Worden we door tweespletenexperiment "gefopt"?

[Marko]

@ Marko
 
Of iets wel of niet bizar is is ten dele een kwestie van smaak, en over smaak valt niet te twisten....

 

 

 
Dat klopt, maar het werd me niet duidelijk wat jij nu precies bizar (jouw woorden!) vond. "Het tweespleten-experiment" bevat meerdere onderdelen die men bizar kan vinden. 
 
Het ging mij helemaal niet om je motivatie, of wat ik daarvan, of van de standaard interpretaties van de QM, vind. Het ging mij er wel om, de vraagstelling helder boven water te krijgen.
 
Eerlijk gezegd blijft het een beetje gissen, dus verbeter me als ik het verkeerd interpreteer, maar ben je op zoek naar een mogelijke klassieke verklaring voor het ontstaan van een interferentiepatroon bij een tweespletenexperiment met een individueel elektron?

[Professor Puntje]

Ik weet niet waar ik precies naar op zoek ben, behalve dan naar begrip van wat er bij het tweespletenexperiment gebeurt. Om die zoektocht concreet vorm te geven heb ik precieze vragen gesteld, maar vreemd genoeg wordt op die vragen nauwelijks ingegaan.

[Marko]

Ik weet niet waar ik precies naar op zoek ben, behalve dan naar begrip van wat er bij het tweespletenexperiment gebeurt. Om die zoektocht concreet vorm te geven heb ik precieze vragen gesteld, maar vreemd genoeg wordt op die vragen nauwelijks ingegaan.

 
Het antwoord op die vragen, en ook op wat er "gebeurt", hangt af van het gekozen raamwerk: klassiek of kwantummechanisch, en in het laatste geval dan ook nog van welke interpretatie.
 
En welk raamwerk er gehanteerd moet worden is niet helemaal duidelijk. Aan de ene kant lijk je een elektron te willen zien als een geladen deeltje dat door de spleet / spleten vliegt. Aan de andere kant maak je melding van een waarschijnlijkheidsgolf, wat dan weer zuiver QM is.
 
Ik denk dat de kans op bruikbare antwoorden groter wordt als je de vraagstelling specificeert.
 
Je geeft aan dat je zelf nog niet weet waar je precies naar zoekt. Misschien komen deze vragen (of een ervan) in de buurt:
 
1. Is het mogelijk een klassiek-elektrodynamische beschrijving op te stellen die het optreden van interferente in een tweespletenexperiment met elektronen behandelt?
2. Wat ligt ten grondslag aan de QM beschrijving van de kansverdeling v/h elektron in een tweespleten-experiment? 
(3. m.a.w. hoe "weet" het elektron dat het door een spleet gaat; hoe "weet" het dat er nog een andere spleet is?)

[Professor Puntje]

Het lijkt mij - klassiek gesproken - dat de binnenwanden van de spleten op het passeren van de immers elektrisch geladen elektronen moeten reageren. Er zouden door die elektronen aan de wanden tijdelijk oppervlakteladingen en magnetisatieverschijnselen moeten worden geïnduceerd. Hoe zit dat wanneer je het perspectief van de waarschijnlijkheidsgolf kiest? Reageren de binnenwanden van de beide spleten dan per elektron elektromagnetisch gesproken met een voor de beide spleten gelijke waarschijnlijkheid?

[Professor Puntje]

De eenvoudigste manier waarop ik mijn (begin)vraag kan formuleren luidt als volgt:
 
Er bevindt zich één polariseerbaar maar op een vaste plaats verankerd atoom waar naar toe van een afstandje elektronen worden geschoten. Klassiek gesproken zal dat verankerde atoom dan bij het passeren van het elektron polariseren in een richting die wordt bepaald door de kant waar het elektron passeert. Wat is nu het kwantummechanische verhaal aan de hand van de waarschijnlijkheidsgolf over de tijdelijke polarisatie van het verankerde atoom?

[Marko]

Vanuit de QED beschouwd zou je dat als moeten beschrijven als interacties tussen het betreffende elektron en elk van de elektronen van het beterffende atoom, waarvoor je de waarschijnlijkheid kunt uitdrukken. Vervolgens moet je integreren over alle mogelijke paden.
 
Er is op deze planeet niet voldoende rekencapaciteit om die procedure toe te passen op een dubbele spleet met macroscopische omvang.

[Professor Puntje]

Precieze uitkomsten heb ik ook niet nodig. Het is mij voldoende dat er ook kwantummechanisch (met een zekere kans) een oppervlaktelading wordt geacht op te treden zodra de waarschijnlijkheidsgolf van een elektron passeert.
 
Als ik je antwoord tenminste goed begrijp...

[anusthesist]

oftewel dat we in de maling worden genomen.

Als een nobelprijswinnaar dat zelfs vrij aannemelijk acht, bravo Bartjes! Euh..hooggeleerde heer Puntje

Leuk filmpje (wel populair wetenschappelijk, maar liever denk je hier niet al te lang over na):

http://youtu.be/Chfoo9NBEow

[Professor Puntje]

Gelukkig heb ik mijn sceptische waarheidscrisis al achter rug. Er zijn nog wel meer situaties te bedenken waarbij zo goed als niets van wat wij de werkelijkheid noemen overeind blijft:
 
- Stel dat we op zeker moment wakker worden, en het allemaal een droom blijkt te zijn geweest.
 
- Plato's grot.
 
- De <i>"malin génie"</i> van Descartes.
 
- Het gedachte-experiment van een <i>Brain in a vat.</i>
 
 
Dat we slechts een computersimulatie zouden zijn is de meest recente (en in een eigentijds jasje gestoken) variant van de radicale sceptische twijfel. Zoals je de greep van godsdienstige voorstellingen op het denken kunt afschudden door vooral veel verschillende godsdiensten te bestuderen, zo kun je ook de beangstigende greep van genoemde sceptische gedachtespinsels afschudden door er vele van te bekijken. Wie weet zus, en wie weet zo? Inderdaad - wie weet? En daarmee houdt het ook op, want meer kunnen we er niet mee.
 

[cock]

Als je electronen door een dubbele spleet laat vliegen en met een detector kijkt door welk van de twee ze gaan,  Bnm

Voor zover ik weet, "kijkt" (wat een passieve bezigheid is) de detector niet. De detector  laat een deeltje(ook onderhevig aan waarschijnlijkheidsgolvern) op de aankomende fotons of elektronen botsen, en zo wordt de positie van het foton of elektron dat door de spleetopstelling gaat gemeten door de onderzoeker. De voorstelling van de detektor als een soort oog is niet correct denk ik.

[Professor Puntje]

Wat nu als we alleen het elektrische veld van een elektron detecteren, en die informatie in het ene geval opslaan en in het andere geval niet...?

[Benm]

Dat is juist het gemene ervan - als je het opslaat en achteraf bekijkt is het nog steeds van invloed op andere observaties van hetzelfde deeltje... dat is een beetje waarbij ik me achter de oren ga krabben.

Filosofisch is het natuurlijk ook wel interessant, ALS we in een simulatie leven, zijn we dan de beperkingen daarvan aan het ontdekken en betrappen? Ik vermoed het niet direct, maar hypothetisch gezien zouden beperkingen als lichtsnelheid en deeltje-golf dualiteit wel symptomen kunnen zijn van een simulatie waarvan niet verwacht werd dat de bewoners erachter zouden komen. Wellicht is dat meer voer voor de complot-liefhebber

[Marko]

Wat nu als we alleen het elektrische veld van een elektron detecteren, en die informatie in het ene geval opslaan en in het andere geval niet...?

 
Detecteren is detecteren. Of je het resultaat van die detectie opslaat of niet maakt niet uit. 
 
Maar misschien begrijp ik je vraag niet goed.

[Professor Puntje]

1. Wat als je de spleetinformatie opslaat, en pas achteraf (als de elektronen het scherm al lang en breed getroffen hebben) beslist of je die informatie wist of bekijkt?
 
2. Je zou ook kunnen redeneren dat het er niet toe doet wat wij al of niet bekijken maar alleen of er fysisch gemeten wordt, maar dat geeft dan weer het probleem dat in zekere zin de binnenkant van de spleet zelf door het ontstaan van tijdelijke oppervlaktelading het passeren van elektronen signaleert (meet)...
 
3. Het bovengenoemde bezwaar kan weer ondervangen worden door te verklaren dat de spleten alleen het passeren van de waarschijnlijkheidsgolf signaleren, maar waar ligt dan de grens wat wel en wat niet een echte meting is die de waarschijnlijkheidsgolf doet instorten...?
 
 
Wat betreft complotten is dit knipseltje Feynman wel aardig:
 

feynman.png (66.63 KiB) 1789 keer bekeken

[Marko]

1. Wat als je de spleetinformatie opslaat, en pas achteraf (als de elektronen het scherm al lang en breed getroffen hebben) beslist of je die informatie wist of bekijkt?

 

Dan niks. Wat je met de informatie doet, maakt niet uit.

  

2. Je zou ook kunnen redeneren dat het er niet toe doet wat wij al of niet bekijken maar alleen of er fysisch gemeten wordt, maar dat geeft dan weer het probleem dat in zekere zin de binnenkant van de spleet zelf door het ontstaan van tijdelijke oppervlaktelading het passeren van elektronen signaleert (meet)...

Sterker nog, dat moet je redeneren. Wat wij bekijken is niet relevant, wat er met het elektron gebeurt is wat telt.

De binnenkant van de spleet signaleert geen elektronen en is enkel van invloed op de uitkomst van de padintegraal.

 

3. Het bovengenoemde bezwaar kan weer ondervangen worden door te verklaren dat de spleten alleen het passeren van de waarschijnlijkheidsgolf signaleren, maar waar ligt dan de grens wat wel en wat niet een echte meting is die de waarschijnlijkheidsgolf doet instorten...?

Als die interactie zodanig is dat de integraal over alle paden nog maar op 1 plaats gedefinieerd is, is er een meting. In dat geval is er vanzelfsprekend geen interferentiepatroon meer.