Ist Dr. Quantums Double Slit Experiment Video wissenschaftlich korrekt?

Eine schlechte Sache an dem Video ist, wie sie den Teil erklärt haben, in dem Sie versuchen zu beobachten, durch welchen Schlitz das Elektron geht. Sie ließen es mysteriöser klingen, als es wirklich ist.

Wir müssen uns fragen: Was bedeutet es, ein Elektron zu beobachten? Was bedeutet es, etwas zu beobachten? Wenn wir etwas anschauen wollen, brauchen wir Licht. Wir sehen Dinge, weil Licht von Objekten reflektiert wird und unsere Augen dieses Licht sammeln, das dann von unserem Gehirn interpretiert wird.

Wenn wir sehen wollen, durch welchen Spalt das Elektron geht, leuchten wir es an, aber das verändert das Experiment grundlegend. Kleine Teilchen reagieren sehr empfindlich auf Störungen, und das Bestrahlen eines Elektrons mit Licht ist eine große Störung. Nun, und das ist technisch, die Heisenbergsche Unschärferelation sagt Ihnen, wie stark der Weg des Elektrons durch das Licht gestört wird. Je größer die Energie des Photons ist, desto gestörter ist der Weg, aber um die Position des Elektrons genau zu bestimmen, braucht man nach Heisenberg eine hohe Energie. Hohe Energie bedeutet, das Elektron stark zu stören und als Folge das Interferenzmuster zu zerstören.

Vielleicht möchten Sie also auf Genauigkeit verzichten, um den Weg des Elektrons nicht zu sehr zu stören, aber wenn Sie das tun, zeigt Ihnen die Heisenberg-Beziehung, dass Sie die Energie des Photons so stark verringern müssen, dass Sie es nicht tun werden das Elektron nicht mehr orten kann. Das Interferenzmuster wird andererseits wieder erscheinen.

Weitere Details finden sich in den Feynman Lectures, Band 3, Kapitel 1 .

Beachten Sie, dass das Dr. Quantum-Video aus dem Pseudowissenschaftsfilm „What the Bleep Do We Know?“ stammt, der den folgenden Ansatz verfolgt:

1. Verwenden Sie Beispiele der Quantenphysik, um dem Betrachter zu zeigen, dass das Universum viel seltsamer und komplexer ist, als unsere grundlegende menschliche Wahrnehmung/Intuition vermuten lässt.

2. Versuchen Sie, den Betrachter davon zu überzeugen, dass, wenn Quantenverrücktheit real ist, die Verrücktheit von jemandem, der einen 35.000 Jahre alten Kriegergeist namens Ramtha channelt, ebenfalls real ist.

3. Profitieren.

Trotz seiner Mängel ist das Dr. Quantum-Video an sich nicht schlecht. Aber ich denke, die Quelle wissenschaftlicher Informationen sollte bei der Bewertung ihrer Genauigkeit berücksichtigt werden. Hier gibt es ein ähnliches, aber besseres Video: http://www.youtube.com/watch?v=UMqtiFX_IQQ

Das Video ist erschreckend schlecht. Es zeigt hier drüben ein Einzelschlitz-Elektronenmuster, fügt dann einen zweiten Schlitz ein und zeigt das Muster des zweiten Schlitzes dort drüben. Dann heißt es: Was ist, wenn Sie beide Schlitze gleichzeitig offen haben?

Da das Muster des ersten Schlitzes vom Muster des zweiten Schlitzes getrennt ist, passiert tatsächlich NICHTS UNTERSCHIEDLICHES, wenn Sie beide Schlitze gleichzeitig öffnen. Es gibt keine Störungen. Aber das Video zeigt mehrere Bands. Das ist falsch.

Sie erhalten nur dann mehrere Bänder, wenn die EINZELNEN Muster jedes Schlitzes denselben Bereich auf dem Bildschirm belegen. Wenn Sie dann beide Schlitze gleichzeitig öffnen, erhalten Sie Interferenzen in diesem gemeinsamen Bereich.

Was das Video zeigt, ist völliger Unsinn.

Ich habe das Gefühl, dass dies Jack Sarfatti als digitaler Avatar ist. Wenn Sie ihm jemals begegnet sind, hat er alle möglichen seltsamen Vorstellungen von Dingen. Cedrics Kommentar zu Area 51 hat mich irgendwie auf die Palme gebracht, denn Sarfatti hat alle möglichen UFO-Ideen.

Dieses kleine Video ist richtig, verfällt aber am Ende ins Mysteriöse. Der Prozess der Messung eines Systems in einer Überlagerung besteht darin, diese Überlagerung durch eine Verschränkung zu ersetzen. Wir können es uns als einen Prozess vorstellen, bei dem die Phase, die mit der „Welligkeit“ der Überlagerung eines Systems verbunden ist, auf eine nichtlokale Eigenschaft dieses Systems mit einem anderen übertragen wird. Stellen Sie sich ein Zweispaltexperiment vor, bei dem eine Photonenwellenfunktion mit einem Bildschirm interagiert. Der Wellenvektor hat die Form

$$|\psi\rangle~=~e^{ikx}|1\rangle~+~e^{ik’x}|2\rangle$$ als Überlagerung von Zuständen für die markierten Schlitze $1$und $2$. Die Normalisierung wird angenommen. Der Zustandsvektor ist normiert als $$\langle\psi|\psi\rangle~=~1~=~\langle 1|1\rangle~+~\langle 2|2\rangle~+~ e^{i(k’~+~k)x}\langle 1|2\rangle~+~ e^{-i(k’~+~k)x}\langle 2|1\rangle$$ Die Überschneidungen $\langle 1|2\rangle$und $\langle 2|1\rangle$werden mit den Schwingungstermen multipliziert, die die Interferenzwahrscheinlichkeiten sind, die man auf der Fotoplatte misst. Wir betrachten nun die klassische Situation, in der man versucht zu messen, welchen Spalt das Photon durchquert. Wir haben ein Gerät, das das Photon an einer der Schlitzöffnungen detektiert. Wir betrachten einen weiteren überlagerten Quantenzustand. Dies ist ein Spin-Raum, der ist $$|\phi\rangle~=~\frac{1}{\sqrt {2}}(|+\rangle~+~|-\rangle).$$ Dieser Photonenquantenzustand wird mit diesem Spinzustand verschränkt. Also haben wir $$|\psi,\phi\rangle~=~e^{ikx}|1\rangle|+\rangle~+~e^{ik’x}|2\rangle|-\rangle$$ Das heißt, wenn das Photon durch Schlitz Nummer 1 geht, ist der Spin + und wenn es durch Schlitz 2 geht, ist der Spin im – Zustand. Betrachten Sie nun die Norm dieses Zustandsvektors $$\langle\psi,\phi|\psi,\phi\rangle~=~\langle 1|1\rangle\langle +|+\rangle~+~\langle 2|2\rangle\langle-|-\rangle~+~ e^{i(k’~+~k)x}\langle 1|2\rangle\langle +|-\rangle~+~ e^{-i(k’~+~k)x}\langle 2|1\rangle\langle-|+\rangle.$$ Die Spin-Zustände $|+\rangle$und $|-\rangle$sind orthogonal und somit $\langle +|-\rangle$und $\langle-|+\rangle$sind null. Das bedeutet, dass die Überlappungs- oder Interferenzterme entfernt werden. Tatsächlich wurde die Überlagerung durch eine Verschränkung ersetzt.

Diese Analyse sagt uns nicht, welcher Zustand tatsächlich gemessen wird, aber sie sagt uns, wie der Interferenzterm aufgrund der Verschränkung des von uns gemessenen Systems mit einem instrumentellen Quantenzustand verloren geht. Man muss sich also nicht auf einen direkten Kollaps berufen, um zu veranschaulichen, wie eine Überlagerung verloren geht.

Wie der Ist-Zustand ermittelt wird, ist umstritten. Wir könnten uns vorstellen, dass es ein anderes System gibt, das diesen Spin-Zustand jetzt misst. Also mit dem$|\pm\rangle$Zustände verschränken wir nun ein weiteres System mit zwei Zuständen. Es ist jedoch klar, dass dies nicht viel hilft, denn wir könnten dies induktiv „für immer“ tun und vermutlich nicht näher daran kommen, herauszufinden, welcher Zustand vorliegt. Vielleicht könnte dieser dritte Zustand jedoch eine kräftigere Drehung oder in diesem Fall ein Drehimpuls sein, sagen wir, ein sich drehender Buckyball, der auf eine niedrige Temperatur abgekühlt ist. Der Buckyball könnte eine Verschränkung eingehen, da verschiedene Quanteneigenschaften dieser beobachtet wurden. Was hat dies bewirkt? Das Pfadintegral für das gesamte verschränkte System wird nun näher an einen klassischen Pfad eingeengt. Wir haben hier ein bisschen Quantenüberlagerungseigenschaften, aber „kaum“. Jetzt müssen wir den Rotationszustand des Buckyballs messen. Dies führt uns zu einem noch größeren System und … nun, wir haben das Problem mit der Schrödinger-Katze. Jedoch, Beim Buckyball tritt eine Art Asymmetrie in das Bild ein, die den Buckyball in ein Wahrscheinlichkeitsverhältnis von 0,7 zu ​​0,3 versetzt, eine der Drehimpulskonfigurationen zu haben. Eine weitere Verschränkung reduziert das Wahrscheinlichkeitsverhältnis weiter auf 0,9 bis 0,1 und so weiter. Irgendwie wird die Verschränkungsphase komplett aus dem Bild oder in die Umgebung verlagert (bzw. abgerissen), was dann diesen Zustandsabbau in einem Maß ergibt. Aus der Perspektive eines Quantenpfadintegrals reduziert sich die Menge der Pfade auf eine immer schmalere Menge von Pfaden, die dem Ergebnis entspricht. Irgendwie wird die Verschränkungsphase komplett aus dem Bild oder in die Umgebung verlagert (bzw. abgerissen), was dann diesen Zustandsabbau in einem Maß ergibt. Aus der Perspektive eines Quantenpfadintegrals reduziert sich die Menge der Pfade auf eine immer schmalere Menge von Pfaden, die dem Ergebnis entspricht. Irgendwie wird die Verschränkungsphase komplett aus dem Bild oder in die Umgebung verlagert (bzw. abgerissen), was dann diesen Zustandsabbau in einem Maß ergibt. Aus der Perspektive eines Quantenpfadintegrals reduziert sich die Menge der Pfade auf eine immer schmalere Menge von Pfaden, die dem Ergebnis entspricht.