„Existiert“ ein Teilchen zwischen Emission und Detektion?

Bei Betrachtung eines einfachen Young-Doppelschlitz-Setups:

Die klassische Idee, dass ein Teilchen mit definierter Position und Impuls zwischen der Quelle und der Detektionsplatte existieren muss, führt zu philosophischer Angst, und die Quantenmechanik wird am häufigsten interpretiert (und scheint tatsächlich am sinnvollsten zu sein), wenn Teilchen tatsächlich nicht sind „Kartoffelklumpen“ zwischen Quelle und Detektion, sondern nur am Ort der Detektion als wirklich existierend bezeichnet werden.

Mit anderen Worten, die Frage der Teilchengeschichte, dh "Was hat Teilchen 'b' TUN, bevor ich es entdeckt habe?" ist im QM unsinnig, und es wird viel Mühe darauf verwendet, uns davon abzubringen, auf diese Weise zu denken.

Meine Frage ist folgende:

Feynmans Wegintegral-Ansatz und die Verbesserung schwacher Messungen scheinen beide darauf hinzudeuten, dass wir zwar nicht in der Lage sind, genau zu erkennen, welchen Weg ein bestimmtes Teilchen mit hoher Genauigkeit genommen hat, es aber tatsächlich ein Teilchen gibt, das einen Weg einschlägt den ersten Platz. Dies scheint meinem Verständnis von QM zu widersprechen, das ausdrücklich am besten funktioniert, wenn die Idee, dass Partikel definierte Pfade jeglicher Art nehmen, so schnell wie möglich über Bord geworfen wird.

Die Idee, dass Partikel in gewisser Weise tatsächlich "Kartoffelklumpen" sind, wird durch die Laufzeit weiter verstärkt, auch wenn während ihres Fluges kein Versuch einer schwachen Messung unternommen wird:

Photonen (oder Elektronen usw.), die an der Teilchenquelle unseres Experiments erzeugt werden, werden nicht zufällig auf meiner Detektionsplatte erscheinen, die 5 Meter entfernt platziert ist; Stattdessen werden sie auf vorhersehbare und rechtzeitige Weise eintreffen, sodass ich meine Uhr starten kann, wenn das Photon emittiert wird, und vorhersagen kann, wann es auf meinen Detektor trifft, da das Photon gehorsam in der von c /5m vorgegebenen Zeit ankommt . Die bloße Tatsache, dass das Photon in einer wiederholbaren und vorhersagbaren Zeitspanne ankommt, legt nahe, dass es während dieser Zeitspanne in irgendeiner Weise, Gestalt oder Form existiert .

Dass der Pfadintegralansatz funktioniert, dass die Laufzeit eingehalten und vorhersagbar ist und dass schwache Messungen verwendet werden können, um die "am häufigsten befahrenen Pfade" aufzubauen, all dies scheint zumindest ein Indizienbeweis dafür zu sein, dass währenddessen etwas im klassischen Sinne existiert die Zeitspanne zwischen Emission und Erkennung , und ich hoffe, dass die Community mich auf den richtigen Weg (Wortspiel beabsichtigt) bringen kann, um diese Widersprüche in Einklang zu bringen.

In meinem Buch kann die Antwort darauf "ja" oder "nein" oder "sieben" (aber definitiv eine dieser drei) lauten, weil es keine plausible Definition dessen gibt, was "es existiert" bedeutet, ohne etwas zu messen. Außerdem finde ich in Ihrer Argumentation nichts, was etwa gegen die Kopenhagener Interpretation spricht
@Bort Sicherlich habe ich keine Konflikte mit Kopenhagen (oder einer anderen QM-Interpretation) festgestellt, und bis jetzt habe ich mich QM als genau Messung = Existenz genähert; Die Zuverlässigkeit der Laufzeiten lässt mich dies jedoch in Frage stellen. Wenn ich eine Population energetischer Elektronen erzeugen und sie auf eine Detektorplatte schießen und vorhersagen kann, wann sie ankommen, erscheint es unsinnig zu behaupten, dass sie zwischen meinem Emitter und Detektor nicht existieren. Sie werden als kleine Klumpen ausgestoßen und als kleine Klumpen erkannt, und sie brauchen genau die Zeit, die ein Klumpen der Größe x brauchen sollte, um anzukommen ...
Nein, das können Sie nicht, denn dazu müssten Sie ihre Position und Geschwindigkeit kennen
@Bort Selbst wenn wellenartige Merkmale beobachtet werden, spürt mein Detektor den Aufprall eines kleinen Elektronenklumpens, wenn jeder im Beugungsmuster auftrifft. Es ist schwer zu erkennen, wie eine andere Interpretation als der epistemische Realismus attraktiv ist, da der Zusammenbruch der Wellenfunktion dann lediglich eine Änderung unseres Wissensstandes ist (eine 80% ige Wahrscheinlichkeit, dass Regen zu "es regnet") wird.
@Bort, während es über viele Läufe Abweichungen um einen Mittelwert geben wird, können wir das natürlich. Die Ankunftszeit variiert um einen Mittelwert, der perfekt mit dem übereinstimmt, was Sie aus ihrem anfänglichen Energiezustand vorhersagen können. So wie Photonen in Zeiten mit winzigen Schwankungen um c ankommen.
Ich möchte den Kommentarbereich nicht zuspammen und habe keine Zeit für eine vollständige Antwort, also nur noch ein Kommentar: Wenn es "eine Änderung des Standes unseres Wissens" wäre, dann wäre der Weg, den das Elektron nimmt, Gegenstand einer "versteckten Variablen". ". Die Existenz (oder das Fehlen davon) ist (bis zu einem gewissen Grad) Gegenstand von Bells Theorem. Vielleicht klärt das Nachschlagen einige Dinge für Sie. Mein Punkt im vorherigen Kommentar war: Es gibt keine "wohldefinierte" Laufzeit, weil Sie nicht wissen können, wo das Teilchen beginnt und mit welcher Geschwindigkeit. Sie haben eine zeitabhängige Wahrscheinlichkeit zu erfassen, die zu einer mittleren Zeit führt
Die Lösung des Rätsels ist so trivial, dass die meisten Menschen sie gar nicht hören wollen: Photonen sind keine Teilchen. Sie sind Quanten. Deshalb nennen wir die Quantenmechanik Quantenmechanik und nicht Teilchenmechanik. Wie im Experiment Teilchen aus Quanten entstehen, hat Mott bereits 1929 gezeigt. Abgesehen davon ... Bruce Lee ist genau richtig. Versuche zu verstehen, was er dir sagen will.

Antworten (1)

Ein paar Punkte vorab

  1. Das Feynman-Wegintegral sagt niemals aus, dass ein Teilchen einen bestimmten Weg nimmt. Stattdessen besagt es, dass das Skalarprodukt zwischen Anfangs- und Endzustand eine Summe über alle Wege im Ortsraum ist. Es impliziert niemals, dass ein Weg eingeschlagen wurde.

  2. Auch ähnlich schwache Messungen verletzen die Postulate der Quantentheorie in keiner Weise. Es ist ein Messschema, das der projektiven Messung entgegengesetzt ist, das vollständig nach den etablierten Gesetzen der bestehenden Quantentheorie arbeitet und von der Kopplung des Systems an den Apparat abhängig ist und nichts widerspricht, obwohl es sicherlich so definiert ist wie in der Originalarbeit, es kann zu Ergebnissen führen, die sich von denen unterscheiden, die durch projektive Messungen gemessen werden. Die Frage, ob schwache Werte tatsächlich physikalisch sind, ist noch nicht gelöst.

Kommen wir zur eigentlichen Frage,

Aus der speziellen Relativitätstheorie wissen Sie also, dass ein Photon, das aus einer Entfernung von 5 m kommt, Sie in 5/c Sekunden erreicht. Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant und das ist das Naturgesetz. Aber das bedeutet nicht, dass das Photon Sie in 5/c Sekunden erreicht! Zwei Möglichkeiten, dies zu verstehen

  1. Wenn Sie für eine große Anzahl von Messwerten auf einem Detektor die genaue Zeit messen, zu der das Photon auf den Detektor trifft, dann haben die Photonen eine Unsicherheit im Zeitintervall, die durch geschätzt wird

Δ T Δ E ≈ ℏ

Die physikalischen Auswirkungen dieser Beziehung bestehen darin, dass für ein ausreichend kleines Zeitintervall die Energie eines Systems verletzt werden kann und somit eine Streuung des Erfassungszeitintervalls auftritt.

  1. Der Unterschied zwischen dem Feynman-Pfadintegral und der klassischen Physik besteht darin, dass es eine Summe über alle im Feynman-Pfadintegral eingeschlagenen Pfade gibt, während die klassische Mechanik dem Pfad der geringsten Wirkung in der physikalischen Welt folgt. Wenn Sie an Feynmans Formulierung glauben, kann das Photon eine unendliche Anzahl von Wegen nehmen, um die angegebenen 5 m zurückzulegen. In diesem Fall wird Ihnen eine genaue Bestimmung der Zeit, zu der das Photon den Bildschirm erreicht, sagen, welchen Weg das Photon nimmt, während es sich immer bei c bewegt. Um der Quantenmechanik zu folgen, wird es also eine zeitliche Streuung bei der Detektion von Photonen geben.

IMO ist die Frage, ob ein Partikel zwischen Erkennung und Ursprung existiert, bedeutungslos. Auch schwache Werte im Rahmen schwacher Messungen sind IMO nicht physikalisch. Und auch die von Ihnen vorgebrachten Argumente geben keinen wirklichen Hinweis darauf, ob zwischenzeitlich ein Teilchen existiert. Obwohl es philosophisch befriedigend ist, eine eindeutige Antwort zu haben, bringt die Frage nicht wirklich etwas.

Sie geben an, dass "eine genaue Erkennung des Zeitpunkts, zu dem das Photon den Bildschirm erreicht, Ihnen mitteilt, welchen Weg das Photon nimmt ... damit QM befolgt werden kann, gibt es eine zeitliche Streuung bei der Erkennung des Photons." Dies ist sicherlich bei mehreren Versuchen der Fall, aber für ein einzelnes Photon in einem einzigen Lauf kommt es zu einer einzigen Zeit t an, was bedeuten würde, dass wir wissen können, welchen Weg es genommen hat. Und ob es genau c ist, spielt keine Rolle, verwenden wir stattdessen Elektronen - mein Punkt ist, dass (Fortsetzung ...)
Die Tatsache, dass diese Quantenobjekte zuverlässig in einer erwarteten Zeitspanne auftauchen, impliziert an und für sich eine unabhängige Existenz zwischen den Messungen. Und ich würde sagen, dass die Feststellung, ob QM grundsätzlich ontisch oder epistemisch ist, sicherlich „etwas bewirken“ würde, da klügere Köpfe dann ihre Zeit damit verbringen, Formalismen wie de Broglie-Bohm nachzugehen. Wenn sich zwischen dem Emitter und dem Detektor ein Stück Kartoffel befindet, das einen physikalischen Weg nimmt, dann ist das eine grundlegend andere Sicht auf das Universum, als mir in QM beigebracht wurde, und das sollte eine beantwortbare Frage sein.
Schön ... endlich eine Person, die es richtig macht!
@JamesPattarini, du kannst Elektronen nehmen, es ist cool. Aber es ist besser, Photonen zu verwenden, weil sie eine garantierte Garantie dafür haben, dass ihre Geschwindigkeit immer c aus der speziellen Relativitätstheorie ist. Nun, für ein einzelnes Photon könnte es zu einem bestimmten Zeitpunkt eintreffen T 1 und eine andere zu zeit T 2 und so weiter bis T N . Das sagt Ihnen, dass es keinen speziellen Weg wie in der klassischen Mechanik gibt. Das ist alles, was ich sage.
Die Interpretation von @JamesPattarini de Broglie-Bohm ist innovativ, sie erzählt von einer deterministischen Theorie, aber meiner Meinung nach nimmt ihre explizite Nichtlokalität ihren Fall weg. Ich habe einige Bedenken, daran zu glauben. Aber seien Sie versichert, die Tatsache, dass Objekte zuverlässig in einer erwarteten Zeitspanne auftauchen, gibt Ihnen keinen Rückschluss auf eine unabhängige Existenz. Ich brauche ein überzeugenderes Argument. Wie auch immer, mein Punkt ist, dass die Frage der unabhängigen Existenz nach Meinung der meisten Menschen nicht von Bedeutung ist, da ein Großteil der Physik funktioniert, ohne darüber nachzudenken.
@JamesPattarini, die Frage, die Sie gestellt haben, ist nett und absolut gültig und definitiv von philosophischer Bedeutung, aber Sie gewinnen keine enormen physikalischen Erkenntnisse, wenn Sie die Frage lösen, auch verbunden mit der Tatsache, dass sie möglicherweise unlösbar ist. Deshalb wird diesem Thema in der Physik-Community nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt. Abgesehen davon sind die von Ihnen angesprochenen Punkte leicht falsch. Behalten Sie sie im Hinterkopf und prüfen Sie, ob Sie mit überarbeiteten Argumenten aufwarten können.
@BruceLee Danke für die ausführlichen Antworten, ich werde ein bisschen mehr darauf eingehen, aber ich verstehe, was du sagst. Ich bin neugierig auf Ihr Gefühl, dass schwache Werte nicht physikalisch sind und Nichtlokalität ein Schlag gegen de Broglie-Bohm ist - ich bin aus anderen Gründen kein Fan der Theorie, aber erfordert Bells Ungleichung nicht Nicht- Lokalität?
„Existiert“ ein Teilchen zwischen Emission und Detektion?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v