Может ли наша рука пройти сквозь стол?

Недавно я прочитал , что «есть 1 в 5.2 61 вероятность того, что молекулы в вашей руке и столе не сойдутся, и ваша рука пройдет сквозь него». Мне это кажется совершенно неверным, учитывая отталкивание электронов и высокую плотность твердых тел. Но, учитывая отсутствие у меня знаний в области квантовой механики , возможно ли, чтобы это произошло, рассматривая все как волны?

Хотя я и не сомневаюсь в достоверности источника, можете сослаться на тот же?
@ManasDogra Может быть, это [это]. ( reddit.com/r/Showerthoughts/comments/fh2366/… ) Формулировка кажется такой же, но в комментариях есть люди, утверждающие, что это неправильно, говоря, что это вероятность прохождения двух атомов. друг друга. Или может быть это . И, несмотря на кавычки, я не смог найти ни одной исследовательской работы.
Я считаю, что ключевым моментом авторов является то, что в физике не существует (!) закона, согласно которому два массивных объекта туннелируют друг через друга.
Во-первых, следует отметить, что подобные нелепые сценарии не ограничиваются квантовой механикой. Можно сказать, например, что существует вероятность того, что все на Земле споткнутся одновременно. Существует ненулевая вероятность того, что тепловая энергия земли может выровняться и спонтанно выбросить вас в космос. Все это возможно в классической механике при определенных допущениях, которые мы не можем проверить . Настоящая проблема здесь не в квантовой механике, а в вероятности. Частотность начинает разваливаться...
..., и вместо этого мы должны прибегнуть к байесовскому подходу, говоря о незнании вещей, а не о частоте вещей. Мы не знаем, верна ли квантовая механика даже для глупо малых вероятностей, поэтому многие допущения могут оказаться ошибочными в наших экстраполяциях.
5,2 в 61 степени? Это забавный способ сказать 10 ^ 43 или около того.
Маловероятно, но возможно, чтобы атомы вашей руки прошли сквозь стол, но еще более маловероятно в этом случае, что атомы вашей руки остались бы «атомами вашей руки».
1 из 10^43 — глупое завышение. Попробуйте 10^(10^43).
Я подозреваю, что это должно было быть 5,2x10 ^ 61 (или 5,2e61), и либо ОП, либо источник, который они цитировали, ошиблись.
Я думаю, что первоначальная оценка не учитывала тот факт, что атомы чего-то, заключенного в твердое тело или плотную жидкость, экспоненциально локализованы в масштабе нанометров. Истинная оценка, вероятно, превышает e ^ (-10 ^ 7),
Встречный вопрос, можете ли вы пойти в казино и получить миллиард раз миллиард раз 26 в рулетке? Теоретически да, но на деле никогда.
Было бы интересно смоделировать это как постоянный силовой барьер, разделяющий области с нулевым потенциалом. Сила, о которой идет речь, может быть пропорциональна модулю Юнга, а ширина равна пяти — импульсу приближающейся частицы, сравнимому с вашим средним ударом карате. Вы можете избежать математики и значительно повысить шансы, если вместо этого используете кувалду.
Понятие «Практическая невозможность» является актуальным. Если событие настолько маловероятно, что маловероятно, что оно могло бы произойти где-либо в видимой Вселенной, за все время жизни Вселенной, то для всех практических целей его можно считать невозможным.
@AdilMohammed: я очень уверен, что это либо веб-страница, которую вы нашли (это самый ранний источник, который выдает Google), либо источник, на котором ее получил автор этой веб-страницы (предположительно, от какого-то пользователя Reddit под названием «bulletking119» (но самый ранний Сообщение на Reddit датировано 2019 годом, так что здесь что-то подозрительно. В любом случае, формулировка та же, так что это лучшее, что у нас есть, если спрашивающий не укажет нам точный источник.

Ответы (4)

На мой взгляд, этот источник очень ненадежен.

Во-первых, он совершенно не может нарисовать правильную картину. Причина в том, что, хотя квантовое туннелирование возможно, вероятность того, что вся ваша рука останется целой , но туннелирует через стол, смехотворно намного меньше, чем (скажем, < 1/10 1000) .раз) вероятность того, что небольшое количество (скажем, 2) молекул из вашей руки пройдет через стол, а остальные останутся на ожидаемой стороне. Так с какой стати нам интересоваться вероятностью того, что «наша рука пройдет через стол», если она и близко не соответствует второму наиболее вероятному исходу, третьему наиболее вероятному результату или...? Ваша простая классическая интуиция совершенно верна даже с точки зрения квантовой механики, потому что фраза «ваша рука» в любом случае не относится к абсолютно точному набору частиц, поэтому действительно нелепо рассматривать квантовое туннелирование нескольких частиц «в» вашем теле. рука.

Во-вторых, частицы не «промахиваются» друг по другу, когда происходит квантовое туннелирование. Эта фраза вводит в заблуждение, поскольку предполагает, что частицы подобны крошечным твердым объектам, и им нужно «промахнуться», чтобы «пройти». Нет, совсем нет. Волновая функция любой частицы всегда выходит за пределы любого конечного потенциального барьера. Всякий раз, когда вы выполняете измерение, вы, по сути, просто манипулируете окружающей средой, чтобы частицы, которые вы измеряете, имели волновые функции с одним острым пиком (соответствующим результату вашего измерения). Местоположение этого пика может лежать за пределами классически ожидаемой области, но не потому , что частица прошла через барьер ! Она просто локализована за барьером!

В-третьих (но я не проверял), вроде бы предполагаемый в 5 · 2 61 на самом деле исходит из предположения, что задействованные частицы представляют собой просто крошечные незаряженные шарики... Если кто-то использует КМ для вычисления вероятности того, что ваша рука останется целой и проложит туннель сквозь стол (скажем, 2 см дерева), она, безусловно, будет быть меньше единицы в 10 1000 ...
Если вам нужна аналогия с последним абзацем, туннелирование больше похоже на телепортацию — вы находитесь по одну сторону барьера, а затем внезапно оказываетесь по другую сторону, но на самом деле вы никогда не путешествовали через него. Волновая функция просто разрушилась по-другому.
@Barmar: Да, хотя я хотел бы воздержаться от использования этого слова, потому что частица всегда была с обеих сторон, пока ее не локализовали. Это никогда не было только с одной стороны, что является слишком распространенным заблуждением .
Я хорошо помню, как хорошо использовал Гравитацию Земли/Юпитера, чтобы установить барьер и что-то с транспондером, и спросил о наблюдении за ним, пока он находится в пути, и какой закон был нарушен.
Вдобавок к этому существует бесконечно малая вероятность того, что каждая молекула в вашем теле проложит туннель к центру Солнца... Но этого не произойдет до того, как Вселенная либо взорвется, либо разорвется на куски.

В основе мира, в котором мы живем, лежит квантовая механика. В квантовой механике решетки атомов-молекул моделируются волновыми функциями, т.е. решениями конкретных волновых уравнений, которые определяют вероятность взаимодействия.

Также в квантово-механических системах существует вероятность туннелирования через барьер , если известна волновая функция . Ваша рука, проходящая через стол, попадет в эту категорию.

туннелирование

Стол и рука состоят из порядка 10 23 ( число Авогадро ) атомы и молекулы. Чтобы ваша рука туннелировала через одну когерентную волновую функцию, она должна описывать стол и одну вашу руку, чтобы была вероятность туннелирования. Количество молекул показывает, насколько это маловероятно, и я предполагаю, что что-то подобное использовалось для получения цифр.

Следует добавить, что вдобавок к шансу того, что рука пройдет сквозь , есть все остальные минимальные шансы, что с рукой произойдет что-то ужасное, а не просто через стол...
@Quantumwhisp Ну да, если когерентность останавливается, например, на полпути :). К счастью, все это в случаях бесконечно малой вероятности.
@Quantumwhisp Очевидно, что количество состояний, в которых атомы туннелируют и образуют руку с другой стороны, астрономически меньше, чем общее количество состояний, через которые они туннелируют.
Заключение этого ответа может звучать так, как будто число, указанное в OP, было получено с помощью какого-то надежного вычисления, которое, я полагаю, вы не считаете таковым.
@JirkaHanika Я нигде не говорю о «звуке». Волновая функция - это квантово-механическая волновая функция , по которой рассчитываются вероятности.
Я понимаю. Я просто обеспокоен тем, что вы даете ответ «в принципе», а затем предполагаете, что те же самые принципы были или могли быть использованы для получения цифр. Тогда как, скорее всего, кто-то просто считал молекулы и не заморачивался волновыми функциями. Приведенные числа кажутся мне смехотворно, непостижимо, наивно высокими , если предполагается, что такие слова, как «рука» или «стол», сохраняют свое повседневное значение.
@annav «звук» — прилагательное, означающее «основанный на разуме, чувстве или суждении».

Мне кажется, это полная ложь. . . . . . и это из-за того, что вы не в состоянии понять масштаб 1 в 5.2 61 ≈ 5 × 10 43 .

С момента Большого взрыва примерно 4 × 10 17 секунды прошли. Теперь это большое число, но нигде не такое большое, как 5 × 10 43 но предполагаемый период полураспада протона 5 × 10 41 не так далеко.

В этом контексте может помочь единица микроморта , единица риска, которая представляет один шанс на миллион внезапной смерти.

введите описание изображения здесь

Можете ли вы действительно представить, какова вероятность того, что ваша рука пройдет через стол, и что это означает, что если вы попытаетесь провести эксперимент, вам, возможно, придется ждать, пока это произойдет, намного дольше, чем возраст Вселенной?

Данная вероятность все еще кажется мне слишком высокой. Даже если вероятность того, что отдельная частица туннелирует через стол, по грубой оценке равна 1/2, наивное предположение о независимости даст вероятность около 2 − 10 23 , намного ниже заявленной цифры.
Какая ужасно вводящая в заблуждение визуализация данных: / Они просто произвольно задали размеры этих столбцов? (Сравните высоту 37 932 бара с 463...)
@SteveBennett Может быть, это не логарифмическая шкала, как это часто бывает на таких графиках? В таком случае соотношение должно быть 1,7 : 1 .
@Magma - Даже ваша намеренно наивная оценка может оказаться слишком высокой, если выяснится, что эти независимо туннелированные частицы больше не образуют руку. Или даже слишком низкое: рассмотрим альфа-распад. Для некоторых составных частиц, таких как ядра гелия или человеческие руки, сохранность вместе может быть энергетически выгодна, и поэтому вы не можете полагаться на независимость даже для верхней или нижней границы. Но я согласен с тем, что OP содержит число, которое явно слишком велико, чтобы предать совершенно ложное понимание источника квантового туннелирования.
Мэтт Паркер (известный специалист по математике на YouTube) представил замечательную единицу измерения «человечество-столетие-секунда» (или что-то в этом роде): если 10 миллиардов человек пытаются что-то делать каждую секунду в течение ста лет, это составляет от 10 19 и 10 20 попытки, так 10 − 20 служит хорошей границей вероятности для «вещей, которые действительно могли произойти с кем-то».

Я думаю, что смысл, если он действительно существует, состоит в том, что вы можете, по крайней мере в принципе, рассчитать вероятность того, что каждый атом в системе рука/стол перемещается в один и тот же момент в точно правильном направлении и на правильном расстоянии, чтобы позволить чтобы рука прошла сквозь стол без того, чтобы их волновые функции спотыкались друг о друга.

Учтите теперь, что возраст Вселенной составляет примерно 4,36 x 10 ^ 17 секунд, и сравните это с приведенной вероятностью.

Может ли наша рука пройти сквозь стол?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v