A fizikai megismerés határai

[Banzai]

[mmormota]

[Auróra]

[quote="Banzai"]Pár hónapja folytattunk erről a témáról egy jó kis beszélgetést egy másik fórumon, talán nem bánják az ebben résztvevők sem ha beidézem ennek egy részletét. Azt gondolom érdekes téma, amelyben a a megismerés határait boncolgatjuk a mérés szerepét és talán vannak olyan felvetései amelyeken érdemes elgondolkodni. [quote]

Elvileg a hullám-részecske dualizmust, a méréselmélet minden paradoxonját tartalmazza a kvantumelektrodinamika. Ahogy a teljes klasszikus fizikát is, a folyadékok turbulenciáját. Gravitációelméletet (például csillagászat), és a radioaktív jelenségeket (gyenge és erős kölcsönhatást) nem lehet leírni vele. Az az alapprobléma szerint, hogy mindig az Einstein-i fotonkép, és a fény klasszikus hullámtermészete honosodott meg, és ezek kibékíthetetlen ellentéte bolygatja meg a tudomány iránt érdeklődök lelki nyugalmát. A kvantumelektrodinamikában kvantált mezők vannak. A mezőkben továbbra is ugyanúgy képes hullámok terjedni, mint a klasszikus elektrodinamikában, viszont a mező maga módosult, már nem egy klasszikus képződmény, hanem egy olyan verzió, amely figyelembe veszi a határozatlansági relációt (vagyis az elektromos és a mágneses térerősségekre is vonatkozik a határozatlansági reláció).
A fekete test sugárzásának tárgyalásakor már Jeans észrevette, hogy az elektromágneses tér független rezgési módusokra bonthatóak fel, amik időfüggésére külön-külön a harmonikus rezgőmozgások egyenlete érvényes, csak más frekvencia tartozik hozzájuk. Ezt a módszert használták az elektromágneses mező másodkvantálásánál is. Csak az egyes módusok amplitúdóinak sajátállapotai (időfüggetlen állapotai) csak diszkrét értékeket vehetnek fel, amik az adott módusnak megfelelő fotonszámállapotok felelnek meg. Fotonszámállapotok viszont síkhullámok, mindenféle lokalizáció nélkül, vagyis nem röpködő golyóbisok.
Még egy fontos feltétel, hogy ezek az oszcillátorok nem rendelkeznek nullaponti energiával. Érthető is, mert a "hagyományos kvantumos oszcillátor" esetén mindig fellép az 1/2*n*h*omega nullaponti energia, mégpedig az elektron koordináta-impulzus határozatlanság miatt, mert ott a sajátfüggvény egy lokalizált hullámfüggvény, Hermite-polinom. Itt az elektronnak se a koordinátája nem ismerhető teljesen pontosan (ez a Dirac-delta hullámfüggvénynél lenne), sem az impulzusa (ez a síkhullám alakú hullámfüggvény lenne) nem határozható meg pontosan.
Viszont a kvantált elektromágneses mező állapotai síkhullámok, az impulzusok pontosan ismert, nem lép fel nullaponti energia. A kvantált elektromágneses mező, és az összes többi mező is igazából kvantált rotátorokból áll, amiknek diszkrét energiaértékeik vannak (részecskeszám), viszont nulla a nullaponti energiájuk. Heitler: A sugárzás kvantumelméletében című könyvben láttam, hogyan lehet a mezők másodkvantálását elvégezni, hogy fel se merüljön végtelenek eltolásának abszurduma, önkényes operátorsorrendbeállítás (szakszóval normálrendezés). A titka az, hogy végig klasszikus mennyiségekkel kvantál, és ott még a keltő és eltüntető operátorok Fourier-együtthatók, amik felcserélhetők, és ezekkel kiszámolják a H=N a* a, Hamilton-sűrűség, N a részecskeszám, és ezt kvantálja, és ebből lesz a Hamilton-sűrűségoperátor (H=N a+ a). A mező egyik térpontjához tartozó rotátor ahányadik energiaszinten van, annyi darab részecske van abban a pontnak. De a részecske igazából a mező rezgésének kvantált térerősségamplitudójának elemi kvantumértéke.

Ilyen a kvantumelektrodinamikára épített új szemlélettel (és nem 1900-as évek századelején uralkodóvá váló kváziklasszikus szemlélettel) minden jelenséget elvileg meg lehetne magyarázni. Csak ahogy látom ezt az elméletet leginkább csak elemi folyamatok sugárzási korrekciójának számítására használják (Lamb eltolódás és az elektron anomális mágneses momentumának a meghatározása eléggé elemi folyamatok), és nem egy olyan kollektív jelenség vizsgálatára, mint amilyen részecskéknek a detektorokkal való kölcsönhatása.

[Auróra]

Blohincev könyvében nagyon tetszett, hogy ki akar irtani a méréselméletből minden szubjektivitást. Teljesen mindegy, hogy ránézzünk-e a részecskére vagy sem, ettől független, hogy mi történik az elektronnak. Csak az a fontos, hogy az elektron milyen kölcsönhatáson esik át, ami mondjuk a mérését teszi lehetővé. Hogy mi lenne az elektronnal, hogy a mérőeszköz nem hatna az elektronra egy teljesen értelmetlen kérdés. Mivel mi makroszkópikus lények vagyunk, és mérőműszerünk csak makroszkópikus hatások keltésével tájékoztathat minket a mikrokozmosz jelenségeiről. A kvantummechanika lehetővé teszi, hogy a mérések makroszkópikus hatásainak statisztikájából kikövetkeztethessünk a mikroszkopikus jelenségeket, teljesen objektíven.
Egy részecskéhez nem tartozik hullámfüggvény. A hullámfüggvény részecskék sokaságához tartozik, konkrétan a hullámfüggvény négyzete, maga a sokaság sűrűségfüggvénye. Csak a komplementaritás elve miatt a hullámfüggvény (így a sűrűségfüggvény is), vagy csak a koordinátától függhet, vagy csak az impulzustól. A határozatlansági reláció nem azért lép fel, mert a mérőeszköz módosítja a mikroszkópikus világot, hanem azért, mert a mikroszkópikus világnak ez az alaptermészete. Ha nem mérünk detektorral, akkor is a mikroszkopikus dinamika a határozatlansági relációt követi, vagyis nem a mikroszkozmosz és a detektor közötti kölcsönhatás eredménye a határozatlansági reláció. Ez magyarázza az EPR paradoxont.

[Banzai]

[Banzai]

[Auróra]

[mmormota]

[Auróra]

[Banzai]