Frage:
Ist die Welle-Teilchen-Dualität eine echte Dualität?
user14445
2012-12-08 01:51:31 UTC
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Ich höre oft von der Welle-Teilchen-Dualität und wie Teilchen Eigenschaften sowohl von Teilchen als auch von Wellen aufweisen. Ich frage mich jedoch, ob dies tatsächlich eine Dualität ist. Auf der grundlegendsten Ebene wissen wir, dass alles aus Teilchen besteht, ob es sich nun um Photonen, Elektronen oder vielleicht sogar um Strings handelt. Dieses Licht zeigt zum Beispiel auch wellenartige Eigenschaften. Warum ist das überhaupt wichtig? Wissen wir nicht, dass alles aus Partikeln besteht? Mit anderen Worten, war Young nicht falsch und Newton richtig, anstatt dass beide Recht hatten?

* "Wir 'wissen', dass alles aus Teilchen besteht, ob es sich um Photonen, Elektronen oder vielleicht sogar Strings handelt." * Tatsächlich wissen wir auch, dass diese Teilchen durch ein mathematisches Gerüst richtig beschrieben werden - Pfadintegrale - bei denen die Welleneigenschaften von grundlegender Bedeutung sind.
Ich empfehle Ihnen, [http://dx.doi.org/10.1209/0295-5075/1/4/004] zu lesen (Grangier, P., Roger, G. & Aspect, A. (1986). Experimentelle Beweise für einen Photonen-Antikorrelationseffekt auf einen Strahlteiler: Ein neues Licht auf Einzelphotonen-Interferenzen. Europhysics Letters (EPL), 1 (4), 173–179.) und dann versuchen, Ihre Meinung zu ändern. Dies ist ein klares Experiment, das zeigt, dass Licht weder ein Teilchen noch ein Wellenfeld ist: Es ist ** sowohl ** ein Teilchen ** als auch ** eine Welle. Freundliche Grüße
Wow, ich bekomme Antworten von beiden Seiten des Spektrums, weiß nicht, welche richtig sind.
Das EPL-Papier stellt klar fest: "Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zu jedem klassischen Wellenmodell des Lichts, stimmt jedoch mit einer Quantenbeschreibung überein, die Einzelphotonenzustände beinhaltet." Wie in meiner Antwort und in weiteren Kommentaren gesagt, ist das Wellenmodell nur eine Annäherung an das zugrunde liegende Modell von Partikeln; Photonen sind Quantenteilchen (siehe Link zur CERN-Website).
Leider gibt es in der Quantenmechanik einige Mythen und Missverständnisse, die sich in der Literatur selbst verbreiten. Leider müssen Sie wählen. Zum Beispiel, werden Sie dem vertrauen, was ein Poster sagt, das dafür bekannt ist, ein persönliches Blog zu führen und dessen Beiträge zur Quantenmechanik Null sind? Oder werden Sie darauf vertrauen, was ein Autor, der für die Entwicklung einer modernen Formulierung der Quantenmechanik bekannt ist, in einem der besten Lehrbücher der Quantenmechanik sagt (einem modernen Lehrbuch, das korrigiert, was in älteren Lehrbüchern gesagt wird?
@user14445 Ich denke, Lubos gibt eine umfassende Darstellung dessen, was die Dualität in Bezug auf die Quantenmechanik bedeutet. Wie ich in meiner ergänzenden Antwort betone, sind die verschiedenen Terminologien nicht mehr verwirrend, wenn Sie bedenken, dass "Welle" eine Wahrscheinlichkeitswelle und keine Amplitudenwelle ist.
Zehn antworten:
Luboš Motl
2012-12-08 02:11:29 UTC
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Dualität ist die Beziehung zwischen zwei Entitäten, von denen behauptet wird, dass sie als Merkmale des zugrunde liegenden Objekts grundsätzlich gleich wichtig oder legitim sind.

Die genaue Definition einer "Dualität" hängt davon ab auf den Kontext. In der Stringtheorie bezieht sich eine Dualität beispielsweise auf zwei scheinbar ungleiche Beschreibungen eines physikalischen Systems, dessen physikalische Konsequenzen, wenn sie absolut genau untersucht werden, absolut identisch sind.

Die Welle-Teilchen-Dualität (oder der Dualismus) ist es nicht weit entfernt von dieser "extremen" Form der Dualität. Es heißt in der Tat, dass Objekte wie Photonen (und aus ihnen zusammengesetzte elektromagnetische Wellen) und Elektronen sowohl Wellen- als auch Partikeleigenschaften aufweisen und gleichermaßen natürlich, möglich und wichtig sind.

Tatsächlich können wir das sagen Es gibt zwei äquivalente Beschreibungen von Partikeln - in der Positionsbasis und der Impulsbasis. Ersteres entspricht dem Teilchenparadigma, letzteres entspricht dem Wellenparadigma, da Wellen mit genau definierten Wellenlängen durch einfache Objekte dargestellt werden.

Es ist sicherlich nicht wahr, dass Young falsch und Newton richtig lag. Bis zum 20. Jahrhundert schien es offensichtlich, dass Young mehr Recht hatte als Newton, da Licht unbestreitbar Welleneigenschaften aufweist, wie in Youngs Experimenten und Interferenz- und Beugungsphänomenen im Allgemeinen zu sehen ist. Die gleichen Wellenphänomene gelten für Elektronen, die sich in vielen Zusammenhängen auch als Wellen verhalten.

Tatsächlich wird die "Theorie von fast allem" nach dem Stand der Technik als Quantenfeldtheorie bezeichnet und basiert auf Felder als fundamentale Objekte, während Teilchen nur ihre quantisierten Anregungen sind. Ein Feld kann Wellen haben und die Quantenmechanik sagt nur, dass für eine feste Frequenz $ f $ die in der Welle getragene Energie ein Vielfaches von $ E = hf $ sein muss. Die Ganzzahl, die das Vielfache zählt, wird als Anzahl der Partikel interpretiert, aber die Objekte sind grundlegendere Wellen.

Man kann auch eine Perspektive oder Beschreibung annehmen, in der Teilchen elementarer aussehen und die Wellenphänomene nur eine sekundäre Eigenschaft von ihnen sind.

Keiner dieser beiden Ansätze ist falsch; Keiner von ihnen ist "qualitativ genauer" als der andere. Sie sind wirklich gleichermaßen gültig und gleichermaßen legitim - und bei korrekter Beschreibung mathematisch gleichwertig -, weshalb das Wort "Dualität" oder "Komplementarität" so angemessen ist.

Die Welle-Teilchen-Dualität ist ein altes Missverständnis, das in modernen Lehrbüchern und Papieren vermieden wird.
Die Teilchenphysik arbeitet in der Impulsdarstellung, während das Doppelspaltexperiment, das das Interferenzmuster erzeugt, die Positionsdarstellung verwendet. Es ist seltsam, dass Sie glauben, dass sich die Teilchenphysik mit dem "Wellenparadigma" befasst. Die Teilchenphysik befasst sich mit Teilchen: Quarks, Elektronen, Photonen, Neutrinos ...
Felder werden nur im altmodischen Ansatz als grundlegend angesehen, der mehreren Einwänden ausgesetzt ist: Unter anderem sind die Felder nicht beobachtbar. Wie Weinberg in seinem jüngsten Lehrbuch erklärt, ist der alte Ansatz "sicherlich ein Weg, schnell in das Thema einzusteigen, aber es scheint mir, dass er dem reflektierenden Leser zu viele unbeantwortete Fragen hinterlässt". Das moderne Bild wird im Weinberg-Lehrbuch entwickelt, in dem "_Ere Teilchen stehen an erster Stelle - sie werden in Kapitel 2 vorgestellt _" ...
Felder sind nicht grundlegend. Weinberg führt sie in Kapitel 5 ein und nur als technisches Werkzeug (wie bereits erwähnt, sind die Felder nicht beobachtbar), das für bestimmte Arten von Interaktionen und dynamischen Regimen gültig ist. Teilchen sind viel grundlegender als Felder, und das ist der Grund, warum Teilchen in verallgemeinerten Theorien verwendet werden, die über den Rahmen der Feldtheorie hinausgehen. Die Äquivalenz oder Dualität, die Sie vortäuschen, liegt nur in Ihrer Vorstellungskraft, nicht in der Natur :-)
@juanrga Sie sind mit dieser Antwort nicht einverstanden? Ich würde gerne hören, wie Lubos auf Ihre Verpflichtungen eingeht.
@user14445 Nicht nur ich bin mit seiner Antwort nicht einverstanden, sondern alle Referenzen, die ich zitiert habe: Klein, Ballentine, Weinberg, Mandl & Shaw, CERN, ...
@juanrga Ich kann sehen, dass Sie, wenn Sie Teilchenphysik betreiben - was Weinberg ist - Teilchen als grundlegend behandeln würden, weil Sie hauptsächlich an Streuproblemen interessiert waren. W argumentiert jedoch, dass Lor. Invarianz + Clusterzerlegung + QM führt unweigerlich zur Quantenfeldtheorie. Einige Dinge machen mich ein wenig unruhig mit einer pauschalen "Partikel sind fundamentale" Haltung - zum Beispiel kohärente Zustände, die eine unbestimmte Partikelzahl haben, Unruh-Effekt ... Ich nehme an, ich persönlich komme um das Problem herum, indem ich vermeide, eine feste Meinung darüber zu haben, worüber Dinge (Teilchen / Felder) sind grundlegend!
@twistor59: Die im Weinberg-Lehrbuch angegebene Behandlung, bei der Felder nur als technisches Werkzeug zum Aufbau von Interaktions-Hamiltonianern mit bestimmten Anforderungen eingeführt werden, gilt über Teilchenphysik und Streuprobleme hinaus. Für eine Partikeltheorie mit den von Ihnen genannten Effekten gibt es kein Problem. Bekanntlich kann sogar die Vakuumpolarisation durch eine reine Teilchentheorie beschrieben werden. Sie haben jedoch meine obige Bemerkung darüber weggelassen, wie Teilchen grundlegender sind und in Theorien verwendet werden, die über den Bereich der Feldtheorie hinausgehen ...
... Schließlich ist Ihre "_ führt unweigerlich zur Quantenfeldtheorie_" falsch. Wie Weinberg kürzlich in einem Vortrag bemerkte: "_Jetzt wirken all diese Vorbehalte wirklich nur gegen die Idee, dass die endgültige Naturtheorie eine Quantenfeldtheorie ist. Sie lassen die Sichtweise offen, die eigentlich die Sichtweise meines Buches ist , dass, obwohl man nicht argumentieren kann, dass Relativitätstheorie plus Quantenmechanik plus Clusterzerlegung notwendigerweise nur zur Quantenfeldtheorie führt ..._
Es ist sehr wahrscheinlich, dass jede Quantentheorie, die bei ausreichend niedriger Energie und großen Entfernungen Lorentz-invariant aussieht und das Cluster-Zerlegungsprinzip erfüllt, auch bei ausreichend niedriger Energie wie eine Quantenfeldtheorie aussieht. Dies ist im Wesentlichen das, was ich gesagt habe oben sind Felder und Quantenfeldtheorie __not__ grundlegende nur Annäherungen.
@juanrga Ich habe einen [Chatroom] (http://chat.stackexchange.com/rooms/6782/particle-or-field-concept-more-fundamental) erstellt, um dieses Gespräch fortzusetzen, da es sich möglicherweise in die Länge zieht ...
@twistor59: Vielen Dank, aber ich bin kein registrierter Benutzer und kann nicht am Chat teilnehmen. Auf jeden Fall kann ich Ihre Chat-Nachricht lesen und bin mir nicht sicher, ob ich mit jemandem chatten möchte, der mit dem Thema nicht vertraut ist, die Literatur nicht gelesen hat und behauptet, "also weiß ich nicht genau, wie das funktioniert". aber ich möchte immer noch mit mir darüber diskutieren, warum er nicht einverstanden ist.
@juanrga Ich bin sehr gespannt, wie Ihre Interpretation (so nenne ich sie) mit den bekannten Ergebnissen der QFT in gekrümmter Raumzeit in Einklang gebracht wird, in der die Partikelinterpretation von Feldanregungen auf schwerwiegende Probleme stößt. Können Sie das näher erläutern?
@Danu Warum schreiben Sie mir die Referenzen anderer Autoren zu? Wie Weinberg in seinem Buch erwähnt, messen wir im Labor Partikel. Felder sind nur Werkzeuge. Es gibt kein Problem mit gekrümmten Raumzeiten. Nur einige Leute, die vorgeben, das Konzept eines Partikels aus einer QFT in gekrümmter Raumzeit zu erhalten.
@juanrga Behaupten Sie also, dass es beispielsweise auch bei der Definition des Vakuums keine Probleme gibt? Können Sie eine allgemeine Methode zum Aufbau des Vakuums in einer gekrümmten Raumzeit angeben?
@LubosMotl Bedeutet das, dass die Quantenfeldtheorie das Problem der Wellenteilchen-Dualität dadurch löst, dass sie auf konsistente Weise vollständig erklärt, warum Materie sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften hat?
@StanShunpike - Die Welle-Teilchen-Dualität war nie ein "Problem", sie war von Anfang an ein bestimmendes Merkmal und eine Tugend der Quantenmechanik (oder "Quantentheorie").Selbst die nicht-relativistische Quantenmechanik beschreibt die Objekte so, dass sie sowohl wellenartige als auch partikelartige Eigenschaften haben.Die Quantenfeldtheorie macht dasselbe - während es auch einfacher ist, alle Teilchensammlungen als "Quantisierung eines klassischen Feldes" (oder "klassischer Wellen") zu beschreiben.Aber wenn es um grundlegende konzeptionelle Eigenschaften wie das Nebeneinander von wellenartigen und par-ähnlichen Eigenschaften geht, ändert QFT nichts
@LubošMotl im vorherigen Kommentar vergessen Sie die Kontroverse der Interpretation der Quantenmechanik.Dies ist noch nicht klar und seit seiner Geburt nicht mehr der Fall. Die Tatsache, dass Sie Ergebnisse aus einem mathematischen Rahmen erhalten können, die mit der uns zugänglichen "klassisch wahrgenommenen Realität" übereinstimmen, bestätigt die Dualität nicht.Tatsächlich wird jedes tatsächliche QM-Problem, das eingehend betrachtet wird, mit einem ausgewählten mathematischen Formalismus und mehreren ausgewählten Überlegungen behandelt, die in vielen Fällen nicht mit einem einzigartigen Bild der Quantenwelt vereinbar sind ...
Es ist von Anfang an bekannt, dass die Quantenmechanik die Möglichkeit ausschließt, die Welt durch objektiv bestimmte "Bilder" zu beschreiben.Aber seit den 1920er Jahren ist auch klar, was die neue Theorie tatsächlich ist, was sie wissen muss, was sie vorhersagen kann, wie sie sie vorhersagt und dass dieses neue Framework sowohl intern konsistent und vollständig als auch mit allen Experimenten kompatibel istwir wissen.Jede Behauptung, die diesen Tatsachen widerspricht, ist nur ein Beispiel für Pseudowissenschaften, die manchmal von populären Büchern verkauft werden.
Weinberg erwähnt in seinem Vorwort, dass er Teilchen zuerst einführt, nicht weil sie grundlegender sind, sondern weil das, was wir über sie wissen, sicherer ist.Wenn jemand zeigt, dass die relativistische Quantenmechanik falsch ist, wäre das eine Katastrophe.Ich denke, Jurangas Kommentare hier sind irreführend in Bezug auf Weinbergs Buch zu diesem Thema.Weinberg sagt nicht, dass Partikel grundlegender sind.Er sagt, was auch immer die fundamentale Theorie und ihre Struktur sein mag (Strings oder etwas anderes), bei niedrigen Energien sollte sie wie eine Quantenfeldtheorie aussehen.
@juanrga Ich bin froh zu sehen, dass nicht jeder die Idee von Teilchen und Photonen aufgegeben hat.
@LubošMotl, ist es richtig zu sagen, dass die Welleninterpretation eines Elektrons im Doppelspaltexperiment bereits auf Baumebene der QED zu sehen war?Angesichts der Tatsache, dass die Baumebene oft als klassische Grenze bezeichnet wird, könnte man sagen, dass das wellenartige Verhalten in gewissem Sinne klassisches Verhalten ist.Und der Grund, warum die Welt um uns herum eher Teilchen als Wellen beinhaltet, ist nur, dass Alltagsgegenstände nur stark lokalisierte klassische Wellen sind?
Ja, Sie sehen Elektroneninterferenz am Baum, klassisches QED-Niveau, da keine Quantenschleifen benötigt werden.Und ja, das ist nur möglich, weil Sie mit diesem Experiment die wellenbasierten oder feldbezogenen Eigenschaften des Elektrons untersuchen.
juanrga
2012-12-09 01:17:59 UTC
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Wie die CERN-Website hervorhebt

Die Theorien und Entdeckungen von Tausenden von Physikern im letzten Jahrhundert haben zu einem bemerkenswerten Einblick in die grundlegende Struktur von geführt Materie: Alles im Universum besteht aus zwölf Grundbausteinen, die als fundamentale Teilchen bezeichnet werden und von vier fundamentalen Kräften gesteuert werden.

Es muss betont werden, dass sie sich auf Quantenteilchen beziehen. Ein Quantenteilchen ist kein Newtonsches Teilchen. Ein Quantenteilchen ist keine Welle. Ein Quantenteilchen verhält sich niemals wie eine Welle, und dies ist der Grund, warum die Disziplin, die Quantenteilchen wie Elektronen, Quarks oder Photonen untersucht, als "Teilchenphysik" nicht "Wellenphysik" bezeichnet wird. P. >

Ihre Frage zur Welle-Teilchen-Dualität wird auf der Klein-Site gut beantwortet:

Es gibt keine echte Welle-Teilchen-Dualität.

Die Site enthüllt auch interessante historische Details darüber, wie die falschen Überzeugungen über Dualität und Komplementarität auf frühen Missverständnissen der Quantentheorie sowie einigen technologischen Einschränkungen der in frühen Doppelspalt-Interferenzexperimenten verwendeten Apparatur beruhten.

Sind "Teilchen" wirklich "Wellen"? In den frühen Experimenten wurden die Beugungsmuster ganzheitlich mittels einer fotografischen Platte erfasst, die einzelne Partikel nicht erfassen konnte. Infolgedessen wuchs die Vorstellung, dass Partikel- und Welleneigenschaften in dem Sinne inkompatibel oder komplementär waren, dass unterschiedliche Messgeräte erforderlich wären, um sie zu beobachten. Diese Idee war jedoch nur eine unglückliche Verallgemeinerung aufgrund einer technologischen Einschränkung. Heute ist es möglich, die Ankunft einzelner Elektronen zu erfassen und das Beugungsmuster als statistisches Muster zu sehen, das aus vielen kleinen Punkten besteht (Tonomura et al., 1989).

Heute wissen wir, dass Welle-Teilchen-Dualität nicht existiert und die moderne Literatur vermeidet den Begriff:

Die wundersame „Welle-Teilchen-Dualität“ blüht weiter populäre Texte und elementare Lehrbücher. Die Häufigkeit des Auftretens dieses Begriffs in wissenschaftlichen Arbeiten hat jedoch in den letzten Jahren abgenommen (dasselbe gilt für Bohrs Begriff der Komplementarität).

In der Tat, wenn eine Welle-Teilchen-Dualität vorliegt existierte oder spielte eine grundlegende Rolle, die es in modernen Lehrbüchern finden würde. Ein Kritiker in den Kommentaren appelliert an die Quantenfeldtheorie, aber Tatsache ist, dass man den Begriff "Welle-Teilchen-Dualität" nicht in den Indizes neuerer Lehrbücher der Quantenfeldtheorie wie Weinberg (Band I) oder in Klassikern wie dem von Mandl finden kann & Shaw. Warum? Weil es in der Natur keine "Welle-Teilchen-Dualität" gibt.

Sie können auch das wissenschaftliche Clossar CERN überprüfen und sicherstellen, dass kein Eintrag oder keine Erwähnung zu "Welle-Teilchen" vorliegt Dualität". Warum? Weil es in der Natur keine "Welle-Teilchen-Dualität" gibt.

Einige Leute glauben, dass die in einigen QM-Formulierungen verwendeten Wellenfunktionen echte Wellen sind, aber dies ist ein Fehler. Eine Welle ist ein physikalisches System, das Energie und Impuls trägt. Eine Wellenfunktion ist eine mathematische Funktion, die nicht beobachtet werden kann. Wellenfunktionen sind nur eine ungefähre Möglichkeit, die Zustände von echten Quantenobjekten in bestimmten Formulierungen von QM darzustellen. Der Quantenzustand eines offenen Systems kann nicht durch eine Wellenfunktion dargestellt werden. Es ist keine bloße Frage der Semantik.

Wie die oben zitierte Klein-Stelle klar erklärt, können alle Quantenphänomene einschließlich Interferenzmuster ohne Wellen-Teilchen-Dualität erklärt werden.

Man würde auch Experimente wie das des Doppelspaltes mit Elektronen analysieren. Wie oben erwähnt, ist es heute möglich, die Ankunft einzelner Elektronen zu erfassen und das Beugungsmuster als statistisches Muster zu sehen, das aus vielen kleinen Punkten besteht. Um das statistische Interferenzmuster zu erhalten, müssen Sie das Experiment während eines Zeitraums wiederholen und die Ergebnisse jedes einzelnen Laufs in einer endgültigen statistischen Zahl p überlagern >

Das beobachtete statistische Interferenzmuster entspricht einer statistischen Verteilung der Positionen verschiedener Partikel zu unterschiedlichen Zeiten. Es gibt kein Wellenverhalten für ein einzelnes Elektron:

Die Manifestationen des wellenartigen Verhaltens sind statistischer Natur und ergeben sich immer aus dem kollektiven Ergebnis vieler Elektronenereignisse. Im vorliegenden Experiment ist beim Eintreffen einzelner Elektronen in der Beobachtungsebene nichts Wellenartiges erkennbar. Erst nach dem Eintreffen von vielleicht Zehntausenden von Elektronen entsteht ein Muster, das als wellenartige Interferenz interpretiert werden kann.

Beachten Sie, dass der Autor "wellenartig" korrekt schreibt, weil Im Experiment wird keine reale Welle erkannt. Im Detektor wird nur ein statistisches Muster beobachtet.

@annaV hat eine hervorragende Bemerkung über unser modernes Verständnis dieses Experiments geschrieben. Ich möchte hinzufügen, dass die jüngsten Fortschritte in der Quantentheorie es uns ermöglichen, die Flugbahn jedes Teilchens im Experiment zu berechnen. Das Ergebnis der theoretischen Simulation des Partikels, gefolgt von jedem Partikel in einem Doppelspaltexperiment, ist

, das genau das beobachtete Verhalten und das genaue Interferenzmuster im Doppel vorhersagt Schlitzversuch.

Leider war die Entwicklung der Quantenmechanik von Mythen und Missverständnissen geplagt. Ich würde das Ballentine-Lehrbuch für eine rigorose und fortgeschrittene Behandlung der Quantenmechanik ohne alte Missverständnisse wie "Welle-Teilchen-Dualität" empfehlen:

Dieser Ansatz ersetzt die heuristischen, aber nicht schlüssigen Argumente, die auf Analogie und Welle beruhen. Teilchen-Dualität, die den ernsthaften Schüler so frustriert.

Quantenmechanik eine moderne Entwicklung gilt heute als eines der besten Lehrbücher.

In die Mathematik der Pfadintegrale und Quantenfeldtheorien sind Wellengleichungen eingebettet, und Teilchenexperimenter messen regelmäßig die Interferenz zwischen Begriffen in der störenden Expansion als Werkzeug zur Untersuchung der Physik. Die Wellennatur bleibt genauso real wie die Partikelnatur.
Ich stimme dmckee zu, die Wellennatur ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Physik. Das beobachtete Verhalten der Materie kann nur durch physikalische Konzepte wie Ausbreitung, Beugung und Interferenz erklärt werden, die alle mit Wellen und nicht mit Teilchen verbunden sind. Tatsächlich würde ich sogar sagen, dass die wirkliche Physik * meistens * die der Wellen ist! Die diskrete Partikelnatur wird erst während des Messvorgangs wirklich deutlich.
@dmckee: In den Indizes moderner QFT-Lehrbücher (Weinberg, Mandl & Shaw ...) oder im [CERN-Glossar] (http://public.web.cern.ch/public/en) finden Sie keine "Welle-Teilchen-Dualität" /science/Glossary-en.php), weil es in der Natur keine gibt. In Bezug auf Pfadintegrale und QFT glauben einige Leute immer noch, dass die Dirac- oder Klein Gordon-Gleichungen "Wellengleichungen" sind, aber moderne QFT-Lehrbücher erklären, warum dies nicht der Fall ist (das CERN-Glossar enthält nicht einmal einen Eintrag für "Welle", da es keine gibt). Interferenz und der Rest der Beobachtungen werden ohne Dualität erklärt. Siehe den Link in meiner obigen Antwort.
@MarkMitchison: Siehe meine Antwort an dmckee. Ich werde hinzufügen, dass es in einem Interferenzmuster keine echte Welle gibt, da die Wellenfunktion keine Welle ist und das Interferenzmuster nur statistisch ist. Ich habe meine Antwort bearbeitet, um weitere Details hinzuzufügen.
Dies ist nur Semantik. Ich denke, wir alle verstehen sehr gut, dass Teilchen wirklich quantenmechanisch sind und dass weder das klassische Konzept von "Teilchen" noch "Welle" völlig zufriedenstellend ist. Das macht es nicht ungültig, über Welle-Teilchen-Dualität zu sprechen, wenn es nicht verwirrend ist: Quantenteilchen teilen einige Eigenschaften klassischer Wellen und klassischer Teilchen und einige Eigenschaften, die auch nicht wirklich analog sind. Die moderne Ansicht ist, dass die Quantenfelder grundlegend sind, das Unsicherheitsprinzip jedoch die Quantisierung von Störungen im Feld (Wellen) (Teilchen) erfordert.
@MarkMitchison: Es geht nicht nur um Semantik, sondern um physikalische Genauigkeit und konzeptionelle Genauigkeit. Das Argument, das Sie versuchen, wird bereits auf der Klein-Site berücksichtigt. Überprüfen Sie den Teil mit der Aufschrift "_Thus, der Begriff" Welle-Teilchen-Dualität "ist eine Fehlbezeichnung, auch wenn er im Sinne verstanden wird ..._" und insbesondere Fußnote 40.
@MarkMitchison: Wie in meiner Antwort angegeben, gibt es in QFT keine Wellen. Ich bin auch anderer Meinung, dass Quantenfelder von grundlegender Bedeutung sind. Tatsächlich bemerkt Weinberg in seinem Lehrbuch richtig, dass man im Labor Partikel __not__ Felder misst. Er führt Teilchen zuerst in Kapitel 2 und Felder in Kapitel 5 ein. Die Felder sind nicht grundlegend und es ist tatsächlich möglich, sie vollständig aus der Theorie zu entfernen.
Entschuldigung, aber Sie streiten immer noch nur über Semantik. Die Welle könnte (von Ihnen) nur als Berechnungswerkzeug betrachtet werden, nicht als physikalische Welle, aber es ist immer noch eine "Welle", sofern dieses Wort eine Bedeutung hat (es ist das einzige Wort, das wir haben!). Wie ich bereits ausgeführt habe, sind Partikel * nur * mit der Messung verbunden. Wenn Sie der Meinung sind, dass es in der Physik nur darum geht, die Ergebnisse von Messungen vorherzusagen, ist das in Ordnung. Persönlich bin ich der Ansicht, dass es in der Physik um * Verstehen * geht und dass Sie dafür Felder benötigen. Wenn Weinberg Ihre Hauptreferenz ist, empfehle ich, es für eine ganz andere Ansicht mit Zee zu ergänzen.
@MarkMitchison: Jedes anständige Lehrbuch über QM erklärt, dass eine Wellenfunktion keine Welle ist, sondern eine nicht beobachtbare Funktion ohne direkte physikalische Bedeutung. In der Tat erwähnen fortgeschrittene Lehrbücher nicht einmal Wellenfunktionen und bezeichnen sie als "Zustandsfunktionen". Vielen Dank für die Empfehlung, aber Weinbergs Lehrbuch über QFT bietet ein genaueres Verständnis des Themas.
Dies ist eine Frage der Interpretation des Formalismus, und es ist unwahrscheinlich, dass eine weitere Diskussion produktiv ist. Lassen wir es also hier. Vielen Dank, dass Sie Ihren Standpunkt erläutert haben. Ich denke, dass dies durchaus vernünftig ist, aber ich teile ihn nicht. :) :)
@MarkMitchison: Ok, aber lassen Sie mich betonen, dass es sich nicht um Interpretation oder Semantik handelt. Ändern Sie "Welle" durch ein anderes Wort, das Sie bevorzugen, aber es wird fortgesetzt, ohne dass eine "Ket-Partikel-Dualität", "Wellenfunktion-Partikel-Dualität" vorhanden ist. Ändern Sie die Interpretation von QM, und die Wellenfunktion bleibt weiterhin nicht beobachtbar. Es wurde gezeigt, dass die Felder vollständig beseitigt werden können, wie Feynman zuerst vorgeschlagen hat; Wie könnte etwas Unnötiges grundlegend sein?
Zu sagen, dass "nicht beobachtbar" gleich "nicht real" ist, ist definitiv eine Interpretation und keine Frage der "Strenge". Haben Sie jemals die Krümmung der Raumzeit beobachtet? Wie auch immer, wir sollten das wirklich aufhalten!
@MarkMitchison Die Raumzeitkrümmung ist nicht real, sondern eine bloße "geometrische Analogie", wie Weinberg sie nennt. Aus diesem Grund können Sie die Theorie in der flachen Raumzeit umformulieren und dieselben physischen Phänomene ohne Krümmung beschreiben. Man würde ein physikalisches System von formalen Elementen unterscheiden, die für ein bestimmtes Modell spezifisch sind.
Lassen Sie mich hinzufügen, dass Nima Arkani-Hamed mehrfach gesagt hat, dass es keine Wellenteilchen-Dualität gibt, es geht nur um Quantenteilchen. Sie erkennen nur Partikel, klicken klicken klicken in Detektoren. Das Standardmodell ist eine Partikeltheorie
@Revo Ja, jeder der Punkte im obigen Bild ist ein Klick.
Hallo.Ich finde Ihre Antwort und Ihre Kommentare am interessantesten, vor allem, weil die Art und Weise, wie Sie das Thema ansprechen (mit Ihren Gedanken und auch unter Bezugnahme auf andere Wissenschaftler), einige ernste Fragen beantwortet, die ich auch habe.Ich möchte Sie fragen, ob Sie mir einige Referenzen zu Büchern und Artikeln zum Thema Dualität und vielleicht auch zu Feldern geben können, aber im Allgemeinen hauptsächlich zur Quantenmechanik durch einen moderneren (und rigoroseren Missverständnis) Ansatz.Ich gehe in mein viertes Studienjahr und es wäre sehr hilfreich, wenn ich anders an den Themen meines Studiums arbeiten könnte als ...
... die Schule beruft sich derzeit auf Folgendes: Das heißt, sie lesen die Angelegenheit hauptsächlich für die Prüfungen, ohne nachzudenken oder ein bisschen mehr zu suchen - ohne sich darum zu bemühen, die ganze Angelegenheit und die betrachtete Theorie sauberer zu verstehen, wenn ich es so sagen darf.Beachten Sie bitte, dass das Problem nicht die Notwendigkeit des Lesens für Prüfungen ist, sondern die Tatsache, dass Themen wie die Welle-Teilchen-Dualität auf dogmatische Weise oder (und das ist der häufigste Fall) auf gleichgültige Weise wie grundlegende Naturprinzipien gelehrt werden.ohne irgendwelche Fragen oder Diskussionen von den Lehrern zu stellen - es gibt einige gute Lehrer in meinem ...
Abteilung, aber Mittelmäßigkeit ist (zumindest) die Hauptebene meiner Schule.Jede Hilfe wäre also spürbar.Am Ende ist es etwas anderes, gute Noten in den Prüfungen zu bekommen oder Klassen zu bestehen und über Physik, Theorien und Natur sprechen zu können.Vergib mir meinen langen Kommentar und danke.
@juanrga: Dein letztes Bild ist kaputt.Bitte beheben Sie das.
@MarkMitchison Jedes dieser Phänomene kann leicht auf der Partikelbasis erklärt werden.Die Welle wird nicht benötigt, ich kann nicht einmal beschrieben werden.
@MarkMitchison Welle ist nicht das einzige Wort, das wir haben.Es kann nicht einmal erklärt werden, was eine Welle ist, wenn es um Licht geht.Alle Lichtphänomene lassen sich leicht auf Partikelbasis erklären.Wellen oder die Idee von Wellen werden nicht einmal benötigt.
@MarkMitchison Die Welle ist auch unerklärlich.
juangra Einige Erklärungen zum Doppelexperiment finden Sie hier [http://physics.stackexchange.com/questions/158105/can-the-intensity-distribution-behind-edges-and-slits-be-explaint-by-the-interac).Die Idee ist, dass die Wechselwirkung zwischen dem Teilchenstrom und den Oberflächenelektronen der Kanten quantisiert wird und dadurch die Intensitätsverteilung hinter den Kanten auftritt.
@juanrga Die Berufung auf die böhmische Mechanik als der QFT vorzuziehen ist ein sicheres Zeichen dafür, dass das Dogma die tatsächliche Physik übertrumpft.QFT erklärt (und prognostiziert) erfolgreich den Higgs-Mechanismus, die Hawking-Strahlung und zu viele andere Phänomene, um Felder aufzulisten, die als einfache mathematische Werkzeuge ignoriert werden können, während nur auf dem Teilchenbild bestanden wird.Die Tatsache, dass Sie Klicks in Ihren Detektoren sehen, steht in keinem Konflikt mit QFT.
@JPattarini (i) Ich habe mich nicht auf die böhmische Mechanik berufen, sondern auf Standardbücher zur Teilchenphysik und Quantenmechanik, wenn ich erkläre, dass es keine Dualität gibt und alles aus Teilchen besteht, nicht aus Wellen.(ii) Kein Experiment widerlegt, was ich gesagt habe, selbst Weinberg gibt in seinem QFT-Buch zu, dass man bei diesen Experimenten nur Partikel misst.(iii) Quantenbahnen haben Formulierungen, die nicht mit der böhmischen Formulierung zusammenhängen.(iv) Es gibt eine böhmische Formulierung von QFT.
@juanrga Ich weiß, dass ich zu spät bin, aber ich möchte eine Frage für Ihre Argumentation stellen. Wenn Sie der Meinung sind, dass die Wellenfunktion eine rein mathematische und abstrakte Funktion ist und keine physikalische oder materialistische Existenz hat, wie kommt es dann, dass das aktuelle Bild des Wasserstoffatoms (https://io9.gizmodo.com/the-first-image-ever-of-a-hydrogen-atoms-orbital-struc-509684901) die Elektronenorbitale klar darstellen, die tatsächlich ein Ergebnis der Wellennatur von Elektronen sind?
@AjinkyaNaik Weder Wellenfunktionen noch Orbitale sind zu beobachten.Was man in Experimenten misst, sind Elektronendichten und damit verbundene physikalische Eigenschaften.Darüber hinaus ist nur für einzelne Elektronen die Positionswellenfunktion $ \ Psi (x, t) $ eine Funktion der Raumzeit, für zwei oder mehr Elektronen sind die Positionswellenfunktionen nicht einmal in der 4D-Raumzeit definiert.
@juanrga Was verursacht Ihrer Meinung nach die Unschärfe um den Kern des Wasserstoffatoms in dem Bildlink, den ich in meinem vorherigen Kommentar angegeben habe?
anna v
2012-12-09 20:42:30 UTC
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Ich denke, Sie werden von den Antworten weniger verwirrt sein, wenn Sie klar bedenken, dass Wellengleichungen spezifische Differentialgleichungen sind, die für viele klassische Systeme gelten, die seit über zwei Jahrhunderten sehr detailliert untersucht wurden

Es kam vor, dass die Differentialgleichungen, die zuerst das beobachtete quantisierte Verhalten des Mikrokosmos beschrieben, wie die Schrödinger-Gleichung, ebenfalls Wellen sind Gleichungen. Deshalb spricht man von Wellenfunktionen. Aber und es ist etwas, das immer wieder betont werden muss, was die quantenmechanischen Lösungen beschreiben, sind keine Wellen in der Größe des "Teilchens" in $ (x, y, z, t) $, sondern die Wahrscheinlichkeit , ein "Teilchen" bei $ (x, y, z, t) $ oder mit vier Vektoren $ (p_x, p_y, p_z, E) \; zu finden. $

Die Die Terminologie "Teilchen", die in der klassischen Physik nützlich ist, wie zum Beispiel in den Molekülen eines idealen Gases, schafft hier Verwirrung. Wir sollten sie "elementare Entitäten" nennen, die als Wahrscheinlichkeitswellen für einige Manifestationen beschrieben werden können, wie in dem Bild mit zwei Schlitzen in Juanrgas Antwort hier, und manchmal als Teilchen des klassischen Verhaltens, dh mit spezifischen Koordinaten und spezifischen vier Vektoren, die ihre Bewegung beschreiben für andere Verhaltensweisen.

 electron positron pairs

Diese Elektronen-Positronenpaare erscheinen bei bestimmten $ (x, y, z, t) $ mit bestimmten vier Vektoren in diesem Blasenkammerfoto.

Richard Di Rocco
2013-10-25 23:18:59 UTC
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Schauen Sie, das Abfeuern aufeinanderfolgender Elektronen nacheinander im Doppelspalt-Versuchsaufbau zeigt tatsächlich Einzelelektronendetektionsereignisse auf der Detektorplatte. und es ist auch wahr, dass nach vielen solchen Ereignissen ein Muster entsteht, das mit einem Interferenzmuster übereinstimmt. Die bloße Aussage, dass das Interferenzmuster aus dem statistischen Muster vieler Erkennungsereignisse resultiert, erklärt überhaupt nicht, warum dieses Muster zufällig mit Welleninterferenz übereinstimmt! Die einzelnen Detektionsereignisse stimmen zwar mit der Teilchennatur des Elektrons überein, aber das Welleninterferenzmuster nach Akkumulation vieler solcher Einzelereignisse stimmt mit der Wellennatur des Elektrons überein. Anstatt die Wellennatur des Elektrons zu verwerfen, zeigt das Beschriebene ziemlich deutlich die Welle-Teilchen-Dualität, die einige als real zu leugnen versucht haben. Das Interferenzmuster muss ausschließlich in Bezug auf die Teilchenphysik erklärt werden, wenn man die Wellennatur des Elektrons leugnen will, und das habe ich noch nicht gesehen. Andererseits habe ich noch keine Erklärung dafür gehört, wie eine "Wahrscheinlichkeitswelle" eine tatsächliche physikalische Interferenz aufweisen kann, wenn es sich nur um eine mathematische Abstraktion handelt. Daher muss auch der Wellenaspekt der Wellenteilchen-Dualität weiter erklärt oder verstanden werden.

Sklivvz
2012-12-09 20:16:32 UTC
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Obwohl alles aus Partikeln besteht, sind sie keine typischen " Billardkugel " - Partikel, da sie eine Phase haben.

Duality Quelle sup>

Die Folge davon ist, dass sie Beispiele für Interferenzen zeigen, wenn sie angemessen eingerichtet sind. Zum Beispiel:

  • Im Doppelspaltexperiment treffen Partikel nach Interferenzmustern auf den Bildschirm anstatt nach einfachen Streuungen

  • In einem Atom sind Elektronen an bestimmte Orbitale gebunden, die ihren Resonanzfrequenzen

und vielem mehr entsprechen.

Das in meiner Antwort zitierte Ballentine-Lehrbuch widmet mehrere Abschnitte, um zu zeigen, wie die Identifizierung eines einzelnen Teilchens mit einem Wellenpaket oder mit einer Wellenfunktion zu Widersprüchen und experimentellen Diskrepanzen führt.
@juanrga welche Abschnitte genau bitte?
@Revo Kapitel 9 überprüfen.
BrianWa
2012-12-24 11:01:04 UTC
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Mit anderen Worten, war Young nicht falsch und Newton richtig, anstatt dass beide richtig waren?

Die Lokalisierung definiert, was die meisten Physiker als Teilchen betrachten würden, d. h. ja, Newtons Äther befreit von seiner trägen Phase. Die Physik des 20. Jahrhunderts hängt jedoch immer noch vom trägen Stadium ab und kann nicht leugnen, dass Wellen das Herzstück des SM sind. Aber wenn wir die Mathematik modifizieren können, werden wir dann Wellen los (wie jemand am CERN sagt)? Immer noch NEIN . Die Dualität ist ein tiefes Prinzip für eine Quantenwelt, auch wenn die Natur der Wellen in der Quanteninformationstheorie noch aussortiert werden muss.

Erinnern Sie sich daran, dass das Heisenbergsche Unsicherheitsprinzip abgeleitet werden kann durch die Annahme von de Broglies Regel für Wellenmaterie (Wellenlängen begrenzen die Auflösung). Diese Verwendung von Masse ist physikalischer als die klassische, bei der es sich eigentlich nur um einen Parameter handelt. (Ironischerweise war es, wie Sie wissen, Newton (und Descartes und Galileo), der die Verwirrung der trägen Stufe auslöste). Jetzt wird uns beigebracht, an Lichtwellen in einem "Vakuum" a la Maxwell zu denken, aber dies würde Newton dazu bringen, sich in seinem Grab zu drehen. Wir müssen an die Hintergrundraumzeit denken, die aus den em-Feldern hervorgeht. Dies ist der moderne Standpunkt (aber noch scheint niemand ihn zu verstehen). Dann beschreiben Wellen und Teilchen zwei unterschiedliche Eigenschaften von Raumzeiten - eine lokale (Ereignisse) und eine nichtlokale (Interferenz usw.). Wir gehen davon aus, dass neue Theorien beide Arten von Informationen erfordern. Dies ist alles eine übermäßige Vereinfachung, aber sehen Sie, wie Newton nur für Ideen des 20. Jahrhunderts geeignet ist und nicht darüber hinaus. Young ist also immer noch falsch im Kontext des alten Äthers, aber die Kontinuität der Ideen von der klassischen Optik zu QM und QFT kann nicht vergessen werden, wenn wir die Idee der Wellenfunktionen auseinander ziehen. Beachten Sie auch, dass die historischen Experimente sehr sorgfältig gezeigt haben, dass sowohl Wellen als auch Teilchen Aspekte der zugrunde liegenden Natur sind - und unser schwaches Verständnis.

Wo ist dann de Broglie jetzt? Das Unsicherheitsprinzip in der Stringtheorie verwendet tiefe mathematische Dualitäten (STU). Im Prinzip kommt es von einem modifizierten de Broglie-Prinzip (ich kenne keinen guten Schiedsrichter, sorry). Dies geht weit über die ursprüngliche WPD hinaus, aber ich denke, dies unterstreicht die Bedeutung der WPD. Ein Ereignis ist nicht nur ein Punkt der klassischen Raumzeit (weil dies in einer Theorie mit Unsicherheit unphysisch ist), daher ist WPD in gewissem Sinne die beste Idee, um Raumzeitzustände aufzubauen von lokalen und nicht lokalen Informationen.

Schrödinger's Cat
2012-12-10 01:42:24 UTC
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Ihre Wahrnehmung der Realität basiert auf Ihrem IQ, der in der Alltagswelt entwickelt wurde. Wenden Sie es nicht an, um die Quantenwelt zu verstehen.

Alle Bewohner des Quantenreichs sind etwas, das wir noch nicht vollständig verstanden haben. Sie sind weder Teilchen noch Wellen ... sie sind etwas anderes. Unsere Alltagssprachen haben keine Wörter, um diese Art von Dingen zu benennen.

Das Doppelspaltexperiment von Young besagt, dass es sich um Wellen handelt (Doppelspaltexperimente können auch mit Atomen durchgeführt werden , Elektronen usw., nicht nur Licht). Compton-Streuung & Photoelektrischer Effekt sagen, dass es sich um Partikel handelt. Sie kombinieren die Ergebnisse aller gültigen Experimente und besitzen gleichzeitig Eigenschaften beider Wellen-&-Partikel. Der gesunde Menschenverstand kann das leugnen, aber es ist wahr.


Die moderne Version von Youngs Doppelspaltexperiment:
Falls Sie nicht wissen, wann es hell ist von derselben Quelle durch zwei parallele Schlitze geleitet werden, wird auf dem zweiten Bildschirm ein Interferenzmuster wie ein Barcode gebildet. Es ist wie eine Wasserwelleninterferenz.
Animated GIF of Young's Double-Slit Experiment Double-slit experiment
In der modernen Version des Experiments werden empfindliche Detektoren an vielen Stellen des zweiten Bildschirms platziert, um die Ankunft von Photonen zu zählen. Die Ergebnisse sind interessant: Es ist dasselbe wie das des ursprünglichen Young-Ergebnisses. Das weiße Band erhält eine sehr hohe Anzahl von Photonen. Das schwarze Band von & erhält fast kein Photon. Das Problem ist jedoch: Interferenz ist eine Eigenschaft von Wellen. Wie kann es mit Partikelmodell sein? Es gibt keine Koordination zwischen Photonen. Sie sind ganz alleine. Wie kann ein Photon wissen, wo sein Mitphoton landen würde? Nun, die Lösung hierfür ist etwas schwierig. Siehe unten.

Um das Konzept der Dualität klarer zu veranschaulichen, sehen Sie sich die moderne Erklärung von Youngs Doppelspaltexperiment mit der Schrödinger-Gleichung an: Licht offenbart sich entweder als Teilchenstrom oder als Welle. Wir sehen nicht beide Seiten der Medaille gleichzeitig. Wenn wir also Licht als Teilchenstrom betrachten, gibt es keine Welle, die diese Teilchen darüber informiert, wie sie sich & verhalten sollen, und umgekehrt. Um das Problem zu lösen, schlug Erwin Schrödinger eine Idee vor (Physiker starteten sie zunächst, aber sie veränderte die gesamte Physik). Er stellte sich eine abstrakte mathematische Welle vor, die sich im Raum ausbreitete, auf Hindernisse stieß und reflektiert und übertragen wurde, genau wie eine Wasserwelle, die sich auf einem Teich ausbreitete. An Orten, an denen die Höhe der Welle groß war, war die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen zu finden, am höchsten, und an Orten, an denen es klein war, war die Wahrscheinlichkeit am niedrigsten.
Mit der durch die Schrödinger-Gleichung beschriebenen Wahrscheinlichkeitswelle kann man diese außergewöhnliche Eigenschaft erkennen des Photons: Da das Photon entweder von Spalt 1 oder Spalt 2 übertragen werden kann, muss die Schrödinger-Gleichung die Existenz von zwei Wellen zulassen, von denen eine dem Photon entspricht, das durch Spalt 1 geht, und eine andere dem Photon, das durch Spalt 2 geht. Nichts Überraschendes Hier. Wenn jedoch zwei Wellen existieren dürfen, darf auch eine Überlagerung von ihnen existieren. Für Wellen auf See ist eine solche Kombination nichts Außergewöhnliches. Aber hier entspricht die Kombination etwas Außergewöhnlichem: Das Photon wird gleichzeitig von beiden Schlitzen übertragen!

Dasselbe gilt für jeden anderen Bewohner der Quantenwelt. Dies bedeutet, dass ein Atom, ein Elektron usw. an mehr als einer Stelle gleichzeitig existieren kann. & erledigt mehrere Dinge gleichzeitig (die Grundlage des kommenden Quantencomputers). Wenn Sie das Partikelmodell auf diese Weise sehen (was zu 100% korrekt ist), wird Ihr gesunder Menschenverstand das Wellenmodell nicht ablehnen.

Das Bild des Zwei-Spalt-Experiments, das Juanrga in seiner Antwort zeigt, wurde gemäß dem Wikipedia-Artikel mit Partikeldetektoren an den Schlitzen aufgenommen. Http://en.wikipedia.org/wiki/Two_slit_experiment#With_particle_detectors_at_the_slits .quote "Und 2012 Forscher Schließlich gelang es, den Weg, den jedes Partikel eingeschlagen hatte, korrekt zu identifizieren, ohne dass sich dies nachteilig auf das von den Partikeln erzeugte Interferenzmuster auswirkte. " Dies zeigt, dass die Interferenz eine reine Wahrscheinlichkeit ist und das Teilchen durch einen Schlitz als Ganzes geht.
Ich würde hinzufügen, dass es neuartige theoretische Techniken gibt, die auf der böhmischen Mechanik basieren und die Berechnung der Flugbahn jedes Teilchens im Doppelspaltexperiment ermöglichen.
@anna Interessant .. Sieht aus wie ich laufe wenig veraltet. Ich bin froh zu wissen, dass Quantum Decoherence kein Thema ist.
@juanrga Ich habe dies auch in meiner Papier-Einzelkanten-Sicherheit berechnet
@annav Die schwachen Messungen in diesem Artikel stimmen voll und ganz mit dem Standard-QM überein und beruhen auf der Nachauswahl, um die Karte der „eingeschlagenen Durchschnittspfade“ zu erstellen.Dies kann nur für ein Ensemble durchgeführt werden, nicht per Definition für eine einzelne Messung.Es gibt immer noch keinen einzelnen Pfad, den ein einzelnes Partikel benötigt, solange keine Messung erfolgt.Schwache Messungen enthalten.
ParaH2
2016-01-10 22:52:41 UTC
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Lassen Sie mich zunächst dieses Beispiel zeigen, wir finden viele im Netz: enter image description here

Hier sind die Detektoren die Flächen der Box, in der sich der Zylinder befindet ist. Meistens wird dieses Beispiel verwendet, um die Dualität der Partikel der Dualitätswelle zu veranschaulichen. Und wie wir sehen können, können die Detektoren einen Kreis (im gelben Detektor) oder ein Quadrat (im blauen Detektor) erkennen. Aber der Zylinder ist kein Quadrat, kein Kreis und nicht mehr beides gleichzeitig. Es ist nur ein Zylinder.

In Wirklichkeit gibt es also keine wirklich Wellenpartikel-Dualität.


Was wir sagen können, ist eher so: In der Physik versuchen wir, die Gleichung zu finden, die das Verhalten der Dinge regiert, und dafür verwenden wir Mathematik, und in allen Fällen sagen wir (und wir) muss sagen, wenn es eine Annäherung ist) alles geht so, als ob (hier ist der unten erläuterte Punkt) dies oder das ist.

Explenation:

Betrachten Sie nur eine einfache Sache, die wir in der Mechanik tun können. Wenn Sie wissen möchten, was mit einem Objekt passiert ist, wenn Sie es in die Luft werfen. Wenn Sie bedenken, dass es nur sein Gewicht als Kraft und nicht mehr ist, werden Sie feststellen, dass sein Weg eine Parabel ist. Und wenn Sie einen Film von Ihrem Objekt in der Luft machen und seine Position Bild für Bild betrachten, werden Sie zu dem Schluss kommen, dass alles so läuft, als ob der Pfad meines Objekts eine Parabel ist. Aber in Wirklichkeit ist es falsch, es gibt Reibungen aufgrund der Luft und die Erde dreht sich, dann gibt es eine gewisse Trägheitskraft usw. Dann werden wir mit der Zeit immer präziser in unserem Kalkül, und wenn Sie verschiedene Gleichungen für kennen Ihr Weg und wenn Sie einen sehr guten Detektor haben (anstelle Ihrer Augen), haben Sie die Möglichkeit zu sagen: "Oh ja, es ist, als ob alles so läuft, wie diese Lösung dieser Gleichung versucht, darzustellen.


Kommen wir nun zur Dualität zurück. Wir haben einige Gleichungen, die mehr oder weniger gut erklären, was in der Quantenmechanik passiert ist. Und für einige Lösungen einiger Gleichungen können wir im Young-Experiment sagen, dass alles so läuft, wenn die "Partikel" Wellen sind, und für den photoelektrischen Effekt können wir sagen, dass alles so läuft, wenn die "Partikel" Partikel sind. Aber in Wirklichkeit wissen wir nicht genau, was sie sind. Und wie wir beim Zylinder sehen, können wir daraus schließen, dass es möglich sein sollte, dass "Partikel" keine Partikel oder Wellen sind und nicht mehr beide gleichzeitig.

Als Einstein versuchte, die photoelektrischen Phänomene zu erklären, stellte er Photonen nicht als Teilchen dar, sondern wie eine Energiedichte, die sich auf engstem Raum ausbreitet (hier fällt es mir schwer, aus dem Französischen zu übersetzen, ich werde einen Freund fragen und später ändern, wenn es falsch ist) eine elektromagnetische Welle, die das Licht ist. Und das Photon wird nur als die Energie dargestellt, die es trägt.


Zusammenfassend können wir sagen, dass die Wellenpartikel-Dualität nicht wirklich real ist. Um ein Problem zu lösen, ist es manchmal einfacher zu berücksichtigen, dass das "Partikel" eine Welle ist, weil die Gleichungen arbeiten besser mit, und für einige andere Probleme werden wir sie aus den gleichen Gründen als Partikel betrachten. Aber wir wissen nicht genau, was sie sind, und sie sind in der Mathematik definiert, haben Wahrscheinlichkeitsdichte, und in der Realität geht alles so, wie es ist, aber in der Realität (ohne Maß, weil wie Sie können in meinem Beispiel des Zyklinders sehen, dass das Maß die Realität als etwas wirklich anderes transformiert, hier zweidimensionale Objekte für eine von drei Dimensionen) es muss etwas wirklich anderes sein, das wir vielleicht nie sehen oder uns niemals vorstellen können, weil unser Gehirn ist zu begrenzt.

Wizzerad
2014-11-16 04:29:10 UTC
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Ich würde meiner Meinung nach sagen, dass Newton über Photonen spricht (und dann verallgemeinert): Newton zeigte, dass sich Licht wie Teilchen verhält, während Huygens zeigt, dass sich Licht wie Wellen verhält. Beide haben / hatten sicherlich Recht, da sie es gerade gezeigt haben! Was unter "Wellenverhalten" oder "Teilchenverhalten" zu verstehen ist, könnte in Frage gestellt werden, aber ich gehe davon aus, dass sich alle hier in etwa einig sind, worauf ich mich beziehe.

Die Quantenmechanik (QM) beendete den Kampf gerade durch die Vereinheitlichung der Bild und zeigt, dass beide Beschreibungen für Materiezustände relevant sind! QM zeigt, dass ein Teilchen durch eine Wellenfunktion (hier würden sich alle einig sein) und damit durch eine Welle beschrieben wird. Obwohl die Wellenfunktion sicherlich nicht die herkömmliche klassische Welle ist, zeigt sie sicherlich Welleneigenschaften wie Phase und Interferenz; Dies ist genau das, worüber wir uns alle hier einig sind, sie auf das "Partikelverhalten" zu verweisen.

In Bezug auf das oben Gesagte glaube ich, dass alle zustimmen. Einige von uns haben möglicherweise unterschiedliche Meinungen zu Aussagen wie "Wenn das Partikelverhalten erkannt wird, kann das Wellenverhalten nicht angezeigt werden" und umgekehrt. Dieses Ausschlussprinzip ist irgendwie abklingend und muss genau definieren, was wir unter Teilchen- oder Wellenverhalten verstehen. Normalerweise lauten die Definitionen, auf denen die Experimente basieren: "Partikel" werden an einer definierten Position erfasst, während Wellen interferieren. Es wurde angezeigt, dass beim Erkennen des "Weges" das Partikel vorbeigegangen ist (Partikelverhalten). Interferenz verschwindet. Sobald Sie diese Informationen löschen, tritt eine Interferenz auf. Wenn wir das Ausschlussprinzip darauf beschränken, glaube ich erneut, dass alle hier damit einverstanden sind.

Sedumjoy
2017-04-06 09:52:47 UTC
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Ich beantworte es lieber so.Das Teilchen x oder die Welle x kann ein Teilchen sein und es kann eine Welle sein, die jedoch nicht gleichzeitig gemessen wird.Die Dualität, die ich glaube, bezieht sich auf die Mathematik.Die Mathematik ist in beiden Fällen konsistent.Die Mathematik hat keine Beschreibung, wann diese Entität ein Teilchen oder eine Welle sein soll, wenn sie gleichzeitig gemessen werden.Ich glaube nicht, dass irgendein Experiment gleichzeitig die Teilchennatur und die Wellennatur gemessen hat.Wie zum Beispiel im Doppelspaltexperiment sehen Sie nicht, dass die Fotovervielfacherröhre auf ein Photon klickt, während Sie im Vordergrund ein Interferenzmuster sehen, oder?Dualität existiert, aber es gibt nichts, was vorschreibt, dass Dualität nicht dem Gesetz der ausgeschlossenen Mitte folgen kann.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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