The Nobel Prize in Physics 2022

[Stalker]

Aikani kuluksi väittelin GPT:n kanssa, epämääräinen epätarkkuus käsitteeni epämääräisyys johti epätarkkaan epämääräisyyteen

"Kvanttimekaniikan ennustukset ovat matemaattisesti tarkkoja, mutta tulkinta ja sen soveltaminen käytäntöön voivat herättää kysymyksiä ja haasteita. Kvanttimekaniikan ennustukset perustuvat todennäköisyyslaskennan teoriaan, mikä tarkoittaa, että ne antavat ennusteita systeemin käyttäytymisestä todennäköisyyksien muodossa. Tämä voi johtaa kysymyksiin siitä, miten ennustuksia tulisi tulkita ja soveltaa.
Esimerkiksi kvanttimekaniikan epävarmuusperiaate, joka toteaa, että hiukkasen sijainti ja liike-energia eivät voi olla täysin tarkasti määritettävissä samaan aikaan, voi olla haastava tulkittava käytännön sovelluksissa. Toisaalta, kvanttimekaniikan superpositioperiaate, joka toteaa, että hiukkanen voi olla useassa tilassa samanaikaisesti, on antanut pohjan kvanttitietokoneiden kehittämiselle, mutta sen soveltaminen esimerkiksi kemiaan tai biologiaan vaatii edelleen lisätutkimusta.
Lisäksi kvanttimekaniikan tulkinnassa on olemassa erilaisia koulukuntia, jotka tarjoavat erilaisia näkemyksiä siitä, miten teoriaa tulisi tulkita. Näihin kuuluvat esimerkiksi Kööpenhaminan tulkinta, monimaailmateoria ja pilot-aalto-teoria. Nämä tulkinnat voivat johtaa kysymyksiin siitä, mikä tulkinta on oikea tai paras.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kvanttimekaniikan ennustukset ovat tarkkoja, mutta sen soveltaminen käytäntöön ja tulkinta voivat olla haastavia ja herättää kysymyksiä. Kvanttimekaniikka on edelleen aktiivisen tutkimuksen kohde ja sen soveltaminen uusille alueille jatkuu."

[Q-S]

Sabine Hossenfelder
...
Tässä videossa, (jos kelaat alkuun), hän kuitenkin tunnustaa "kyllä, kvanttimekaniikka on outoa":

Tämä on kauniin yksinkertainen asetelma, jonka teoria esitellään alkuperäisessä artikkelissa.

Kuvassa oikealle etenevän fotonin tila on |1> ja ylös etenevän |2>. Heijastuessaan puoliläpäisevästä tai normaalista peilistä, fotoniin kohdistuu π/2 vaihesiirto.

Puoliläpäisevä peili (vasen alhalla ja oikea ylhäällä) muuntaa tilat

|1> → √½ ( |1> + i|2> ) ja
|2> → √½ ( |2> + i|1> ).

Normaalissa peilissä (vasen ylhäällä ja oikea alhalla)

|1> → i |2> ja
|2> → i |1>.

Kun pommi B ei ole mukana, kyseessä on Mach–Zehnder interferometri. Ensimmäisessä puoliläpäisevässä peilissä fotonin |p> tila lausutaan |p> = √½ ( |1> + i|2> ). Tämä on oikealle ja ylös etenevän superpositio.

Kuvassa vasemman yläkulman ja oikean alakulman peilien jälkeen tila on

|p> = √½ ( i|2> + i²|1> ) = √½ ( i|2> - |1> ).

Puoliläpäisevä peili oikealla ylhäällä muuntaa tilan

|p> = √½ ( i|2> - |1> ) = √½ ( i(√½ ( |2> + i|1> )) - √½ ( |1> + i|2> ) ) = -|1>,

jonka seurauksena vain ilmaisin C rekisteröi fotoneita todennäköisyydellä P(C) = 1, koska tila on oikealle etenevä.

Lisätään pommi B, jonka räjähtäminen kuvataan vektorilla |B>. Nyt onkin niin, että fotonin tila vasemman yläkulman ja oikean alakulman peilien jälkeen

|p> = √½( i|2> + i|B> ).

Puoliläpäisevässä peilissä oikealla ylhäällä tila muuntuu

|p> = ½ ( i|2> - |1> ) + i√½ |B>.

Tämän seurauksena ilmaisimen C todennäköisyys P(C)=0.25, ilmaisimen D todennäköisyys P(D)=0.25 ja räjähtämisen todennäköisyys P(B) = 0.5.

Tämä on hyvin yksinkertainen asetelma, jonka tulosta ei voi selittää klassisen fysiikan keinoin. On ymmärretävää, että tästä seuraa myös kuuluisia kvanttifysiikan tulkinta-äänestyksiä, koska klassisen mekaniikan logiikalla tomivat aivot eivät kykene ymmärtämään miten tilavektori |B> voi vaikuttaa noin merkittävästi kokeen lopputulokseen.

[Eusa]

Sabine Hossenfelder
...
Tässä videossa, (jos kelaat alkuun), hän kuitenkin tunnustaa "kyllä, kvanttimekaniikka on outoa":

Tämä on kauniin yksinkertainen asetelma, jonka teoria esitellään alkuperäisessä artikkelissa.

Kuvassa oikealle etenevän fotonin tila on |1> ja ylös etenevän |2>. Heijastuessaan puoliläpäisevästä tai normaalista peilistä, fotoniin kohdistuu π/2 vaihesiirto.

Puoliläpäisevä peili (vasen alhalla ja oikea ylhäällä) muuntaa tilat

|1> → √½ ( |1> + i|2> ) ja
|2> → √½ ( |2> + i|1> ).

Normaalissa peilissä (vasen ylhäällä ja oikea alhalla)

|1> → i |2> ja
|2> → i |1>.

Kun pommi B ei ole mukana, kyseessä on Mach–Zehnder interferometri. Ensimmäisessä puoliläpäisevässä peilissä fotonin |p> tila lausutaan |p> = √½ ( |1> + i|2> ). Tämä on oikealle ja ylös etenevän superpositio.

Kuvassa vasemman yläkulman ja oikean alakulman peilien jälkeen tila on

|p> = √½ ( i|2> + i²|1> ) = √½ ( i|2> - |1> ).

Puoliläpäisevä peili oikealla ylhäällä muuntaa tilan

|p> = √½ ( i|2> - |1> ) = √½ ( i(√½ ( |2> + i|1> )) - √½ ( |1> + i|2> ) ) = -|1>,

jonka seurauksena vain ilmaisin C rekisteröi fotoneita todennäköisyydellä P(C) = 1, koska tila on oikealle etenevä.

Lisätään pommi B, jonka räjähtäminen kuvataan vektorilla |B>. Nyt onkin niin, että fotonin tila vasemman yläkulman ja oikean alakulman peilien jälkeen

|p> = √½( i|2> + i|B> ).

Puoliläpäisevässä peilissä oikealla ylhäällä tila muuntuu

|p> = ½ ( i|2> - |1> ) + i√½ |B>.

Tämän seurauksena ilmaisimen C todennäköisyys P(C)=0.25, ilmaisimen D todennäköisyys P(D)=0.25 ja räjähtämisen todennäköisyys P(B) = 0.5.

Tämä on hyvin yksinkertainen asetelma, jonka tulosta ei voi selittää klassisen fysiikan keinoin. On ymmärretävää, että tästä seuraa myös kuuluisia kvanttifysiikan tulkinta-äänestyksiä, koska klassisen mekaniikan logiikalla tomivat aivot eivät kykene ymmärtämään miten tilavektori |B> voi vaikuttaa noin merkittävästi kokeen lopputulokseen.

Toimivan pommin detektori mittaa koko ajan aaltoja, ovatko ne "hyviä" laukaisemaan - tämä estää "hyvän" fotonin "pilottiaallon" käyttävän tuota reittiä, ellei se voi absorboitua detektoriin ja räjäyttää pommia. Ei ole siis mitään interferenssiä pakottamassa kohteeseen C liikemäärää säilyttäen.

Fotonin energia emissiosta aaltoilee kaikkia mahdollisia reittejä ja voi absorboitua ja itseinterferoida tilastollisesti riippuen mikä on reittiympäristön sillä kertaa sallimaa. Pommin toimiva detektori leikkaa todennäköisyydestä osan ympäristöä pois kategorisesti kiellettynä sektorina.

[JMe1]

Oletetaan alkuasetelma jossa ei ole pommia, fotonit menetät aina C:hen.
Tämän jälkeen paikkaan pommi laitetaan hila/rako (ei siis mitään pommia), joka normaalille valolle aiheuttaa kuvion "leviämisen".
Uskon että jo tämä aiheuttaa sen että C:n todennäköisyys ei enää olekaan 1, osa fotoneista menee D:hen.

[Q-S]

Oletetaan alkuasetelma jossa ei ole pommia, fotonit menetät aina C:hen.
Tämän jälkeen paikkaan pommi laitetaan hila/rako (ei siis mitään pommia), joka normaalille valolle aiheuttaa kuvion "leviämisen".
Uskon että jo tämä aiheuttaa sen että C:n todennäköisyys ei enää olekaan 1, osa fotoneista menee D:hen.

Tarkoitat ilmeisesti, että asetetaan B:n tilalle rako, jossa tapahtuu diffraktio, mutta vaihesiirtoa ei huomioida (vaihesiirto voi tosin ilmetä diffraktiossa).

Rako kääntää osan aaltofunktiosta pois alkuperäiseltä polulta. Oletetaan vaikka, että ¼ todennäköisyys jatkaa aluperäisellä polulla oikeanpuoleiseen peiliin kuten ilman diffraktiolaitettakin, ja ¾ todennäköisyydellä absorboituu jonnekin interferometrin ulkopuolelle.

Voit asettaa vektorin |B> tilalle vektorin √¾ |B> + ½|1>, missä |B> tarkoittaa ulkopuolelle diffraktoitunutta fotonia. Tämän seurauksena P(B) = 0.75. Lisäksi P(C) ja P(D) ovat molemmat nollasta poikkeavia, joita en nyt jaksa laskea.

[Q-S]

Oletetaan alkuasetelma jossa ei ole pommia, fotonit menetät aina C:hen.
Tämän jälkeen paikkaan pommi laitetaan hila/rako (ei siis mitään pommia), joka normaalille valolle aiheuttaa kuvion "leviämisen".
Uskon että jo tämä aiheuttaa sen että C:n todennäköisyys ei enää olekaan 1, osa fotoneista menee D:hen.

Tarkoitat ilmeisesti, että asetetaan B:n tilalle rako, jossa tapahtuu diffraktio, mutta vaihesiirtoa ei huomioida (vaihesiirto voi tosin ilmetä diffraktiossa).

Rako kääntää osan aaltofunktiosta pois alkuperäiseltä polulta. Oletetaan vaikka, että ¼ todennäköisyys jatkaa aluperäisellä polulla oikeanpuoleiseen peiliin kuten ilman diffraktiolaitettakin, ja ¾ todennäköisyydellä absorboituu jonnekin interferometrin ulkopuolelle.

Voit asettaa vektorin |B> tilalle vektorin √¾ |B> + ½|1>, missä |B> tarkoittaa ulkopuolelle diffraktoitunutta fotonia. Tämän seurauksena P(B) = 0.75. Lisäksi P(C) ja P(D) ovat molemmat nollasta poikkeavia, joita en nyt jaksa laskea.

Aina pitäisi laskea eikä heittää hatusta. Tuo kirjoittamani P(B)=0.75 ei tietysti pidä paikkaansa. Kun käytän mainittua diffraktioraon jälkeistä vektoria √¾ |B> + ½|1>, niin tulos on seuraava:

Ennen vasemmalla ylhäällä ja oikealla alhaalla olevia peilejä tila on

|p> = √½ ( [ √¾ |B> + ½|1> ] + i|2> ), missä hakasuluissa oleva termi on diffraktioraon läpi kulkenut todennäköisyysaalto.

Peilien jälkeen tila on

|p> = √½ ( √¾ i |B> + ½ i |2> - i|1> ) = √6/4 i |B> + √2/4 i |2> - √½ i |1>.

Oikealla ylhäällä puoliläpäisevän peilin jälkeen

|p> = √6/4 i |B> + √2/4 i √½ ( |2> + i|1> ) - √½ i √½ ( |1> + i|2> )
= √6/4 i |B> + ¼ i |2> - ¼ i |1> - ½ i |1> - ½ i |2>
= √6/4 i |B> - ¾ i |1> - ¼ i |2>

Eli siis
P(B) = 0.375,
P(C) = 0.5625 ja
P(D) = 0.0625

[Stalker]

Tämä nyt vähän haiskahtaa
https://www.discovermagazine.com/the-sc ... -and-touch

[Stalker]

Tämä nyt vähän haiskahtaa
https://www.discovermagazine.com/the-sc ... -and-touch

Tietennii kaikki ihmisen aistien varsinaiset "mittaus tapahtumat" ovat kvantti juttuja, aivot niitä sitten integroi ja ovat evoluution myötä keksineet integraaleille merkityksiä.
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5084270


https://vixra.org/pdf/1712.0129v1.pdf

[JMe1]

Muistanette kun esitin hypoteesin kaksoisrakokokeesta : Fotoni kulkee gravitaatiokentän päällä ja synnyttää edetessään palloaaltoja.
--
Tämä idea ammuttiin alas:


Vaikka videon lopussa oleva pilottiaaltoteoria saa kommenteissa paljon kannatusta, eräs kommentti kumosi idean fotonin itsensä aiheuttamista palloaaloista interferenssin aiheuttajana, ainakin oletuksessa jossa ne olisivat gravitaation muodostaman eetterin aaltoja, gravitaatioaaltoja.

Syy on se että aallot ja fotoni etenisivät molemmat nopeudella c, toisesta raosta tulleet aallot eivät koskaan saavuttaisi fotonia ja näin ne eivät voisi taivuttaa sen rataa.

[Eusa]

Muistanette kun esitin hypoteesin kaksoisrakokokeesta : Fotoni kulkee gravitaatiokentän päällä ja synnyttää edetessään palloaaltoja.
--
Tämä idea ammuttiin alas:


Vaikka videon lopussa oleva pilottiaaltoteoria saa kommenteissa paljon kannatusta, eräs kommentti kumosi idean fotonin itsensä aiheuttamista palloaaloista interferenssin aiheuttajana, ainakin oletuksessa jossa ne olisivat gravitaation muodostaman eetterin aaltoja, gravitaatioaaltoja.

Syy on se että aallot ja fotoni etenisivät molemmat nopeudella c, toisesta raosta tulleet aallot eivät koskaan saavuttaisi fotonia ja näin ne eivät voisi taivuttaa sen rataa.

Niin. Pilottiaallot voi ajatella jatkuvana (seisovana) aaltokylpynä kaikkien hiukkasten välillä.

[JMe1]

Syy on se että aallot ja fotoni etenisivät molemmat nopeudella c, toisesta raosta tulleet aallot eivät koskaan saavuttaisi fotonia ja näin ne eivät voisi taivuttaa sen rataa.
--
No, periaatteessa idea voisi edelleenkin toimia jos lähtöpisteestä rakoihin olisi erisuuret matkat ja fotoni sattuisi valitsemaan sen pidemmän reitin. Tämä tietysti näkyisi siten että jos fotonisuihku ohjataan kohti lyhyempää reittiä, interferenssiä ei juurikaan ilmenisi.

[Eusa]

Fotonihan tapahtuu aineessa - mitään fotonia ei siirry tyhjön yli fotonina.

Esim. teoriassa alitaajuinen valo voi aiheuttaa valosähköisen ilmiön, jos interferenssi (kaksi tai useampi aalto, jotka kumoavat tai vahvistavat toisiaan) luo tarpeeksi energiaa yksittäiselle fotonille materiaalin pinnassa. Tämä tarkoittaa, että alitaajuiset valoaallot vaikuttavat yhdessä niin, että ne ylittävät tarvittavan energiakynnyksen elektronien irrottamiseksi aineesta.

[JMe1]

Niin. Pilottiaallot voi ajatella jatkuvana (seisovana) aaltokylpynä kaikkien hiukkasten välillä.
--
Minun mielestä seisovat aallot kuolevat aina pois ellei joku syötä systeemiin lisää energiaa.

Ja toisaalta, olkoon mikä tahansa interferenssikuvio, se vaatii jonnekin lähimaille aktiivisen värähtelijän. Eli, vaikka massa kaarevoittaa avaruutta, ei ole olemassa sellaista massojen staattista jakaumaa joka loisi sellaisen aaltokentän joka muodostuu veteen kaksoisrakojen taakse.

Uskallan siis väittää että jos pilottiaaltoteoriasta puuttuu värähtelijä / energian syöttäjä, se ei ole vielä täysin oikein.

[Q-S]

Uskallan siis väittää että jos pilottiaaltoteoriasta puuttuu värähtelijä / energian syöttäjä, se ei ole vielä täysin oikein.

Pilottiaaltoteoria on vaihtoehtoinen muotoilu eikä sellaisenaan tuo mitään uutta kvanttimekaniikkaan. Aikariippuvaan Schrödingerin yhtälöön

iħ ∂ψ/∂t = [ (-ħ²/2m) ∇ + V ] ψ

sijoitetaan yrite

ψ(x,t) = √ρ(x,t) exp( i S(x,t) / ħ ),

missä neliöjuuressa on perinteinen kompleksisen aaltofunktion todennäköisyystiheys ρ(x,t) = ψ(x,t) ψ*(x,t). Tuo √ρ on siis reaaliluku. Funktio S(x,t) eksponentissa on myös reaalinen.

ψ on Schrödingerin yhtälön eräs ratkaisu. Ideana on esittää perinteinen aaltofunktio polaarimuodossa, joka on kompleksistasossa ajateltuna

ψ = |ψ| exp( i θ/ħ ),

missä |ψ| = √ρ on kompleksiluvun ψ itseisarvo, ja θ = S(x,t)/ħ on kulma. |ψ| ja θ ovat reaalisia.

Tällä aaltofunktiolla Schrödingerin yhtälö voidaan jakaa kahteen osaan, joista toinen on reaaliosan yhtälö

∂ρ/∂t + ∇(ρ∇S/m) = 0,

ja toinen imaginaariosan yhtälö

∂S/∂t + (∇S)²/2m + V + Q = 0.

Ensimmäinen yhtälö on todennäköisyyden säilymisen jatkuvuusyhtälö, ja toisen muoto on sama kuin klassisen mekaniikan Hamiltoinin-Jacobin aaltoyhtälöllä.

Pilottiaaltoformalismin kannalta oleellinen termi on (reaalinen)

Q = (-ħ²/2m) * [ Re( ∇²ψ/ψ ) + ( Im(∇ψ/ψ) )² ]
= (-ħ²/2m) * ∇²√ρ / √ρ.

Yhtälöistä jälkimmäinen on tavallaan klassinen, joten hiukkaseen voidaan ajatella kohdistuvan klassinen Newtonin voima

F = -∇(V + Q).

Q on kuitenkin peräisin epälineaarisesta osittaisdifferentiaaliyhtälöstä (H-J yhtälö) ja tämän asettaminen Newtonin II lain differentiaaliyhtälöön F = m r''(t) johtaa siihen, että systeemi on erittäin herkkä alkuarvolle r(0).

Pilottiaalto-potentiaalissa Q on mukana aaltofunktio ψ, joka sisältää perinteisen kvanttimekaniikan mukaisesti tiedon koejärjestelystä kaikkina ajanhetkinä. Toisin sanoen funktiossa ψ on rakojen sijainnit, niiden välinen etäisyys, etäisyydet mittalaitteeseen, olennaiset kulmat jne, ja tämä tieto on käytettävissä ennen kuin hiukkanen saapuu kuhunkin paikkaan. Tuo Q on siis kevyesti ilmaistuna koko maailmankaikkeuden tilanteen kaikkina ajanhetkinä tietävä potentiaalifunktio.

[Eusa]

Niin. Pilottiaallot voi ajatella jatkuvana (seisovana) aaltokylpynä kaikkien hiukkasten välillä.
--
Minun mielestä seisovat aallot kuolevat aina pois ellei joku syötä systeemiin lisää energiaa.

Ja toisaalta, olkoon mikä tahansa interferenssikuvio, se vaatii jonnekin lähimaille aktiivisen värähtelijän. Eli, vaikka massa kaarevoittaa avaruutta, ei ole olemassa sellaista massojen staattista jakaumaa joka loisi sellaisen aaltokentän joka muodostuu veteen kaksoisrakojen taakse.

Uskallan siis väittää että jos pilottiaaltoteoriasta puuttuu värähtelijä / energian syöttäjä, se ei ole vielä täysin oikein.

Mikä seisovan aallon tappaisi, jos ei esiinny mitään kitkan tapaista hävikkiä?