όπως ο Einstein και ο de Broglie δεν μπορούσε να δεχθεί ότι η κυματοσυνάρτηση που ικανοποιούσε την εξίσωση που ανακάλυψε ο ίδιος, μας οδηγεί σε έναν μικρόκοσμο που κυβερνάται από την θεά τύχη και τις πιθανότητες. Έτσι, επινόησε το πείραμα με τον γάτο που είναι κλεισμένος σε ένα κουτί, στο οποίο περιέχεται επίσης μια ποσότητα ραδιενεργού υλικού, ένας μετρητής ραδιενέργειας Geiger, μια γυάλινη φιάλη με υδροκυάνιο ή άλλο δηλητήριο και μια συσκευή που ενεργοποιείται όταν ο απαριθμητής Geiger ανιχνεύσει ραδιενέργεια, θέτοντας σε κίνηση ένα σφυρί που σπάζει την φιάλη και απελευθερώνεται το δηλητήριο και ο γάτος πεθαίνει.

Σύμφωνα με την κβαντομηχανική πριν ανοίξουμε το κουτί η κατάσταση του γάτου είναι μίγμα των καταστάσεων του γάτου ζωντανού και του γάτου νεκρού:

Στην γλώσσα της κβαντομηχανικής οποιαδήποτε κι αν ήταν η κατάστασή ενός συστήματος πριν από μια μέτρηση (το παραπάνω μίγμα), η κατάστασή του μετά τη μέτρηση θα περιγράφεται από την ιδιοσυνάρτηση που αντιστοιχεί στην ιδιοτιμή που μετρήθηκε («νεκρός» ή «ζωντανός» γάτος). Αυτό ονομάζεται κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης και αποτελεί χαρακτηριστικό της κβαντικής μέτρησης ως φυσικής διαδικασίας. Η κυματοσυνάρτηση καταρρέει στην ιδιοσυνάρτηση της ιδιοτιμής που μετρήθηκε.

Το παράλογο για τον Schrödinger (και όχι μόνο γι αυτόν) ήταν πως δεν γίνεται να θεωρούμε τον γάτο συγχρόνως και ζωντανό και νεκρό μόνο και μόνο επειδή δεν έχουμε ανοίξει το κουτί (ο Einstein που είχε παρόμοιες απόψεις έλεγε: Κοιτάξτε το φεγγάρι. Πιστεύετε πως αποκτά υπόσταση όταν το παρατηρεί ένα ποντίκι;)

Ένας άλλος φυσικός, ο Eugene Wigner πέρα από την συνεισφορά του στην κβαντομηχανική και πυρηνική φυσική προβληματιζόταν πάντα με τα θεμέλια της κβαντικής θεωρίας. Υποστήριζε πως στην μελέτη του μικρόκοσμου υπεισέρχεται αλληλεπιδρώντας και η συνείδηση του παρατηρητή. Η συνείδηση, όχι ως μια υπερβατική οντότητα, αλλά ως υλική πραγματικότητα που αλληλεπιδρά με το παρατηρούμενο σύστημα. Για τον λόγο αυτό σχεδίασε ένα νοητικό πείραμα – είναι γνωστό ως «ο φίλος του Wigner» – για να διερευνήσει τον ρόλο της συνείδησης στη διαδικασία της κβαντικής μέτρησης.

O «φίλος του Wigner» βρίσκεται σε ένα κλειστό από παντού εργαστήριο και πραγματοποιεί μια κβαντική μέτρηση σε ένα φυσικό σύστημα ή επαναλαμβάνει το πείραμα με τον γάτο στο κουτί του. Για τον «φίλο του Wigner», ο γάτος που βρίσκεται μέσα στο κουτί θεωρείται πως είναι σε υπέρθεση των δυο διαφορετικών καταστάσεων «νεκρός» και «ζωντανός». Όταν ο «φίλος του Wigner» ανοίγει το κουτί (πραγματοποιεί μέτρηση στο σύστημα), σύμφωνα με την κβαντική μηχανική θα πάρει ένα από τα πιθανά αποτελέσματα («νεκρός» ή «ζωντανός») και η κυματοσυνάρτηση καταρρέει στην ιδιοσυνάρτηση της ιδιοτιμής που μετρήθηκε.

Τώρα ο ίδιος ο Wigner βρίσκεται έξω από το εργαστήριο, γνωρίζοντας ότι μέσα σ’ αυτό ο φίλος του θα κάνει κάποια στιγμή την παρατήρηση (μέτρηση) του γάτου. Ο Wigner με τη σειρά του θεωρεί μια κατάσταση υπέρθεσης σε ολόκληρο το εργαστήριο, δηλ. «τον γάτο στο κουτί με όλα του τα συμπράγκαλα» συν «τον φίλο του». Αυτή η κατάσταση υπέρθεσης περιγράφεται ως: c1|ο γάτος ζωντανός/ο φίλος καταγράφει τον γάτο ζωντανό> + c2 |ο γάτος νεκρός/ο φίλος καταγράφει τον γάτο νεκρό>.

Στη συνέχεια ο Wigner ρωτάει τον φίλο του, που έχει βγει από το θεόκλειστο εργαστήριο, για το αποτέλεσμα της μέτρησης και οποιαδήποτε απάντηση κι αν δώσει ο φίλος του («γάτος ζωντανός» ή «γάτος νεκρός»), ο Wigner θα καταγράψει είτε την κατάσταση «ο γάτος ζωντανός/ο φίλος καταγράφει τον γάτο ζωντανό» είτε την κατάσταση «ο γάτος νεκρός/ ο φίλος καταγράφει τον γάτο νεκρό». Δηλαδή, όταν μαθαίνει για το αποτέλεσμα του φίλου του η κατάσταση υπέρθεσης του εργαστηρίου καταρρέει.

Ωστόσο, εκτός κι αν ο Wigner θεωρηθεί ως «ο προνομιακός απόλυτος παρατηρητής», η οπτική του φίλου του πρέπει να θεωρηθεί εξίσου έγκυρη, κι εδώ εμφανίζεται ένα φαινομενικό παράδοξο: από την οπτική γωνία του φίλου του, το αποτέλεσμα της μέτρησης καθορίστηκε πολύ πριν ο Wigner τον ρωτήσει και η κυματοσυνάρτηση του φυσικού συστήματος καταρρεύσει. Πότε ακριβώς έγινε η κατάρρευση; Όταν ο φίλος του Wigner είχε ολοκληρώσει την μέτρηση ή όταν οι πληροφορίες του αποτελέσματός του συνειδητοποιήθηκαν από τον Wigner;

Μπερδευτήκατε; Αν όχι, τότε σκεφτείτε και το παρακάτω νοητικό πείραμα, όπου ο «φίλος του Wigner» μπαίνει στην θέση του «γάτου του Schrödinger», επαληθεύοντας την γελοιογραφία στην αρχή της ανάρτησης!

Πρόκειται για έναν ημίτρελο φυσικό που ριψοκινδυνεύει την ζωή του στο όνομα της κβαντικής επιστήμης. Εδώ αντί για ραδιενεργό πηγή έχουμε μια συσκευή που εκπέμπει φωτόνια, τα οποία προσπίπτουν υπό γωνία 45ο στο διαφανές υλικό (BS), και προσπίπτουν ανάλογα με την πορεία τους στους φωτοανιχνευτές D και D’. Ο φυσικός έχει πάρει ένα υπνωτικό (!) που τον θέτει σε κώμα για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αν ενεργοποιηθεί ο φωτοανιχνευτής D τότε το σφυρί σπάει την φιάλη με το δηλητήριο και ο φυσικός πεθαίνει. Αν ο ενεργοποιηθεί ο D’, o παράτολμος φυσικός θα ξυπνήσει στο καθορισμένο χρονικό διάστημα … Όποιος ενδιαφέρεται (και έχει την υπομονή) μπορεί να διαβάσει παρακάτω τις λεπτομέρειες και τα συμπεράσματα του νοητικού πειράματος με τον νεκροζώντανο φυσικό (The Dead-Alive Physicist experiment):

https://arxiv.org/abs/2006.06368

Τελικά τι ισχύει με τα περίεργα παράδοξα που αναδύονται από τέτοιου είδους νοητικά πειράματα; Ας είμαστε επιφυλακτικοί. Πριν βγάλουμε βιαστικά συμπεράσματα, καλό θα ήταν να ξαναδιαβάσουμε «Το παράδοξο της γάτας του Schrödinger»

https://physicsgg.me/2013/08/18/%CF%84%CE%BF-%CF%80%CE%B1%CF%81%CE%AC%CE%B4%CE%BF%CE%BE%CE%BF-%CF%84%CE%B7%CF%82-%CE%B3%CE%AC%CF%84%CE%B1%CF%82-%CF%84%CE%BF%CF%85-schrodinger-%CE%B9/

που επιχειρεί να ξεδιαλύνει τέτοιου είδους παράδοξα εν τη γενέσει τους.

https://physicsgg.me/2020/06/14/%ce%ad%ce%bd%ce%b1%cf%82-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%cf%8c%cf%82-%cf%83%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%b8%ce%ad%cf%83%ce%b7-%cf%84%ce%bf%cf%85-%ce%b3%ce%ac%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83/

2006.06368.pdf

dead_alive_physisist.png.2e9c4830c9b001a553a888bcb8c603b9.png

ceb3ceb1cf84ceb1-cf84cebfcf85-cea3cf81ceb5cebdcf84ceb9ceb3cebaceb5cf81.png.24bf056b1be7d06a7bf5dbbbdf8397bb.png

schrodingers-cat.thumb.jpg.beb728d09b0fc492e0f89cc84a88849e.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 4 εβδομάδες αργότερα...

Ακτίνες γάμα και Κβαντική Βαρύτητα. :cheesy:

Η διατύπωση μιας θεωρίας κβαντικής βαρύτητας – το ιερό δισκοπότηρο της θεωρητικής φυσικής – απαιτεί την θυσία κάποιων βασικών αρχών της φυσικής, όπως αυτό της αναλλοιότητας της ταχύτητας του φωτός. Η κβαντική θεωρία και η θεωρία της σχετικότητας θα μπορούσαν να ενοποιηθούν κοντά στην ενέργεια Planck (περίπου Ep=22×1019GeV). Όμως κάποιες θεωρίες δείχνουν ότι θα μπορούσαν να παρατηρηθούν φωτόνια με ταχύτητες διαφορετικές αυτής του φωτός, σε πολύ χαμηλότερες ενέργειες της Ep. Τέτοια φωτόνια περιέχονται στις πολύ υψηλής ενέργειας ακτίνες γάμα (VHEGRs=Very-High-Energy Gamma Rays) που φθάνουν στην Γη, από τις μυστηριώδεις εκρήξεις ακτίνων γάμα (Gamma-ray Bursts ή GRBs).

Aναλύοντας τους χρόνους άφιξης των φωτονίων με τις υψηλότερες ενέργειες που μετρήθηκαν ποτέ, από μια έκρηξη ακτίνων γάμα (GRB 190114C),

https://physicsgg.me/2019/11/20/%CE%AD%CE%BA%CF%81%CE%B7%CE%BE%CE%B7-%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%AF%CE%BD%CF%89%CE%BD-%CE%B3-%CF%83%CF%80%CE%AC%CE%B5%CE%B9-%CF%84%CE%BF-%CF%81%CE%B5%CE%BA%CF%8C%CF%81-%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BD%CE%BF/

η ομάδα των αστρονόμων του τηλεσκοπίου MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes), έδειξε ότι αν η ταχύτητα αυτών των φωτονίων διαφέρει από την ταχύτητα του φωτός c, τότε η διαφορά θα είναι μικρότερη από 1,7∙10−15c.

https://en.wikipedia.org/wiki/MAGIC_(telescope)

Για να αποδειχθεί ότι υπάρχουν φωτόνια που κινούνται με μεγαλύτερη ή μικρότερη ταχύτητα από την γνωστή ταχύτητα του φωτός πρέπει να μελετηθούν σήματα που έχουν διασχίσει τεράστια απόσταση στο Σύμπαν. Η κολοσσιαία απόσταση είναι απαραίτητη για να καταστεί ανιχνεύσιμη μια πιθανή (μικρή) ασυμφωνία στις ταχύτητες των φωτονίων διαφορετικών ενεργειών. Σε απόσταση 4,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, η έκλαμψη ακτίνων γάμα GRB 190114C ήταν πιο κοντινή σε σχέση με άλλες εκλάμψεις ακτίνων γάμα, που έχουν χρησιμοποιηθεί για να τεθούν όρια στις κβαντικές θεωρίες βαρύτητας. Αλλά τα φωτόνια της εν λόγω έκρηξης ακτίνων γάμα είχαν τις μεγαλύτερες ενέργειες, 2 TeV, σε σε σχέση με τα φωτόνια ενέργειας 100 GeV, που είχαν καταγραφεί από προηγούμενα συμβάντα. Αυτή η υψηλή ενέργεια επέτρεψε τον έλεγχο μιας συγκεκριμένης θεωρίας που παραβιάζει το αναλλοίωτο της ταχύτητας φωτός.

Διαπιστώθηκε ότι η ταχύτητα των φωτονίων από την πηγή GRB 190114C ουσιαστικά δεν διαφέρει από την ταχύτητα του φωτός, υποδεικνύοντας ότι σύμφωνα με την θεωρία παραβίασης του αναλλοίωτου, η ενοποίηση πρέπει να πραγματοποιηθεί σε ενέργειες μεγαλύτερες από 5,6×1010 GeV. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις πιο απομακρυσμένων GRB αναμένεται να βελτιώσουν κι άλλο τους περιορισμούς.

https://physicsgg.me/2020/07/10/%ce%b1%ce%ba%cf%84%ce%af%ce%bd%ce%b5%cf%82-%ce%b3%ce%ac%ce%bc%ce%b1-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b2%ce%b1%cf%81%cf%8d%cf%84%ce%b7%cf%84%ce%b1/

grb.png.340c0c7fe4c2a00cf8eff7180442fd87.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Ο κβαντικός χαρακτήρας της «ηλιοθεραπείας» :cheesy:

Όλοι γνωρίζουμε ότι μαυρίζουμε όταν εκτεθούμε σε υπεριώδες φως, αλλά όχι σε ορατό και, πολύ περισσότερο, σε υπέρυθρο. Το οποίο σημαίνει, βεβαίως, ότι οι χημικές αντιδράσεις που προκαλούν το μαύρισμα ενεργοποιούνται μόνο όταν η συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας υπερβεί μια ορισμένη τιμή.

Η ερμηνεία του φαινομένου αυτού είναι ίδια με την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.

Η υπόθεση του Αϊνστάιν για την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου: «Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από φωτόνια ενέργειας E=hf, όπου h η σταθερά του Planck και f η συχνότητα του κύματος»

Για να συμβεί μια χημική αντίδραση πρέπει να δοθεί στα αντιδρώντα μόρια μια ελάχιστη χαρακτηριστική ενέργεια. Αν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είχε τον συνεχή χαρακτήρα που της αποδίδει η κλασική φυσική, τότε η απαιτούμενη ενέργεια θα μπορούσε να απορροφηθεί σιγά-σιγά και επομένως η αντίδραση θα συνέβαινε ανεξάρτητα από την συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός. Σε έναν τέτοιο κόσμο ακόμα και τα ραδιοφωνικά κύματα θα είχαν χημική δραστικότητα. Δηλαδή θα μαυρίζαμε ακόμα και δίπλα σε μια ραδιοφωνική κεραία! Το ότι τέτοια αλλόκοτα δεν συμβαίνουν, δείχνει πολύ καθαρά ότι η χημική δράση του φωτός έχει κβαντικό χαρακτήρα. Η απαιτούμενη ελάχιστη ενέργεια W προσλαμβάνεται σε μια μοναδική δόση με την απορρόφηση ενός φωτονίου. Έτσι, αν η φωτεινή συχνότητα f είναι μικρότερη από την τιμή fmin=W/h, τότε η αντίδραση δεν πρόκειται να συμβεί, όσο μεγάλη κι αν είναι η φωτεινή ένταση. Και είναι ευτύχημα ότι έτσι έχουν τα πράγματα. Γιατί αλλιώτικα … δεν θα υπήρχαμε!

Χωρίς την κβάντωση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, τα ηλεκτρόνια των ατόμων και των μορίων θα απορροφούσαν συνεχώς ενέργεια από το φως οποιασδήποτε συχνότητας, με αναπόφευκτο τέλος την πλήρη διάλυση της ύλης. Σε έναν τέτοιο κόσμο η ύπαρξη σταθερών ατομικομοριακών δομών θα ήταν απολύτως αδύνατη. Διαπιστώνουμε δηλαδή, ότι η κβάντωση του φωτός δεν είναι ένα καπρίτσιο της φύσης αλλά μια αναγκαιότητα συνυφασμένη – ούτε λίγο ούτε πολύ – με την ίδια την ύπαρξή μας.

πηγή: Κβαντομηχανική Ι – Στέφανος Τραχανάς, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

https://physicsgg.me/2020/07/19/%ce%bf-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%cf%8c%cf%82-%cf%87%ce%b1%cf%81%ce%b1%ce%ba%cf%84%ce%ae%cf%81%ce%b1%cf%82-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%b7%ce%bb%ce%b9%ce%bf%ce%b8%ce%b5%cf%81%ce%b1%cf%80/

electromagnetic-spectrum.gif.55cf9b581d58e706c7673d99a9af6fff.gif

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 8 μήνες αργότερα...

14 Απριλίου: η Παγκόσμια Κβαντική Ημέρα. :cheesy:

Η παγκόσμια κβαντική ημέρα είναι μια πρωτοβουλία επιστημόνων κβαντικής φυσικής από όλο τον κόσμο. Ξεκινά σήμερα 14 Απριλίου 2021 ως αντίστροφη μέτρηση προς την πρώτη παγκόσμια γιορτή στις 14 Απριλίου 2022.

Πρόκειται για μια πρωτοβουλία, που καλεί όλους τους κβαντικούς επιστήμονες, μηχανικούς, εκπαιδευτικούς, επικοινωνιακούς φορείς, επιχειρηματίες, τεχνολόγους, στα αντίστοιχα, Πανεπιστήμια, Ιδρύματα, φορείς, να οργανώσουν τις δικές τους δραστηριότητες, ώστε να εορταστεί η Παγκόσμια Κβαντική Ημέρα σε όλο τον κόσμο.

Η Παγκόσμια Κβαντική Ημέρα στοχεύει στο να ευαισθητοποιήσει και να ενημερώσει το ευρύ κοινό για την Κβαντική Επιστήμη και Τεχνολογία, συγκεκριμένα:

• πώς μας βοηθάει να κατανοήσουμε τη Φύση σε επίπεδο θεμελιώδες,

• πώς μας βοήθησε να αναπτύξουμε τεχνολογίες που είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή μας σήμερα και

• πώς μπορεί να οδηγήσει σε μελλοντικές επιστημονικές και τεχνολογικές ανακαλύψεις, καθώς και πώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν την κοινωνία μας.

Γιατί η Παγκόσμια Κβαντική Ημέρα γιορτάζεται στις 14 Απριλίου; διότι 4,14 είναι τα πρώτα ψηφία της στρογγυλοποιημένης σταθεράς του Planck: 4,14×10−15 eV∙s = 0,00000000000000414 electronvolt∙second, μια θεμελιώδης σταθερά που κυριαρχεί στην κβαντική φυσική.

Γιατί η σταθερά του Planck είναι τόσο σημαντική; Γνωρίζετε ότι χρησιμοποιείται για τον ορισμό του κιλού; Ή πώς επηρεάζει τη ζωή μας; Αυτά είναι μερικά από τα ερωτήματα, μεταξύ άλλων, που θα απαντηθούν κατά την διάρκεια των δραστηριοτήτων της Παγκόσμιας Κβαντικής Ημέρας. Όπως επίσης και από τον ιστότοπο worldquantumday.org, έως το 2022.

Στο πλαίσιο της Παγκόσμιας Κβαντικής Ημέρας το Πολυτεχνείο Κρήτης διοργάνωσε ανοικτή ομιλία του Δημήτρη Αγγελάκη, Αναπλ. Καθηγητή της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Ιδρύματος με τίτλο “Από την Κβαντική Φυσική στους Κβαντικούς Υπολογιστές: Η Εξελισσόμενη Δεύτερη Κβαντική Επανάσταση”. Δυστυχώς βρίσκεται μόνο στο απεχθές facebook ΕΔΩ: https://www.facebook.com/TUC.Chania

https://www.youtube.com/watch?v=RSXpeDgqUO4

https://physicsgg.me/2021/04/14/14-%ce%b1%cf%80%cf%81%ce%b9%ce%bb%ce%af%ce%bf%cf%85-%ce%b7-%cf%80%ce%b1%ce%b3%ce%ba%cf%8c%cf%83%ce%bc%ce%b9%ce%b1-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b7%ce%bc%ce%ad%cf%81%ce%b1/

quantum-day.thumb.png.f17834a1d404417832805a20b44317bc.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 4 μήνες αργότερα...

Σοπέν και Κβαντομηχανική. :cheesy:

«Αφού πήρα το πτυχίο μου στη φυσική, πέρασα ένα χρόνο στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ σπουδάζοντας μαθηματικά και φυσική.

Το Κέμπριτζ είναι ένα μέρος με πράσινους χλοοτάπητες και γκρίζο ουρανό, με τεράστιο βάρος ευγενούς επιστημοσύνης. Ήμουν μέλος του St. Johon’s College, που ιδρύθηκε πριν από 500 περίπου χρόνια.

Θυμάμαι ιδιαίτερα ότι έπαιζα σ’ ένα θαυμάσιο πιάνο, εγκατεστημένο σε έναν από τα αρχαιότερα οικήματα του κολεγίου.

Ανάμεσα στα κομμάτια που έπαιζα ήταν η σύνθεση Fantaisie-Impromptu (Φαντασία-Αυτοσχεδιασμοί) του Σοπέν.

Το κύριο τμήμα έχει μια επίμονη σύμμειξη ρυθμών τέσσερα-προς-τρία. Και τα δύο χέρια παίζουν στο ίδιο τέμπο, αλλά παίζοντας τέσσερις νότες με το δεξί χέρι για κάθε τρεις νότες που εκτελούνται με το αριστερό.

Ο συνδυασμός προσδίδει στη σύνθεση ένα αιθέριο, κελαριστό άκουσμα. Είναι ένα όμορφο μουσικό κομμάτι. Και με κάνει να στοχάζομαι την κβαντική μηχανική..

Για να εξηγήσω γιατί, θα εισαγάγω μερικές έννοιες της κβαντομηχανικής, αλλά δεν θα προσπαθήσω να τις αναπτύξω με πληρότητα. Αντ’ αυτού, θα προσπαθήσω να εξηγήσω με ποιο τρόπο συνδυάζονται σε μια δομή που μου θυμίζει μουσικές συνθέσεις όπως η Fantaisie-Impromptu.

Στην κβαντική μηχανική κάθε κίνηση είναι δυνατή, αλλά υπάρχουν μερικές που με την πάροδο του χρόνου ξεχωρίζουν.

Αυτές οι προτιμώμενες κινήσεις αποκαλούνται κβαντικές καταστάσεις. Το γνώρισμά τους είναι ότι έχουν καθορισμένες συχνότητες.

Οτιδήποτε μεταβάλλεται περιοδικά στο χρόνο χαρακτηρίζεται από μια συχνότητα: είναι ο αριθμός των επαναλήψεων ανά δευτερόλεπτο. Στην Fantaisie-Impromptu τα ρυθμικά μοτίβα του δεξιού χεριού έχουν συχνότητα μεγαλύτερη από τα μοτίβα του δεξιού χεριού, κατά το λόγο τέσσερα προς τρία.

Αυτό που επαναλαμβάνεται κυκλικά στα κβαντικά συστήματα είναι κάτι πιο αφηρημένο, που οι φυσικοί το ονομάζουν φάση της κυματοσυνάρτησης.

Μπορεί να παρομοιάσει κανείς τη φάση της κυματοσυνάρτησης με το λεπτοδείκτη ενός ρολογιού.

Ο λεπτοδείκτης διαγράφει αδιάλειπτα κύκλους, έναν ανά λεπτό. Η φάση κάνει το ίδιο, αλλά κάνοντας κύκλους με πολύ μεγαλύτερη συχνότητα. Η συχνότητα αυτή χαρακτηρίζει την ενέργεια του συστήματος

Απλά κβαντικά συστήματα, όπως το άτομο του υδρογόνου, έχουν καταστάσεις με συχνότητες που σχηματίζουν απλούς λόγους μεταξύ τους. Π.χ. η φάση μιας κβαντικής κατάστασης θα μπορούσε να κάνει εννιά κύκλους στο χρόνο που η φάση μιας άλλης θα κάνει τέσσερις κύκλους. Αυτό μοιάζει πολύ με τη σύμμειξη ρυθμών τέσσερα προς τρία της Fantaisie-Impromptu.

Αλλά οι συχνότητες στη κβαντική μηχανική είναι συνήθως πολύ ταχύτερες. Για παράδειγμα, οι χαρακτηριστικές συχνότητες σε ένα άτομο υδρογόνου είναι της κλίμακας 1015 ταλαντώσεων ή κύκλων ανά δευτερόλεπτο.

Πρόκειται πραγματικά για ρυθμούς πολύ ταχύτερους από εκείνους της Fantaisie-Impromptu, όπου το δεξί χέρι παίζει περίπου 12 νότες το δευτερόλεπτο.

Τα ρυθμικά θέλγητρα της Fantaisie-Impromptu οπωσδήποτε δεν είναι το πιο γοητευτικό της στοιχείο – όχι, τουλάχιστον, όταν παίζεται πολύ καλύτερα από ότι μπόρεσα να την ερμηνεύσω ποτέ ο ίδιος. Η μελωδία της κυλά πάνω από ένα μελαγχολικό μπάσο. Οι νότες ξεχύνονται μαζί σε μια χρωματική διάχυση.

Οι αρμονίες αλλάζουν αργά, αντιπαραβαλλόμενες στο σχεδόν ανεξάρτητο πετάρισμα του κύριου θέματος.

Η λεπτεπίλεπτη ρυθμικότητα τέσσερα-τρία προσφέρει απλώς ένα φόντο στην καθ’ όλα αξιομνημόνευτη αυτή σύνθεση του Σοπέν.

Και η κβαντομηχανική έτσι είναι. Η διακριτικότητα του υποστρώματος, το υφαντό των κβαντικών καταστάσεων με τις καθορισμένες συχνότητες, σε μεγαλύτερες κλίμακες διαχέεται εκθαμβωτικά στον πολύχρωμο, περίπλοκο κόσμο της εμπειρίας μας.

Ωστόσο, στον κόσμο αυτό οι κβαντικές συχνότητες αφήνουν ανεξίτηλα σημάδια: για παράδειγμα, το πορτοκαλί φως μιας λάμπας του δρόμου έχει καθορισμένη συχνότητα, που συνδέεται με έναν συγκεκριμένο συνδυασμό ρυθμών στα άτομα του νατρίου. Είναι η συγκεκριμένη συχνότητα αυτού του φωτός που το κάνει να φαίνεται πορτοκαλί…..»

https://physicsgg.me/2012/08/25/%cf%83%ce%bf%cf%80%ce%ad%ce%bd-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%bf%ce%bc%ce%b7%cf%87%ce%b1%ce%bd%ce%b9%ce%ba%ce%ae/

fan_imp_chopin.png.6337d2bcf9c2d3fe85e0e3cc972f0867.png

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 5 μήνες αργότερα...

Μήπως η Κβαντική Φυσική μας αποκαλύπτει ότι η ζωή δεν είναι παρά ένα όνειρο;

Μια προκλητική κβαντική υπόθεση αμφισβητεί την αντικειμενική πραγματικότηταΗ φίλη μου η Έμιλυ, μου λέει συχνά τα όνειρά της κι εγώ λιγότερο συχνά της λέω τα δικά μου, τα οποία συνήθως είναι πολύ θολά και ασύνδετα για να τα διηγηθώ. Προσπαθούμε να εξηγήσουμε τα όνειρά μας, να βρούμε νόημα σε αυτά. Τι αποκαλύπτουν για τους φόβους και τις επιθυμίες μας;Η ερμηνεία των ονείρων είναι μια ατελής, άκρως υποκειμενική τέχνη, όπως σίγουρα θα ομολογούσε ο Sigmund Freud, στις σπάνιες στιγμές της ταπεινότητάς του. Τα όνειρα είναι εντελώς ιδιωτικές εμπειρίες ενός προσώπου, που δεν αφήνουν ίχνη πέρα από την ελλιπή μνήμη του ονειροπόλου.

arkas_th.jpg?w=700

Κι όμως, το να δίνουμε νόημα στα όνειρα, δεν είναι εντελώς διαφορετικό από το να νοηματοδοτούμε την «πραγματικότητα», ότι κι αν είναι αυτή. Ναι, όλοι ζούμε στον ίδιο κόσμο. Μπορούμε να συγκρίνουμε σημειώσεις για το τι συμβαίνει και να βγάλουμε συμπεράσματα, με έναν τρόπο που δεν ισχύει για τα όνειρα.Κι όμως η εμπειρία μας για τον κόσμο είναι μοναδική για τον καθένα μας. Το ίδιο και η ερμηνεία του, η οποία εξαρτάται από τις πεποιθήσεις μας, τις επιθυμίες, τις αποστροφές μας και ότι έχει σημασία για εμάς. Δεν είναι περίεργο που συχνά διαφωνούμε έντονα, και πολλές φορές βίαια, για το τι έχει συμβεί και τι σημαίνει.Η επιστήμη προσφέρει την καλύτερη ελπίδα μας για την επίτευξη συναίνεσης σχετικά με το τι συμβαίνει. Οι επιστήμονες συγκεντρώνουν στοιχεία αποδεικτικών στοιχείων και προσπαθούν να συναρμολογήσουν αυτά τα θραύσματα σε μια συνεκτική ιστορία. Μετά από πολλές διαφωνίες και δεύτερες σκέψεις, οι επιστήμονες συγκλίνουν σε μια εύλογη αφήγηση. Οι σύγχρονοι άνθρωποι εξελίχθηκαν από πιθηκοειδή πλάσματα που ζούσαν στην Αφρική πριν από εκατομμύρια χρόνια. Ένας νέος, θανατηφόρος κορωνοϊός εμφανίστηκε στην Κίνα και εξαπλώνεται σε όλο τον κόσμο.Όπως επισημαίνει ο φιλόσοφος Michael Strevens στο The Knowledge Machine, η επιστήμη επιλύει τις διαφορές μέσω επαναλαμβανόμενων παρατηρήσεων και πειραμάτων. Ο Strevens αποκαλεί την αφοσίωση των επιστημόνων στα εμπειρικά δεδομένα ως ο «σιδηρούς κανόνας της ερμηνείας». Στην ιδανική περίπτωση, ο σιδηρούς κανόνας παράγει ανθεκτικές, αντικειμενικά αληθινές θεωρήσεις του κόσμου.Αλλά η υποκειμενικότητα είναι δύσκολο να εξαλειφθεί ακόμη και στη φυσική, το θεμέλιο πάνω στο οποίο στηρίζονται όλες οι επιστήμες. Η κβαντομηχανική, ένα μαθηματικό μοντέλο για την συμπεριφορά της ύλης στον μικρόκοσμο, είναι η πιο αυστηρά δοκιμασμένη θεωρία της επιστήμης. Αμέτρητα πειράματα την έχουν επιβεβαιώσει, όπως επίσης και τα τσιπ των υπολογιστών, τα λέιζερ και άλλες τεχνολογίες που εκμεταλλεύονται τα κβαντικά φαινόμενα.Δυστυχώς, η κβαντική μηχανική αψηφά την κοινή λογική. Για περισσότερο από έναν αιώνα, μάταια οι φυσικοί προσπάθησαν να ερμηνεύσουν την θεωρία και να την μετατρέψουν σε μια ‘λογική’ ιστορία. «Κάθε επαρκής φυσικός μπορεί να ‘κάνει’ κβαντομηχανική», γράφει ο David J. Griffiths στο βιβλίο του ‘Introduction to Quantum Mechanics’, «αλλά οι ιστορίες που λέμε στους εαυτούς μας για αυτό που κάνουμε είναι τόσο διαφορετικές και σχεδόν τόσο απίθανες, όσο και τα παραμύθια της Σεχραζάντ».Πολλοί φυσικοί αγνοούν τους γρίφους που θέτει η κβαντική μηχανική. Παίρνουν μια πρακτική, λειτουργική στάση απέναντι στη θεωρία, η οποία συνοψίζεται στην προτροπή, «Βούλωσέ το και υπολόγιζε!» Δηλαδή, ξεχάστε αυτά τα κβαντικά παράδοξα και συνεχίστε να εργάζεστε π.χ. για την κατασκευή του κβαντικού υπολογιστή, που μπορεί να σας κάνει πλούσιους!

schrodingers-cat.png

Άλλοι συνεχίζουν να διερευνούν τη θεωρία. Το 1961 ένας πρωτοπόρος θεωρητικός φυσικός, ο Eugene Wigner, πρότεινε ένα πείραμα σκέψης παρόμοιο με το αίνιγμα του γάτου του Schrödinger. Αντί για τον μυθικό γάτο σε ένα κουτί, φαντάστηκε ότι ένας φίλος του (ο φίλος του Wigner) βρίσκεται μέσα σε ένα εργαστήριο όπου υπάρχουν μια φιάλη που περιέχει θανατηφόρο αέριο, έναν απαριθμητή Geiger, και μια ραδιενεργή πηγή. Η ραδιενέργεια θα ενεργοποιούσε τον απαριθμητή Geiger, ο οποίος αναβοσβήνει, και στην συνέχεια θα έθετε σε κίνηση ένα σφυρί που θα έσπαγε το μπουκάλι και το δηλητηριώδες αέριο θα απελευθερωνόταν.Τώρα φανταστείτε ότι ο Wigner είναι έξω από το εργαστήριο. Αν ο φίλος του Wigner δει τον ανιχνευτή να αναβοσβήνει, ξέρει ότι το θανατηφόρο αέριο θα απελευθερωθεί. Αλλά για τον Wigner, που βρίσκεται έξω από το εργαστήριο, η ραδιενεργή πηγή, ο φίλος του και ολόκληρο το εργαστήριο κυμαίνονται σε μια θολούρα πιθανών καταστάσεων. Ο Wigner και ο φίλος του φαίνεται να βρίσκονται σε δύο διαφορετικές πραγματικότητες.

Το 2020, οι φυσικοί πραγματοποίησαν μια εκδοχή του πειράματος σκέψης του Wigner και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι διαισθήσεις του ήταν σωστές. Σε μια είδηση του Science με τίτλο “Quantum paradox points to shaky foundations of reality”, εικάζεται ότι το πείραμα θέτει υπό αμφισβήτηση την αντικειμενικότητα. «Θα μπορούσε να σημαίνει ότι δεν υπάρχει απόλυτο γεγονός», γράφει ο δημοσιογράφος George Musser, «κάτι που να είναι τόσο αληθινό για μένα όσο και για σένα».Μια νέα ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής που ονομάζεται QBism (προφέρεται «Κυβισμός», όπως το αντίστοιχο κίνημα της τέχνης) καθιστά την υποκειμενική εμπειρία το θεμέλιο της γνώσης και της ίδιας της πραγματικότητας. Ο David Mermin, ένας θεωρητικός φυσικός, λέει ότι η ερμηνεία QBism μπορεί να εξαφανίσει την «σύγχυση στα θεμέλια της κβαντικής μηχανικής». Απλώς πρέπει να αποδεχτείτε ότι όλη η γνώση ξεκινά με την «ατομική προσωπική εμπειρία».Σύμφωνα με το QBism, ο καθένας από εμάς κατασκευάζει ένα σύνολο αντιλήψεων για τον κόσμο, με βάση τις αλληλεπιδράσεις του με αυτόν. Συνεχώς και σιωπηρά, ενημερώνουμε τις πεποιθήσεις μας όταν αλληλεπιδρούμε με συγγενείς που αρνούνται να εμβολιαστούν, με επιστήμονες που με 110 νεκρούς την ημέρα θεωρούν ότι όλα πάνε καλά ή με ανιχνευτές που εντοπίζουν φωτόνια. Η μεγάλη πραγματικότητα στην οποία ζούμε όλοι αναδύεται από τις συγκρούσεις όλων των υποκειμενικών μας μικρο-πραγματικοτήτων.Οι QBists κρύβουν τον νου-κεντρισμό τους, έστω και μόνο για να μην θεωρούνται τρελλοί ή μυστικιστές. Αποδέχονται ότι η ύλη υπάρχει, όπως επίσης και ο νους, και απορρίπτουν τον σολιψισμό, ο οποίος υποστηρίζει ότι κανένα ον με αισθήσεις δεν μπορεί πραγματικά να είναι σίγουρο ότι αντιλαμβάνεται τον κόσμο με τον ίδιο τρόπο όπως κάποια άλλη παρόμοια ύπαρξη. Αλλά το βασικό μήνυμα του QBism, υπογραμμίζει η δημοσιογράφος Amanda Gefter, είναι η ιδέα ότι «μια ενιαία αντικειμενική πραγματικότητα είναι μια ψευδαίσθηση». Ένα όνειρο, θα μπορούσατε να πείτε.Οι υποστηρικτές διαφωνούν για τους ορισμούς και οι φυσικοί και οι φιλόσοφοι που αγαπούν την αντικειμενικότητα απορρίπτουν πλήρως την ερμηνεία QBism. Όλη αυτή η διαμάχη, ειρωνικά, φαίνεται να επιβεβαιώνει την υπόθεση του QBism ότι δεν υπάρχει απόλυτη αντικειμενικότητα. υπάρχουν μόνο υποκειμενικές, οι προσωπικές απόψεις.Οι φυσικοί έχουν περισσότερα κοινά από όσα θα ήθελαν να παραδεχτούν με τους καλλιτέχνες, οι οποίοι προσπαθούν να μετατρέψουν το χάος των πραγμάτων σε μια αφήγηση γεμάτη νόημα. Μερικοί καλλιτέχνες αποτρέπουν την επιθυμία μας για νόημα. Το ποίημα του T. S. Eliot «Η έρημη χώρα» είναι ένα συνονθύλευμα εικόνων που ξεπροβάλλουν μέσα και έξω από το κενό. Το ποίημα μοιάζει με όνειρο ή εφιάλτη. Το νόημά του είναι ότι δεν υπάρχει κανένα νόημα, δεν υπάρχει κύρια αφήγηση. Η ζωή είναι ένα αστείο και το αστείο είναι δικό σου αν πιστεύεις το αντίθετοΑν είστε πρακτικός άνθρωπος, όπως ένας πρωτοετής φοιτητής των οικονομικών επιστημών που παρακολουθεί το μάθημα λογοτεχνίας, μπορεί να συμπεράνετε όπως και ο T. S. Eliot, ότι οι προσπάθειες κατανόησης της ύπαρξης είναι μάταιες. Μπορεί να παροτρύνετε τους φίλους που ειδικεύονται στη φιλοσοφία να απολαύσουν τη ζωή αντί να ανησυχούν για το νόημά της. Μπορείτε να συνοψίσετε αυτή τη συμβουλή με ένα πιασάρικο σύνθημα: «Βουλώστε το και δημιουργήστε!» Αλλά ακόμη και αυτοί οι πραγματιστές πρέπει να αναρωτιούνται πότε πότε τι σημαίνει το κοινό μας όνειρο.Τα παραπάνω είναι μια ελεύθερη και συνοπτική απόδοση ενός άρθρου του δημοσιογράφου John Horgan που δημοσιεύθηκε χθες στο περιοδικό scientificamerican. Αν σας δημιουργήθηκαν απορίες, υπάρχουν αρκετοι τρόποι για να τις απαντήσετε. Για παράδειγμα, μπορείτε να μελετήσετε τα βιβλία κβαντομηχανικής του Στέφανου Τραχανά, ο οποίος ως φυσικός αντί ‘να το βουλώσει κάνοντας υπολογισμούς’, επέλεξε να κατανοήσει και στη συνέχεια να εκλαϊκεύσει την κβαντομηχανική. Πρόσφατα μάλιστα κυκλοφόρησε το κατάλληλο για τέτοιους προβληματισμούς βιβλίο του: ‘Οι ερμηνείες της κβαντομηχανικής‘.

https://physicsgg.me/2022/02/03/μήπως-η-κβαντική-φυσική-μας-αποκαλύπτ/

Κοινοποιήστε:

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Ηξεραν κβαντική φυσική το 600 π.Χ.;

Προδημοσίευση - Το βιβλίο των εκδόσεων Κάκτος για ιδέες αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων που απηχούν απόψεις της σύγχρονης επιστήμης

 

ixeran-kvantiki-fysiki-to-600-p-ch-561727570

Κάθε έκβαση που θα μπορούσε να συμβεί στην παρούσα πραγματικότητά μας (σύμπαν) αλλά δεν συνέβη διακλαδώνεται ως μια εναλλακτική πραγματικότητα (πραγματοποιείται) σε ένα παράλληλο (ξεχωριστό) σύμπαν! Φωτ. SHUTTERSTOCK

Oπως γράφει ο Δημήτρης Νικολαΐδης στην εισαγωγή του βιβλίου του «Αναζητώντας μια Θεωρία των Πάντων», πρόκειται για «ένα περιπετειώδες ταξίδι στον χώρο και τον χρόνο σε αναζήτηση μιας “θεωρίας των πάντων” μέσω μιας σπάνιας και εύστροφης αλληλεπίδρασης ανάμεσα στις φυσικές φιλοσοφίες σημαντικών αρχαίων Ελλήνων στοχαστών και τους νόμους της σύγχρονης φυσικής. Σε μια θεωρία των πάντων, όλα τα φαινόμενα της φύσης μοιράζονται ένα λεπτό κοινό υπόστρωμα και ερμηνεύονται από μια γενική αμετάβλητη αρχή. Το να διαβάσουμε το τι είναι το παρελθόν είναι μεγάλης αξίας, το ίδιο όμως είναι και η ανάγνωσή του από την προοπτική της σύγχρονης γνώσης. Oχι για να το επικρίνουμε για τις ρωγμές του, αλλά για να εμπνευστούμε από τη διορατικότητά του. Η συγκριτική μελέτη του σύμπαντος είναι το πνεύμα του “Αναζητώντας μια Θεωρία των Πάντων” – στη φυσική μέσω της φιλοσοφίας, στο νέο μέσω του παλαιού, με έναν τρόπο ισορροπημένο».Για τον Νικολαΐδη, καθηγητή φυσικής στο Κολέγιο Μπλούμφιλντ, οι προσωκρατικοί «είχαν ιδέες που απηχούν απόψεις της σύγχρονης επιστήμης· αινίγματα γύρω από τη φύση που ακόμα προκαλούν αμηχανία, και έξυπνες φιλοσοφικές συλλογιστικές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να επανεκτιμήσουν πλήρως εκ νέου θεμελιώδεις αλλά ανταγωνιστικές αρχές της σύγχρονης φυσικής, ακόμα και να προβούν σε εικασίες γύρω από ανοικτά φυσικά προβλήματα. Το “Αναζητώντας μια Θεωρία των Πάντων” είναι ένα νέο είδος θέασης, μια φιλοσοφική ενόραση της σύγχρονης φυσικής, η οποία για πολύ καιρό έμενε ανεξέταστη. Περίπου πριν από 2.600 χρόνια, οι αρχαίοι Eλληνες είχαν μια μεγαλειώδη διανοητική αφύπνιση που συνέβαλε στην ανατολή του πολιτισμού».

Το βιβλίο κυκλοφορεί αυτές τις μέρες από τις εκδόσεις Κάκτος σε μετάφραση του Χρήστου Γούδη.

ixeran-kvantiki-fysiki-to-600-p-ch0

 

Προδημοσίευση

(…) για τον Αναξαγόρα ένα αντικείμενο είναι ταυτοχρόνως θερμό, ψυχρό, υγρό, ξηρό, σκληρό, μαλακό, γλυκό, ξινό, μαύρο, άσπρο, λαμπρό, σκοτεινό, πυκνό, αραιό, νεκρό, ζωντανό, περιστρεφόμενο κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου, περιστρεφόμενο αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ωρολογίου και με όλες τις άλλες αντίθετες ιδιότητες.Αυτή είναι μια ιδιόμορφη ερμηνεία της φύσεως, καθότι, πριν παρατηρήσουμε ένα αντικείμενο, το περισσότερο που μπορούμε να πούμε σχετικά με την κατάσταση της ύπαρξής του είναι πως είναι ένα μείγμα όλων των πιθανών εκβάσεων – όλων των αντίθετων ιδιοτήτων ταυτοχρόνως, αν και η καθεμιά τους με διαφορετικό βαθμό (μέρος) συμμετοχής. Μόνο αφού παρατηρήσουμε το αντικείμενο μπορούμε να το περιγράψουμε κατά έναν ιδιαίτερο τρόπο με γνώμονα το “αυτά τα πράγματα εκ των οποίων έχει τα περισσότερα”, ας πούμε, χρυσό, κίτρινο, ψυχρό, βαρύ και ξηρό.Είναι αξιοσημείωτο ότι μια τέτοια ερμηνεία είναι όμοια με την πλέον δημοφιλή ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας, τη θεώρηση της Κοπεγχάγης.Σύμφωνα με αυτήν, πριν από μια παρατήρηση, κάτι (ένα ηλεκτρόνιο, η γάτα του Schrödinger) είναι όλο αντίθετες ιδιότητες (εν δυνάμει εκβάσεις) επίσης ταυτοχρόνως, με την κάθε έκβαση να περιγράφεται από τη δική της κβαντική πιθανότητα να συμβεί πραγματικά. Θυμηθείτε πως πριν από μια παρατήρηση, η γάτα του Schrödinger είναι ταυτοχρόνως και νεκρή και ζωντανή (ή πως ένα ηλεκτρόνιο περιστρέφεται ταυτοχρόνως και κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου και κατά την αντίθετη φορά). Και καθεμιά από αυτές τις εν δυνάμει εκβάσεις έχει τη δική της πιθανότητα να συμβεί στην πραγματικότητα.

 

Μπορεί το Μη-Ον να γεννήσει Ον και το Ον να γίνει Μη-Ον; – Η θαυμαστή σκέψη των Παρμενίδη και Αναξαγόρα.

Μόνο αφού παρατηρήσουμε, αναφέρει η ερμηνεία της Κοπεγχάγης, μπορούμε να καθορίσουμε εάν η γάτα είναι σίγουρα είτε νεκρή είτε ζωντανή (ή εάν το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται σίγουρα κατά τη μία ή την άλλη διεύθυνση), και γενικά εάν ένα αντικείμενο είναι, όπως δηλώνει ο Αναξαγόρας, σίγουρα χρυσό, κίτρινο, ψυχρό, βαρύ και ξηρό. Εάν η ιδέα της αναλογίας στη θεωρία του Αναξαγόρα είναι κατά προσέγγιση διασυνδεδεμένη με την ιδέα της πιθανότητας στην κβαντική θεωρία, τότε πράγματι “στο καθετί [ένα σύστημα που μας ενδιαφέρει] υπάρχει ένα μέρος [περιγράφεται από τις κβαντικές πιθανότητες] από το καθετί [κάθε πιθανής έκβασης]”.Τώρα, η αιτία που ο Αναξαγόρας απαιτούσε ότι διάφορα μέρη όλων των ιδιοτήτων έπρεπε να συνυπάρχουν ταυτόχρονα παντού και πάντοτε μέσα στο αντικείμενο, είναι γιατί ήθελε να παραμένει σε συμφωνία με τη θέση του Παρμενίδη ότι το Μη-Ον δεν γεννά Ον και ότι το Ον δεν γίνεται Μη-Ον. Κάτι πρέπει να υπάρχει, εάν πρόκειται να παρατηρηθεί, λέει η θέση. Δηλαδή, εάν μια ιδιότητα δεν ήταν παρούσα παντού και πάντοτε σε ένα αντικείμενο, δεν θα μπορούσε να εμφανισθεί αργότερα· διότι, αν όντως εμφανιζόταν αργότερα, θα σήμαινε ότι το Ον μπορεί να γεννηθεί από το Μη-Ον, αλλά αυτό είναι αδύνατον. Aρα, ένα θερμό αντικείμενο, για παράδειγμα, πρέπει να περιέχει ταυτόχρονα και θερμότητα και ψυχρότητα παντού και πάντοτε μέσα του, αν και σε διαφορετικές αναλογίες. Γιατί, εάν ένα θερμό αντικείμενο δεν περιείχε ψυχρότητα, η ψυχρότητα θα ήταν Μη-Ον (τουλάχιστον γι’ αυτό το αντικείμενο) και ως εκ τούτου δεν θα μπορούσε ποτέ να υπάρχει (η ψυχρότητα ποτέ δεν θα μπορούσε να γίνει μια πραγματικότητα, ένα μέρος του Oντος) – θα ήταν τότε αδύνατον για το θερμό αντικείμενο να ψυχθεί.Αυτή η ιδέα έχει μια κάποια ομοιότητα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, καθώς επίσης και μια κάποια διαφορά. Αναφορικά με την ομοιότητα, η αιτία για την οποία μπορούμε να παρατηρήσουμε τη γάτα να είναι ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο να περιστρέφεται κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου) είναι διότι η κατάσταση ύπαρξης της γάτας (ή του ηλεκτρονίου) πριν από την παρατήρηση είναι μία μείξη όλων των δυνατών εκβάσεων (συμπεριλαμβανομένων των αντιθέτων), δηλαδή ένα μείγμα που περιλαμβάνει ένα μέρος (την κβαντική πιθανότητα συμβάντος) της ιδιότητας του ζωντανού (ή της κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου περιστροφής) μαζί με ένα μέρος της ιδιότητας του νεκρού (ή της κατά την αντίθετη φορά των δεικτών του ωρολογίου περιστροφής). Στην κβαντική θεωρία αυτή η μεικτή κατάσταση εκφράζεται μαθηματικά. Και η έκβαση με τη μεγαλύτερη πιθανότητα (αναλογικό μέρος, στη γλώσσα του Αναξαγόρα) είναι αυτή που είναι πιθανότερο να παρατηρηθεί.Κατ’ αναλογία, η αιτία που μπορούμε να παρατηρήσουμε, ας πούμε, τη θερμότητα, σύμφωνα με την άποψη του Αναξαγόρα στο προηγούμενο παράδειγμά μας, είναι ότι η κατάσταση ύπαρξης του αντικειμένου πριν από την παρατήρηση είναι μια μείξη που περιέχει ένα μέρος θερμότητας και ένα μέρος ψυχρότητας, αλλά με το μέρος της θερμότητας να είναι αναλογικά το μεγαλύτερο.Oμως ο Αναξαγόρας είναι ακόμα πιο τολμηρός από την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, γεγονός που με οδηγεί στις διαφορές τους. Επιμένει ότι η έννοια της ταυτόχρονης ύπαρξης όλων των ιδιοτήτων (συμπεριλαμβανομένων των αντιθέτων) είναι αληθής ανά πάσα στιγμή, ακόμα και μετά από μια παρατήρηση. Eτσι, κατά την άποψη του Αναξαγόρα, η γάτα είναι και νεκρή και ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται και κατά τις δύο διευθύνσεις ή το αντικείμενο είναι και ζεστό και ψυχρό) ακόμα και αφού παρατηρήσουμε ότι η γάτα είναι μόνο ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται μόνο κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου ή το αντικείμενο είναι μόνο θερμό). Αλλά σύμφωνα με την άποψη της Κοπεγχάγης, έπειτα από μια παρατήρηση η γάτα είναι μόνο ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται μόνο κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου ή το αντικείμενο είναι μόνο θερμό). Eτσι, μολονότι παρατηρούμε μόνο μία ιδιότητα, κι έτσι η γάτα φαίνεται μόνο ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο ανιχνεύεται να περιστρέφεται μόνο κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου ή το αντικείμενο να είναι μόνο θερμό), για τον Αναξαγόρα οι άλλες ιδιότητες ποτέ δεν παύουν να υπάρχουν· επιμένει σε αυτό, διότι δεν θέλει να παραβιάσει τη θέση του Παρμενίδη ότι, εάν μια ιδιότητα έπαυε να υπάρχει, θα σήμαινε ότι μέρος του Oντος έγινε Μη-Ον. Μπορεί ο Αναξαγόρας να έχει κάποιο δίκιο επ’ αυτού; Μπορεί η γάτα να είναι με κάποιο τρόπο και νεκρή και ζωντανή, ακόμα και αφού την παρατηρούμε να είναι μόνο ζωντανή;Φανταστικά, ναι! Σύμφωνα με τη δεύτερη πιο δημοφιλή ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας, τη θεώρηση των πολλών κόσμων, ακόμα και αν εμείς παρατηρούμε τη γάτα να είναι ζωντανή (ή το ηλεκτρόνιο να περιστρέφεται κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου), σε κάποιο άλλο σύμπαν (κόσμο, πραγματικότητα) η γάτα είναι πεθαμένη (ή το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται κατά την αντίθετη φορά των δεικτών του ωρολογίου)!Δηλαδή, μια έκβαση που είναι πιθανή αλλά δεν συμβαίνει στο δικό μας σύμπαν, συμβαίνει παρ’ όλα αυτά σε ένα άλλο σύμπαν. Γενικώς, κάθε έκβαση που θα μπορούσε να συμβεί στην παρούσα πραγματικότητά μας (σύμπαν) αλλά δεν συνέβη, διακλαδώνεται ως μια εναλλακτική πραγματικότητα (πραγματοποιείται) σε ένα παράλληλο (ξεχωριστό) σύμπαν· κάθε παράλληλο σύμπαν έχει έτσι τη δική του μοναδική πραγματικότητα που απαρτίζεται από συμβάντα που θα μπορούσαν να είχαν συμβεί στο δικό μας σύμπαν, αλλά δεν συνέβησαν.Eτσι, η θεώρηση των πολλών κόσμων βρίσκεται σε πλησιέστερη συμφωνία τόσο με τη θεωρία του Αναξαγόρα όσο και με τη θέση του Παρμενίδη απ’ ό,τι με αυτήν της Κοπεγχάγης. Διότι, το Ον του Παρμενίδη (όντας το οτιδήποτε υπάρχει) μπορεί εύκολα να ερμηνευθεί ότι συμπεριλαμβάνει κάθε δυνατή έκβαση μιας παρατήρησης. Τότε, κατά τη θεώρηση των πολλών κόσμων, δεν είναι μόνο πριν από την παρατήρηση που όλες οι δυνατές εκβάσεις (ακόμη και οι αντίθετες) συνυπάρχουν σε μία μείξη που είναι μέρος του Oντος (όπως επίσης απαιτείται από τη θεωρία του Αναξαγόρα), αλλά όλες αυτές οι εκβάσεις, κατά μία έννοια, συνεχίζουν να συνυπάρχουν και άρα είναι μέρος του Oντος ακόμα και μετά από μια παρατήρηση (επίσης όπως απαιτείται από τη θεωρία του Αναξαγόρα)· διότι κάθε δυνατή έκβαση συμβαίνει στο δικό της παράλληλο σύμπαν, ακόμα κι όταν μια τέτοια έκβαση δεν παρατηρείται να συμβαίνει στο δικό μας σύμπαν. Ενώ από την άλλη μεριά, σύμφωνα με την άποψη της προσέγγισης της Κοπεγχάγης, μολονότι πριν από μια παρατήρηση όλες οι δυνατές εκβάσεις συνυπάρχουν σε μία μείξη που είναι μέρος του Oντος (όπως επίσης απαιτείται από τη θεώρηση του Αναξαγόρα), έπειτα από μια παρατήρηση μόνο ό,τι παρατηρείται να συμβαίνει συνεχίζει να υπάρχει (να είναι μέρος του Oντος) και ό,τι δεν παρατηρείται δεν υπάρχει πλέον, σαν ένα μέρος αυτού που κάποτε υπήρξε, μέρος του Oντος, να έγινε Μη-Ον (μια θέση που παραβιάζει σαφώς και τη θεωρία του Αναξαγόρα και τη θέση του Παρμενίδη). Eχοντας στο μυαλό μας τη θέση του Παρμενίδη, τότε κάποιος μπορεί να πει ότι η ερμηνεία των πολλών κόσμων της κβαντικής θεωρίας είναι περισσότερο ακριβής από αυτή της Κοπεγχάγης.

https://www.kathimerini.gr/culture/books/561727576/ixeran-kvantiki-fysiki-to-600-p-ch/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Η σταθερά του Πλανκ και η παγκόσμια κβαντική ημέρα.

quantum-day.png?w=700

Η Παγκόσμια Κβαντική Ημέρα ‘γιορτάζεται’ στις 14 Απριλίου. Η ημερομηνία αυτή (4/14) επιλέχθηκε από τα ψηφία της στρογγυλοποιημένης παγκόσμιας σταθεράς του Πλανκ: h=4,14×10−15 eV∙s = 0,00000000000000414 electronvolt∙second. Η μονάδα μέτρησης της σταθεράς Πλανκ εκφράζει το μέγεθος της στροφορμής. Στο διεθνές σύστημα μονάδων η ακριβής τιμή της σταθεράς είναι: h=6,62607015·10-34 kg2·m/sΗ σταθερά του Πλανκ h, είναι μια θεμελιώδης σταθερά και παίζει κεντρικό ρόλο στη θεωρία της κβαντικής φυσικής. Χρησιμοποιείται για να περιγράψει το μέγεθος των κβάντων. Πήρε την ονομασία της από τον Μαξ Πλανκ, δεδομένου ότι εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην ερμηνεία της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος από τον Πλανκ το 1900.Οι Rayleigh-Jeans προσπάθησαν να εξηγήσουν την ακτινοβολία του μέλανος σώματος σύμφωνα με την κλασσική μηχανική και την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. Θεωρώντας στάσιμα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην κοιλότητα του πρότυπου μέλανος σώματος και ότι το υλικό των τοιχωμάτων, που συνίσταται από φορτισμένους αρμονικούς ταλαντωτές, ανταλλάσσει οποιοδήποτε ποσό ενέργειας με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, υπολόγισαν την έκφραση: u(f,T)=\frac{8 \pi f^{2}}{c^{3}} kT, η οποία όμως αποτυγχάνει παταγωδώς στις μεγάλες συχνότητες όπως φαίνεται και στο σχήμα (η επονομαζόμενη υπεριώδης καταστροφή):

bb3000-1.png

Ο Planck ανακάλυψε ότι μπορούσε να λύσει το μυστήριο της υπεριώδους καταστροφής και να διατυπώσει την εξίσωση που περιγράφει σωστά την ακτινοβολία του μέλανος σώματος , αρκεί να θεωρούσε ότι οι αρμονικοί ταλαντωτές που βρίσκονταν σε θερμική ισορροπία με την Η/Μ ακτινοβολία, απορροφούσαν και εξέπεμπαν πακέτα ενέργειας με τιμές ανάλογες προς την συχνότητα ταλάντωσής τους.

simple_harmonic_oscillator.gif

Όταν έχουμε 1000 ταλαντωτές και οι 10 από αυτούς έχουν συχνότητα f, οι ταλαντωτές αυτοί καθορίζουν την ένταση της ακτινοβολίας που εκπέμπεται σε αυτή τη συχνότητα. Ενώ η συχνότητα όλων των ηλεκτρικών ταλαντωτών του Planck είναι σταθερή, το ποσό της ενέργειας που εκπέμπει και απορρροφά έκαστος εξαρτάται αποκλειστικά από το πλάτος του. Ένα σώμα δεμένο από ένα ελατήριο, όταν εκτελεί 5 ταλαντώσεις σε 5 δευτερόλεπτα, λέμε ότι έχει συχνότητα 1Ηz (μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο). Ωστόσο, αν ‘σκουντήξουμε’ στιγμιαία το σώμα αυξάνοντας την ενέργειά του, τότε ταλαντώνεται με μεγαλύτερο πλάτος, αλλά κινείται γρηγορότερα έτσι ώστε να πραγματοποιεί τον ίδιο αριθμό ταλαντώσεων ανά δευτερόλεπτο. Κι αν του αφαιρέσουμε ενέργεια έτσι ώστε να ταλαντώνεται πιο αργά με μικρότερο πλάτος, πάλι την ίδια θα συχνότητα θα έχει. Με λίγα λόγια η συχνότητα των ταλαντωτών είναι ανεξάρτητη από την ενέργεια.Ο Planck εφαρμόζοντας τις τεχνικές του Boltzmann στην θερμοδυναμική κατάφερε να προσδιορίσει την σχέση u(f,T)=\frac{8 \pi h}{c^{3}} \frac{f^{3}}{e^{\frac{hf}{kT}}-1}, η οποία περιέγραφε σωστά την κατανομή της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος. Όμως, αναγκάστηκε να τεμαχίσει την ενέργεια σε αδιαίρετα κομμάτια μεγέθους hf , όπου f η συχνότητα του ταλαντωτή και h μια σταθερά. Η σχέση Ε=hf έμελλε να αναδειχθεί σε μια από τις πιο διάσημες εξισώσεις όλων των επιστημών.Ο Planck θεώρησε ότι οι ταλαντωτές του μπορούσαν να έχουν ενέργειες: 0, hf, 2hf, 3hf, 4hf, …, nhf, όπου n ακέραιος αριθμός. Κάτι τέτοιο ισοδυναμούσε με απορρόφηση ή εκπομπή ενός ακεραίου αριθμού «στοιχείων ενέργειας» ή «κβάντων» μεγέθους hf. H ιδέα αυτή συγκρουόταν με την φυσική της εποχής (αυτή που σήμερα ονομάζουμε κλασική φυσική), σύμφωνα με την οποία δεν υπήρχαν περιορισμοί στο πλάτος των ταλαντώσεων και, επομένως, στο ποσό της ενέργειας που θα μπορούσε να εκπέμψει ή να απορροφήσει ένας ταλαντωτής σε μια φυσική δοσοληψία – θα μποορύσε να έχει οποιαδήποτε τιμή.

Ένας μαθητής Λυκείου μπορεί εύκολα να αποδείξει ότι, η απομάκρυνση x και η ορμή p ενός απλού αρμονικού ταλαντωτή μάζας m, κυκλικής συχνότητας ω=2πf και ολικής ενέργειας Ε, συνδέονται με την εξίσωση:
\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{p^{2}}{b^{2}}=1, η οποία ορίζει μια έλλειψη, με μεγάλο ημιάξονα a=\sqrt{2E/m\omega^{2}} και μικρό ημιάξονα b=\sqrt{2mE}. To εμβαδόν της έλλειψης ισούται με \oint p dx =S= \pi ab=E/f. Eπομένως, όταν η ενέργεια του ταλαντωτή αυξάνεται κατά \Delta E, το εμβαδόν της έλλειψης αυξάνεται κατά \Delta S= \Delta E/f. O Plank υπέθεσε ότι η ενέργεια του ταλαντωτή μεταβάλλεται ασυνεχώς με άλματα ΔE, και οι διαδοχικές ελλείψεις στο διάγραμμα p-x, διαφέρουν στο εμβαδόν τους κατά μία σταθερά ΔS=h, οπότε ΔΕ=h∙f.
elipse_oscilator-2.png?w=700

Πάνω στην απόγνωσή του ο Planck είχε ανακαλύψει κάτι τόσο απίστευτο και αναπάντεχο, ώστε δεν μπόρεσε να συλλάβει πλήρως την σπουδαιότητά του. Οι ταλαντωτές του δεν μπορούσαν να απορροφούν ή να εκπέμπουν ενέργεια με συνεχή τρόπο, όπως τρέχει το νερό σε μια βρύση, αλλά με ασυνεχή τρόπο, σε μικρές, αδιαίρετες μονάδες μεγέθους Ε=hf, όπου f είναι η συχνότητα τουλαντωτή και η οποία ταυτίζεται με την συχνότητα της ακτινοβολίας που μπορεί να απορροφά ή να εκπέμπει. Ο λόγος για τον οποίο οι μεγάλης κλίμακας ταλαντωτές δεν φαίνονται να συμπεριφέρονται όπως οι αντίστοιχοι της ατομικής κλίμακας του Planck είναι ότι η σταθερά h είναι πάρα μα πάρα πολύ μικρή. Το απειροελάχιστο μέγεθος της h καθιστά τα κβαντικά φαινόμενα αόρατα στον κόσμο της καθημερινότητάς μας, σε αντικείμενα όπως εκκρεμή, παιδικές κούνιες και σώματα δεμένα με ελατήρια.O Planck, και οι άλλοι φυσικοί της εποχής του, θεώρησαν ότι η εισαγωγή του κβάντου ενέργειας, ήταν μια υπόθεση καθαρά «φορμαλιστικού χαρακτήρα» η οποία «δεν είχε και τόση σημασία». Όλοι πίστευαν ότι δεν αποτελούσε τίποτε περισσότερο από το σύνηθες μαθηματικό ταχυδακτυλουργικό τέχνασμα του θεωρητικού, έναν εύστοχο μαθηματικό ελιγμό στην πορεία προς την ανακάλυψη της σωστής απάντησης.Η σταθερά h ήταν ο πέλεκυς που θα έκοβε την ενέργεια σε κβάντα και ο Planck ήταν ο πρώτος που τον χειρίστηκε. Στην πραγματικότητα όμως ο Planck απλώς κβάντωσε – έκοψε σε κομμάτια μεγέθους hf – τον τρόπο απορρόφησης και εκπομπής ενέργειας από τους ταλαντωτές του, και όχι την ίδια την ενέργεια. Ο συντηρητικός Planck πιστευε ότι θα μπορούσε τελικά να απαλλάξει την ανάλυσή τους από το κβάντο. Συνειδητοποίησε τις απώτατες συνέπειες του επιτεύγματός του πολύ αργότερα.Την έννοια του κβάντου ενέργειας χρησιμοποίησε το 1905 ο Αϊνστάιν για να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, θεωρώντας ότι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από κβάντα ενέργειας E=hf, όπου f η συχνότητα του κύματος. Ας σημειωθεί ότι ο R. A. Millikan ήταν ο πρώτος που μέτρησε τo 1914 την σταθερά Planck, βρίσκοντας την τιμή h=6.57×10−27ergsec, χωρίς να πιστεύει την υπόθεση των κβάντων, γράφοντας μάλιστα στην τελική δημοσίευση του 1916 ότι η υπόθεση του Einstein είναι ήταν επιπόλαια!Την σταθερά του Planck χρησιμοποίησε και ο Niels Bohr το 1913 στην θεωρία του για το άτομο του υδρογόνου, θεωρώντας ότι oι επιτρεπτές τροχιές για ένα ηλεκτρόνιο είναι αυτές στις οποίες η στροφορμή του ηλεκτρονίου είναι κβαντισμένη, ακέραιο πολαπλάσιο της ποσότητας h/2π. Αν και χρησιμοποιούσε ένα ετερόκλητο μείγμα μη κλασικών παραδοχών διατυπωμένες μέσα σε ένα κλασικό εννοιολογικό πλαίσιο, το μοντέλο του εξηγούσε με επιτυχία τα φάσματα εκπομπής και απορρόφησης των υδρογονοειδών ιόντων, επισημοποιώντας τα πρώτα βήματα της κβαντικής θεωρίας. Μιας θεωρίας που θα σάρωνε τα πάντα.

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 4 εβδομάδες αργότερα...

Το δάκρυ του Ντιράκ.

cebdcf84ceb9cf81ceb1ceba.png?w=713 Κωνσταντίνος Βαγιονάκης, «Το δάκρυ του Ντιράκ», εκδόσεις Ροπή

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε κάποτε πει για το σύμπαν ότι «αυτή η επική ιστορία μυστηρίου όχι μόνο δεν έχει ακόμη λυθεί, αλλά δεν είμαστε καν βέβαιοι ότι υπάρχει μια λύση». Το βιβλίο «Το δάκρυ του Ντιράκ» αποτελεί ένα μικρό οδοιπορικό πάνω στις θεωρίες μας για τη φύση και τα φιλοσοφικά ζητήματα που τις διαπερνούν. Έχουμε επιτύχει πολλά σε αυτή την επική ιστορία κατανόησης της φύσης, τόσο στις πολύ μικρές όσο και στις πολύ μεγάλες κλίμακες. Όμως, την ίδια στιγμή αντιλαμβανόμαστε ότι μεγαλώνει και η άγνοιά μας. Παραδείγματος χάριν, δεν γνωρίζουμε τι είναι η σκοτεινή μάζα, απαραίτητη για τη συνοχή των γαλαξιών, ούτε έχουμε ιδέα για το τι είναι η σκοτεινή ενέργεια του χώρου, που οδηγεί στην επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Και υπάρχουν τα ύστατα ερωτήματα: Πότε και πώς τέθηκαν οι νόμοι της φύσης; Προϋπήρχαν του σύμπαντος, αν υποθέσουμε ότι υπήρξε μια αρχή, ή ήρθαν μαζί με αυτό; Ήταν αναπόφευκτη η έλευση των πραγμάτων, ή μήπως ο κόσμος μας ήταν προϊόν τύχης μέσα από ένα πλήθος πιθανοτήτων; Μήπως, εντέλει, πρέπει να αποδεχθούμε ότι το μοναδικό σύμπαν που ξέρουμε απλώς συμβαίνει να υπάρχει με τον τρόπο που υπάρχει χωρίς περαιτέρω εξήγηση; Ερωτήματα που απηχούν την αγωνιώδη αναζήτηση ενός βαθύτερου νοήματος…. Ακολουθεί ο πρόλογος του βιβλίου:

«Ό,τι είναι παρελθόν είναι ένας πρόλογος», William Shakespeare, Tρικυμία

Ο Πωλ Ντιράκ (Paul Adrian Maurice Dirac, 1902-1984) ανήκε σε εκείνη την εξέχουσα ομάδα των θεωρητικών φυσικών πρώτης κλάσης, που στο τέλος του πρώτου τετάρτου του εικοστού αιώνα (1925-1927) διατύπωσαν τις αρχές και τους νόμους της κβαντικής μηχανικής, όπως έκτοτε ισχύουν μέχρι σήμερα. Σε αυτή την ομάδα ανήκαν φυσικοί, όπως ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ (Werner Heisenberg, 1901-1976), o Έρβιν Σρέντιγκερ (Erwin Schrödinger, 1887-1961), o Μαξ Mπορν (Max Born, 1882-1970), o Βόλφγκανγκ Πάουλι (Wolfgang Pauli, 1900-1958) και, βέβαια, ο ιδεολογικός εκφραστής της κυρίαρχης ερμηνείας Νιλς Μπορ (Niels Bohr, 1885-1962). Ασφαλώς, πριν από την κβαντική μηχανική είχε προηγηθεί ο Άλμπερτ Αϊνστάιν (Albert Einstein, 1879-1955) με την ειδική (1905) και γενική (1915) θεωρία της σχετικότητας (εδώ, αντίθετα με την κβαντική μηχανική, η σχετικότητα υπήρξε «ενός ανδρός παράσταση»).Ο Ντιράκ ήταν ένας πολύ ιδιαίτερος άνθρωπος. Επιστημονικά, με το έργο του καθόρισε την κβαντική θεωρία. Πράγματι, αφού εισήγαγε την διατύπωση της κβαντικής μηχανικής συναρτήσει μη μετατιθέμενων δυναμικών μεταβλητών, ήταν αυτός που συνδυάζοντας κβαντική μηχανική και ειδική σχετικότητα κατέληξε πρώτα-πρώτα στην περίφημη ομώνυμη εξίσωση. Η εξίσωση Ντιράκ είναι, πράγματι, ένα «κομμάτι μαγείας», όπως έχει χαρακτηριστεί. Απλή, περιγράφει την παρουσία της ύλης και προβλέπει την ύπαρξη της αντιύλης. Όταν τη συζήτησε αρχικά ο Ντιράκ σε σχέση με το ηλεκτρόνιο (1928), οδηγήθηκε στην πρόβλεψη για το ποζιτρόνιο (το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου, το αντι-ηλεκτρόνιο), η οποία επαληθεύτηκε μόλις τέσσερα χρόνια μετά με την ανακάλυψή του τελευταίου στις κοσμικές ακτίνες (Carl Anderson, 1932). Κατόπιν ο Ντιράκ προχώρησε στην περιγραφή των βημάτων που απαιτούνται για την κβάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, θέτοντας τις βάσεις για τη διατύπωση της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής –αποτέλεσε το πρότυπο κάθε κβαντικής θεωρίας πεδίου–, με την οποία επιτυγχάνεται η ορθή και συνεπής ένωση κβαντικής μηχανικής και ειδικής σχετικότητας. Η ολοκλήρωση του προγράμματος της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής και, κατ’ αναλογία, κάθε άλλης κβαντικής θεωρίας πεδίου (όπως είναι αυτές που περιγράφουν σήμερα τα στοιχειώδη σωματίδια και τις βασικές αλληλεπιδράσεις στο λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο), επετεύχθη λίγο αργότερα περί τα μέσα του εικοστού αιώνα από την αμέσως επόμενη γενιά θεωρητικών φυσικών Ρίτσαρντ Φάινμαν (Richard Feynman, 1918-1988), Τζούλιαν Σουίνγκερ (Julian Schwinger, 1918-1994), Σιν-Ιτίρο Τομονάγκα (Sinichiro Tomonaga, 1906-1979) και Φρίμαν Ντάισον (Freeman Dyson, 1923-2020). Στα ύστερα χρόνια του, ο Ντιράκ καταπιάστηκε και με τη γενική σχετικότητα και την κβάντωση του βαρυτικού πεδίου.Ένα ιστορικό βιβλίο του Ντιράκ, που πρέπει και αξίζει να αναφερθεί, είναι οι Αρχές Κβαντικής Μηχανικής (The Principles of Quantum Mechanics), οι οποίες εκδόθηκαν για πρώτη φορά το 1930 και γνώρισαν από τότε αρκετές επανεκδόσεις. Εδώ ο Ντιράκ εκθέτει τις αρχές, τους νόμους και τις εξισώσεις της κβαντικής με τρόπο τόσο διαυγή και κομψό, ώστε το βιβλίο του να διατηρεί μέχρι και σήμερα μια ασυνήθιστη φρεσκάδα, που το καθιστά αυθεντική πηγή ακριβούς γνώσης.. Λέγεται, μάλιστα, ότι ήταν το μόνο βιβλίο κβαντικής μηχανικής που συμβουλευόταν ο Αϊνστάιν. Να σημειωθεί ότι ο Ντιράκ προς το τέλος έγραψε και ένα πολύ συνοπτικό βιβλίο για τη γενική σχετικότητα (General Theory of Relativity, 1975).Ως χαρακτήρας ο Ντιράκ έδινε την εντύπωση ενός παράξενου ανθρώπου. Υπήρξε εξαιρετικά λιγομίλητος, έτσι που συνάδελφοί του στο Κέμπριτζ είχαν φτιάξει τη «μονάδα ντιράκ», που σήμαινε περίπου μια λέξη την ώρα. Ο ίδιος, πάντως, έλεγε: «Υπάρχουν πολύ περισσότεροι άνθρωποι πρόθυμοι να μιλούν παρά να ακούν». Χαρακτηριζόταν, παράλληλα, από μια ιδιαίτερη μετριοφροσύνη. Τη «στατιστική Fermi-Dirac», που περιγράφει σωματίδια με ημιακέραιο σπιν, επέμενε να αποκαλεί «στατιστική Fermi», ενώ τη «στατιστική Bose-Einstein», που περιγράφει σωματίδια με ακέραιο σπιν, αποκαλούσε «στατιστική Einstein», για λόγους συμμετρίας όπως έλεγε.Με τον Αϊνστάιν μοιραζόταν ένα κοινό όραμα «ομορφιάς» των φυσικών θεωριών και εξισώσεων αν και με διαφορετικές αποχρώσεις. Ο Ντιράκ έλεγε: «Είναι πιο σπουδαίο να έχει κανείς ομορφιά στις εξισώσεις του παρά να τις κάνει να προσαρμόζονται στο πείραμα». Ήθελε, μάλλον, να πει ότι ένα πείραμα μπορεί να παραπλανήσει κάποιον, ενώ μόνο η ομορφιά είναι άφθαρτη. Ο Αϊνστάιν, πέρα από το κριτήριο της αισθητικής, έβλεπε την ομορφιά και με ένα κριτήριο αναγκαιότητας: «Όταν αξιολογώ μια θεωρία, ρωτώ τον εαυτό μου, αν ήμουν Θεός, θα είχα κάνει τον κόσμο με αυτόν τον τρόπο;», υπονοώντας, ασφαλώς, ότι θα ήθελε να ξέρει «αν ο Θεός είχε μια οποιαδήποτε άλλη επιλογή»Η φιλοσοφία της επιστήμης, και ειδικότερα της φυσικής, ήταν ένα άλλο πεδίο, το οποίο Ντιράκ και Αϊνστάιν αντιμετώπιζαν με επίσης διαφορετικές αποχρώσεις. Ο Ντιράκ παρατηρούσε: «Η φιλοσοφία ποτέ δεν θα οδηγήσει σε σπουδαίες ανακαλύψεις. Είναι, για την ακρίβεια, ένας τρόπος να μιλά κανείς για ανακαλύψεις, οι οποίες έχουν ήδη γίνει». Θεωρούσε, έτσι, ότι η φιλοσοφία δεν είναι απαραίτητη κατά την άσκηση της επιστήμης, αλλά έρχεται εκ των υστέρων να δώσει ερμηνεία στις ανακαλύψεις της επιστήμης. Η σχέση του Αϊνστάιν με τη φιλοσοφία ήταν οπωσδήποτε πιο περίπλοκη. Στα νεανικά του χρόνια ήταν μαζί με συμφοιτητές του μέλος μιας ομάδας ανάγνωσης και συζήτησης φιλοσοφικών κειμένων (ιδιαίτερα του Ιμάνουελ Καντ), και πολλές φορές στην επιστημονική του έρευνα επηρεαζόταν από μια φιλοσοφική προδιάθεση (παράδειγμα αυτού αποτελεί η λύση στατικού σύμπαντος που υιοθέτησε αρχικά (1917), εν μέρει επηρεασμένος από τη φυσική φιλοσοφία του Ερνστ Mαχ). Όμως, δεν δίσταζε να αλλάξει άποψη ή και να εγκαταλείψει μια ορισμένη προοπτική, αν αυτό υπαγόρευαν το πείραμα και η παρατήρηση, πιστεύοντας ότι η προτεραιότητα ανήκει πάντα στην επιστη-
μονική έρευνα.Πάντως, σε μια επιστολή του το 1944 στον φίλο του Ρόμπερτ Θόρντον, ο Αϊνστάιν γράφει για τη συνολική εικόνα: «Συμφωνώ πλήρως μαζί σου για τη σημασία και την παιδευτική αξία της μεθοδολογίας καθώς και της ιστορίας και της φιλοσοφίας της επιστήμης. Τόσο πολλοί άνθρωποι σήμερα –ακόμη και επιστήμονες– μου φαίνονται σαν κάποιος που έχει δει χιλιάδες δέντρα αλλά δεν έχει δει ποτέ δάσος. Κάποια γνώση ιστορικού και φιλοσοφικού υπόβαθρου παρέχει το είδος της ανεξαρτησίας από προκαταλήψεις, από τις οποίες πάσχουν οι περισσότεροι επιστήμονες. Η ανεξαρτησία που δημιουργείται από τη φιλοσοφική επίγνωση είναι, κατά τη γνώμη μου, το σημάδι που διακρίνει έναν απλό τεχνίτη ή σπεσιαλίστα από τον πραγματικό αναζητητή της αλήθειας».Από όλα τα παραπάνω ίσως μπορεί κανείς να καταλάβει αυτό που λέγεται, δηλαδή ότι η μόνη φορά που έκλαψε ο Ντιράκ στη ζωή του ήταν όταν έμαθε ότι πέθανε ο Αϊνστάιν. Πρέπει να του είχε μια ιδιαίτερη εκτίμηση και να ένιωθε μια ξεχωριστή οφειλή στο πρόσωπο του δημιουργού της θεωρίας της σχετικότητας, όχι μόνο γιατί ο ίδιος πρωτοστάτησε στην ένωση της ειδικής σχετικότητας με την κβαντική μηχανική, αλλά και γιατί αντιλαμβανόταν ότι με τον θάνατο του Αϊνστάιν τελείωνε μια ολόκληρη εποχή φυσικών επιστημόνων με ένα ευρύτερο υπόβαθρο και έναν βαθύτερο προβληματισμό.Ως επί το πλείστον οι επόμενες γενιές αποστασιοποιήθηκαν από φιλοσοφικές προσμίξεις στο επιστημονικό τους έργο, αν και υπάρχουν περιπτώσεις όπου μπορεί κανείς να διακρίνει μια ιδέα κατά βάση «φυσικής φιλοσοφίας», που μορφοποιείται μαθηματικά, δουλεύει στις προβλέψεις της και γίνεται, έτσι, μέρος της φυσικής μας θεώρησης. Τυπικό παράδειγμα αποτελεί η διατύπωση από τον Φάινμαν της κβαντικής θεωρίας συναρτήσει του «αθροίσματος πάνω σε όλες τις δυνατές ιστορίες», που βασίστηκε σε μια έκφραση που είχε καταγράψει προηγουμένως ο Ντιράκ.Να σημειώσουμε ότι ο Ντιράκ ήταν ο ήρωας των νεανικών χρόνων του Φάινμαν: «Όταν ήμουν νέος, ο Ντιράκ ήταν ο ήρωάς μου. Κατάφερε κάτι που αποτελεί επίτευγμα, βρήκε μια νέα μέθοδο να κάνεις φυσική. Είχε το θάρρος απλώς να μαντέψει τη μορφή μιας εξίσωσης, εκείνης που τώρα ονομάζουμε «εξίσωση Ντιράκ», και να προσπαθήσει να την ερμηνεύσει ακολούθως». Σε μια δε ραδιοφωνική συνέντευξή του στο BBC ο Φάινμαν είχε παρατηρήσει ότι αυτό που έκανε ο Ντιράκ έμοιαζε «με την εξερεύνηση μιας νέας χώρας».Ποτέ, πάντως, δεν θα σταματήσει να υπάρχει η ανάγκη μιας «ερμηνείας» και ενός «νοήματος» για οτιδήποτε κατακτάμε και διατυπώνουμε επιστημονικά σχετικά με ό,τι παρατηρούμε στη Φύση.

Ο Κωνσταντίνος Ε. Βαγιονάκης είναι Ομότιμος Καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα εστιάζονται σε θέματα σωματιδιακής φυσικής και κοσμολογίας. Εκτός από τα συγγράμματα Εισαγωγή στην Κβαντική Μηχανική (Ιωάννινα 2002), Σωματιδιακή και Κοσμολογική Φυσική (Ιωάννινα 2003), και Σωματιδιακή Φυσική (Εκδόσεις Ε.Μ.Π. 2013), έχει μεταφράσει και επιμεληθεί τα δύο πρώτα βιβλία Κλασική Μηχανική» και «Κβαντική Μηχανική της σειράς Το Θεωρητικό Ελάχιστο του Leonard Susskind (Εκδόσεις Ροπή 2019). Το προηγούμενο βιβλίο του με δοκιμιακά κείμενα γύρω από την επιστήμη ήταν το Συμπαντικό Καλειδοσκόπιο (Εκδόσεις Liberal Books 2014).

Περιεχόμενα

Πρόλογος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1. Απαρχές Φυσικής Φιλοσοφίας . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.1 Ελληνική Αρχαιότητα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2 Νεότεροι Χρόνοι . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2. Φυσική και Φιλοσοφία Σήμερα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1 Φιλοσοφικά Θέματα στη Φυσική . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2 Φιλοσοφικά Ρεύματα στη Φυσική . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.3 Κριτήρια Επικύρωσης και Αξιολόγησης Φυσικών Θεωριών . . . . . . .35

3. Φυσικοί Νόμοι . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4. Μέθοδοι Έρευνας και Ανακάλυψης Φυσικών Νόμων και Θεωριών . . . .47

4.1 Ενοποίηση . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.2 Αναγωγισμός . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.3 Συμμετρίες . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5. Μαθηματικά και Φυσική . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.1 Μαθηματικά: γλώσσα και τρόπος σκέψης . . . . . . . . . . . . . 71

5.2 Σχολές μαθηματικών . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

6. Χώρος και Χρόνος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7. Κβαντική Μηχανική . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

8. Κοσμολογία . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Επίλογος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Σημειώσεις . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Ευρετήριο . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

https://physicsgg.me/2022/05/09/το-δάκρυ-του-ντιράκ/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 6 μήνες αργότερα...

Κβαντοφυσική: το φάντασμα μέσα μας

O Nτέιβιντ Κάιζερ προσεγγίζει την άβυσσο που χωρίζει την πραγματικότητα των κβάντων από τη βιωμένη ανθρώπινη εμπειρία

 

Κβαντοφυσική: το φάντασμα μέσα μας

Η «νεκροζώντανη» γάτα του Σρέντινγκερ. Ωστόσο, ο Αϊνστάιν επέμενε πως η φύση διαλέγει: η γάτα θα είναι είτε ζωντανή είτε νεκρή, όχι και τα δύο ταυτόχρονα. 
Η φυσική του δεκάτου ενάτου αιώνα ήθελε το άτομο να απαρτίζεται από διακριτά σωματίδια –τα ηλεκτρόνια– που κινούνται γύρω από ένα κέντρο –τον πυρήνα– σε αυστηρά καθορισμένες τροχιές, όπως και στον μακρόκοσμο του σύμπαντος: η Σελήνη γύρω από τη Γη, η Γη και οι άλλοι πλανήτες γύρω από τον Ηλιο, ο Ηλιος γύρω από το κέντρο του γαλαξία και πάει λέγοντας. Το βασίλειο της βαρύτητας και το ευθύγραμμο βέλος του χρόνου, αδιατάρακτο και σταθερό, το σύμπαν σαν καλοκουρδισμένο ρολόι, όπως το ήθελε ο Νεύτωνας (κι όπως το αντιλαμβανόμαστε ακόμη όλοι στην καθημερινότητά μας). Ομως, τις πρώτες δεκαετίες του εικοστού, η διεθνής επιστημονική κοινότητα των φυσικών άρχισε να διακρίνει εντός της ύλης, και κυρίως στον μικρόκοσμο του εσωτερικού του ατόμου, φαινόμενα που αντιβαίνουν κάθε ανθρώπινη λογική, ακόμα και στους νόμους που διέπουν τη φύση σε μακροκοσμικό επίπεδο.Αυτή η χονδροειδής σύνοψη αφορά τη γένεση της κβαντοφυσικής. Κβάντα: δέσμες σωματιδίων. Αν η Σχετικότητα κατέρριψε θεμελιώδεις αντιλήψεις περί χώρου και χρόνου, περίπου την ίδια εποχή, η κβαντοφυσική ανέτρεψε έννοιες και αντιλήψεις αιώνων περί ύλης.Στον μικροσωματιδιακό κόσμο η ύλη είναι ρευστή και αινιγματική. Στον πυθμένα του ελάχιστου ξανοίγεται ένα άλλο άπειρο, στο οποίο δεν είναι δυνατόν να γνωρίζει κάποιος την ακριβή θέση ενός σωματιδίου ούτε την ενεργειακή του κατάσταση. Οπότε, δεν έχει νόημα να πει κανείς ότι έλαβε χώρα ένα καθοριστικό συμβάν μέχρις ότου κάποιος παρατηρήσει την έκβασή του. Αυτή είναι η συναρπαστική ιστορία που αφηγείται ο ιστορικός της επιστήμης Ντέιβιντ Κάιζερ στο βιβλίο του «Η κβαντική κληρονομιά. Ανταποκρίσεις από έναν αβέβαιο κόσμο», που κυκλοφορεί αυτές τις μέρες από τις εκδόσεις Ροπή (μετάφραση-επιστημονική επιμέλεια: Γρηγόρης Πανουτσόπουλος – Θεμιστοκλής Χαλικιάς). Οπως γράφει, «ενώ στη ζωή μας συχνά ερχόμαστε αντιμέτωποι με διαζευκτικές αποφάσεις τύπου “ή το ένα ή το άλλο”, η φύση –τουλάχιστον όπως αυτή περιγράφεται από την κβαντική θεωρία– μπορεί να υιοθετήσει “και το ένα και το άλλο μαζί”». Και εδώ και εκεί ή, το άκρον άωτον της παραφροσύνης, και ζωντανός και νεκρός. Επ’ αυτού ειδικά περισσότερα στη συνέχεια.

Κβαντοφυσική: το φάντασμα μέσα μας-1

Ο κόσμος του ερευνητικού πεδίου των μεγαθηρίων της φυσικής της δεκαετίας του ’20, από τον Νιλς Μπορ και τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ έως τον Ερβιντ Σρέντινγκερ, τον Πολ Ντιράκ, τον ίδιο τον Αϊνστάιν κ.ά., είναι αδιανόητα μικροσκοπικός, αλλά την ίδια στιγμή απέραντα συναρπαστικός. Τι περιέχει το άτομο στον πυρήνα του; Δέσμες από πρωτόνια και νετρόνια που και αυτά με τη σειρά τους αποτελούνται από τα περίφημα κουάρκ (λέξη που οι φυσικοί έκλεψαν απ’ τον Τζέιμς Τζόις). Oλα όσα αγγίζουμε αποτελούνται από ηλεκτρόνια και κουάρκ, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με τα γλουόνια – και αυτός είναι όλος μας ο κόσμος κι ας μην τον βιώνουμε ως τέτοιο.Τι γίνεται τώρα όμως. Υστερα από σειρά περίπλοκων πειραμάτων στον μικρόκοσμο του ατόμου, οι φυσικοί είδαν ότι τα ηλεκτρόνια αλλάζουν τροχιές αυθαίρετα, παραβιάζοντας τις θεμελιώδεις αρχές της μηχανικής. Είδαν ότι ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε δύο διαφορετικά σημεία του χώρου – ταυτόχρονα. Διαπίστωσαν ότι αυτές είναι θεμελιώδεις ιδιότητες των υποατομικών σωματιδίων: εξαφανίζονται και εμφανίζονται μυστηριωδώς σε ένα μικροσύμπαν όπου τα πάντα είναι ασταθή και ερωτοτροπούν με το τίποτα, πραγματοποιώντας απίθανα άλματα από τη μία αλληλεπίδραση στην άλλη.Τα θεμελιώδη σωματίδια είναι βραχείς, εφήμερες υπάρξεις που δημιουργούνται και καταστρέφονται αέναα μέσα από μια ατέρμονη σειρά απρόβλεπτων κινήσεων. Πώς γίνεται ένα ηλεκτρόνιο να βρίσκεται σε δύο μέρη ταυτόχρονα; Η ύπαρξη παύει να είναι σώμα και γίνεται κυματισμός, κυματοσυνάρτηση, κατά την επιστημονική ορολογία. Αυτός δεν είναι ένας κόσμος καθορισμένων πραγμάτων και συμπαγών αντικειμένων, είναι ένας κόσμος αβέβαιων, απροσδιόριστων συμβάντων. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν είχε φρίξει με αυτές τις διαπιστώσεις (τότε έγραψε την περίφημη φράση «ο Θεός δεν παίζει ζάρια», μολονότι είχε συμβάλει στη νέα φυσική, με την εντόπιση των φωτονίων, του συστατικού του φωτός.
 

H «Σχολή της Κοπεγχάγης»

Ο Αϊνστάιν δεν ήταν ο μόνος που δυσφορούσε με τη… μυστικιστική αυτή αύρα της κβαντοφυσικής. Και άλλοι επιστήμονες που συνέβαλαν στην ανάπτυξη της κβαντοφυσικής, απέρριπταν ορισμένα βασικά αξιώματά της, ειδικά έτσι όπως είχαν διατυπωθεί από την περίφημη «Σχολή της Κοπεγχάγης» (η απίθανη αυτή ιστορία ενέπνευσε και το θεατρικό «Κοπεγχάγη» του Μάικλ Φρέιν). Eνας από αυτούς ήταν και ο Ερβιν Σρέντιγκερ, στον οποίο στέκεται και ο Κάιζερ στο βιβλίο του. Το θεωρητικό του πείραμα με τη νεκρή και ζωντανή ταυτόχρονα γάτα στο κουτί ήταν στην ουσία μια έξοχη ειρωνεία απέναντι στην κβαντική προσέγγιση που προώθησε η Κοπεγχάγη.«H ιστορία περιγράφει μια γάτα η οποία βρίσκεται κλειδωμένη μέσα σ’ ένα αδιαφανές κουτί μαζί με μια ποσότητα ραδιενεργού υλικού», περιγράφει ο Κάιζερ. «Αν το ραδιενεργό υλικό διασπαστεί, τότε μια συσκευή θα ανιχνεύσει τη διάσπαση και θα απελευθερώσει ένα σφυρί, το οποίο θα θρυμματίσει ένα γυάλινο σκεύος που περιέχει δηλητήριο και θα σκοτώσει τη γάτα. Αν δεν ανιχνευθεί ραδιενέργεια, τότε η γάτα θα ζήσει. Ο Σρέντιγκερ επινόησε αυτό το αποκρουστικό σενάριο για να ασκήσει κριτική σε ένα χαρακτηριστικό της κβαντικής θεωρίας το οποίο θεωρούσε εξωφρενικό. Σύμφωνα με τους υποστηρικτές της θεωρίας, πριν ανοίξει κανείς το κουτί για να ελέγξει τη γάτα, αυτή δεν θα είναι ούτε ζωντανή ούτε νεκρή, αλλά θα ισορροπεί σε μια περίεργη, απόλυτα κβαντική κατάσταση ζωής και θανάτου».Ο Κάιζερ θίγει και μιαν άλλη ενδιαφέρουσα παράμετρο: «Αν και η γάτα του Σρέντιγκερ ευδοκιμεί σαν μιμίδιο μέχρι τις μέρες μας, οι σχετικές συζητήσεις τείνουν να παραβλέπουν μια βασική διάσταση της ιστορίας: το περιβάλλον εντός του οποίου την επινόησε ο Σρέντιγκερ. Δεν είναι τυχαίο ότι, αντιμέτωπες με την προοπτική ενός επερχόμενου παγκόσμιου πολέμου, γενοκτονιών και την αποσύνθεση της γερμανικής διανόησης, οι σκέψεις του Σρέντιγκερ στράφηκαν στα δηλητήρια, στον θάνατο και στην καταστροφή. Η γάτα του Σρέντιγκερ, λοιπόν, θα πρέπει να μας θυμίζει κάτι παραπάνω από τη σαγηνευτική παραδοξότητα της κβαντομηχανικής. Θα πρέπει να μας θυμίζει πως και οι επιστήμονες είναι, σαν κι εμάς, άνθρωποι οι οποίοι νιώθουν και φοβούνται».Σημαντικό είναι εδώ να τονίσουμε ότι σε ένα μακροσκοπικό αντικείμενο, όπως μια γάτα ή μια φιάλη με κυανιούχο νάτριο, δεν είναι δυνατόν να αποδοθεί κβαντική κυματοσυνάρτηση. Μόνο σε μικροσωματίδια. Με άλλα λόγια, όλ’ αυτά τα παράδοξα ισχύουν στον μικρόκοσμο και μόνον. Τα σώματά μας, οι πλανήτες και οι γαλαξίες δεν υπακούν στους κβαντικούς νόμους και στα παράδοξά τους. Εδώ όμως είναι η τρομακτική αντίφαση: πώς είναι δυνατόν τα σωματίδια που αποτελούν το σύμπαν να συμπεριφέρονται σαν φαντάσματα και εμείς όχι; Αφού αυτά είμαστε εμείς οι ίδιοι. Από αυτά είμαστε φτιαγμένοι, το σώμα μας, η Γη, ο πλανήτης Δίας, ο Hλιος, τα πάντα. Oμως η Γη και ο Δίας βρίσκονται σταθερά σε ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου ακολουθώντας συγκεκριμένες τροχιές. Τα σώματά μας το ίδιο. Δεν είναι τρελό όλο αυτό; Αυτή η αβυσσαλέα αντίφαση;«Κανένας δεν καταλαβαίνει την κβαντομηχανική», είχε πει ο νομπελίστας Ρίτσαρντ Φάινμαν, αναφερόμενος στην άβυσσο που χωρίζει την πραγματικότητα των κβάντων από τη βιωμένη ανθρώπινη εμπειρία. Το βιβλίο του Κάιζερ θίγει με περισσότερους από έναν τρόπους αυτό το μυστήριο.

https://www.kathimerini.gr/culture/562169098/kvantofysiki-to-fantasma-mesa-mas/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Γκρέτε Χέρμαν εναντίον Τζον φον Νόϊμαν.

grete_hermann.jpg?w=182

Για πολλά χρόνια ένα θεώρημα του John von Neumann 

https://en.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann

εμπόδιζε τους «αιρετικούς», όπως οι Einstein και Louis de Broglie, να υπερασπιστούν μια κβαντική θεωρία ρεαλιστική απαλλαγμένη από την πιθανοκρατία. Ο θεός δεν παίζει ζάρια με τον κόσμο έλεγε ο Αϊνστάιν. Όμως, το θεώρημα του Neumann αποδείκνυε ότι είναι αδύνατον να διατυπωθεί κάποια θεωρία με «κρυμμένες μεταβλητές» που θα εξηγούσε ρεαλιστικά και αιτοκρατικά τα κβαντικά φαινόμενα. Το να πάει κάποιος κόντρα στον Neumann ήταν αδιανόητο, με δεδομένο ότι ο βραβευμένος με Νόμπελ φυσικός Hans Bethe αστειευόταν λέγοντας ότι ‘ένας εγκέφαλος σαν του Neumann ήταν απόδειξη ότι υπάρχει ένα είδος ανώτερο από τον άνθρωπο’.Όποιος νεαρός φυσικός ήθελε να εδραιωθεί επαγγελματικά θα έπρεπε να σκεφτεί δυο φορές πριν καταπιαστεί με οποιαδήποτε εναλλακτική θεωρία που θα κοντράριζε εκείνη του Neumann. ‘Πολλές γενιές μεταπτυχιακών φοιτητών που μπήκαν στον πειρασμό να αναπτύξουν θεωρίες κρυμμένων μεταβλητών’, είπε ο φυσικός Nathaniel David Mermin 

https://en.wikipedia.org/wiki/N._David_Mermin

το 1993, ‘αναγκάζονταν να παραιτηθούν από την προσπάθεια ομολογώντας ότι ο Neumann, το 1932, είχε αποδείξει ότι κάτι τέτοιο ήταν αδύνατον’.Ελάχιστοι τολμούσαν να εξετάσουν σχολαστικά την ίδια την απόδειξη. Μεταξύ αυτών ήταν η Grete Hermann (1901-1984).

https://en.wikipedia.org/wiki/Grete_Hermann

Η Hermann είχε σπουδάσει μαθηματικά στο Γκέτιγκεν, γεγονός που αποτελούσε πραγματικό άθλο: τα κορίτσια, γενικά, δεν γίνονταν δεκτά από το γυμνάσιο που παρακολουθούσε, και χρειάστηκε ειδική άδεια για να ξεκινήσει τα μαθήματά της εκεί. Μετά την αποφοίτησή της από το πανεπιστήμιο, ήταν η μόνη διδακτορική φοιτήτρια της μοναδικής καθηγήτριας μαθηματικών στο Γκέτιγκεν, της περίφημης Emmy Noether.

https://en.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether

Η Hermann ήταν παθιασμένη με τον σοσιαλισμό και με τη φιλοσοφία του Καντ. Το 1934, ταξίδεψε στο πανεπιστήμιο της Λειψίας, όπου δίδασκε ο Heisenberg, γαι να υπερασπιστεί την άποψη του Καντ σχετικά με την αιτιότητα από την επέλαση της κβαντικής θεωρίας.
Η Grete Hermann, πίστευε ότι θα μπορούσε να αποδείξει πως ο νόμος της αιτιότητας – με τη μορφή που του είχε δώσει ο Καντ – ήταν ακλόνητος, έγραψε αργότερα ο Heisenberg. ‘Τώρα, η νέα κβαντική μηχανική φαινόταν να αμφισβητεί την άποψη του Καντ, και η Hermann ήταν αποφασιμένη να διασταυρώσει το ξίφος της μαζί μας’. Ωστόσο ο Heisenberg εντυπωσιάστηκε τόσο, ώστε αφιέρωσε ένα ολόκληρο κεφάλαιο της αυτοβιογραφίας του στα επιχειρήματα της Hermann.Λίγο μετά την επίσκεψή της στη Λειψία, η Hermann δημοσίευσε την κριτική της στην απόδειξη του αδυνάτου του von Neumann, ως τμήμα μιας μεγαλύτερης εργασίας της στην κβαντική μηχανική. Είχε εντοπίσει ένα αδύνατο σημείο σε μια από τις υποθέσεις του, «το αξίωμα της προσθετικότητας» , που όπως υποστήριζε, σήμαινε ότι η απόδειξη ήταν κυκλική. Στην ουσία, εξηγούσε η Hermann, ο von Neumann είχε αποδείξει ότι ο χώρος Hilbert ερμήνευε τέλεια την κβαντική φυσική, αλλά υπέθετε ότι οποιαδήποτε άλλη θεωρία θα έπρεπε να έχει την ίδια μαθηματική δομή. Εν τούτοις, συνέχιζε η Hermann, αν στο μέλλον ανακαλυπτόταν μια θεωρία κρυφών μεταβλητών που θα μπορούσε να εξηγήσει τέλεια όλες τις πτυχές της κβαντικής μηχανικής, δεν υπήρχε κανένας λόγος να υποθέσουμε ότι θα έμοιαζε με εκείνη του von Neumann.
Έπρεπε να φτάσουμε στο 1966, τριάντα χρόνια αφότου η Hermann δημοσίευσε την κριτική της, για να γίνουν ευρύτεροι γνωστοί οι περιορισμοί της απόδειξης του αδυνάτου. ‘Η απόδειξη του von Neumann, από τη στιγμή που θα καταπιαστείς σοβαρά μαζί της, διαλύεται μέσα στα χέρια σου!’, δήλωσε ο John Stewart Bell 

https://en.wikipedia.org/wiki/John_Stewart_Bell

πολλά χρόνια αργότερα.Η Grete Hermann υπήρξε μέλος της Διεθνούς Σοσιαλιστικής Μαχητικής Ένωσης, που συμμετείχε αργότερα στη γερμανική αντίσταση κατά του ναζισμού. Το 1936, διέφυγε στη Δανία και αργότερα στη Γαλλία και τέλος στην Αγγλία. Στο Λονδίνο απέκτησε την βρετανική υπηκοότητα μέσω ενός εικονικού γάμου για να αποφύγει την σύλληψή της. Επέστρεψε στη Γερμανία μετά τον πόλεμο, προκειμένου να συμβάλλει στην ανασυγκρότηση της χώρας, και άσκησε σφοδρή κριτική στους διανοούμενους που είχαν επιλέξει να ζουν και να εργάζονται υπό το καθεστώς του τρίτου ράιχ.

https://physicsgg.me/2023/01/09/γκρέτε-χέρμαν-εναντίον-τζον-φον-νόϊμα/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Εναντίον της ερμηνείας «σκάσε και υπολόγιζε»

ή με άλλα λόγια εναντίον της ερμηνείας της Κοπεγχάγης

Η πλειοψηφία των φυσικών θεωρούσε ότι εφόσον οι κανόνες που βάζει η κβαντική θεωρία κάνουν επιτυχείς προβλέψεις, τότε δεν υπάρχει λόγος να εξηγήσουμε γιατί αυτοί οι πρακτικοί κανόνες λειτουργούν σωστά. Γιατί να ανησυχούμε για την εξήγηση αφού οι κβαντικοί κανόνες κάνουν την δουλειά μας; Έτσι προσπαθούσαν να αντιμετωπίσουν την κβαντική θεωρία ως τίποτε περισσότερο από ένα σύνολο κανόνων για την πρόβλεψη υπό παρατήρηση πειραματικών αποτελεσμάτων, χωρίς να πουν τίποτε (άλλο) σχετικά με την πραγματικότητα. Αυτή η κίνηση είναι δημοφιλής ακόμη και σήμερα και είναι γνωστή ως η «σκάσε και υπολόγιζε ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας» . Αυτό σήμαινε την αμέλεια πραγμάτων που προκαλούσαν αμηχανία και μια θολούρα άγνοιας. Κανείς δεν καταλάβαινε την βαθύτερη ουσία των πραγμάτων και οι ερωτήσεις των φοιτητών αντιμετωπίζονταν με ανοησίες του τύπου «αν νομίζετε ότι έχετε κατανοήσει την κβαντική μηχανική, τότε δεν την έχετε κατανοήσει«. Η θεωρία έστεκε έξω από τη δικαιοδοσία των κανονικών (δηλαδή όλων) τύπων κριτικής, σήμα κατατεθέν της κακής φιλοσοφίας- μιας φιλοσοφίας που δεν είναι απλώς εσφαλμένη, αλλά που ενεργά εμποδίζει την ανάπτυξη περαιτέρω γνώσης.
Ο συνδυασμός της ασάφειας, της ανοσίας στην κριτική και του κύρους και της αυθεντίας που αποδίδονται στη βασική φυσική άνοιξε την πόρτα για αμέτρητα συστήματα ψευδοεπιστήμης και τσαρλατανισμού που δήθεν βασίζονται στην κβαντική θεωρία. Η απαξίωση της απλής κριτικής και του ορθού λόγου ως «κλασικών» και συνεπώς ως μη νομιμοποιημένων, έχει προσφέρει πολύ μεγάλη άνεση σε εκείνους που θέλουν να αψηφούν τη λογική και να ενστερνίζονται κάθε παράλογο τρόπο σκέψης που επιθυμούν. Συνεπώς, η κβαντική θεωρία – η βαθύτερη ανακάλυψη των φυσικών επιστημών – έχει αποκτήσει τη φήμη επιδοκιμασίας ουσιαστικά κάθε μυστικιστικού και αποκρυφιστικού δόγματος που έχει ποτέ προταθεί.


Το παραπάνω προκλητικά επιθετικό ύφος εναντίον της ορθόδοξης κβαντομηχανικής συναντάμε στο βιβλίο του David Deutsch «Η αρχή του απείρου, Εξηγήσεις που αλλάζουν τον κόσμο» (μετάφραση Ροζαλί Σινοπούλου, εκδόσεις ΕΚΠΑ).

https://hub.uoa.gr/the-beginning-of-infinity-nkua-publications/

Σύμφωνα με την ορθόδοξη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής, η θεωρία χρησιμοποιώντας μόνο τις κυματοσυναρτήσεις, δίνει την μόνη δυνατή περιγραφή του μικρόκοσμου, που όμως είναι πιθανοκρατική. Όμως εμφανίστηκαν τρία διαφορετικά αλλά αλληλένδετα προβλήματα (το πρόβλημα της μέτρησης, το πρόβλημα της τοπικότητας, και το οντολογικό πρόβλημα) που δεν συμβάδιζαν με αυτή την άποψη, τουλάχιστον σύμφωνα με ρεαλιστές επιστήμονες, βλέπε Einstein, Schrödinger, Bell,

https://en.wikipedia.org/wiki/John_Stewart_Bell

και David Deutsch,

https://en.wikipedia.org/wiki/David_Deutsch

όπως διαπιστώνουμε από το παραπάνω απόσπασμα του βιβλίου του.
Στην ερμηνεία της ορθόδοξης κβαντομηχανικής (που αναφέρεται ως ερμηνεία Κοπεγχάγης) ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας των προβλέψεών της δεν θεωρείται αποτέλεσμα ατελούς γνώσης, αλλά ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό της φύσης στο μικροσκοπικό επίπεδο.
Αυτό που ενοχλούσε τον Einstein ήταν η θεμελιώδης πιθανοκρατία στην κβαντομηχανική. «Ο θεός δεν παίζει ζάρια», έλεγε.Σύμφωνα με τους ρεαλιστές φυσικούς υπήρχε κάτι ελλιπές σχετικά με τις κβαντομηχανικές κυματοσυναρτήσεις ως περιγραφές της φυσικής πραγματικότητας. Είτε (στην καλύτερη περίπτωση) οι κυματοσυναρτήσεις παρέχουν μόνο μια ελλιπή περιγραφή του τι συμβαίνει πραγματικά στη φύση, είτε (στην χειρότερη περίπτωση) αποτυγχάνουν να μας δώσουν κατανοητή περιγραφή των πραγματικών φυσικών διεργασιών.Οι Bohr και Heisenberg, φυσικά, δεν δέχτηκαν τις επικρίσεις και έχτισαν ένα αρκετά περίτεχνο φιλοσοφικό οικοδόμημα για να υποστηρίξουν τον ισχυρισμό ότι η θεωρία δεν είναι μόνο απόλυτα ορθολογική και κατανοητή, αλλά και πλήρης. Τα επιχειρήματά τους, ωστόσο, δεν έπειθαν όλους τους φυσικούς. Για παράδειγμα, το 1949 (δηλαδή πολύ μετά τις συζητήσεις που οδήγησαν και ακολούθησαν τα επεισόδια του γάτου του Schrödinger και και το παράδοξο EPR του 1935), ο Αϊνστάιν έγραψε ότι «η (στατιστική) κβαντική θεωρία δεν περιγράφει πλήρως ένα μεμονωμένο σύστημα (και την χρονική του εξέλιξη)» και ότι «φαίνεται αναπόφευκτο το να ψάξουμε αλλού για μια πλήρη περιγραφή του συστήματος…Από την άποψη μιας ολοκληρωμένης θεωρίας που περιγράφει την φύση, η (στατιστική) κβαντική θεωρία θα μπορούσε να πάρει μια θέση περίπου ανάλογη με τη στατιστική μηχανική στο πλαίσιο της κλασικής μηχανικής»Υπάρχει ένα συγκεκριμένο παράδειγμα μιας θεωρίας η οποία φιλοδόξησε (και φιλοδοξεί ακόμα) να ολοκληρώσει την συνήθη κβαντομηχανική περιγραφή του μικρόκοσμου. Η θεωρία προτάθηκε αρχικά από τον Louis de Broglie, αλλά στη συνέχεια εγκαταλείφθηκε πρόωρα, στα μέσα της δεκαετίας του 1920. Στη συνέχεια, η θεωρία διατυπώθηκε πάλι ανεξάρτητα και αναπτύχθηκε περαιτέρω από τον David Bohm το 1952 (γιαυτό μερικές φορές ονομάζεται «Μπομιανή Μηχανική»).
Ο Bell, ο οποίος υποστήριξε την θεωρία του Bohm μέχρι τον πρόωρο θάνατό του το 1990, έδωσε μια πολύ ωραία επισκόπηση της βασικής ιδέας της γράφοντας:
Ενώ οι πρωτοπόροι της κβαντικής φυσικής αγωνιούσαν για το ερώτημα «σωματίδιο» ή «κύμα»
Ο de Broglie το 1925 πρότεινε την προφανή απάντηση: και «σωματίδιο» και «κύμα».

feynman1.png?w=700

H θεωρία de Broglie – Bohm

Δεν είναι σαφές από τη μικρότητα του σπινθηρισμού στην οθόνη (π.χ. στο πείραμα συμβολής ηλεκτρονίων)

https://physicsgg.me/2013/03/17/to-ιδεατό-πείραμα-συμβολής-ηλεκτρονίων/

ότι έχουμε να κάνουμε με ένα σωματίδιο; Και δεν είναι σαφές, από τα σχήματα περίθλασης και παρεμβολής, ότι η κίνηση του σωματιδίου κατευθύνεται από ένα κύμα; Ο De Broglie έδειξε λεπτομερώς πώς η κίνηση ενός σωματιδίου, που διέρχεται μόνο από μία από τις δύο οπές σε ένα πέτασμα, θα μπορούσε να επηρεαστεί από τα κύματα που διαδίδονται και στις δύο οπές.Και επηρεάζεται τόσο ώστε το σωματίδιο δεν πηγαίνει εκεί που τα κύματα ακυρώνονται, αλλά καθοδηγείται προς την κατεύθυνση που συνεργάζονται. Αυτή η ιδέα μου φαίνεται τόσο φυσική και απλή, που λύνει το δίλημμα κύμα-σωματίδιο με τόσο ξεκάθαρο και κλασικό τρόπο, που είναι μεγάλο μυστήριο για μένα ότι αγνοήθηκε. Από τους πρωτοπόρους της κβαντικής θεωρίας, μόνο ο Αϊνστάιν πίστευε ότι ο de Broglie ήταν στη σωστή γραμμή. Αποθαρρυμένος, ο de Broglie εγκατέλειψε τη θεωρία του για πολλά χρόνια. Επανεμφανίστηκε πιο συστηματικά, το 1952, από τον David Bohm. Ας δούμε στη συνέχεια, με κάποια στοιχειώδη λεπτομέρεια, τι λέει αυτή η θεωρία και πώς λειτουργεί.

Σύμφωνα με τη θεωρία de Broglie – Bohm, τα περισσότερα μυστήρια και παράδοξα της ορθόδοξης κβαντικής μηχανικής προκύπτουν από τη χρήση ατελών (μη-πλήρων) περιγραφών των καταστάσεων. Δεν είναι, για παράδειγμα, ότι τα ηλεκτρόνια μοιάζουν με κύμα όταν δεν παρατηρούνται, αλλά στη συνέχεια όταν τα κοιτάμε … «καταρρέουν» μαγικά σε «αιχμηρές» θέσεις (η απλωμένη παντού κυματοσυνάρτηση περιορίζεται σε μια εντοπισμένη μορφή συνάρτησης δέλτα) όταν τα κοιτάμε. Αντίθετα, σύμφωνα με τη θεωρία de Broglie – Bohm, το ηλεκτρόνιο είναι πάντα ένα σωματίδιο με συγκεκριμένη θέση που ακολουθεί μια καθορισμένη τροχιά στον χώρο. Τα στατιστικά φαινόμενα που μοιάζουν με κύμα (όπως η κυματική συμβολή στο πείραμα των δύο σχισμών) προκύπτουν επειδή η κίνηση του σωματιδίου επηρεάζεται από ένα σχετικό κύμα.Αυτό μερικές φορές είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να το καταλάβουν επειδή είναι τόσο συνηθισμένοι, στην ορθόδοξη κβαντομηχανική, να περιγράφουν «σωματίδια» (όπως τα ηλεκτρόνια) με όρους κυματοσυναρτήσεων. Επιτρέψτε μου λοιπόν να το επαναλάβω για έμφαση: ένα μεμονωμένο ηλεκτρόνιο, σύμφωνα με τη θεωρία de Broglie – Bohm, δεν είναι ένα πράγμα, αλλά δύο – ένα κύμα και ένα (στην κυριολεξία σημειακό) σωματίδιο του οποίου η κίνηση καθορίζεται από το κύμα.

Για να διατυπώσουμε τη θεωρία με αυστηρό τρόπο, πρέπει να γνωρίζουμε τους δυναμικούς νόμους που ακολουθούνται τόσο από το κύμα όσο και από το σωματίδιο. Για το κύμα αυτό είναι εύκολο, αφού το κύμα δεν είναι τίποτε άλλο παρά η συνηθισμένη κβαντομηχανική κυματοσυνάρτηση που υπακούει στην εξίσωση του Schrödinger: i \hbar \dfrac{\partial \Psi}{\partial t} = \hat{H} \Psi
Αυτό το τμήμα είναι οικείο και ξεκάθαρο. Τι γίνεται όμως με την κίνηση του σωματιδίου; Θα μπορούσαμε να πάρουμε μια ιδέα από τη σχέση de Broglie p= \dfrac{h}{\lambda} = \hbar k, η οποία συνδέει την ορμή του σωματιδίου p με το μήκος κύματος λ (ή τον κυματαριθμό k) του σχετικού κύματος.
(Σημειώστε ότι αυτή η εξίσωση είναι πολύ δύσκολο να κατανοηθεί εκτός αν υπάρχουν στην πραγματικότητα δυο (στην κυριολεξία) αντικείμενα: ένα κύμα και ένα σωματίδιο!)
Αυτό δείχνει ότι όταν η κυματοσυνάρτηση είναι επίπεδο κύμα \Psi \sim e^{ikx} με καθορισμένο κυματαριθμό k, το σωματίδιο πρέπει κινείται με ταχύτητα:

v= \dfrac{p}{m}=\dfrac{\hbar}{m}k  \,\,\, (1)

Aλλά ποιά είναι η ταχύτητα στη γενική περίπτωση που η κυματοσυνάρτηση δεν είναι σαν την ειδική περίπτωση του επιπέδου κύματος, και ως εκ τούτου δεν έχει έναν συγκεκριμένο κυματαριθμό k; O απλούστερος τρόπος γενίκευσης της τελευταίας εξίσωσης είναι να γράψουμε την κυματοσυνάρτηση στην «πολική μορφή» \Psi(x,t) = R(x,t) e^{iS(x,t)} έτσι ώστε το R να είναι το μέτρο και S η φάση, οπότε:

v=\dfrac{\hbar}{m} \dfrac{\partial S} {\partial x}  \,\,\, (2)

Για την λύση επιπέδου κύματος S(x,t)=kx- \omega t η εξίσωση (2) δίνει την (1). Αλλά η εξ. (2) έχει νόημα για οποιαδήποτε \Psi (x,t). Με μια διαφορά: για την γενική κυματοσυνάρτηση \Psi (x,t) η κλίση της φάσης \dfrac{\partial S}{\partial x} είναι συνάρτηση των x και t. Πού ακριβώς πρέπει να αποδώσουμε την ταχύτητα του σωματιδίου; Η προφανής απάντηση είναι: στην πραγματική θέση X(t) του σωματιδίου!
Ο απλούστερος δυνατός υποψήφιος νόμος που περιγράφει την κίνηση του σωματιδίου υπό την επίδραση του κύματος σύμφωνα με την θεωρία de Broglie-Bohm είναι:

v=\dfrac{dX(t)}{dt} = \left[ \dfrac{\hbar}{m} \dfrac{\partial S(x,t)}{\partial x} \right]_{x=X(t)} \,\,\, (3)

όπου S(x,t) είναι η μιγαδική φάση της κυματοσυνάρτησης. Ας σημειωθεί ότι αυτό μπορεί να γραφεί ισοδύναμα (συναρτήσει της κυματοσυνάρτησης) ως εξής: \dfrac{dX(t)}{dt}= \dfrac{\hbar}{m} Im \left[ \dfrac{\left( \frac{\partial \Psi}{ \partial x} \right)}{\psi} \right]_{x=X(t)}, όπου «Im» σημαίνει το «φανταστικό τμήμα» της κυματοσυνάρτησης.

Σύμφωνα λοιπόν με τη θεωρία de Broglie-Bohm, ένα απλό ηλεκτρόνιο (για παράδειγμα) είναι ένα κύμα και ένα σωματίδιο, όπου το κύμα υπακούει στην εξίσωση του Schrödinger και το σωματίδιο κινείται υπό την επίδραση του κύματος, υπακούοντας την εξ. (3).

bohm.png Στην περίπτωση ενός ελεύθερου σωματιδίου, από την εξίσωση Schrödinger προκύπτει η διάδοση ενός επίπεδου κύματος-οδηγού, που καθοδηγεί την κίνηση του σωματιδίου σε τροχιά που είναι κάθετη στις επιφάνειες σταθερής φάσης.

Σε γενικές γραμμές, σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, είναι βέβαιο ότι κάθε σωματίδιο βρίσκεται πάντα κάπου. Αλλά συνήθως δεν γνωρίζουμε την ακριβή θέση του! Η κατανομή πιθανοτήτων των θέσεων του σωματιδίου P(x,t)=|(x,t)|2 (που σύμφωνα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης είναι θεμελιώδεις) ερμηνεύεται από τη θεωρία de Broglie-Bohm ως μια κατανομή θέσεων που προκύπτουν απλά από την ατελή γνώση της αντίστοιχης κατανομή των θέσεων, P(x, 0) = |Ψ(x, 0)|2 τη χρονική στιγμή t=0. Η εν λόγω θεωρία λύνει το πρόβλημα της μέτρησης, γιατί το σωματίδιο υπάρχει και βρίσκεται πάντα σε συγκεκριμένο σημείο. Όταν μια πειραματική συσκευή αναζητά το σωματίδιο, το βρίσκει εκεί που βρίσκεται. Οι εξισώσεις της θεωρίας de Broglie-Bohm είναι ντετερμινιστικές. Η πιθανότητα ερμηνεύεται από την άγνοιά μας για τις αρχικές θέσεις των σωματιδίων, όπως και σε άλλες εφαρμογές των πιθανοτήτων στη φυσική.

double-slit-experiment.png?w=903

Oι Φιλιππίδης, Dewdney και Hiley, στην δημοσίευσή τους με τίτλο «Quantum interference and the quantum potential«,

https://link.springer.com/article/10.1007/BF02743566

(1979,  Il Nuovo Cimento B, vol. 52), εφάρμοσαν την θεωρία de Broglie-Bohm για να υπολογίσουν τις τροχιές των ηλεκτρονίων στο πείραμα των δυο σχισμών. Παρατηρείστε ότι καμία από τις τροχιές δεν διασχίζει το επίπεδο συμμετρίας ανάμεσα στις δυο σχισμές. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα σωματίδια που παρατηρούνται στο κάτω ή πάνω μισό της δεύτερης οθόνης προέρχονται αντίστοιχα από την κάτω ή πάνω σχισμή.

Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την θεωρία de Broglie-Bohm μπορεί κανείς να διαβάσει στο αντίστοιχο κεφάλαιο του βιβλίου «Foundations of Quantum Mechanics»,Springer International Publishing AG 2017, του Travis Norsen:

Ένα σφάξιμο «με το βαμβάκι» της μπομιανής κβαντομηχανικής μπορεί κανείς να διαβάσει στο βιβλίο του Στέφανου Τραχανά από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, «Οι ερμηνείες της κβαντομηχανικής».

https://physicsgg.me/2021/11/20/οι-ερμηνείες-της-κβαντομηχανικής/

Ίσως το μοναδικό (;) βιβλίο στην ελληνική βιβλιογραφία που αναφέρεται λεπτομερώς στη θεωρία de Broglie-Bohm.

https://physicsgg.me/2023/01/14/εναντίον-της-ερμηνείας-σκάσε-και-υπολ/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Δημιουργήστε έναν λογαριασμό ή συνδεθείτε για να σχολιάσετε

Πρέπει να είσαι μέλος για να αφήσεις ένα σχόλιο

Δημιουργία λογαριασμού

Εγγραφείτε για έναν νέο λογαριασμό στην κοινότητά μας. Είναι εύκολο!.

Εγγραφή νέου λογαριασμού

Συνδεθείτε

Έχετε ήδη λογαριασμό? Συνδεθείτε εδώ.

Συνδεθείτε τώρα
×
×
  • Δημιουργία νέου...

Σημαντικές πληροφορίες

Όροι χρήσης