Wurde ich heute morgen von einem Auto angefahren?

Ashers oben geschriebener Kommentar ist einfach falsch, und der Grund ist ziemlich grundlegend in der Quantenmechanik. "Das Auto fährt dich leicht an" funktioniert in der Quantenmechanik nicht.

Der Grund dafür ist, dass schwache Effekte – wie sehr kleine, aber von Null verschiedene Werte der Wellenfunktion eines Elektrons, das sehr weit vom Kern entfernt ist – keine winzigen , aber beobachtbaren Effekte hervorrufen, wie es in der klassischen Physik der Fall ist.

Stattdessen hat die Wellenfunktion eine probabilistische Interpretation. Da es sehr weit vom Kern entfernt ist und nicht Null ist, bedeutet dies, dass eine kleine Wahrscheinlichkeit besteht , dass ein endlicher Effekt auftritt.

In der Quantenmechanik können Sie also fragen, ob Sie ein Auto angefahren hat – ob eine Reaktion stattgefunden hat. In der Quantenmechanik müssen Fragen zu physikalischen Systemen (einschließlich diesem) durch Messungen beantwortet werden, sonst sind sie physikalisch und wissenschaftlich bedeutungslos.

Und die Quantenmechanik sagt einige Wahrscheinlichkeiten für das eine oder andere Ergebnis der Messung voraus. Wenn nur 0,0001 % der integrierten$\int |\psi|^2$des Elektrons befand sich in der Entfernung$R$gleich dem Abstand Ihres Körpers vom Auto, dann bedeutet dies, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,9999 % überhaupt keine Interaktion stattgefunden hat .

Andererseits gibt es eine Wahrscheinlichkeit von 0,0001 %, dass eine Interaktion stattgefunden hat, aber es wäre keine kleine Interaktion. Es wäre eine ziemlich große, wie die Ionisierung eines Atoms – des Autos oder Ihres Körpers.

Auch in der Quantenmechanik bedeuten kleine Wellenfunktionen nicht kleine Kräfte. Sie bedeuten endliche (nicht so kleine) Sprünge, die mit winzigen Wahrscheinlichkeiten auftreten.

Auch hier ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie morgens überhaupt nicht von einem Auto angefahren wurden.

Man kann dafür so viele ernsthafte Beispiele nennen, wie wir wollen. Wenn zum Beispiel ein radioaktiver Kern zerfällt, wächst die Wellenfunktion für ein Alpha-Teilchen allmählich außerhalb des Kerns. Das bedeutet nicht, dass das Alpha-Teilchen immer „schwach zu spüren“ ist. Stattdessen bedeutet es, dass es eine gewisse Wahrscheinlichkeit gibt, dass der Kern bis zu einem gewissen Moment zerfallen ist, und eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass er intakt geblieben ist.

Auch kann man Teilchenkollisionen wie die am LHC in Betracht ziehen. Es können verschiedene Quantenprozesse stattfinden; sie werden durch Feynman-Diagramme beschrieben. Die zwei kollidierenden Protonen haben einen unendlichen Querschnitt, um durch die elektrostatische Abstoßung zu interagieren. Also ja, es gab immer eine Wechselwirkung dieser elektrostatischen Art. Es wird äquivalent interpretiert als die Gewissheit, dass einige sehr weiche Photonen emittiert werden. (Man könnte sagen, dass der obige Karosseriekontakt auch zwischen zwei Elektronen elektrostatisch elastisch war, in diesem Fall würde er immer auftreten.)

Aber es gibt auch andere, kurzreichweitige Kräfte, die endliche Wirkungsquerschnitte vorhersagen. Bei manchen Reaktionen kann ein solcher endlicher Prozess – begleitet von der Produktion von Pionen etc. – stattfinden. Aber in anderen findet es streng genommen nicht statt. Die Atome interagieren effektiv zB mit Van-der-Waals-Kräften, die als schnelleres Potenzgesetz der Entfernung abnehmen und einen endlichen Wirkungsquerschnitt haben. Wenn wir also von ähnlichen Wechselwirkungen zwischen den ganzen Atomen sprechen, dann ist die Wechselwirkung wahrscheinlich überhaupt nicht aufgetreten – genau null bei einer Wahrscheinlichkeit von fast 100 %.