The double slit experiment fråga, Kvantfysik.

Vad jag förstår det som så skapar elektroner en våginferens när dom passerar de två skårorna, de beter sig som vågor helt enkelt. Så långt är jag med men vad menas med att dom matematiskt sett går igenom båda, den ena och ingen alls? Finns det ett bra och lätt sätt att beskriva och förena detta beteende med vågteorin?

Kanske inte, men i mer moderna teorier finns det ett begrepp som används för just detta. Feynman var flitig med att använda det, kanske det var han som introducerade det? Nämligen: virtuella partiklar.

Ingen aning, vad har du fått det ifrån? Det låter fel.

Det är inte fel. Sitter och läser Stephen Hawkings senaste bok nu, och han förklarar det så pedagogiskt man kan, även om det inte gör det lättare att begripa rent intuitivt... En partikel tar inte EN väg mellan två punkter, den tar alla tänkbara vägar samtidigt, men när vi observerar den är det troligast att vi ser den längs den mest sannolika (i.e. rakaste) vägen. Men den kan alltså i praktiken - om den inte observeras - gå igenom t ex två skåror i en vägg och därmed skapa interferensmönster med sig själv! Lite svårt att begripa, men tydligen är det så!

Ja, precis. Obeserverar man interferensmönstret går partikeln genom båda spalterna. Partiklar som inte går igenom någon av spalterna lämnar inte något avtryck på detektorn. Lösningar där partikeln går igenom endast en av spalterna skulle ge en utsmetad bakgrund ovanpå interferensmönstret som kommer från partiklar som gått igenom båda spalterna. Någon sådan bakgrund observeras inte varken i teori eller i experiment.

Där är Hawking närmast inspirerad av Feynman igen. Det är inte frågan om köpenhamnstolkningen och annat från kvantfysikens pionjärer på 1920-talet, utan om tolkningar som har att göra med moderna fältteorier.

Richard Feynmans bidrag till tolkningen av kvantfysiken har långsamt och säkert gjort sitt segertåg inom populärvetenskapen.

"alla tänkbara vägar" - där har vi Feynmans "sum over histories".

partiklarna som tar alla dessa vägar som virtuella partiklar - där har vi Feynmandiagram
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual...ynman_diagrams

delar av dessa diagram kan tolkas som att vissa partiklar går bakåt i tiden, vilket Hawking m.fl numera tolkar bokstavligt och tar upp i sina populära böcker.
https://www.flashback.org/sp33033311

Men hur menar du att virtuella partiklar kommer in i dubbelspaltsproblemet? Man brukar inte behöva mångpartikelteori för att beskriva det.

Kvantmekaniska partiklar är inte vågor, inte heller är de partiklar i den klassiska meningen (dvs. de är aldrig hårda små runda saker som flyger runt). Kvantmekaniska partiklar är kvantmekaniska partiklar, något så annorlunda att våra naiva ideer om klassiska vågor och klassiska partiklar inte funkar, utan som bäst kanske kan ge någon typ av kvalitativ förståelse för olika fall.

I fallet med dubbelspaltexperimentet är det faktiskt en matematisk slump, mer eller mindre, att vi från Schrödingerekvationen reproducerar samma interferens som för vågor. Det är nämligen inte samma sak som händer, vågekvationen och Schrödingerekvationen är ganska olika saker (t.ex. matchar inte antalet tidsderivator, för att nämna en sak). Så jag tycker att hela diskussionen är ganska missriktad, kvantpartiklar kan inte beskrivas i termer av vågor och klassiska partiklar.

Och självklart har virtuella partiklar (ett begrepp från QFT) ingenting med det hela att göra. Feynmans "path integrals" (väg-integral?) har ingenting med virtuella partiklar att göra, man föreställer sig absolut inte att virtuella partiklar åker längs alla olika vägar och interfererar med varandra, det är inte alls vad väg-integralformuleringen av kvantmekanik säger (om någon vill läsa om vad den säger kan jag rekomendera Feynmans egen bok, "Path Integrals and Quantum Mechanics"). Vidare, Feynmandiagram är ingenting annat än händig och suggestiv notation för att göra störningsräkning inom QFT, och är något väldigt annat än vägintegralformuleringen.

Fast man har samma laplaceoperator och samma egenfunktioner, så det är knappast en slump att lösningarna ser likadana ut.


Men det är ju precis det Schrödingerekvationen gör, även om den på standardform inte ser ut som en vågekvation. Jag håller mer om att partiklar inte "är" vågor, men deras tillstånd kan helt klart beskrivas med en slags vågor (vågfunktioner).

[/quote]
Att kalla det en slump är kanske lite väl starkt, det finns absolut matematiska likheter. Men jag vidhåller att faktumet att man får samma beteende i ett dubbelspaltsexperiment inte alls är uppenbart från ekvationerna, utan man måste faktiskt beräkna vad Schrödingerekvationen leder till för att se att det faktiskt blir (i princip) samma interferensmönster.

Faktum kvarstår dock att Schrödingerekvationen, som beskriver en komplex vågfunktionen inte egentligen alls är lik den klassiska vågfunktionen. Titta på ett flerdimensionellt system, med t.ex. två partiklar. Vår vågfunktion för detta system kommer vara en funktion från R^(6+1) till C, och du har inget naturligt sätt att identifiera denna vågfunktion med någon sorts klassisk våg.

I matematiska termer: en klassisk våg beskrivs i termer av fält (skalära eller vektor) på vår rumtid. Interferens mellan vågor uppkommer pga. superpositionsprincipen. Vågfunktionen är istället ett komplext fält över positiononsdelen av vårt konfigurationsrum, två tycker jag ganska väsensskiljda saker. Interferens i kvantmekanik kommer istället från skillnader i fas, inte genom att man direkt adderar vågor som i klassisk vågteori.

Genom analogier. Dubbelspaltsexperimentet brukar användas för att argumentera för att ett närapå oändligt antal partiklar samverkar i ett multiverse, och tillsammans tar alla möjliga vägar. I fältteorier talar man om ett närapå oändligt antal virtuella partiklar, och om att partiklarna tar alla möjliga vägar.

Feynmans path integral som en tolkning av dubbelspaltexperimentet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Double-...al_formulation

Brian Greene har beskrivit saken på ett enkelt sätt i sin bok ”Ett Utsökt Universum.”
Om du skjuter med ett elektrongevär flera partiklar i taget och bara det vänstra hålet är öppet så bildas det ett mönster till vänster bakom måltavlan och till höger om endast det högra hålet är öppet, detta är ungefär vad man kan förvänta sig om kvant objektet är en partikel. Men partikeln strider lite grann mot det sunda förnuftet eftersom en punkt inte har några dimensioner. En linje har en dimension, en yta har två, och en kub har tre. Man tycker att denna ”submikroskopiska kula” borde ha lite höjd, brädd och djup men det har den inte för den är alldeles för liten för det.
Samma resultat uppnås om du skjuter en elektron i taget.

Om du har båda hålen öppna så tycker man att det borde bildas ett mönster till vänster och ett till höger men det är inte vad man ser. Utan vad man ser är att det bildas fem, sex strimlor vilket stämmer under förutsättning att elektronen är en våg. Den mest sannolika vägen för elektronen är enligt Schrödingers vågekvation där amplituden eller vågen är som högst men den hamnar inte på exakt samma ställe som motsvarar denna våg utan endast så i genomsnitt och lite varstans i övrigt. Detta kallas för sannoliks vågor eller på engelska probability distribution.

Det är som strategasiat har sagt att elektronen samverkar matematiskt med sig själv om alla tänk bara vägar eller den; ”sniffing out all possible ways”. Om Feynman stänger ett hål så känner elektronen av det innan den påbörjar sin resa genom att endast vissa upp partikel egenskaper eller om han öppnar båda hålen så känner den av det och visar upp sina vågegenskaper istället. Försöker han spionera på elektronen med olika apparater så känner den av det också och visar endas upp sina partikel egenskaper så det är i princip omöjligt att ta reda på vad elektronen har för sig. Alternativt som BaalZeBub säger att den samverkar med andra lektroner från multiverse, en elektron från varje tänkbart universum som är näst intill oändligt många. Den tolkningen ger samma svar i vågekvationen. Vetenskapen av idag betraktar elektronen som någonting emellan våg och partikel och kalls för ”wavicle” Det är detta som är det grundläggande mysteriet i kvantmekaniken. Richard Feynman har sagt att om vi löser detta mysterium så får alla andra mysterier i kvantmekaniken sitt svar. Detta nedanför är ett citat utav John Gribbin författaren till in Search for Schrödingers cat!

Deepening the quantum mysteries
Don't worry if you don't understand this. Richard Feynman didn't, and he warned "do not keep saying to yourself, if you can possibly avoid it, 'But how can it be like that?' because you will go 'down the drain' into a blind alley from which nobody has yet escaped. Nobody knows how it can be like that."'
http://www.lifesci.sussex.ac.uk/home...in/quantum.htm

Soderqvist1: I länken ovan så beskriver John Gribben ett nytt experiment där dom lyckats utplåna historien där elektronen har varit det kallas för kvant utplånaren!