2020-09-07, 19:16
  #2197
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Jag har av princip försökt undvika matte i flera år när jag pratar om fysik. Jag ser det som auktoritetsargument att presentera matte som är över huvudet på folk för att framställa sin tolkning av såväl frågan liksom svaret som gällande.

Jag ser det precis tvärtom: matematik är bland det lättillgängligaste som finns, vilket visas av att bokstavligen miljoner studenter världen över lär sig universitetsmatematik varje år. Definitionerna är tydliga och slutledningarna rigorösa. Ingenting hänger på kulturell bakgrund eller något annat ovidkommande; en student i Ulaanbataar lär sig precis samma linjära algebra som en student i Stockholm, och den som inte kan ta sig till ett universitet kan läsa samma böcker och se samma föreläsningar på nätet.

Alltså: om man vill, kan man lära sig vad som behövs. Men om man inte vill, kan man naturligtvis inte lära sig något alls.

Anledningen till att fysik involverar mycket matematik är att matematiska begrepp är bättre än språkliga. Att så är fallet har stått klart sedan Galilei. Aristoteles gjorde sitt bästa med vanliga ord, och längre än han kom har ingen kommit med den metoden. De begrepp vi får från vardagsspråket duger helt enkelt inte, inte ens till klassisk fysik, och än mindre till kvantmekanik. Givet att så är fallet, varför skulle jag låtsas översätta den rätta förklaringen till vanligt språk, när det inte är möjligt utan att meningen går förlorad?

I övrigt står jag fast vid vad jag skrivit hittills. Det torde vara uppenbart för alla som läser tråden vilka som är kompetenta och vilka som lägger ut dimridåer.
Citera
2020-09-07, 23:10
  #2198
Medlem
Bara-Robins avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Velentr
Jag ser det precis tvärtom: matematik är bland det lättillgängligaste som finns, vilket visas av att bokstavligen miljoner studenter världen över lär sig universitetsmatematik varje år. Definitionerna är tydliga och slutledningarna rigorösa. Ingenting hänger på kulturell bakgrund eller något annat ovidkommande; en student i Ulaanbataar lär sig precis samma linjära algebra som en student i Stockholm, och den som inte kan ta sig till ett universitet kan läsa samma böcker och se samma föreläsningar på nätet.

Alltså: om man vill, kan man lära sig vad som behövs. Men om man inte vill, kan man naturligtvis inte lära sig något alls.

Anledningen till att fysik involverar mycket matematik är att matematiska begrepp är bättre än språkliga. Att så är fallet har stått klart sedan Galilei. Aristoteles gjorde sitt bästa med vanliga ord, och längre än han kom har ingen kommit med den metoden. De begrepp vi får från vardagsspråket duger helt enkelt inte, inte ens till klassisk fysik, och än mindre till kvantmekanik. Givet att så är fallet, varför skulle jag låtsas översätta den rätta förklaringen till vanligt språk, när det inte är möjligt utan att meningen går förlorad?

I övrigt står jag fast vid vad jag skrivit hittills. Det torde vara uppenbart för alla som läser tråden vilka som är kompetenta och vilka som lägger ut dimridåer.

Jag håller naturligtvis med fullständigt gällande matematikens betydelse. Jag skulle aldrig förminska matematikens överlägsna roll som beskrivande såväl som verktyg. Tvärtom så inser jag hur det är självförklarande att stringent logisk härledning med dess väldefinierade och axiomgrundade formalism är den överlägsna metoden att behandla saker likt dessa inom. Jag är en stark förespråkare för vetenskaplig metodik och har spenderat mycket tid åt tankar rörande detta, vilket endast stärkt min övertygelse.

Så om din kritik består av att jag på något sätt skulle motsätta mig matematikens överlägsenhet av någon anledning så är kritiken så ogrundad att jag inte riktigt vet vad jag ska svara på det. Jag förstår inte vad som möjligen kunnat indikera att den kritiken på något som helst sätt vore gällande då den raka motsatsen råder.

Min kritik mot dig är naturligtvis inte att du gör fel som använder matematik för att beskriva naturen.

Min kritik mot dig består av att du har sakfel inom fel matematik för att beskriva felaktiga uppfattningar om naturen.

Sakfelen är skitsamma, det har alla om allt, jämt. Men har man en felaktig uppfattning om hur naturen beter sig så spelar det ingen roll hur väl man kan lösa ekvationer. Är detta, vilket det ofta är, kombinerat med att man är osäker på vad matematiken med dess delar representerar såväl abstrakt som konkret inom naturen så spelar det ingen roll hur duktig man är på matte.

Man kan omöjligen förstå fysik om man inte vet vad i naturen man representerar, hur man får fram detta och vad dess förhållande till annat är. Det är grunden. Hur observationer mäts och dess observerade relationer till andra relationer.
Först då kan man formulera en matematisk representation av observationen och behandla den inom en modell bestående av andra representationer av observationer med deras observerade relationer till varandra, där man från vetskapen om den naturliga observationen man representerar också förstår friheterna och begränsningarna i den matematiska formalismen.

Med respekt till den otroliga komplexiteten och bristerna i såväl modeller, representationer och observationer så bör man vara försiktig med att påstå sig presentera "den rätta förklaringen".
Speciellt om den enda grunden för detta är att ens svar är formulerat med matte.
Man måste veta varför för att veta hur.

Jag är dock osäker på vad du står fast vid då du inte har specificerat någon kritik eller bemött någon sakfråga med motargument. Du har i princip bara framställt dig själv som kunnig och mig som okunnig.
Skillnaden är att jag har framfört saklig kritik mot saker du påstått, där jag inte ens efter att jag ber om det har fått ett endaste fel utpekat och ännu mindre fått bemött med motargument.

Vem utomstående uppfattar som kompetent är inte viktigt för mig. Du framställde dig som kunnig och hävdade att jag hade fel på ett otrevligt vis utan att berätta om vad.
Mitt intresse låg i att få reda på vad jag hade fel om i boken jag länkade så jag kunde lära mig någonting.
Jag fortsatte be att få reda på vad jag hade fel om, vilket jag fortfarande inte fått reda på.
Istället har jag blivit otrevligt bemött med översittarattityd där du framfört din förträfflighet och berättat för mig hur duktig du är och vilken djup förståelse och kunskap du besitter.

Så som du framställer din kompetens motsvaras däremot inte med tydlighet. Vilket är synd för jag hade hoppats att du hade kunnat lära mig någonting. Så jag har bara förlorat på detta men om du har tur så tycker någon utomstående att du framstår som kompetent.
__________________
Senast redigerad av Bara-Robin 2020-09-07 kl. 23:16.
Citera
2020-09-08, 02:44
  #2199
Medlem
Varför klassas inte matematiken vid observatöreffekten/mätning som stochastisk?

Beror det på att alla variabler är kända? Om de däremot inte var kända, så som vid mutation, så är vore det stochasistiskt istället?
Citera
2020-09-10, 18:04
  #2200
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Edit. Jag väntar fortfarande och har fått vänta ganska länge nu på att då veta vad jag har fel om. Det kan naturligtvis vara så att jag har fel, men jag hittar inte på saker ur tomma luften. Mycket av det jag sagt återfinns som sagt var i boken i länken ovan, så mycket av er kritik kan vi jämföra mot den. Så kan vi ta oss igenom matten tillsammans så vi förstår.
Jag fortsätter vänta med nyfikenhet på vad kritiken mot de som skrivit böcker i ämnet består av. Eller min missuppfattning av någonting ni verkar ha svårt att få fram.
Du har rätt att en elektron utsatt för ett homogent magnetfält i z-riktning precesserar runt denna riktning. Observera att detta innebär att väntevärdet för spinn i z-riktningen inte påverkas (ej tidsberoende, till skillnad från andra riktningarna), som din länk också visar! Alltså har g-faktorn inget med frågan att göra, som nerdnerd skrev.

Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Jag uteslöt den delen när jsg citerade dig då det är fel. Sammanflätning kan ske med rena vektorprodukter. Sammanflätning kan även ske med rena skalärprodukter.
Man bör inte blanda in superposition.
Nej, sammanflätning kan inte ske med a⊗b (en ren eller separabel tensorprodukt, där varje partikel har ett väldefinierat tillstånd a resp. b). En sammanflätning är en superpositionering t.ex. +⊗- - -⊗+ (upp till normalisering) av två spin-½ partiklar. Vad skalärprodukter har med detta att göra vet jag inte. Läs här: https://backreaction.blogspot.com/2016/03/dear-dr-b-what-is-difference-between.html



Citat:
Tror du alla tillståndsprodukter är vektorer? Vart tar skalären eller de andra elementen i tensorerna vägen och vad består dessa av?
Tror du alla tillstånd som existerar är vektorer?
Ja, alla kvantmekaniska tillstånd är en vektor i ett Hilbertrum (eller om man vill, en stråle i det projektiviserade Hilbertrummet). Detta är att av de grundläggande axiomen i kvantmekaniken.


Citat:
Jo då. Dock får du allt ta och definiera "ren produkt" och "seperabelt". Kom ihåg att sammanflätning definieras av att nuvarande tillstånd beror på en historisk interaktion.
Det har redan gjorts. Men du förstår alltså inte skillnaden själv, ändå hävdar du att användaren har fel? Och nej sammanflätning definieras inte av en "historisk interaktion":
Citat:
An entangled system is defined to be one whose quantum state cannot be factored as a product of states of its local constituents; that is to say, they are not individual particles but are an inseparable whole. In entanglement, one constituent cannot be fully described without considering the other(s). The state of a composite system is always expressible as a sum, or superposition, of products of states of local constituents; it is entangled if this sum necessarily has more than one term.

Citat:
Två element kan sammanflätas och fortsätta vara två element. Deras tillstånd beror på att deras världslinjer har interagerat historiskt. Sen kan informationen från den historiska interaktionen blandas ut och bero på sannolikheter efter fler interaktioner och efter tid. Men all information försvinner aldrig, varför man parametriserar.
Läs ovan.



Citat:
Som glad amatör som räknar på fingrarna så är nyfiken på vad som är fel med alla mina invändningar. För er som kan och förstår detta så är det såklart självklart vad jag kommenterat som är fel, men då jag tycker det här är svårt så önskar jag få det förklarat med lätta ord så jag inte blir förvirrad.
Nu har jag gjort ett försök. Har inte svarat på allt då det helt ärligt ibland är svårt att förstå vad du menar men om du kännar att jag missade något essentiellt från ditt inlägg säg till.
Citera
2020-09-11, 03:02
  #2201
Medlem
Bara-Robins avatar
Citat:
Ursprungligen postat av joow
Du har rätt att en elektron utsatt för ett homogent magnetfält i z-riktning precesserar runt denna riktning. Observera att detta innebär att väntevärdet för spinn i z-riktningen inte påverkas (ej tidsberoende, till skillnad från andra riktningarna), som din länk också visar! Alltså har g-faktorn inget med frågan att göra, som nerdnerd skrev.

Det är inget som framgår i länken. Precessionen ger ett eget magnetfält som i sig självt och i kombination med spinnflip ger ett ickehomogent magnetfält, vilket innebär att positionensdensiteten är i sitt energiminimum i den ena halvan av distrubitionen vilket leder till drift.
Värdet på partikelns energi inom det externa magnetfältetär olika beroende på spinnriktningen.
Detta samtidigt som det externa magnetfältet kommer verka på sannolikhetsvågens positionsdistrubition vilket kommer ge tidvatteneffekter på partikelns fält med olika energinivåer beroende på spinnriktning, egengenererat magnetfält från strömflöden som är olika stora beroende på spinnriktning, vinkeln på spinnen mot det externa magnetfältet samt rotationsfrekvensen. Och magnetfältatyrkan beroende på positionen och dess verkan som ocksö beror på ovanstående.
Ju längre tid detta pågår desto mer kommer spinnriktningens förhållande till der externa magnetfältets riktning, med dess avståndsberoende fältstyrka och fluxdensitet med dess gradienter.
Det är ingen skillnad på detta och att preparera en spinnriktning förutom att fler mekanismer lyfts fram.
Detta har i grunden mer med entropi att göra och hur de olika tillstånden kräver olika vridmoment för att rotera, men det får vi återkomma till...
G faktor bidrar ju som bekant till energin.

Här kan du bland annat läsa mer:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ising_model
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Creation_and_annihilation_operators


Citat:
Nej, sammanflätning kan inte ske med a⊗b (en ren eller separabel tensorprodukt, där varje partikel har ett väldefinierat tillstånd a resp. b). En sammanflätning är en superpositionering t.ex. +⊗- - -⊗+ (upp till normalisering) av två spin-½ partiklar. Vad skalärprodukter har med detta att göra vet jag inte. Läs här: https://backreaction.blogspot.com/2016/03/dear-dr-b-what-is-difference-between.html

Att en tredje part hade vetskap om delsystemens tillstånd innan de sammanflätades var vad jag sa.
Sammanflätning av vågfunktoner med icke direkt kommuterande tillstånd då? Som har en rumtidsberoende påverkan på varandra. Säg en dekoherent sten. Är den inte sammanflätad eller är den i superposition?
Skalärer kan vara sammanflätade och tillstånd i superposition. Det är delar av tillståndselement. Skalärer är ofta vad som definierar tillstånd.

Citat:
Ja, alla kvantmekaniska tillstånd är en vektor i ett Hilbertrum (eller om man vill, en stråle i det projektiviserade Hilbertrummet). Detta är att av de grundläggande axiomen i kvantmekaniken.

Nej, det är inte vad de ÄR. Det är en av många representationer av tillstånd. Hilbertrummet som är ett vektorrum har även andra egenskaper än enkla vektorer. Alla har tillhörande skalärer och de flesta är flerkomponentavektorer. Alltså egentligen tensorer. Dessa ger allt från lokaliserade sfärer likt Blochsfärer, nollvektorer där endast skalären verkar med sina grannar, 2-dimensionella plan, krökt topologi, topologiska rotationer och alla möjliga transformationer inkluderat inversioner. mm.
Det är inte heller "om man vill" det projektiviserade Hilbertrummet. Detta är inte detsamma som Hilbertrummet. Hilbertrummet ger de möjliga riktiga tillstånden och det projektiviserade ger sannolikheten för dessa och består av komplexa tal. Tillstånden i Hilbertrummet är vad som paras ihop med tillstånden i det projektiviserade Hilbertrummet.
Tillstånden ÄR inte heller vektorer. De är inte ens detta i det projektiviserade tillståndsrummet där de komplexa bivektorerna med dess skalärprodukter ÄR en stråle.
Inte heller i Hilbertrummet kan man säga att tillstånden ÄR vektorer annat än per definition då de är representationer inom en representation i form av ett vektorrum.
De har också element i form av skalärer kopplade till matriserna för enhetsvektorerna som ger vektorn, eller snarare tensorn. Dessa kan ha mängder med element och som lika gärna kan definieras vara matriser eller algebraiska funktioner, linjära kartor eller transformationer.
Bara för att man kan representera ett tillstånd som kan representeras på ett annat att som kan representeras som en vektor med tillhörande skalär som ofta är en bivektor och alltså en tensor, som kan representera lite allt möjligt(men inte allt, men det tar vi inte nu) inom en representation av möjliga observationer som ett vektorrum, så betyder det sannerligen, verkligen, absolut inte att dessa representationer inom en representation ÄR vad tillstånden ÄR.
Dessa tillsammans med att operatorn på det projektiviserade Hilbertrummet ger sannolikheten med den tidsoberoende Schrödinger som ger fasen från vågfunktionerna i superposition vilket ger sannolikheten för tillståndet vid en position.
Samtidigt så är det som sagt var inte bara enkla vektorer från trekomponentsmatriser med enhetsvektorer som behandlas, utan även rumslig topologi inklusive krökt mångfald, transformationer av alla dess slag vilket i sig är operatorer som verkar på operstorer genom att utföra transformationer som t.ex. rotationer på andra operatorer. Som att t.ex. rotera en rotation, vilket beskriver spinorer.
Allt detta och mer består av operatorer som kan representeras på många olika vis inom flera olika rum.

Det är knappast så att detta är den gudagivet korrekta och axiomhärledda representationen. Det finns mängder med begränsningar med denna modellen där man lämpligare använder sig av andra tekniker för problem eller önskade lösningar.

Här är några problem:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hilbert%27s_problems



Citat:
Det har redan gjorts. Men du förstår alltså inte skillnaden själv, ändå hävdar du att användaren har fel? Och nej sammanflätning definieras inte av en "historisk interaktion":

Sammanflätning är när något av olika vågfunktioners tillstånd har interfererat så deras respektive vågfunktion kräver bägges gemensamma vågfunktioner för att förklara deras form.
Det innebär ofta men inte per definition superposition.
Är en stor dekoherent sten i superposition eller är den inte sammanflätad?

Citat:
Läs ovan.

Vilket blir ännu mer intressant att prata om inom kontexten av Hilbertrum.


Citat:
Nu har jag gjort ett försök. Har inte svarat på allt då det helt ärligt ibland är svårt att förstå vad du menar men om du kännar att jag missade något essentiellt från ditt inlägg säg till.

Tack, det uppskattas! Jag är dock fortfarande osäker på varför sammanflätning kräver superposition.

Edit. Skrivet från mobil klockan natt. Därav alla stavnings och grammatiska fel.
__________________
Senast redigerad av Bara-Robin 2020-09-11 kl. 03:16.
Citera
2020-09-11, 08:42
  #2202
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Jag välkomnar exempel på fel så kan vi ta det matematiskt. Så får du fråga snällt om du inte förstår istället.

Behöver man i den icke-matematiska verbala framställningen av fysik ta hänsyn till skillnaden mellan en algebraisk *vektor* som element i ett vektorrum och transformegenskapen *vektor* under Lorentztransformen eller är det samma sak?
Citera
2020-09-11, 13:50
  #2203
Medlem
Bara-Robins avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Corsendonk
Behöver man i den icke-matematiska verbala framställningen av fysik ta hänsyn till skillnaden mellan en algebraisk *vektor* som element i ett vektorrum och transformegenskapen *vektor* under Lorentztransformen eller är det samma sak?

Jag förstår inte vad du menar då jag uppfattar en underliggande illvillig ton, men man måste naturligtvis göra skillnad på den algebraiska odefinierade vektorer som kan representeras med matriser som består av skslärer tillsammans med en eller flera uppsåttningar enhetsvektorer som representerar den "linjära kartan" som då egentligengerr tensorer inom t.ex. vektorrummet Hilbertrummet och det projektoviserade, som egentligen är ett tensorrum som kan innehålla massor med representstiva strukturer av olika former och egenskaper som motsvarar möjliga observationer som tillsammans med de elementen med tillhörande komplex del idet projektiviserade Hilbertrummet ger sannolikheterna för utfallen.

Lorentztransformationer kan naturligtvis göras inom Hilbertrummet tillsamman med P-Hilbertrummet beroende där element i transformation görs i respektive rum beroende påom typen av transformation, om dessa är varianta eller invarianta. Dessa görs över en redan definierad topologi som är en krökt mångfald.
Lorentztransformationer görs annars vanligen i Minkowskirummet som saknar kräkning,,eller det Euclieiska som också saknar krökning samt tid.
Generatorerna ser därför olika ut. Inom Hilbertrummen så består operatorn av 6 vektorelelent, varav ett par komplexa inom det P-Hilbertrummet, tillsammans med skalärer. Dessa tensorer som är spinorer verkar på mångfalden, alltså transformerar transformationerna, som är linjära funktioner, och är dessutom av Poisontyp för att kunna innehålla momentum. Det ger kompalta vektoransamlingar inom Hilbertrummet och ickekompakta i P-Hilbertrummet eftersom det är oändligt. Representationen komlmer bestå av en sfärisk funktion med komplex gyroskopisk frekvens samt att avstånd mellan positioner såklart måste definieras.

Lorentztransformation inom t.ex. Minkowskirummet består av 4 vektorer tillsammans med skalärer som både konserverar momentum och ger rumsligntopologi. Eftersom Minkowskirummet inte är abstrakta representationer på samma sätt utan innehåller representationer av konkreta objekt så verkar transformationen på de Cartesiska koordinaterna som ger en riktig observatörsberoende koordinattransformstion hos objektet från en hastighet genom en hyperbolisk bana vars ändar är vid ďet som observeras och observatören. Denna observstionseffekt även vid andra transformationer beror på signslhastigheten, den hyperboliska banan och den momentana hastigheten hos observationerna. De fyra vektorerna från matrisen med skalärelement kan dock tillsammans representera fler funktioner då de är unika och kan kombineras.

Jag kan fortsätta hur länge som helst då alla representationer skiljer sig iform men inte i betydelse då det råder symmetri mellan egenskaperna som fås från linjära transformationer. Likheten och betydelsen av representstionerna samt förhållandet som gör deras innebörd symmetrisk kan dock vara svår att tolka.

Men efter att ha utvecklat något kring detta så är ett kortare svar att man absolut måste göra skillnad på elementen, representationen av beståndsdelar, mekanismer och allt möjligt mellan de olika modellerna, men där resultatens olika form representerar samma sak.
Det finns nästan inga direkta likheter mellan hur metodernas egensksper representeras och behandlas, men som helhet är modellerna ekvivalenta och ger olika representationer av ekvivalenta resultat.
Citera
2020-09-13, 11:44
  #2204
Medlem
nerdnerds avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
...
Jag behärskar matematik mycket väl och speciellt den som berör detta då det är enkel matematik.
Det jag förmedlar i ord kommer naturligtvis från matematik så det är bara att säga till så kan jag formulera precis vad du vill av det jag skrivit med formler.
...

Citat:
Ursprungligen postat av nerdnerd
...
Bara som ett exempel:

En elektron har spinn upp i z-riktningen, och inga krafter påverkar den. Med en Stern-Gerlach apparat mäter man sen spinnet längs en axel som har vinkeln 30° mot z-axeln. Vad är sannolikheten för att spinnet blir upp? Visa stegen i beräkningen. Svara exakt.
(Hint: Susskind går igenom relevant matte i sin kurs TTM. Rätt svar är lite drygt 93 %, men vad blir det exakt?)

Svar där du iofs skriver upp en massa formler, men tyvärr missar målet. Du kommer inte fram till någon sannolikhet, och du envisas med att felaktigt tala om g-faktor. I en kvantkurs hade detta nog varit en av de enklare frågorna med inte så många poäng, och då är det tveksamt om du hade fått något.
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Jag spann vidare på hur G-faktor påverkar istället, vilket blir en otroligt liten siffra. Jag kommer dock inte hela vägen då jag har fastnade innan de riktigt suspekta grejerna där olika energinivåer på spinnriktningen interagerar med andra fält, självinterferens osv. osv.
Men jag blev osäker på om jag använde formlerna rätt, så du som kan, kan kanske kan hjälpa mig?
...
[Mycket mer, men var tvungen att klippa för att mitt inlägg inte skulle överskrida maximalt tillåtna 10000 tecken]
"Häftiga tecken" eller ej har i sig ingen betydelse för hur korrekt innehållet är, men gör ju iaf ett bättre intryck och underlättar för en läsare. Sök på Unicode. Om du skriver på ett inlägg (FB) Matteuppgiftstråden (För de som inte vill skapa en egen tråd) får du även tillgång till en massa symboler som du kan spara och kopiera.

En lösning:

Initialt har vi ett upptillstånd mätt i z-riktningen:
|z-upp> = (1;0)
(där semikolon står för radbyte, dvs detta är en kolumnvektor, medan vi låter kommatecken separera elementen i en matris eller vektor-rad).
Mäter vi istället längs en axel med vinkeln θ mot z-axeln, ges upptillståndet t ex av
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2))
(mer om det nedan).

När vi mäter på initialtillståndet i θ-riktningen blir sannolikheten för upp
s = |<θ-upp|z-upp>|² = |(cos(θ/2),sin(θ/2)) • (1;0)|² = cos²(θ/2) = (cos(θ)+1)/2
vilket för θ=30° ger
s = (cos(30°)+1)/2 = (√3/2 + 1)/2 = (√3 + 2)/4 = 0.93301...

Detta är svaret.

‐‐-----‐--------------

Ang |θ-upp> tänker jag nämna ett par olika sätt att komma fram till det.

1. Heuristiskt. Vi använder vår kunskap om att helt varv i "det vanliga rummet" motsvarar ett halvt varv i spinorrummet. OM förhållandet hade varit 1:1 så hade den sökta spinoren varit (cos(θ);sin(θ)), men nu är det ju som sagt halva vinkeln i spinorrrummet. Alltså har vi att
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2)).
(Och söker vi efter |θ-ned> så vet vi ju att denna måste vara ortogonal mot |θ-upp>, t ex
|θ-ned> = (-sin(θ/2);cos(θ/2)) ).

2. Lös motsvarande egenvärdesproblem. Låt riktningen (i 3D-rummet) ges av enhetsvektor (unit vector)
u = (u₁ , u₂ , u₃) = (sin(θ),0,cos(θ).
De tre Paulimatriserna skriver vi som vektorn (Paulivektorn)
σ = (σ₁ , σ₂ , σ₃)
där
σ₁ = (0,1;1,0)
σ₂ = (0,-i;i,0)
σ₃ = (1,0;0,-1).
Den fysikaliska observabeln ges då av operatorn
(ħ/2)σᵤ = (ħ/2)uσ = (ħ/2)(cos(θ),sin(θ);sin(θ),-cos(θ))
och egenvärdesproblemet som ska lösas är
(ħ/2)σᵤ |ψ> = λ |ψ>,
ett enkelt problem om man bara har klarat den första algebrakursen på universitetsnivå. Lösningarna är
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2))
|θ-ned> = (-sin(θ/2);cos(θ/2))
med egenvärdena λ = ±ħ/2.

-----------------

Mer än så behövs förstås inte för att lösa problemet, men på kul och för att repetera och av intresse, kollade jag ändå upp lite andra sätt för att komma fram till resultatet:

-----------------

3. Använd den rotationsmatris i spinorrummet som motsvarar en rotation med vinkeln θ i 3D-rummet. Detta är väsentligen vad vi gjorde i punkt 1 men nu gör vi det ordentligt. Spinorer är ju en representation av rotationsgruppen i R³. Så t ex uppfyller (-i/2)σⱼ (där i=√(-1) och j=1,2,3 är index för rumsdimensionerna) samma Liealgebra som generatorerna Lⱼ för rotationer av 3D-vektorer. Dvs
[ (-i/2)σ₁ , (-i/2)σ₂ ] = (-i/2)σ₃
och samma om vi byter indexena cykliskt 1→2→3→1,
där kommutatorn [A,B] definieras av
[A,B] ψ = (A B - B A) ψ
för alla tillstånd ψ. För rotation av en 3D-vektor runt en (normerad) axel a, med vinkeln θ (i radianer!) moturs, ges rotationsmatrisen av
e^(θ aL),
där e^m för matriser m definieras av den vanliga Taylorutvecklingen
e^m = 1 + m + m²/2! + m³/3! + ...
Motsvarande rotation i spinorrummet ges alltså av
e^(θ a•(-i/2)σ).
För att rotera en vektor i x-z-planet måste vi rotera runt y-axeln, dvs
a=(0,1,0) ,
och gör vi det med vinkeln θ blir det alltså
R = e((θ/2) (-i σ₂))
= 1 + (θ/2)(-i σ₂) + (θ/2)²(-i σ₂)²/2! + (θ/2)³(-i σ₂)³/3! + ...
Detta är enklare än det ser ut, eftersom (-i σ₂)ⁿ bara växlar cykliskt fr o m n=0 mellan
(1,0;0,1) , (0,-1;1,0) , (-1,0;0,-1) , (0,1;-1,0) .
Så kollar vi på serien för varje matriskomponent för sig känner vi snabbt igen Taylorutvecklingarna för
cos(θ/2) = 1 - (θ/2)²/2! + (θ/2)⁴/4! - ...
resp
sin(θ/2) = (θ/2) - (θ/2)³/3! + ...
Resultatet för rotationsmatrisen blir
R = (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) .
Alltså blir
|θ-upp> = R |z-upp>
= (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) • (1;0)
= (cos(θ/2);sin(θ/2)) .
Och så naturligtvis
|θ-ned> = R |z-ned>
= (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) • (0;1)
= (-sin(θ/2);cos(θ/2)) .

4 och 5. Samma som 2 resp 3, men inte i x-z-planet utan i ett plan som skär z-axeln med vinkeln φ mot x-z-planet.

4:
u = (sin(θ)cos(φ),sin(θ)sin(φ),cos(θ))
I ö samma sorts räkningar som i 2.
Det är aningen meckigare räkningar i egenvärdesproblemet, men det går iaf att komma fram till egenvektorererna
|θφ-upp> = (cos(θ/2);e^(-iφ)sin(θ/2))
|θφ-ned> = (-sin(θ/2);e^(-iφ)cos(θ/2))
med samma resp egenvärden som förut, med samma svar för sannolikheten.

5:
a måste vara vinkelrät mot både z-axeln och u, dvs den måste vara parallell till
e₃ × u = (0,0,1) × (sin(θ)cos(φ),sin(θ)sin(φ),cos(θ))
= sin(θ) (-sin(φ),cos(φ),0)
så den normerade vektorn blir
a = (-sin(φ),cos(φ),0).
Rotationsmatrisen blir alltså
R = e^((-i θ/2) aσ)
= e^((θ/2)(i sin(φ)σ₁ - i cos(φ)σ₂))
Här har vi att
-i aσ = i sin(φ)σ₁ - i cos(φ)σ₂
= (0,-cos(φ)+i sin(φ);cos(φ)+i sin(φ),0)
= (0,-e^(-iφ);e^(iφ),0)
och när detta tas upphöjt till olika exponenter, växlar det cykliskt mellan
(1,0;1,0) , (0,-e^(-iφ);e^(iφ),0) , (-1,0;-1,0) , (0,e^(-iφ);-e^(iφ),0) .
Kollar vi nu igen på serieutvecklingen för varje matriskomponent för sig finner vi att
R = (cos(θ/2),-e^(-iφ)sin(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2),cos(θ/2)) .
När vi roterar |z-upp> får vi alltså
|θφ-upp> = R |z-upp>
= (cos(θ/2),-e^(-iφ)sin(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2),cos(θ/2)) • (1;0)
= (cos(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2))
Citera
2020-09-13, 13:23
  #2205
Medlem
Bara-Robins avatar
Citat:
Ursprungligen postat av nerdnerd
Svar där du iofs skriver upp en massa formler, men tyvärr missar målet. Du kommer inte fram till någon sannolikhet, och du envisas med att felaktigt tala om g-faktor. I en kvantkurs hade detta nog varit en av de enklare frågorna med inte så många poäng, och då är det tveksamt om du hade fått något.

"Häftiga tecken" eller ej har i sig ingen betydelse för hur korrekt innehållet är, men gör ju iaf ett bättre intryck och underlättar för en läsare. Sök på Unicode. Om du skriver på ett inlägg (FB) Matteuppgiftstråden (För de som inte vill skapa en egen tråd) får du även tillgång till en massa symboler som du kan spara och kopiera.

En lösning:

Initialt har vi ett upptillstånd mätt i z-riktningen:
|z-upp> = (1;0)
(där semikolon står för radbyte, dvs detta är en kolumnvektor, medan vi låter kommatecken separera elementen i en matris eller vektor-rad).
Mäter vi istället längs en axel med vinkeln θ mot z-axeln, ges upptillståndet t ex av
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2))
(mer om det nedan).

När vi mäter på initialtillståndet i θ-riktningen blir sannolikheten för upp
s = |<θ-upp|z-upp>|² = |(cos(θ/2),sin(θ/2)) • (1;0)|² = cos²(θ/2) = (cos(θ)+1)/2
vilket för θ=30° ger
s = (cos(30°)+1)/2 = (√3/2 + 1)/2 = (√3 + 2)/4 = 0.93301...

Detta är svaret.

‐‐-----‐--------------

Ang |θ-upp> tänker jag nämna ett par olika sätt att komma fram till det.

1. Heuristiskt. Vi använder vår kunskap om att helt varv i "det vanliga rummet" motsvarar ett halvt varv i spinorrummet. OM förhållandet hade varit 1:1 så hade den sökta spinoren varit (cos(θ);sin(θ)), men nu är det ju som sagt halva vinkeln i spinorrrummet. Alltså har vi att
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2)).
(Och söker vi efter |θ-ned> så vet vi ju att denna måste vara ortogonal mot |θ-upp>, t ex
|θ-ned> = (-sin(θ/2);cos(θ/2)) ).

2. Lös motsvarande egenvärdesproblem. Låt riktningen (i 3D-rummet) ges av enhetsvektor (unit vector)
u = (u₁ , u₂ , u₃) = (sin(θ),0,cos(θ).
De tre Paulimatriserna skriver vi som vektorn (Paulivektorn)
σ = (σ₁ , σ₂ , σ₃)
där
σ₁ = (0,1;1,0)
σ₂ = (0,-i;i,0)
σ₃ = (1,0;0,-1).
Den fysikaliska observabeln ges då av operatorn
(ħ/2)σᵤ = (ħ/2)uσ = (ħ/2)(cos(θ),sin(θ);sin(θ),-cos(θ))
och egenvärdesproblemet som ska lösas är
(ħ/2)σᵤ |ψ> = λ |ψ>,
ett enkelt problem om man bara har klarat den första algebrakursen på universitetsnivå. Lösningarna är
|θ-upp> = (cos(θ/2);sin(θ/2))
|θ-ned> = (-sin(θ/2);cos(θ/2))
med egenvärdena λ = ±ħ/2.

-----------------

Mer än så behövs förstås inte för att lösa problemet, men på kul och för att repetera och av intresse, kollade jag ändå upp lite andra sätt för att komma fram till resultatet:

-----------------

3. Använd den rotationsmatris i spinorrummet som motsvarar en rotation med vinkeln θ i 3D-rummet. Detta är väsentligen vad vi gjorde i punkt 1 men nu gör vi det ordentligt. Spinorer är ju en representation av rotationsgruppen i R³. Så t ex uppfyller (-i/2)σⱼ (där i=√(-1) och j=1,2,3 är index för rumsdimensionerna) samma Liealgebra som generatorerna Lⱼ för rotationer av 3D-vektorer. Dvs
[ (-i/2)σ₁ , (-i/2)σ₂ ] = (-i/2)σ₃
och samma om vi byter indexena cykliskt 1→2→3→1,
där kommutatorn [A,B] definieras av
[A,B] ψ = (A B - B A) ψ
för alla tillstånd ψ. För rotation av en 3D-vektor runt en (normerad) axel a, med vinkeln θ (i radianer!) moturs, ges rotationsmatrisen av
e^(θ aL),
där e^m för matriser m definieras av den vanliga Taylorutvecklingen
e^m = 1 + m + m²/2! + m³/3! + ...
Motsvarande rotation i spinorrummet ges alltså av
e^(θ a•(-i/2)σ).
För att rotera en vektor i x-z-planet måste vi rotera runt y-axeln, dvs
a=(0,1,0) ,
och gör vi det med vinkeln θ blir det alltså
R = e((θ/2) (-i σ₂))
= 1 + (θ/2)(-i σ₂) + (θ/2)²(-i σ₂)²/2! + (θ/2)³(-i σ₂)³/3! + ...
Detta är enklare än det ser ut, eftersom (-i σ₂)ⁿ bara växlar cykliskt fr o m n=0 mellan
(1,0;0,1) , (0,-1;1,0) , (-1,0;0,-1) , (0,1;-1,0) .
Så kollar vi på serien för varje matriskomponent för sig känner vi snabbt igen Taylorutvecklingarna för
cos(θ/2) = 1 - (θ/2)²/2! + (θ/2)⁴/4! - ...
resp
sin(θ/2) = (θ/2) - (θ/2)³/3! + ...
Resultatet för rotationsmatrisen blir
R = (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) .
Alltså blir
|θ-upp> = R |z-upp>
= (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) • (1;0)
= (cos(θ/2);sin(θ/2)) .
Och så naturligtvis
|θ-ned> = R |z-ned>
= (cos(θ/2),-sin(θ/2);sin(θ/2),cos(θ/2)) • (0;1)
= (-sin(θ/2);cos(θ/2)) .

4 och 5. Samma som 2 resp 3, men inte i x-z-planet utan i ett plan som skär z-axeln med vinkeln φ mot x-z-planet.

4:
u = (sin(θ)cos(φ),sin(θ)sin(φ),cos(θ))
I ö samma sorts räkningar som i 2.
Det är aningen meckigare räkningar i egenvärdesproblemet, men det går iaf att komma fram till egenvektorererna
|θφ-upp> = (cos(θ/2);e^(-iφ)sin(θ/2))
|θφ-ned> = (-sin(θ/2);e^(-iφ)cos(θ/2))
med samma resp egenvärden som förut, med samma svar för sannolikheten.

5:
a måste vara vinkelrät mot både z-axeln och u, dvs den måste vara parallell till
e₃ × u = (0,0,1) × (sin(θ)cos(φ),sin(θ)sin(φ),cos(θ))
= sin(θ) (-sin(φ),cos(φ),0)
så den normerade vektorn blir
a = (-sin(φ),cos(φ),0).
Rotationsmatrisen blir alltså
R = e^((-i θ/2) aσ)
= e^((θ/2)(i sin(φ)σ₁ - i cos(φ)σ₂))
Här har vi att
-i aσ = i sin(φ)σ₁ - i cos(φ)σ₂
= (0,-cos(φ)+i sin(φ);cos(φ)+i sin(φ),0)
= (0,-e^(-iφ);e^(iφ),0)
och när detta tas upphöjt till olika exponenter, växlar det cykliskt mellan
(1,0;1,0) , (0,-e^(-iφ);e^(iφ),0) , (-1,0;-1,0) , (0,e^(-iφ);-e^(iφ),0) .
Kollar vi nu igen på serieutvecklingen för varje matriskomponent för sig finner vi att
R = (cos(θ/2),-e^(-iφ)sin(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2),cos(θ/2)) .
När vi roterar |z-upp> får vi alltså
|θφ-upp> = R |z-upp>
= (cos(θ/2),-e^(-iφ)sin(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2),cos(θ/2)) • (1;0)
= (cos(θ/2);e^(iφ)sin(θ/2))

Du bevisar lite min poäng om att det här är svårt och att det noggrannhet beror på hur mycket man tar i beaktning.

Dur övertygad om att det inte krävs mer ön så, vilket är strunt, även gällande trigonometrin. Du har inte heller exakt rätt då det visst krävs mer.

https://mathpages.com/home/kmath521/kmath521.htm

Tack för att du tog dig tid att skriva av formlerna, det var intressant. Det hade varit kul att se dem med siffror dock.

Vad betyder det här att du förstår delar av om man får fråga?
__________________
Senast redigerad av Bara-Robin 2020-09-13 kl. 13:28.
Citera
2020-09-13, 14:11
  #2206
Medlem
nerdnerds avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Du bevisar lite min poäng om att det här är svårt och att det noggrannhet beror på hur mycket man tar i beaktning.

Dur övertygad om att det inte krävs mer ön så, vilket är strunt, även gällande trigonometrin. Du har inte heller exakt rätt då det visst krävs mer.

https://mathpages.com/home/kmath521/kmath521.htm

Tack för att du tog dig tid att skriva av formlerna, det var intressant. Det hade varit kul att se dem med siffror dock.

Vad betyder det här att du förstår delar av om man får fråga?
Jag visar hur man räknar ut sannolikheten som frågan handlar om. MED siffror:
"s = (cos(30°)+1)/2 = (√3/2 + 1)/2 = (√3 + 2)/4 = 0.93301..."
Allt det andra handlar om stegen i beräkningen.

Kan man inte räkna ut sånt där i kvant så har man inte förstått kvant. Kan jag själv inte räkna ut saker inom något fysikområde så tycker jag verkligen inte att jag förstår det. Så tänker alla fysiker, iaf inom teoretisk fysik, fast nog ännu mer så inom experimentell fysik där de ju dessutom ska jämföra med experiment och ha järnkoll på statistiska metoder.

Vad tror du själv att du visar med dina textväggar som aldrig leder fram till någon siffra?
Citera
2020-09-13, 15:29
  #2207
Medlem
Bara-Robins avatar
Citat:
Ursprungligen postat av nerdnerd
Jag visar hur man räknar ut sannolikheten som frågan handlar om. MED siffror:
"s = (cos(30°)+1)/2 = (√3/2 + 1)/2 = (√3 + 2)/4 = 0.93301..."
Allt det andra handlar om stegen i beräkningen.

Kan man inte räkna ut sånt där i kvant så har man inte förstått kvant. Kan jag själv inte räkna ut saker inom något fysikområde så tycker jag verkligen inte att jag förstår det. Så tänker alla fysiker, iaf inom teoretisk fysik, fast nog ännu mer så inom experimentell fysik där de ju dessutom ska jämföra med experiment och ha järnkoll på statistiska metoder.

Vad tror du själv att du visar med dina textväggar som aldrig leder fram till någon siffra?

Jag ser t.ex. inte vart du viktat värdet mot korrektionsprofilen?

Okej, så "kvant" är matten och inte den fysikaliska naturen? Eller förstår du självinterferens med ickelokal superpositionering inom en densitetsfunktion samt genom skapande och förstörandeoperatorn tillsammans med Lorentzkraften från spinnets magnetflux och laddningens dipolinteraktioner med med möjliga virtuella partiklar från vakuumfältet samt magnetstyrkan vid spinnflipp samt med dess H-del inkluderad och dess tids och positionaberoende påverkan på en elektron samt fotonstrålning, eftersom du förstår hur man räknar ut sannolikheten? Eller är det ungefär sannolikheten bortsett från något bidrag?

Observationer från experimentell fysik är det fundamentala.

Jag hoppas visa att det är svårt och att ingen av oss förstår allt som har med fysik att göra och därför inte bör framställa det som lätt.
__________________
Senast redigerad av Bara-Robin 2020-09-13 kl. 15:35.
Citera
2020-09-17, 15:05
  #2208
Medlem
nerdnerds avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Bara-Robin
Jag ser t.ex. inte vart du viktat värdet mot korrektionsprofilen?
'Amen Herreguuud, vad du svamlar!
Är det correlation profile (cp) från din förra länk (som iofs är bra i sig) som du avser med "korrektionsprofilen"? Vad menar du att den artikeln om korrelationer mellan två partiklar har att göra med ett enkelt mätproblem på EN partikel??
Cp är iofs annars beräknad med samma sorts formalism som jag använde, fast de nöjer sig med att bara använda metoden i min punkt 2 (och inte 1, 3, 4 eller 5).

Citat:
Okej, så "kvant" är matten och inte den fysikaliska naturen?
Hur den faktiska fysikaliska naturen fungerar kan vi tyvärr aldrig veta. Das ding an sich är oåtkomlig för oss. Läs på lite om vetenskapsteori.
Men det vi KAN göra är att t ex formulera teorier med ett exakt matematiskt språk (ekvationer, formler, matematiska begrepp, ...) från vilka vi kan göra detaljerade beräkningar som sen kan jämföras med experiment och observationer, för att verifiera eller falsifiera.

Citat:
Eller förstår du (1) självinterferens med (2) ickelokal (3) superpositionering inom en (4) densitetsfunktion samt genom (5) skapande och förstörandeoperatorn tillsammans med (6) Lorentzkraften från spinnets magnetflux och laddningens dipolinteraktioner med med möjliga virtuella partiklar från vakuumfältet samt magnetstyrkan vid spinnflipp samt med dess H-del inkluderad och dess tids och positionaberoende påverkan på en elektron samt fotonstrålning, (7) eftersom du förstår hur man räknar ut sannolikheten?
(1) Självinterferens är ganska basic och förekommer ju redan i dubbelspaltexperimentet som behandlas redan i den den första ordentliga kvantkursen på universitetsnivå. Kan du beräkna var maxima och minima hamnar?
(2) Ja, ickelokalitet är en av märkligheterna i kvant, men det kan nog också anses ingå i de grundläggande kurserna. Mäter man en position så övergår ju en från början utspridd vågfunktion omedelbart till att bli koncentrerad i en enda punkt.
(3) Densitetsmatris kan också ingå där, annars iaf på doktorandnivå. Bra för mycket men helt irrelevant för mätning på spinn på EN partikel som initialt har ett väldefinierat upptillstånd i någon riktning.
(4) "Superpositionering"?? Det heter superponering och är verkligen helt basic i kvant.

Sen blandar du in en massa mer irrelevanta saker för problemet, som DU uppenbarligen inte förstår.

(5) "Skapande och förstörandeoperatorn"?? De kallas för kreations och annihilationsoperatorn, och är väldigt väsentliga i kvantfältteori.
(6) Med en jäkligt snäll tolkning skulle den där harangen kunna anses handla om kvantfältteorin QED, som t ex är användbar för att beräkna g-faktorn.
(7) Ja, jag förstår precis vad som krävs för att beräkna svaret på frågan jag ställde. Det är liksom att räkna ut saker som man lär sig när man faktiskt studerar och arbetar med fysik.

Citat:
Eller är det ungefär sannolikheten bortsett från något bidrag?
Nej. Mitt svar är exakt, givet att vinkeln 30° är exakt -- vilket iofs inte kan vara fallet i ett faktiskt experiment som ju alltid har ofrånkomliga mätonogrannheter.

Citat:
Observationer från experimentell fysik är det fundamentala.
Empiri är avgörande, ja. Men ofta krävs det också ganska mycket teori för att öht kunna få ut något av experimentella resultat. I praktiken går teori och empiri hand i hand.

Citat:
Jag hoppas visa att det är svårt och att ingen av oss förstår allt som har med fysik att göra och därför inte bör framställa det som lätt.
Vissa delar är faktiskt lätta om man inte helt i onödan gör dem svårare än vad de är. Så jobbar iaf ingen riktig fysiker. Att det är väldigt mycket som DU inte förstår om fysik ska du nog inte projicera på fysiker. Men visst finns det fysik som inte fysiker heller förstår. Det är ju sånt de forskar om.
Citera

Skapa ett konto eller logga in för att kommentera

Du måste vara medlem för att kunna kommentera

Skapa ett konto

Det är enkelt att registrera ett nytt konto

Bli medlem

Logga in

Har du redan ett konto? Logga in här

Logga in