Černé díry se vynořily z rovnic Einsteinovy obecné relativity dávno předtím, než byla první z nich vystopována ve slavném objektu Cygnus X-1 v roce 1971. V dnešní době se posunuly na žhavé rozhraní mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou a fyzici se velmi zajímají o kvantové vlastnosti černých děr.
Na této vlně surfoval i tým teoretických fyziků, který vedl Joshua Foo z australské University of Queensland. Zaměřili se na kvantové fenomény černých děr, jako by nestačily ty relativistické.
Jedním z těchto fenoménů byla i kvantová superpozice, tedy situace, kdy kvantový objekt existuje zároveň v různých kvantových stavech. Ikonický příklad kvantové superpozice představuje Schrödingerova kočka, která je živá i mrtvá zároveň.
Foo a jeho tým zjišťovali, jestli jsou Schrödingerovými kočkami černé díry, pokud jde o jejich hmotnost. Jestli mohou mít zároveň různé hmotnosti. Výpočty ukázaly, že mohou.
Jak naznačuje Foo, pro lidskou představivost je to docela oříšek. Jako kdyby někdo byl vysoký a vychrtlý, a zároveň zakrslý a při těle. Černé díry ale podle všeho právě takhle vypadají.
Podle obecné relativity je možné černé díry úplně popsat pouhými třemi vlastnostmi – momentem hybnosti, elektrickým nábojem a hmotností. Badatelé měli podezření, že právě hmotnost černých děr by mohla podléhat superpozici kvantových černých děr. A nakonec se to potvrdilo.
Vědce překvapilo, že jejich výsledky jsou v souladu s letitými závěry americko-izraelského teoretického fyzik Jacoba Bekensteina. Ten kdysi zásadně přispěl k rozvoji termodynamiky černých děr. Předpokládal, že hmotnost černých děr může nabývat pouze určitých hodnot, podobně jako existují energetické hladiny atomů. Foo a spol. s tím nepočítali, ale dospěli k tomu, že kvantová superpozice hmotnosti černých děr zahrnuje hodnoty, které jsou v souladu s Bekensteinovými předpověďmi. Jak lakonicky shrnuje Foo, vesmír opět předvedl, že je ještě podivnější a tajemnější, než si lidé obvykle dovedou představit.
Literatura
Fyzici předpovídají skoky Schrodingerovy kočky a mohou ji konečně zachránit
Autor: Stanislav Mihulka (04.06.2019)
Kvantoví vědci stvořili kočku, která opravuje chyby
Autor: Stanislav Mihulka (17.08.2020)
Schrödingerova kočka dostala nový kvantový kožíšek
Autor: Stanislav Mihulka (06.09.2022)
Diskuze:
Vítěslav Smrčný,2022-11-04 20:05:43
Pro jednoduchý příklad... velká nula (podhorizont = -0) rotuje všemi směry proti malé nule rotující všemi směry (nadhorizont=+0)a dohromady vytvárejí čistou nulu - náš vesmír (části vesmíru), dle všech dohadů a polopravd tedy - singularitu.
Ovšem, jak počítat nulu, že...Použijme prvočísla: (+2,+3,+5,+7=+0=-0=-1,-4,-6,-8,-9)=0=1singularita.
tedy rotujeme všemi směry a protože nuly mají relativně rozdílné "rozměry", chcete-li objemy (rozměr v rotaci), při zachvání stejného nulového významu, chcete-li hmotnosti, čísla se nesrážejí, pouze se míjejí a potkávají se v "různých částech objemu", vytvářejí různé výsledky v daném okamžiku. 4istý výsledek ovšem nikdy není nula, respektive je vždy roven nule, ale i jedné.
Fígl je v tom, že těsně před tím než se výsledek přiblíží nule, například tedy -0,000....0001 se polarita rotace prohodí a vše se opakuje s oportunitními výsledky, které jsou o malinko rozdílné, protože nula není ideálně kulatá a to doslova. Kdyby byla nula kulatá, nevytvářel by se čas (časová přímka), okolo kterého nula rotuje.
Ovšem vzhledem k tomu, že nám dohady a polopravdy říkají, že vesmír je plochý, čas musí nutně být relativní, respektive stlačený např do singularity, tedy nulový... /8: )
Re:
D@1imi1 Hrušk@,2022-11-05 21:29:46
Ten váš příspěvek nejen že není poučný, ale bohužel ani vtipný. Radši se věnujte psaní textů na Necyklopedii, tam by to alespoň nebylo spamování. A kdybyste na svém projevu zapracoval, možná byste i někoho rozesmál. Když z nějakého odborného tématu chcete vyrábět legraci, nejdřív o něm musíte něco sám vědět, jinak vyplodíte pouze bláboly, které by zvládnul i generátor náhodných slov. Jako etalon pro svoje psaní si vemte například hesla Pí, Nulan nebo Cyklomethan. Ta jsou opravdu povedená. Tomu vašemu textu by se ale člověk smál možná po několika pivech.
Mame kvantovu gravitaciu?
Radoslav Porizek,2022-11-01 19:32:09
Aby sa dalo dobre pozriet na cierne diere z hladiska kvantovej mechaniky, tak by sme najprv museli mat kvantovu teoriu gravitacneho pola.
Mna to pride, ze jedna rozpravka ma nieco podobne s inou rozpravkou od Bekensteina. Otazka ale je, ci tieto rozpravky maju nieco spolocne z realitou - existuje nejake netrivialne pozorovanie, ktore by vysvetlovala hypoteza z clanku?
Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Jirka Naxera,2022-11-01 20:26:12
Tak ono to od pana Bekensteina celkem zapadá do dalších (spíš teoretických) znalostí. Co je větší problém, je tento článek je naprosto hezká ukázka, jak vědeckou popularizaci nedělat. (a tím nerejpu do Oslíka)
Co z té publikace chápu? Vzal se nerealistický *) model v 2+1D AdS prostoru, tam provedli netriviální výpočty a vypadl celkem zajímavý, ale vysoce technický výsledek. Až sem OK, takhle se věda dělá.
No a pak to, bohužel, prošlo univerzitním PR a ohypovaný výsledek je vidět na vlastní oči. Ale za tohle neviňme samotné vědce. Ti za to (až na výjímky) nemůžou.
Re: Mame kvantovu gravitaciu?
František Luft,2022-11-02 07:01:41
Máte pravdu. Nemáme žádnou kvantovou gravitaci, máme ale množství pokusů jak by se na to mohlo jít. Pokusy stojí na tom, co zafungovalo v částicové kvantovce. Proč by ale totéž mělo fungovat i pro gravitaci nevíme, ale nikoho nic jiného nenapadne tak proč to nezkusit? Dosavadní velké teorie vycházely z rozsáhlého experimentálního materiálu (elektromagnetizmus, kvantovka), nebo z hluboké myšlenky (relativita). Kvantová gravitace postrádá cokoli z toho a teorie nejde ověřit. Je to ještě vůbec věda?
Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Jirka Naxera,2022-11-02 17:16:34
Tak ona je to dost zajímavá otázka, na kterou narážíte. Na jednu stranu, některé věci jsou prakticky skoro ložené, jako semiklasický limit (to rozepíšu víc), jiné věci jsou čiré spekulace, další velká skupina jsou práce s nějakými hračkovými modely (jako tento článek, nebo SYM N=4 supersymetrické modely, 1+1 rozměrné modely). Tím ale nemyslím nic zlého, spoustu modelů je jednodušší a výhodné prvně studovat v toy modelu a teprve pak v mnohem složitějším 3+1.
Tam je problém spíš v tom, když publikující "opomene" rozlišovat, jestli jde o toy model, nebo o fyzikálně realistický. Viz i tento článek :-) Ostatně o problémech vzdálenosti teorie od experimentu viz třeba krásná knížka https://www.researchgate.net/publication/330956161_Lost_in_Math kterou si autorka moc přátel mezi kolegy neudělala ;-)
A co se týče semiklasického přiblížení? Sem patří třeba Bekenstein, Hawking a celá dnes známá černoděrová fyzika. Která ale zase tak daleko od experimentu není.
Předně: Máme kvantovou teorii pole (QFT), která "funguje", je mnoha experimenty potvrzená, je plně relativistické etc. A v rámci matematického relativistického aparátu můžete udělat to, že si situaci zesložitíte a místo souřadné soustavy spojené s laborkou budete celý experiment zkoumat ze stále se zrychlující rakety. https://en.wikipedia.org/wiki/Rindler_coordinates
A protože je QFT relativisticky invariantní, je tenhle popis stejně správný, jako v souřadnicích labu, a co je důležitější, vede ke stejným výsledkům. Nicméně s překvapením zjistíte, že co není invariantní je třeba (operátor) počtu částic. Výsledkem je, že onen pozorovatel v raketě ve směru odkud se zdaluje "uvidí" horizont událostí (to je čistě relativistický výsledek), ale nově mu kvantovka říká, že ten horizont má nenulovou teplotu, že vyzařuje částice. https://en.wikipedia.org/wiki/Unruh_effect
A teď zpět k černé díře, pokud budete viset nad jejím povrchem a budete hodně hubený (== neprojeví se zakřivení, slapové síly apod.), pak jste podle principu ekvivalence na tom lokálně stejně, jak ten pozorovatel ve zrychlující se raketě - působí na Vás zrychlení, a za Vámi je horizont událostí. Najednou podle stejných rovnic Vám z toho horizontu vyskočí stejné tepelné záření, v tomto případě pojmenované jako Hawkingovo. https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation A když už máte teplotu, tak můžete počítat s entropií etc. a ono se zjistilo, že to sedí (a že to sedí i na Planckovy plochy na povrchu).
A ještě jedna poznámka, alespoň tahle malá část přímo ověřit nejde a nejspíš dlouho nepůjde (pozorovat planckovy plošky na černé díře...), každopádně nějaké experimentální ověření tu je. Jednak se připravuje přímé měření Unruhova efektu, druhák nepřímo jsou všechny tyto jevy experimentálně ověřené na tzv. Analog-gravity systémech.
(zjednodušeně - máte nějaký systém, který se chová podle stejných rovnic, a na něm děláte experimenty, jako šíření fononů v (supra)kapalinách, BE kondenzátech etc. - poznáte to podle populárních titulků stylu "vědci postavily černou díru v laboratoři!!!"}
Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Radoslav Porizek,2022-11-02 20:00:33
Dakujem za rozsiahle vysvetlenie.
Ak by som mohol este otazku mimo: nedavno som narazil na tvrdenie, ze ak budem zdialky pozorovat kozmonauta padajuceho do ciernej diery, tak pred horizontom zacne stale viac spomalovat, takze v mojej sustave nikdy nedorazi do horizontu udalosti. Z toho by mi ale vychadzalo, ze cierne diery zatial nepohltili ziadnu hmotu, pretoze vsetka pritahovana hmota "zamrzla" pred horizontom udalosti, teda hmota z ciernej diery pochadza len z gravitacneho kolapsu, alebo zo spojenia ciernych dier. Je tato uvaha spravna?
Re: Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Jirka Naxera,2022-11-02 20:24:40
Naprosto správná! :-) https://en.wikipedia.org/wiki/Apparent_horizon popř. https://en.wikipedia.org/wiki/Trapped_surface
Ono v praxi to tak ale není, protože do té černé díry něco padá prakticky pořád (i když není nikde v okolí hmota, tak postačí reliktní záření, které je v téhle ranné fázi vývoje Vesmíru mnohem teplejší než Hawkingova radiace) takže její horizont pomaličku roste, a ten zamrzlý padající předmět těsně nad horizontem se poměrně rychle dostane pod nový, větší horizont. Navíc i kdyby nebylo reliktního záření, tak je tam současně obrovský rudý posuv takže ten předmět velmi rychle zmizí z očí i mysli právě kvůli tomu.
(nezapomeňme, že pád do černé díry je ve vlastním čase padajícího předmětu poněkud rychlá záležitost, stejně tak padající předmět vyzařuje světlo a další záření v jeho vlastním čase - a tenhle krátký časový interval se musí z pohledu vnějšího pozorovatele roztáhnout až do nekonečna...)
Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Pavel A1,2022-11-02 21:44:11
Proč nefungují klasické postupy kvantování pro gravitaci víme docela přesně. Je to proto, že "náboj" gravitace je energie. A když jdeme do vyšších energií, tak se "náboj" gravitace zvyšuje (narozdíl od všech ostatních interakcí) a to vede k nekonečnům, která není možné odstranit. Jinými slovy kvantování gravitace vede k nerenormalizovatelným teoriím.
Jediná teorie, která tento problém nemá, je teorie strun. Bohužel ale je tak složitá, že v ní zatím není možné popsat náš svět.
Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Jirka Naxera,2022-11-02 23:19:51
Nejde jen o složitost, těch problémů je tam víc. Počínaje AdS/CFT konjekturou a kladnou kosmologickou konstantou, kterou vypadá že má náš Vesmír.
Pak další ranou byl KKLT - zpočátku se přišlo na to, že aby byla daná teorie supersymetrická, musí být kompaktifikace na zvláštní 6tirozměrné geometrické útvary s nějakými vlastnostmi, tzv. Calabi-Yauovy variety (velmi fundovaný populární výklad o co jde je v této knížce https://www.goodreads.com/book/show/8174588-the-shape-of-inner-space - dost doporučuji, je tam dost hezky rozebrána na populární úrovni celá superstringová teorie bez hype okolo, což je pořád velmi vzácné). Zpočátku takových variet bylo známo pár, každé kompaktifikaci (tuším že stringaři to nazývají vakuem) přitom odpovídají nějaké módy vibrací stringů a tím pádem konkrétní částice a pole. Význam KKLT byl v tom, že poskytl způsob jak takové variety konstruovat ... a také to, že jich je minimálně 10^500, což je mnohem víc než elementárních částic v celém Vesmíru.
Tím okamžitě padlo hledání toho pravého vakua, které odpovídá našemu Vesmíru, prostě je jich příliš.
Někdy poté vznikl pojem String Landscape (což je vlastně soubor všech možných vakuí), a protože bez vakua nedostaneme Standardní model, tak část stringařů začala používat antropický argument, různá multiversa, věčnou inflaci, což ne každý fyzik přijal s nadšením, někteří rebelové to otevřeně nazývají pseudovědou. Dokonce tu probíhala celkem otevřená válka, naštěstí nebyla vedena zbraněmi, ale jen blogy a publikacemi https://www.dummies.com/article/academics-the-arts/science/physics/the-string-wars-outlining-the-arguments-177711/
A aby nebylo všemu konec, v posledních letech se dost řeší i swampland https://en.wikipedia.org/wiki/Swampland_%28physics%29
Ve zkratce - myslím, že bude korektní to formulovat tak, že teorie superstrun je jednou z možných kandidátních teorií na teorii všeho.
(mimochodem, jsem si skoro jistý, že jedinou teorií kvantové gravitace bez UV divergence není, ale z paměti nedám protiargument další teorie. Na druhou stranu, my ani nevíme, jestli vůbec je gravitace kvantové povahy, takže je to takové jestli pamatujete tu reklamu "Nejlepší aviváž je Silan, protože jako jediný silanizuje")
Re: Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Pavel A1,2022-11-03 21:34:47
To jste to všechno pěkně pomotal.
Ads/CFT - To je pouze toy teory, kterou strunoví fyzici zkoumají, aby se naučili nástroje na studium složitějších vakuí (jako třeba toho našeho). Náš Vesmír není AdS, navíc ta konjektura je zatím platná v pětirozměrném AdS vesmíru, což se od toho našeho poněkud liší.
10^500 kompaktifikací. Zaprvé, i kdyby to byla pravda (jako že není), tak pořád má teorie strun mnohem větší prediktivní schopnost než libovolná jiná kvantová teorie pole. Protože počet možných vakuí je sice velký, ale konečný, zatímco ostatní kvantové teorie pole mají několik (standardní model asi 25) kontinuálních parametrů, takže standardní model má kontinuum na pětadvacátou možných vakuí, což je přece jenom o něco více než 10^500.
A zadruhé, ten odhad vznikl tak, že se vzaly všechny možné hodnoty všech parametrů kompaktifikace a vynásobilo se to. Ale drtivá většina těchto kombinací parametrů neodpovídá žádné kompaktifikaci. Reálnější odhad je 10^100, ale ve skutečnosti možných kompaktifikací bude mnohem méně. Navíc se ukázalo, že mnohé kompaktifikace vedou ke stejnému fyzikálnímu vakuu (viz mirror symetry), takže možných vakuí je ještě méně než počet možných kompaktifikací.
String landscape je skutečně množina všech možných kompaktifikací a je dnes systematicky prozkoumáván. Nevím, co by na tom mělo být špatně.
Swampland je naopak množina všech kvantových teorií pole, které nejsou limitou teorie strun. Zkoumá se proto, aby se zjistilo, jaké vlastnosti má mít kvantová teorie pole, která má šanci na to být správnou nízkoenergetickou limitou teorie strun. Zase nechápu, co je podle vás na tomto výzkumu špatného.
Re: Re: Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Jirka Naxera,2022-11-04 21:50:48
ad AdS-CFT - Ono těch realizací kromě Maldacenovy AdS5xS5 - N=4SYM v 4D je víc, třeba https://collaborate.princeton.edu/en/publications/adssub4subcftsub3sub-from-weak-to-strong-string-coupling a k tomu opravdu se používala i v realistických výpočtech např https://arxiv.org/abs/1208.0305 (sakra, to už je 10 let? Kdybych se nepodíval na datum, tak bych to tipnul tak na 2018...) coby výsledek ST, čemuž teda učinil přítrž až experiment https://backreaction.blogspot.com/2013/09/whatever-happened-to-adscft-and-quark.html . A význam je mnohem větší, hlavně u silně interagujících teorií (v našem případě QCD) kde nelze použít perturbativní výpočty kdy jim přiřazuje slabě interagující duál který se počítá snadno. Naopak podle mě je škoda, že to pro QCD moc nevyšlo, ale holt Příroda má právo veta.
ad kontinuální parametry: Počkejte, neporovnávejte ty parametry přes počet ;-) Když vezmete klasická parametry SM a do nějakého se netrefíte o pár procent, tak většinou dostanete Vesmír velmi podobný tomu našemu, a někdy můžete ulítnout i mnohem víc https://arxiv.org/abs/hep-ph/0604027 . Pokud se netrefíte do kompaktifikace přesně, tak dostanete úplně jiné vakuum, které je Vám úplně k ničemu.
Když např změříte špatně nějaký parametr SM a třeba kvůli tomu se v modelu podle teorie zastaví nukleární reakce ve hvězdách, můžete ho změřit znova, lépe. Co uděláte, pokud jste náhodou narazil na jen trochu chybnou kompaktifikaci?
10^500 nebo 10^90 taky moc nepomůže, pořád je to příliš (dnes i pro rychlé hashe, kterých můžete počítat miliardy za sekundu na jediném ASICu, je 256 bitů bráno jako doporučené do celkem daleké budoucnosti, což je kolem 10^77 možností na brute force. Teď to porovnejte s prostorem možných kompaktifikací a s výpočetní náročností od kompaktifikace až do low energy limitu - opravdu si pod "systematickým zkoumáním" představuji trochu víc, než je v výpočetních možnostech byť celého lidstva)
Lépe řečeno - samplování takhle velkého stavového prostoru dává smysl pouze tehdy, pokud předpokládáte nějaké velmi příznivé statistické rozdělení vakuí. Zvědavá otázka - nalezl už někdo někdy konkrétní kompaktifikaci alespoň vzdáleně podobnou SM (a tím nemyslím konkrétně 3 generace částic, to je zrovna celkem triviální)?
A k swamplandu - já přece neřekl, že je na takovém výzkumu něco špatného. Co jsem řekl je to, že vůbec není jisté, že SM nepatří do swamplandu také, což by celou teorii strun mělo okamžitě falsifikovat.
Já pouze řekl, že superstringy v současném stavu nelze považovat za víc, než za jednu z kandidátních teorií všeho, což myslím je velmi střízlivé tvrzení.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mame kvantovu gravitaciu?
Pavel A1,2022-11-06 20:42:55
Slyšel jste už někdy o monster group? Matematici si zvykli studovat vlastnosti grup na počítačích, které jim po nějaké době počítání vyplivly vlastnosti grup (reprezentace, podgrupy, ...). Ale monster group je tak velká, že takový výpočet pro ni by trval déle než je trvání Vesmíru. Pak si někdo vzal papír a tužku, trochu se zamyslel a s tužkou a papírem tu grupu vyřešil.
Proč si myslíte, že nějaký podobný chytrý postup neexistuje i pro analýzu možných kompaktifikací a že tedy je snaha o nalezení té správné kompaktifikace předem marná?
Tak nevím
Pavel Aron,2022-11-01 18:02:50
Ale článek nějak neuvádí jak a jakou superpozici hmotnosti zkoumali. Ani jsem z článku nepochopil, jak by měla být hmotnost kvantována. Není o tom zmínka ani v uváděném zdroji. A k té populární Schrödingerově kočce - nejsem fyzik, tak raději uvedu názor a vysvětlení Honzy Fikáčka, které mi přijde srozumitelné a blízké.
https://fikacek.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=734840
Nevědecké pohádky moderní vědy III - "náboženství" Schrödingerovy kočky
Re: Tak nevím
Jirka Naxera,2022-11-01 18:58:53
Nechci býti kverulant, ale rozkliknul jsem si abstract...
https://en.wikipedia.org/wiki/BTZ_black_hole specificky s negativní kosmologickou konstantou v 2+1 rozměrech.
Re: Tak nevím
Pavel Polouček,2022-11-01 20:32:18
Fikáčkovo vysvětlení je možná srozumitelné, ale zcela určitě chybné. Pilotní vlna nevysvětlí provázanost více částic, experimenty se zpožděným rozhodováním (např. jestli budeme sledovat, kterou dírou prošla částice ve dvojštěrbinovém experimentu), a řadu dalších experimentálně prokázaných kvantových jevů.
Re: Tak nevím
František Luft,2022-11-02 07:10:07
Na Fikáčka bych se neodkazoval, ani on není fyzik. Je to pilný samouk, čemu nerozumí z populárních youtube, to si domyslí po svém, často špatně. Odborníci aktivní na sociálních sítích ho v odborných skupinách zablokovali...
https://cs.wikipedia.org/wiki/Wikipedie:Diskuse_o_smaz%C3%A1n%C3%AD/Jan_Fik%C3%A1%C4%8Dek
Teoreticky môžu byť aj čierne
Miro Skunda,2022-11-01 15:11:38
Teoreticky môžu byť aj čierne navzájom previazané ? Ak ich označujeme nábojom, momentom hybnosti a hmotnosťou ? Možno aj multi-vesmíry ? To kvôli prenosu informácií medzi nimi.
Re: Teoreticky môžu byť aj čierne
Jirka Naxera,2022-11-01 20:13:58
Trochu to téma ochladím. Jediná poctivá odpověď je "nikdo neví".
Dnes už víme, že černá díra má kvantové vlasy, že informační paradox černé díry lze vyřešit i tím, že kvantové "vlasy" černé díry (v podobě Hawkingova záření) je kvantově provázané s pohlcenou hmotou, stejně tak vědci z úplně jiné oblasti (computer science) přišli na to, že na obnovení ztracené informace by byl nutný kvantový počítač velikosti celého Vesmíru (a to jen se zápornou kosmologickou konstantou).
Další připomínka, kvantová provázanost ještě neznamená, že můžete přenášet informace. Vezměte si klasický ERP experiment - přestože (podle Copenhagenské interpretace) dojde k děsivému působení na dálku, informaci tím nepřenesete, pokud paralelně s tím klasicky (a tak i podsvětelně) nepřenesete další informaci. To samé se dá předpokládat i u Vesmírů.
Však ta poznámka, jak obnovit informaci z Hawkingova záření je krásné no-go.
Re: Re: Teoreticky môžu byť aj čierne
Miro Skunda,2022-11-02 18:33:58
Možno to dnes nejde ale ako to bude o 100 rokov ?
Jako laik si představuji černou díru tak
Karel Ralský,2022-11-01 13:53:43
že střed neobsahuje "nic"(bez hmoty a prostoru) ale existuje tkzv Schwarzsildův poloměr na kterém se na rozhraní mezi naším časem a časem "nic" dějí neskutečné energetické ale i kvantové pochody proto hmotnější černé díry mají poloměr jako třeba celá naše sluneční soustava až po rozměr celého vesmíru který se v černé díře nachází, jestliže vychází vesmír jako jednorozměrný, ve vícerozměrném prostoru(jednotlivé závity až po Planckovu energii v čase) je i kvantová mechanika jaká je protože naše nejbližší(celý vesmír) okolí probíhá téměř ve stejný čas.
Repetálek Kuzma,2022-11-01 09:24:25
V tom případě se gravitační vlny vlní i nevlní nebo mají opačnou orientaci a tudíž se nulují a v podstatě neexistují, říkám to pořád, všichni si akorát vymýšlí. :D
kocka
Jaromir Vrana,2022-11-01 09:03:58
Schrodingerova kočka je sice idealni priklad pro verejnost, na kterem se muzeme tvarit, ze tomu rozumime, ale nebyva uvaden v opacnem kontextu, nez by mel? Osel je asi idealni misto k nasledujicimu dotazu - nebyla Schrodingerova kocka naopak zamernou ukazkou absurdity a nesmyslnosti teorie, ze kdyz je objekt (radioaktivni nuklid) v kvantove superpozici, tak nemuzeme tento stav rozsirit na celou soustavu (krabici s kockou), ve ktere se objekt nachazi? Schrodinger nechtel ukazat, ze kocka je ziva i mrtva zaroven, ale ukazat hloupy priklad, na kterem pochopime, ze takove veci neexistuji a ze dosavadni uvazovani o kvantovem svete neni spravne.
Re: kocka
Vojtěch Kocián,2022-11-01 14:23:50
Schrödingerovi se superpozice kvantových stavů nelíbila už z podstaty, tak přišel s myšlenkovým experimentem, který měl její nesmyslnost zdůraznit ad absurdum navázáním na makroskopický objekt - kočku. Jenže existence superpozice se prokazovala čím dál více včetně provázání stavů vzdálených objektů a provázání stavů velkého množství částic. Tím se vlastně příklad obrátil a stal se absurdně zvětšeným a vykonstruovaným modelem toho, co je v kvantové fyzice možné. Samozřejmě není tak jednoduché zařídit kvantové provázání radioaktivního atomu a života kočky navíc s tím, že by systém zkolaboval do výsledného stavu zrovna při nahlédnutí do krabice.
Re: Re: kocka
Jiri Matus,2022-11-01 14:52:16
Někde jsem četl, že Schrodingerovi se spíš nelíbila nutnost vědomého pozorovatele pro kolaps vlnové funkce(což prosazují některé filosofické směry). Myšlenkový experiment s kočkou upozorňoval na to, že zásadní úloha vědomého pozorovatele v experimentech vede k absurdním výsledkům. Chtěl ukázat, že vlnová funkce radionuklidu kolabuje již při styku s detektorem, né až někdo otevře krabici. Ale vědecký bulvár udělal své :-)
Re: Re: Re: kocka
Zdeněk Kratochvíl,2022-11-01 15:05:07
Ano, aspoň já to znám v této verzi. Otázka ovšem je, jestli to ta opravdu jeho, snad ano. Pro filosofii je tahle verze příjemným osvobozením od iluze nějakého vědomí, které dokonce rozoduje o skutečnosti.
Re: Re: Re: Re: kocka
Mojmir Kosco,2022-11-01 15:57:13
To znamená co? že kvantové stavy nejsou reálné? ovšem pozorováním se reálnými stávají?
Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Zdeněk Kratochvíl,2022-11-01 16:16:27
Nerad bych vstupoval na pole kvantovky. Znamená to jen tolik, že bez iluze vědomí se dobře obejdeme, nejen při intepretacích kvantové fyziky.
Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-01 19:18:36
Tradičně se dnes považuje vlnová funkce jako nereálná, jako reálné jsou jen pozorovatelné (raději zbaběle uteču k anglickému termínu Observables) což jsou jakési operátory nad prostorem vlnových funkcí.
A ano, to na co narážíte je onen "Measurment problem", o kterém střízlivý fyzik moc nemluví, i když na něm pracuje. ;-)
Ono v podstatě fyzika to až tak trápit nemusí, různé interpretace dávají stejné výsledky takže je vše v pořádku, ale ono ve skrytu duše když nad tím přemýšlíte, tak vždycky dojdete k tomu, že daná interpretace něco (alespoň filozoficky) zametá pod koberec. Ono je to v podstatě jednoduché:
- Nikdy nikdo nic neviděl v superpozici. I když odhlédneme od toho, že nechápeme, co je vědomí a prohlásíme ho za blackbox, tak "někde" se to musí rozpadnout, vše co lze finálně pozorovat je klasický výstup.
- Kvantovka je se svým unitárním vývojem krásná, elegantní a jednoduchá.
- Když něco (kvantově) pozorujete - a pozorováním se může myslet třeba průchod polarizačním filtrem, nebo ucpaná štěrbina, tak se tím podle axiomu měření zhroutí vlnová funkce a výsledkem je vlastní hodnota příslušného Hermitovského operátoru.
- Když tyhle změřené zhroucené funkce (např odraz jedné polarizace a průchod kolmé) spojíte, tak se zase ta původní zhroucená vlnová funkce obnoví. (vysvětlení je prosté, ty dvě "zhroucené" funkce X a Y tu informaci nesou dál v fázi vlnové funkce, která sama o sobe je neměřitelná a nemá fyzikální význam, ale *rozdíl fází* už fyzikální je) ;-)
A Schrodingerova kočka je o tom, že běžně máte nějaký pidi kvantový jev, který pozorujete (víceméně) klasickým měřákem, a ten už ukáže klasickej výstup. Ale u čičiny jde o to, že celej ten systém myšlenkově uděláte makroskopicky v superpozici, takže si moc nepomůžete.
No je to celé zmatečné, nejlépe asi si vybrat interpretaci, která Vám vyhovuje a soustředit se na "shut up and compute" přístup ;-)
Re: Re: Re: kocka
Leopold Kyslinger,2022-11-01 16:57:06
…vlnová funkce radionuklidu kolabuje již při styku s detektorem - detektor je přece nástroj vědomého pozorovatele. To by byla moc laciná odpověď. Já si to vykládám tak, že pravděpodobnost všech kvantových stavů je stejná a odpověď, který z nich to byl má na svědomí ten vědomý pozorovatel. Ostatně co je to kolaps vlnové funkce - to je přece POPIS, který nejlépe vystihuje zkoumaný jev. A pro ten popis opravdu detektor sám nestačí.
Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-01 19:27:03
Tak ne.
Konkrétní kvantový stav popisuje vlnová funkce, což je nějaká komplexní funkce (odpovídající řešení příslušné rovnici).
Pravděpodobnost pozorování popisuje https://en.wikipedia.org/wiki/Born_rule a to tak, že odpovídá druhé mocnině téhle amplitudy.
Pak je tu ještě zmatení pojmů - (raději než pozorování to nazveme) měření v klasické kvantovce žádného pozorovatele nepotřebuje, tím méně vědomí. Vezměte si klasický dvouštěrbinový experiment. Měření je když do jedné štěrbiny dáte detektor, kterej pípne když tam něco proletí. Ale měření (ve slovníku kvantovky, hlavně to neříkejte na cvíkách z měření) je úplně stejně, když tam prostě narvete špunt a nic tam detekovat nebudete. :)Obojí povede ke stejnému zhroucení vlnové funkce.
Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Vojtěch Kocián,2022-11-02 07:15:28
Zrovna dvouštěrbinový experiment mi přijde taky jako dobrý příklad toho, jak se kvantovka na školách vysvětluje zbytečně tajemně a vlastní experiment jako něco, kde kvantové jevy narážejí na klasické pojetí. Jako by tomu tak nebylo i když jen rozsvítím lampičku.
Můžu to vysvětlit i tak, že kvantový jev pádu elektronu na nižší orbitu uvolní energii, která rozvlní dielektrikum. Vlna se pak šíří dle pravidel klasické fyziky podle toho, co jí postavíme do cesty a má šanci předat svou energii, ale opět pouze jedné elementární částici (tedy kvantově). Pravděpodobnost, že se tak stane je závislá na materiálu a intenzitě vlny v daném místě. Když se tak stane, vlna zmizí. Je tedy jedno, jestli tam bude jedna, dvě, padesát nebo žádná štěrbina a kolik jich bude ucpaných detektory nebo špunty. Všechno je to jen součást prostředí, které ovlivňuje šíření vln a má možnost pohltit jejich energii. Dokonce ani nemusím použít slovo "foton" který by se pak posluchači snažili cpát do jedné nebo druhé štěrbiny.
Alternativně je možné klasické vlnění vynechat a popsat celé šíření i interakci vlnovou funkcí, ale to je o poznání složitější.
Bohužel tam zase vyvstane problém toho strašidelného působení na dálku, kdy vlna předá energii v jednom bodě, ale okamžitě zmizí z celého prostoru (respektive jestli vůbec někdy byla jinde než na dráze, mezi vysílací a přijímací částicí). Je třeba to vysvětlovat s tím, že jak vlny tak fotony, vlnová funkce i její zhroucení jsou jen naše virtuální pomůcky, které nám zjednodušují popis a výpočty. Podobně jako používáme komplexní čísla pro popis chování systémů.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 13:38:48
ad. dvouštěrbinový experiment - nám hlavně prvně vysvětlovali elmagnetismus a optiku, kde se podobné věci naučíte klasicky, a vlastně v rámci kvantovky se k němu vracelo s tím, že foton byl "opáčko známého" a nová informace byla, že se tak chová nejen světlo, kde to očekáváme, ale i fermiony a další částice. To mi připadlo celkem srozumitelné.
ad. strašidelné působení na dálku - tak když se Vám nelíbí, můžete pro výklad použít jinou interpretaci, třeba Many Worlds. (Nedělám si legraci, sice MW považuji za absurdní, ale na druhou stranu je to hezká ukázka toho, že i absurdní interpretace může dávat správné výsledky, a že interpretace je jen interpretace).
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Vojtěch Kocián,2022-11-02 19:50:53
Otázkou spíš je, jestli to správně chápou i ti, co s obecnou fyzikou skončili na střední škole nebo ji na vysoké projeli rychlíkem (třeba technické obory). Ze střední si pamatuji, že foton musí projít jednou a pouze jednou šťerbinou, jen nejde zjistit kterou. A interferuje proto, že se chová jako vlna. To je podle mě solidní základ pro zmatení a mystifikaci kvantovky.
S působením na dálku problém nemám, ale chápu, že spousta lidí má. Bohužel každá interpretace má selským rozumem nepochopitelné aspekty. Proto mi přijde velmi důležité a často opomíjené to, že jde opravdu jen o interpretace a ne o definitivní popis reality. Realitu zatím umíme jen počítat navíc jen v rámci pravděpodobnosti.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 20:33:41
Tak to nevím, co vím, že každopádně většina spolužáků (případně študáků co jsem se je více či méně marně pokoušel v záchvatu šílenství doučovat) je zmatená, ať jim to řeknete tak nebo tak, s výjímkou těch, kteří mají fyziku jako koníček. :-(
Jinak jestli Vám říkali, že foton musí projít jen jednou štěrbinou, pak to opravdu říkali špatně. Když měříte v místě, kde je maximum pro jednu i pro druhou štěrbinu, ale interference to tam vyruší, tak není možné aby prošel jen jednou štěrbinou. Pak by nevěděl, že se má vyrušit s tou vlnou z druhé štěrbiny a v klidu by si dopadl i do minima, kde byste ho nachytal.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-02 21:48:14
Jenže právě many words interpretace dává zcela špatné výsledky. Nedovede totiž nijak vysvětlit, proč různé výsledky měření nastávají s různou pravděpodobností. Pokud při měření dojde k rozštěpení světa na všechny možné výsledky, pak nutně tyto výsledky musíme naměřit se stejnou pravděpodobností.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 23:33:59
Moment https://www.pbs.org/wgbh/nova/manyworlds/pdf/dissertation.pdf strana 70 a dál se tváří jinak než píšete, když odvozuje míru pro jednotlivá větvení.
(ani mě nenapadá, proč by ty různé výsledky musely mít nutně stejnou pravděpodobnost...)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-03 21:39:23
No, protože se všechny výsledky realizují se stejnou pravděpodobností 100%. Pokud vím, tak všechny snahy o správné předpovědi pravděpodobností v MW interpretaci vedou k tomu, že se prostě provede standardní kvantověmechanický výpočet a pak se to prohlásí za MW výsledek.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-04 22:14:41
Ano plně souhlasím. Jen že těch 100% je stejných 100% ve Vaší větvi vesmíru, stejně jako je to 100% po klasickém zhroucení vlnové funkce v Copenhagenské interpretaci. A není to nic složitějšího než triviální tautologie "Pozorujeme A, protože jsme zpozorovali A".
A v tom druhém s Vámi také souhlasím, resp ono je to takové typické samovyplňující se proroctví. Pokud nějaká interpretace funguje podle Bornovy rule (p = |a|^2 - a o to se MW pokouší už od začátku), pak dává výsledek stejný jako normální kvantovka, a pokud by náhodou nedávala, tak po ní ani neštěkne pes, natož aby se jí kterýkoli fyzik byť jen sekundu zabýval. Ostatně má to být jen interpretace, ne rozdílná teorie (a kvantovou sebevraždu na experimentální ověření neplánuju, to už mi návštěva černé díry připadá zajímavější, tam lze (alespoň u galaktické díry) nějaký ten týden přežít.)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-06 20:50:16
Jenže MW interpretace tvrdí už před měřením, že se každá větev realizuje, tedy už před měřením víte, že každá větev má stejnou 100% pravděpodobnost realizace. A proč se do jedné větve dostanete snadněji než do jiné, to právě ta MW interpretace vysvětlit neumí.
Ony vůbec ty interpretace kvantové fyziky jsou takové nanic. Protože se snaží ze subjektivní vlnové funkce odvodit něco o objektivní realitě. Ale protože o ní nedokážete nic zjistit (jak jsem psal výše), je to jen takové filozofické plkání u sklenky vína, které může mnoha lidem vlít do hlavy nesmyslné představy, ale k pochopení kvantové fyziky nijak nepomůže (spíš naopak).
Re: Re: Re: kocka
D@1imi1 Hrušk@,2022-11-01 18:27:14
Nebyla tedy kočka špatně zvolený příklad? Předpokládal Schrodinger, že kočky narozdíl od lidí vědomí nemají? Mohl si přeci jako příklad zvolit něco neživého... např. lahvičku s barvivem, která by se buď vylila nebo nevylila.
Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-01 19:34:07
To máte ukradené, jedinej rozdíl mezi "je tam vědomí" je, že můžete (resp to vědomí) psát, že Vám to detekovalo částici. Ale problému měření (ani viz článek problému kvantování gravitace) se tím nezbavíte, když tam to vědomí nebude.
Ostatně (z paměti nedám název toho paradoxu) se dá jít dál, na tu kočku nebo lahvičku může čumět člověk, kterého dokud Vám neřekne co vidí můžete klidně brát taky jako v superpozici dvou stavů vědomí, a čičiny jste se nezbavil. :)
Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel K2,2022-11-01 20:13:34
On ten příklad může mít taky úplně jinou interpretaci. Pokud ten radionuklid máte kvantově provázaný s nějakým jiným - může jít klidně o provázání, které proběhlo už před milióny let někde v zemské kůře a vy o něm vůbec nevíte, ale ta druhá částice prostě někde je a už zkolabovala, tak vy to celé i s kočkou sice popisujete nějakou pravděpodobnostní funkcí, ale ve skutečnosti je už dávno rozhodnuto, kdy a zda se nuklid rozpadne a kočka zemře.
A tím se dostáváme k dalšímu kroku... není to stejné, i když tu druhou provázanou částici nemáte/neexistuje? Třeba je to vždy rozhodnuto předem, ale my to přes "kvantizační bariéru" prostě z principu nemůžeme vidět. Jako budík pod peřinou - nevíte, kdy zazvoní, ale to neznamená, že to neví ten budík.
Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-01 20:47:30
No počkejte, jak rozhodnuto? V řeči kvantovky (hodně zjednodušeně ale snad ne nad rámec tématu) dejme tomu máte proton a elektron, co Vás zajímá je směr spinu v ose Z (my budeme psát |e^> ale ve skutečnosti jsou to všechny možné vlnové funkce se spinem nahoru přičemž (teď nepotřebujeme, proto) nerozlišujeme která konkrétně z nich to je)
pak vícečásticové stavy nejsou |e^>, |ev>, |p^> a |pv>, samostatně, ale musíte brát
0 * |p^e^>
1/sqrt(2) * |p^ev>
1/sqrt(2) * |pve^>
0 * |pvev>
(kde se pravděpodobnosti posčítaj do celkově jedničky). Pokud máme ty stavy provázané, např. viz nahoře, tak to ale pořád nemáte dáno, dokud nezměříte jeden stav (a pak musíte vědět o tom změření!!!)
I pokud o něm víte, není nic jednoznačné, pokud jsme třeba změřili proton dolů, takže elektron je nahoru neboli
1 * |pve^>, tak ten elektron můžete místo toho změřit v jiné ode, a pak zjistíte, že i když znáte spin protonu, tak kvantový stav elektronu bude:
1/sqrt(2) * |e_doleva> + 1/sqrt(2) |e_doprava>
a když to místo jednoduchého příkladu vezmete realisticky, ten slabý rozpad je ekvivalentní s tunelovým jevem, kterej záleží na dost víc věcech, než na těch co můžete provázat, ale musel byste udělat konkrétní výpočet, kde vstupem by samozřejmě muselo být, jak konkrétně jsou ty dvě částice provázané.
Asi by nějak hypoteticky šlo udělat asi dost exotický systém, kde by hybnost jedné částice bude provázaná se spinem částice druhé, ale realisticky si to v případě radioaktivního vzorku opravdu neumím představit.
Re: kocka
Pavel A1,2022-11-01 22:46:09
Právě Schrödingerova kočka je příkladem, jak kvantovou mechaniku nevysvětlovat.
Když fyzikové před více než sto lety zjistili, že s klasickým popisem u mikrosvěta nevystačí, hledali, co je na klasické fyzice špatně. A odpověď je překvapující. Klasická fyzika nám poskytuje výhradně neověřitelné předpovědi. Proč? Protože klasická fyzika předpovídá stav systému a obsahuje skrytý předpoklad, že stav systému lze nějak (měřením) zjistit. Ale právě tento skrytý předpoklad je mylný, jak si před sto lety uvědomil Heisenberg. Každé měření systém ovlivní a není možné nějak určit, jestli měřením zjistíme stav systému před měřením, po něm, nebo něco mezi. Takže má-li být fyzika ověřitelná, nemůže předpovídat stav systému (protože ten není jak zjistit), ale výsledky měření.
Proto kvantová fyzika potřebuje pozorovatele, který tato měření provádí a zjišťuje výsledky. Ale role pozorovatele ve kvantové fyzice je podobná jako role vztažné soustavy ve fyzice klasické. Nepotřebujete mu přisuzovat žádnou inteligenci, stejně jako není inteligentní vztažná soustava.
Vlnová funkce (nebo stavový vektor) pak nepopisuje stav systému (i když se to tak často zkratkovitě říká), ale popisuje znalost pozorovatele o stavu systému. A kolaps vlnové funkce po měření není nějaká událost zasahující celý Vesmír. Prostě jen pozorovatel zjistil o systému novou informaci, tak už jeho znalost není popsána původní vlnovou funkcí, ale funkcí novou zohledňující jeho novou znalost systému. Podobně u provázaných systému se nejedná o nějaké hrůzné působení na dálku, to jen pozorovatel provedl měření na jedné části provázaného systému a tím zjistil i výsledek případného měření na jeho druhé části. Kvantová fyzika nepopisuje stav systému a tedy ani neříká, co se s tou druhou částí stalo, jen říká, co o ní ví pozorovatel.
A jak to je s tou kočkou? Pozorovatel zavře kočku do krabice s tím smrtícím strojkem. On ví, že s časem roste pravděpodobnost, že kočka zemře. To popíše tak, že podle jeho znalostí je kočka v superpozici stavů |živá> a |mrtvá> s nějakou amplitudou pravděpodobnosti Ž a M:
Ž|živá> + M|mrtvá>
Všimněte si, že ty dva stavy se sčítají a součet v pravděpodobnosti vždy znamená "nebo", ne "a současně". Tedy pozorovatel ví, že ta kočka je živá NEBO mrtvá (což není nic překvapivého). Teprve až provede měření (otevře krabici), tak získá novou informaci. Tím sice způsobí kolaps vlnové funkce té kočky, ale je to jen kolaps jeho znalosti o té kočce. Tu kočku tím otevřením krabice nezabije (pokud naměří stav |mrtvá>).
Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 13:27:55
K tomu poslednímu odstavci, ono to právě NEBO není, to byste to zredukoval do stavu dvouštěrbiny, když byste říkal buď jednou NEBO druhou.
U té dvouštěrbiny totiž ty dva paprsky můžete sloučit zpátky a dostanete rozdílný výstup (interferenci) než při NEBO, u kočky platí to samé, jen si neumím představit tak snadno konkrétní experiment, kde může interferovat kočka živá a mrtvá.
Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-02 21:33:08
Právě proto, že pozorovatel neví, jestli částice prošla levou nebo pravou štěrbinou, musí do své předpovědi výsledku měření zahrnout obě možnosti. Tím i z toho "nebo" vzniká interference. Ale to neznamená, že částice prochází současně oběma štěrbinami, jen že pozorovatel nemá jak zjistit, kterou štěrbinou prošla.
Je to stejné, jako když nevíte, jestli nastane situace A, nebo B, nebo C, tak musíte být současně připraven na všechny tři. Ale to zdaleka neznamená, že nastanou současně.
Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 23:50:36
Počkat. Ten problém je, že aby interference vznikla, tak _musí_ projít oběma.
Možná si tu trochu nerozumíme v tom, čemu říkáme částice, ona ta představa kuličky je fakt hodně nedobrá (a pokud půjdeme do detailu, tak ono i projít ztrácí celkem smysl.
Asi bude lepší se bavit spíš podle Feynmannových dráhových integrálů a součtům přes historie, což je v podstatě takový rozšířený Huygensův princip. Pak vezmete všechny možné cesty, kterými ta částice může projít, teda štěrbinou jedna, štěrbinou dva, fyzikovi odrazem od ucha, kolem Proximy Centauri, první štěrbinou, kolem Jupitera a pak druhou štěrbinou, do minulosti a odrazem od dinosaura zpátky *), ..., pro každou cestu spočítáte její (komplexní) amplitudu a amplituda částice v nějakém místě odpovídá jejich součtu. Tady už nějaké rozlišení "kudy" proletěla mizí úplně.
*) Tady to malinko hodně okořeňuji, ale legraci si až tak moc nedělám. mnohem umírněněji (a mnohem správněji) to Feynmann vysvětluje v populární https://stargazer-online.com/2019/03/14/book-review-qed-the-strange-theory-of-light-and-matter-richard-feynman/ která tuším vyšla i v češtině.
Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-03 22:15:36
Tak zase zopakuji. Kvantová fyzika nepopisuje stav systému, popisuje pozorovatelovu znalost systému. Tedy ta interference nevzniká tak, že částice projde oběma štěrbinami (protože kvantová fyzika nepopisuje systém), ale tím, že pozorovatel neví, kterou štěrbinou částice prošla. A protože to neví, musí ve svém výpočtu zahrnou všechny možné varianty, tedy počítat, jako kdyby částice prošla oběma štěrbinami současně a tak se dopočítá interference.
Součet přes historie je přesně to samé. Protože pozorovatel neví, která historie se realizovala, musí počítat, jako kdyby nastaly všechny možné historie současně. Ale to o systému nevypovídá vůbec nic (o to se kvantová fyzika nesnaží), to popisuje jen pozorovatelovu (ne)znalost systému.
Ty interference vznikají proto, že kvantová superpozice není součet možných stavů s vahou jejich pravděpodobnosti, ale s vahou amplitudy pravděpodobnosti a až druhá mocnina absolutní hodnoty amplitudy pravděpodobnosti dává pravděpodobnost. Tím se tam dostanou ty smíšené členy odpovědné za interferenci. Ale právě toto je důsledek toho, že znalost pozorovatele o systému je omezená principiálně, není způsobená jen nedokonalostí měření (pak by se počítalo s pravděpodobnostmi a ne jejich amplitudami).
Co se týče vašeho popisu trajektorií, tak ono to je ještě bizarnější. Když si to rozeberete podrobně, tak zjistíte, že všechny spojité trajektorie se navzájem vyruší a co dává nenulovou pravděpodobnost jsou trajektorie nespojité.
A představa kuličky je stejně dobrá jako představa vlnícího se obláčku nebo raketky s ufounkem uvnitř, nic z toho nijak neovlivní, co pozorovatel o systému opravdu ví - a to je to podstatné.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-04 23:18:07
Huh. Tak jinak, asi si nerozumíme. Možná používáme každý jiná slova, ale takhle by to mělo být jednoznačné
To, s čím alespoň standardně formulovaná kvantovka pracuje je stavový vektor v Hilbertově prostoru s nějakou bází, s čímž se dělají všechna další kouzla, aplikují se na ně operátory etc. (nebudu sem mixovat mixed states, ale vím o nich ;-) )
To co popisuje pozorovatelu znalost systému, neboli výsledek měření (tj pozorovatelné, observables) jsou vlastní hodnoty Hermitovských operátorů nad tímto prostorem, které ale z principu neposkytují plnou informaci (maximum, co se o stavu může pozorovatel dozvědět, odpovídá vzájemně komutujícím pozorovatelným).
Mimochodem, Váš výklad s pozorovatelovou (ne)znalostí se mi nelíbí. Zkusím zformulovat proč si myslím, že na pozorovatelově znalosti nezáleží.
klasika, dvouštěrbina, za tím stínítko, za stínítkem CCD, pozorovatel je ufoun na oběžné dráze Měsíce. Foton náhodně vyletí ze zdroje (můžete tam dát nějakej luminofor s pár kapkami tritia aby to bylo náhodně), foton letí, odpustím si diskusi kudy (ona nedává smysl jiný než filosofický), někde dopadne na stínítko, tak se vybudí CCD, to se zdigitalizuje a pošle ufounovi.
O tom, jestli ten foton dopadne do místa interferenčního minima musí vědět už v době, kdy dopadá. Ufoun o tom další víc než sekundu prostě vědět nebude, a ve chvíli, kdy se to dozví, tak už je pozdě - bez porušení kausality prostě tomu fotonu včas neřekne co ví. Prostě ten foton musí vědět sám, i bez pozorovatele, kam dopadnout smí a kam ne. Jasně, můžete si pomoci superdeterminismem, můžete si (podobně jako u ERP) pomoct kosmickou konspirací, nic proti ale standardní kvantovka to už není. (a aby bylo jasno, netvrdím, že je superdeterminismus špatně)
Ostatně _JEN_ neznalost systému pozorovatelem Vám docela dobře vyvracejí už samotné Bellovy nerovnosti. (A ano jsem si vědom toho, že superdeterminismus je otevřenou variantou)
ad trajektorie - opravdu nespojité? Nepletete si to s trajektorií extrémní? Viz Huygensův princip a odvození, proč paprsek z bodu A do bodu B jde v homogenním prostředí po přímce = nejkratší možnou cestou, tam fakt nic nespojitého není (a v uzavřeném Vesmíru jde druhý paprsek pro změnu cestou nejdelší kolem celého Vesmíru). O tom, že se většina ostatních cest vyruší, a navíc že má tak malou amplitudu že je můžete zanedbat také žádná, tam nejsme ve při. Ale pořád je trochu rozdíl "vyruší se" a "nejde to jimi" stejně tak je rozdíl "nemá vliv" a "exponenciálně potlačený tedy zanedbatelný"
(u kvantovky je tam trochu komplikace v tom, že zatímco v optice se světlo šíří přesně c, propagátory jsou nenulové i mimo světelný kužel, ale ve výsledku to neva)
ad poslední - s dovolením bych zůstal u x nebo p reprezentací. Sice představa raketky s ufounkem je lákavá, ale dost nedobře se to integruje.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-05 00:22:36
Ještě jeden argument k neznalosti stavu.
Opět dvouštěrbinák, do každé štěrbiny dáme polarizační filtr. V horní bude (dejme tomu) horizontální, v dolní bude buď horizontální, nebo vertikální, automaticky nastavený podle toho, jestli v poslední sekundě došlo k rozpadu nějakého radioaktivního atomu (bude jich tolik, ať je to na cca 50%}. Opět, detektor v místě interferenčního minima, pozorovatel na měsíci.
Jak jen na základě omezené znalosti pozorovatele (který je mimo light cone, takže kausálně oddělený), za předpokladu, že ten foton prochází jen jednou z děr vysvětlíte, jak ten foton "ví", v jaké poloze je polarizační filtr v druhé díře kterou neprošel (a tedy jestli má interferovat sám se sebou nebo ne)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: kocka
Pavel A1,2022-11-06 21:12:14
Jak foton může vědět - promiňte, to je stejně nesmyslná otázka jako jak může ElMag pole vědět, že se má řídit Maxwellovými rovnicemi nebo jak může Země vědět, že má obíhat Slunce podle Newtonových zákonů. Ono to je naopak a stejně jako Maxwellovy rovnice popisují ElMag pole aniž to pole o tom cokoliv vědělo, jak kvantová fyzika popisuje co změří pozorovatel o fotonu aniž o tom ten foton měl jakékoliv ponětí.
Právě Bellovy nerovnosti můj popis potvrzují. Ony ty nerovnosti (a jejich narušení) znamenají, že buď je fyzika nelokální, nebo subjektivní. A to je to, co já tvrdím, že fyzika je subjektivní a nemá smysl se snažit popsat fyzikální systém, pouze předpovídat výsledky měření na něm. Tedy že je nesmyslné tvrdit, že foton šel tudy nebo jinudy nebo všechno dohromady, ale jen že pozorovatel neví, kudy foton šel, ví, že šel buď tudy nebo jinudy s nějakou amplitudou pravděpodobnosti a proto musí do své předpovědi zahrnout všechny možné varianty. Jako když nevíte, která ze tří výlučných situací nastane, tak se musíte připravit na všechny tři současně.
A opravdu jsem myslel nespojité trajektorie. Před pár lety to pěkně předvedl Luboš Motl na svém blogu, bohužel Google už ten blog típnul, tak vám nedám odkaz.
Re: Re: kocka
Jirka Naxera,2022-11-02 14:29:21
Asi to mám jak by to mohlo vypadat :).
Vhodným pokroucením časoprostoru, možná pár červími děrami apod. byste pak alespoň v principu dokázal např vytvořit ve Vesmíru oblast, ze které když pozorujete vždycky vyleze číča živá.
Což by v čistém NEBO nebylo možné.
(a chyba, kterou jste udělal je obvyklé:
P_ziva = |Ž|^2
P_mrtva = |M|^2
P_ziva + P_mrtva = 1 // az sem souhlas
ale kvantove jevy právě dělá až ta fáze, o kterou jste pouzitim Bornovy rule (konkretne tou absolutni hodnotou) prisel.
)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
