Является ли видео эксперимента доктора Кванта с двойной щелью научно точным?

Плохая вещь в видео — это то, как они объяснили ту часть, где вы пытаетесь наблюдать, через какую щель проходит электрон. Они сделали это более таинственным, чем оно есть на самом деле.

Мы должны спросить себя: что значит наблюдать за электроном? Что значит наблюдать за чем-либо? Если мы хотим что-то посмотреть, нам нужен свет. Мы видим вещи, потому что свет отражается от объектов, и наши глаза собирают этот свет, который затем интерпретируется нашим мозгом.

Если мы хотим увидеть, через какую щель проходит электрон, мы освещаем его, но это коренным образом меняет эксперимент. Маленькие частицы очень чувствительны к возмущениям, а попадание света на электрон — это большое возмущение. Теперь, и это чисто технический аспект, соотношение неопределенностей Гейзенберга говорит вам, насколько траектория электрона будет нарушена светом. Путь тем более возмущен, чем больше энергия фотона, но, по Гейзенбергу, чтобы точно определить положение электрона, нужна большая энергия. Высокая энергия означает сильное возмущение электрона и, как следствие, разрушение интерференционной картины.

Таким образом, вы можете отказаться от точности, чтобы избежать слишком сильного возмущения траектории электрона, но если вы сделаете это, соотношение Гейзенберга покажет вам, что вам нужно уменьшить энергию фотона настолько, чтобы вы не в состоянии найти электрон больше. С другой стороны, интерференционная картина появится снова.

Более подробную информацию можно найти в лекциях Фейнмана, том 3, глава 1 .

Обратите внимание, что видео с доктором Квантумом взято из псевдонаучного фильма «Что, черт возьми, мы знаем?», в котором используется следующий подход:

1. Используйте примеры квантовой физики, чтобы показать зрителю, что Вселенная гораздо более странная и сложная, чем предполагает наше базовое человеческое восприятие/интуиция.

2. Попытка убедить зрителя, что если квантовая странность реальна, то и странность того, кто направляет 35 000-летнего духа-воина по имени Рамта, также реальна.

3. Выгода.

Несмотря на свои недостатки, видео Dr. Quantum само по себе не так уж ужасно. Но я думаю, что источник научной информации следует принимать во внимание при оценке ее точности. Здесь есть похожее, но лучшее видео: http://www.youtube.com/watch?v=UMqtiFX_IQQ .

Видео ужасно плохое. Здесь показана картина электронов с одной щелью, а затем вставлена ​​вторая щель, и показана картина из второй щели там. Затем он говорит: что, если у вас одновременно открыты обе щели?

На самом деле, поскольку рисунок первой щели отделен от рисунка второй щели, НИЧЕГО РАЗНОГО не происходит, когда вы открываете обе щели одновременно. Нет помех. Но на видео видно несколько групп. Это не правильно.

Вы получаете несколько полос только тогда, когда ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ образцы каждой щели занимают одну и ту же область на экране. Затем, когда вы одновременно открываете обе щели, вы получаете помехи в этой общей области.

То, что показано на видео, полная ерунда.

У меня такое ощущение, что это Джек Сарфатти в качестве цифрового аватара. Если вы когда-нибудь сталкивались с ним, у него были самые странные представления о вещах. Комментарий Седрика о Зоне 51 как бы насторожил меня, поскольку у Сарфатти есть всевозможные идеи об НЛО.

Это маленькое видео правильное, но в конце становится загадочным. Процесс измерения системы в суперпозиции заключается в замене этой суперпозиции запутанностью. Мы могли бы думать об этом как о процессе, в котором фаза, связанная с «волнистостью» суперпозиции системы, переносится на нелокальное свойство этой системы с другой. Рассмотрим эксперимент с двумя щелями, в котором волновая функция фотона взаимодействует с экраном. Волновой вектор имеет вид

$$|\psi\rangle~=~e^{ikx}|1\rangle~+~e^{ik’x}|2\rangle$$ как суперпозицию состояний для щелей, помеченных $1$а также $2$. Предполагается нормализация. Вектор состояния нормирован как $$\langle\psi|\psi\rangle~=~1~=~\langle 1|1\rangle~+~\langle 2|2\rangle~+~ e^{i(k’~+~k)x}\langle 1|2\rangle~+~ e^{-i(k’~+~k)x}\langle 2|1\rangle$$ Перекрытия $\langle 1|2\rangle$а также $\langle 2|1\rangle$умножаются на колебательные члены, которые представляют собой вероятности интерференции, измеряемые на фотопластинке. Теперь рассмотрим классическую ситуацию, когда пытаются измерить, через какую щель проходит фотон. У нас есть устройство, обнаруживающее фотон в одном из отверстий щели. Рассмотрим еще одно наложенное квантовое состояние. Это спиновое пространство, т. $$|\phi\rangle~=~\frac{1}{\sqrt {2}}(|+\rangle~+~|-\rangle).$$ Это квантовое состояние фотона запутывается с этим спиновым состоянием. Итак, у нас есть $$|\psi,\phi\rangle~=~e^{ikx}|1\rangle|+\rangle~+~e^{ik’x}|2\rangle|-\rangle$$ Это означает, что если фотон проходит через щель номер 1, его спин равен +, а если он проходит через щель 2, спин находится в состоянии -. Теперь рассмотрим норму этого вектора состояния $$\langle\psi,\phi|\psi,\phi\rangle~=~\langle 1|1\rangle\langle +|+\rangle~+~\langle 2|2\rangle\langle-|-\rangle~+~ e^{i(k’~+~k)x}\langle 1|2\rangle\langle +|-\rangle~+~ e^{-i(k’~+~k)x}\langle 2|1\rangle\langle-|+\rangle.$$ Спиновые состояния $|+\rangle$а также $|-\rangle$ортогональны и поэтому $\langle +|-\rangle$а также $\langle-|+\rangle$равны нулю. Это означает, что условия перекрытия или интерференции удаляются. Фактически суперпозиция была заменена запутыванием.

Этот анализ не говорит нам, какое состояние измеряется на самом деле, но он говорит нам, как интерференционный член теряется из-за запутанности системы, которую мы измеряем, с квантовым состоянием прибора. Таким образом, нет необходимости прибегать к прямому коллапсу, чтобы проиллюстрировать, как теряется суперпозиция.

Как достигается фактическое состояние, является предметом споров. Можно предположить, что существует какая-то другая система, которая сейчас измеряет это спиновое состояние. Так что с$|\pm\rangle$состояний мы теперь запутываем другую систему с двумя состояниями. Тем не менее ясно, что это мало помогает, поскольку мы могли бы делать это индуктивно «навсегда» и, по-видимому, не приблизиться к выяснению того, какое состояние имеет место. Однако, возможно, это третье состояние может быть более сильным вращением или, в данном случае, угловым моментом, скажем, вращающимся бакиболом, охлажденным до некоторой низкой температуры. Бакибол может запутаться, поскольку были обнаружены различные его квантовые свойства. Что это дало? Интеграл по путям для всей запутанной системы теперь сужен ближе к классическому пути. Здесь у нас есть немного свойств квантовой суперпозиции, но «едва ли». Теперь нам нужно измерить состояние вращения бакибола. Это подводит нас к еще более крупной системе и… ну, у нас есть проблема с котом Шредингера. Однако, какая-то асимметрия вступает в картину с бакиболом, который ставит бакибол в отношение вероятности от 0,7 до 0,3, чтобы быть любой конфигурацией углового момента. Дальнейшее запутывание снижает отношение вероятностей до 0,9 к 0,1 и так далее. Каким-то образом фаза запутанности полностью переносится из картины или в окружающую среду (или разрушается), что затем приводит к уменьшению этого состояния в измерении. С точки зрения квантового интеграла пути набор путей сводится к очень узкому набору путей, который соответствует результату. Каким-то образом фаза запутанности полностью переносится из картины или в окружающую среду (или разрушается), что затем приводит к уменьшению этого состояния в измерении. С точки зрения квантового интеграла пути набор путей сводится к очень узкому набору путей, который соответствует результату. Каким-то образом фаза запутанности полностью переносится из картины или в окружающую среду (или разрушается), что затем приводит к уменьшению этого состояния в измерении. С точки зрения квантового интеграла пути набор путей сводится к очень узкому набору путей, который соответствует результату.