Нил де Грасс Тайсон говорит, что электроны «телепортируются» между энергетическими уровнями?

Эта страница:

https://blog.afach.de/?p=62

Обсуждается ошибка, которую допустил Нил де Грасс Тайсон, когда говорил об электронных переходах (видео прилагается). Тайсон ясно сказал в своей серии «Космос», что электроны исчезают с одного уровня и появляются на другом.

Парень на странице обсуждает, что это неправильно, потому что этому нет доказательств, и потому что это нарушает простейшие правила относительности, и потому что это противоречит простейшей квантовой модели.

Верен ли его аргумент? И зачем Тайсону совершать такую ​​ужасную ошибку?

Для получения дополнительной информации перейдите по ссылке.

И почему Нил Тайсон совершил такую ​​ужасную ошибку? Упрощение. Кстати, пролистал статью и там ошибка: волновая функция не равна нулю только на бесконечности.
Возможно, эта страница en.wikipedia.org/wiki/Atomic_electron_transition поможет прояснить «реальность»?
@jinawee Где еще?
Для атома водорода в основном состоянии волновая функция равна нулю в центре масс. В общем, вам придется использовать численные методы, см. эту таблицу: student.pas.rochester.edu/PHY237/Exams/Exam2/Exam2_files/… В любом случае, я не думаю, что «телепортироваться между энергетическими уровнями» имеет смысл в современных условиях. QM, поскольку энергетические уровни не отождествляются с какой-либо позицией.
@jinawee: графики, которые вы показываете, показывают вероятность нахождения электрона между р и р + г р , который п ( р ) "=" ψ ψ * 4 π р 2 . Волновая функция не равна нулю при р "=" 0 . Например 1 с является ψ ( р ) "=" А е р / а 0 и это на самом деле максимум при р "=" 0 .
Как сказал JohnRennie, правильный график будет таким: ojensen.files.wordpress.com/2010/08/hydrogen_functions.png
Это не моя специальность, и у меня нет книги, на которую ссылается блогер, но... я совершенно уверен, что эти расчеты относятся к атому в присутствии наложенного извне электромагнитного поля , которое рассматривается как возмущение, это означает, что мы по-прежнему обозначаем состояния как (чистые) атомы, на которые они больше всего похожи. Но гамильтониан изменен так, что между ними есть оператор эволюции во времени; что категорически не так для чистого, нетронутого водородоподобного атома в основном состоянии в пустой вселенной. Итак, там есть немного яблок и апельсинов.

Ответы (2)

Тайсон утверждает, что электрон исчезает с одной орбиты и появляется на другой, и утверждает, что это похоже на переход со второго этажа здания на четвертый без существования между ними. На самом деле этого не происходит. Вместо этого происходит то, что каждое возможное состояние системы имеет связанную с ним непрерывную амплитуду. При переходе из состояния 1 в состояние 2 амплитуда состояния 1 непрерывно уменьшается с течением времени, а амплитуда состояния 2 непрерывно увеличивается. Эти состояния перекрываются в пространстве, так что нет никакой таинственной магической тайны в том, что электрон прыгает из одного места в другое или что-то в этом роде. Просто происходит непрерывная эволюция непрерывных амплитуд дискретного множества состояний, в которых может находиться электрон при измерении.

Путаница в такого рода проблемах является результатом путаницы, которая обычно возникает при обсуждении того, как следует понимать квантовую механику, когда дело доходит до измерения. Стандартная история состоит в том, что состояние квантовой системы прыгает или коллапсирует в один из возможных результатов измерения, но это неверно. Более точное описание выглядит так. Измерение должно создавать информацию, которую можно свободно копировать, чтобы то, что раньше присутствовало только в одной системе, теперь стало присутствовать во многих. Не обязательно верно, что первоначально измеренная система скопировала свое состояние. Вместо этого состояние можно стереть, его можно сбросить до некоторого состояния по умолчанию. Но сам результат измерения должен иметь возможность быть скопированным, иначе вы не сможете его обсуждать, потому что, чтобы узнать о нем, вы должны скопировать его в свой мозг.

http://arxiv.org/abs/1212.3245 .

Даже эта бумага не так ясна, как должна быть. Автор должен констатировать, что на самом деле состояние не прыгает и не коллапсирует, а просто эволюционирует по соответствующим уравнениям движения. Наблюдатель часто находится в нескольких состояниях после измерения, но он не может испытать никакого другого состояния, кроме того, в котором он находится, потому что процесс копирования предотвращает интерференцию между различными версиями результата измерения.

Смотрите также

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0104033 .

Я не могу уследить за вашим аргументом после "более точного...". Но аргумент, вероятно, слишком длинный для короткого абзаца. И я не читал газет. Но: разве не верно, что временная эволюция, о которой вы говорите, относится к ансамблю одинаково подготовленных систем? Этот аргумент неприменим к отдельному атому. Мое понимание, которое может быть просто неверным, состоит в том, что нельзя описать эволюцию во времени для отдельного атома. (?) Лучшее, что мы можем сделать, это сказать, что это таинственно мгновенно. (?)
Нет. Эволюция во времени описывает эволюцию отдельной системы. Квадратные амплитуды, как правило, могут быть измерены только путем измерений в нескольких системах. Однако нет объяснения эксперименту с интерференцией одной частицы, в котором каждая частица проходит только через одну щель за раз, см. «Ткань реальности» Дэвида Дойча, глава 2.
+1 Хороший ответ: я дал количественную версию вашего ответа на вопрос, очень похожий на этот; см. физику.stackexchange.com/a/86486 /26076
Спасибо за выдвижение теории временной эволюции для перехода между квантовыми состояниями. Я считаю, что это правильная теория, но меня регулярно и массово минусуют, когда я пытаюсь обосновать это. Одним из следствий картины эволюции во времени является то, что во время перехода имеет место осциллирующее распределение заряда. Я утверждаю, что все обычные тепловые взаимодействия между веществом и излучением (включая спектр черного тела) объясняются применением уравнения Максвелла к этому колеблющемуся заряду. Вы согласны?
@MartyGreen Нет. Уравнения Максвелла не включают квантование. Кроме того, спектр черного тела объясняется квантованием. Прочитайте базовую книгу по статистической механике.
@alanf Итак, вы верите, что существует эволюция во времени, и вы верите, что существует колеблющийся заряд ... но вы не думаете, что получите правильное значение для спектра черного тела, если примените уравнение Максвелла к колебательному заряду, который вы получаете из чисто механических соображений?
@martygreen Наблюдаемая для заряда не представляет движение заряда так, как это делают уравнения Максвелла. Для каждого возможного состояния он предсказывает вероятность нахождения заряда в этом состоянии. Заряд не перемещается между этими состояниями. В достаточно кратком масштабе нет единого факта о том, где находится заряд. Это одна из причин, по которой уравнения Максвелла неприменимы. Чтобы понять некоторые основы квантовой механики, см. «Ткань реальности» и «Начало бесконечности» Дэвида Дойча и youtube.com/watch?v=uTVLkk3bQIs .
Чтобы понять кое-что о квантовой теории поля, которая поднимает другие вопросы, см. «Квантовая теория поля для одаренных любителей» Ланкастера и Бланделла.
@alanf как насчет квадрата волновой функции? Вы верите, что существует суперпозиция, которая развивается во времени. Вы берете квадрат волновой функции и рассматриваете его так, как будто он представляет собой плотность заряда, ДАЖЕ ДУМАЕТЕ, ЧТО ЭТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ ЧТО-ТО ДРУГОЕ. Считай это плотностью заряда. Тогда почему вы не можете применить уравнения Максвелла к этой «плотности заряда»? Конечно вы можете.
@MartyGreen Квадратная амплитуда волновой функции не представляет плотность заряда. В конкретном относительном состоянии любой конкретный электрон будет обнаружен как находящийся в каком-то конкретном состоянии, а не как находящийся во всех местах, где квадрат амплитуды был ненулевым. Что касается того, почему вы не можете использовать уравнения Максвелла, то они представляют заряд в терминах непрерывных распределений, которых не существует в реальном мире, и поэтому уравнения ложны. Существуют квантовые замены для тех уравнений движения, которые отличаются, см. книгу QFT в моем предыдущем комментарии.
Я знаю, вы думаете, что квадрат амплитуды волны не представляет плотность заряда, но если вы ПРЕДЛАГАЕТЕ, что это так, то вы можете применить уравнения Максвелла к этой «воображаемой» плотности заряда. И тогда вы получите «фиктивное» излучение. А теперь: почему вы так уверены, что полученный вами «притворный» ответ о радиации ложен? Вы когда-нибудь вычисляли его или видели, как кто-то его вычислял?
Уравнения @MartyGreen Максвелла противоречат квантовой электродинамике. Уравнения Максвелла предсказывают, что стабильные атомы невозможны, и поэтому известно, что они ложны. Зачем мне использовать теорию, о которой известно, что она ложна, для расчета вещей, которые можно рассчитать с помощью теории, которая не была опровергнута?
Значит, вы не сделали расчет. Таким образом, вы не знаете, дает ли это правильный или неправильный ответ.
И кстати, если вы примените уравнения Максвелла к основному состоянию атома водорода ТАКИМ СПОСОБОМ, КАК Я ПРЕДЛАГАЮ (предполагая, что квадрат волновой функции дает вам плотность заряда), вы получите правильный ответ... атом стабилен. Таким образом, вы ошибаетесь, когда утверждаете, что уравнения Максвелла (примененные так, как я предлагаю) предсказывают, что стабильные атомы невозможны.
Я знаком с программным обеспечением для 3D и хотел бы смоделировать физически точную модель атомов, как должен выглядеть переход? Телепорт?

Ваши вопросы напомнили мне фильм "Серьёзные мужчины" братьев Коэнов (его стоит посмотреть, несмотря на то, что главный герой - профессор физики в колледже). Как говорилось в некоторых комментариях, это чрезмерное упрощение или гораздо более сложное явление. Единственный способ получить некоторое представление о том, что происходит, — это понять уравнения квантовой механики. Но даже если вы это сделаете, все еще остается проблема интерпретации того, что они на самом деле означают. И не все физики согласны с этим. Это предмет изучения основ или философии физики. В физическом сообществе до сих пор нет единого мнения о том, как интерпретировать смысл уравнений квантовой механики. Гораздо меньше в том, как объяснить их широкой публике!

Балони! «Если вы не можете объяснить это шестилетнему ребенку, вы сами этого не понимаете». - Альберт Эйнштейн