Ställ era frågor om kvantmekanik

Vill du förklara länkarna jag länkade?

[quote=matteyas|51499566]
Både din och Entr0pis kunskaper i ämnet är imponerande och det är både kul och intressant att läsa era inlägg. Vad det gäller de virtuella partiklarna är jag dock ganska säker på att det blir fel om du betraktar dem som något ”verkligt”. Att blanda klassisk mekanik med kvantmekaniken skapar problem och en massa jobbiga paradoxer som jag är säker på att du inte kan förklara.


Med en så pass ödmjuk inställning till det icke-mätbara är jag säker på att du får problem. Det gör också kvantmekaniken mycket mer mystisk än vad den verkligen är. Sen kan jag inte förstå varför vi behöver skrota kvantmekaniken om vi anser att de virtuella partiklarna är matematiska konstruktioner. Tvärtom förenklas kvantmekaniken och en mängd paradoxer försvinner som du måste dras med om du ser de virtuella partiklarna som osynliga bollar som hoppar ut och in i den klassiska verkligheten .



Vad det gäller inflationsteorin så är det säkert en mycket bra modell men den dras som alla andra sammansatta komplexa modeller av att de inte går att upprepa. Vilket dock inte betyder den är felaktig. Jag är också osäker på vad den har med diskussionen att göra.

Det du skriver låter minst sagt förvirrande men jag är säker på att Entr0pi eller matteyas kan reder ut det till dig.

Jag tror inte att jag blandat dessa teorier? Menar du Entr0pis fråga så var varken den eller mitt svar menat att blanda ihop klassisk och kvantmekanisk fysik.

Jag betraktar inte nåt som direkt mätbart (om det är det du menar med verkligt) om det inte är direkt mätbart!

Det enda jag menar är att om fenomenet beter sig precis som om det vore partiklar som dyker upp och försvinner så är jag inte speciellt intresserad av om det "faktiskt" är så eller inte. Jag trodde inte någon fysiker brydde sig om "faktiskt."

Sen så är jag förstås öppen för att skippa begreppet också, ifall det visar sig vara dåligt. Än så länge har jag inte sett varför det ska vara dåligt däremot, annat än att det kan vara missvisande om man läser ut för mycket från namnet.
Som sagt, det gäller att veta att det man pratar om bara är en beskrivning. Personligen ser jag ingen skillnad på direkt mätbart och indirekt mätbart. Faktum är att jag anser att det sistnämnda är det enda vi har tillgång till.

Jag ser ingen partikel som en boll heller, varken virtuella eller reella. Det enda jag anser är att om förklaringen går att applicera så är den ok för mig; det gäller att inte utläsa några fler egenskaper ur fenomenet än det faktiskt uppvisar, bara för att det heter snarlikt och beter sig väldigt snarlikt ett annat fenomen.

Så det enda jag vill få på det klara är hur väl fenomenen stämmer överens; säger empirin att det är precis som om det var partiklar som dök upp och försvann, med några konkret definierade skillnader? Om svaret är ja så är jag nöjd sen, spela roll om en del inte gillar namnet "virtuella partiklar." Att man dessutom från empiri av ett sådant fenomen kunnat göra förutsägelser om en ej upptäckt partikels massa är ganska talande för att det är på det viset (att fenomenen stämmer överens). Se gärna sista stycket i inlägg 1670 om du missat det!
Det var mest tänkt som ett exempel på en av de mer precisa modeller vi har idag, som ändå är bortom direkt mätbarhet så att säga. Den är förstås inte helt cementerad för den delen, Penrose m.fl. verkar ha hittat på en cyklisk modell som är rätt intressant och som han tycker löser de problem som inflation löser fast på ett smidigare sätt.

Hehe, ja, om något jag skriver inte stämmer så är jag övertygad om att någon utav de korrigerar mig! De båda verkar vara väldigt pålästa inom området!

Dock känner jag mig säker på att det jag skrev just där stämmer. Under förutsättning att det blir klart huruvida virtuella partiklar existerar, eller endast är matematisk bokföring.

Verkliga/overkliga är nog inte bra ord, nej. Jag vill bara poängtera att iaf. för mig är det en äkta skillnad mellan saker som dyker upp i mitten av en beräkning, och som beror på vilken matematisk teknik du använder, och på fysiska tillstånd i din teori och sannolikheter vi kan mäta. Äkta partiklar svarar mot (eller är) tillåtna tillstånd inom din teori, och behöver vara gauge-invarianta, uppfylla rörelseekvationer och så vidare, medans virtuella partiklar är ett hjälpmedel när du beräknar saker med perturbationsteori. För mig är detta en klar skillnad som man borde vara medveten om, och jag tycker också att det gör virtuella partiklar klart "mindre verkliga" än äkta partiklar.
Jepp, men det är ju en helt annan situation. Kvasipartiklar dyker upp när man approximerar ett materials egenskaper med en fältteori: i den fältteorin är kvasipartiklarna "äkta partiklar" enligt vad jag beskrev ovan. När du beräknar saker med perturbationsteori så kommer virtuella fononer etc. att dyka upp.
Tja, den texten använder fullt ut begreppet virtuella partiklar för att beskriva saker, vilket är väldigt vanligt i populärvetenskap, och även för vissa experimentella fysiker. De beskriver mer eller mindre korrekta saker, men som jag försöker peka ut tycker jag att hela ideen med att virtuella partiklar är verkliga är en tankevurpa. När de säger att vi testar vår förståelse av virtuella partiklar, menar de egentligen vår förståelse av QFT och standardmodellen.
Jag menar att perturbationsteorin inte är vad som definierar teorin. Och därför att objekten som dyker upp i perturbationsteorin inte är fundamentala saker. En kvantfältteori är (för en fysiker) definierad av att man specificerar en uppsättning fält, och skriver ner en Lagrangefunktion. Det fundamentala ("verkliga" eller fysikaliska) i teorin är tillstånden som fälten kan ha, och de olika sannolikheterna och observablerna vi kan beräkna, precis som i vanlig QM. De intermediära stegen i våra beräkningar behöver inte svara mot något som fysiskt sker.


Och, om du tittar på perturbationsteorin, så ser du att den inte säger att det "flyger runt virtuella partiklar", där olika virtuella partiklar skapas med olika sannolikhet etc. Säg att du beräknar sannolikheten för en viss process, och tittar på en specifik term, där säg en viss virtuell partikel dyker upp och växelverkar. Denna term kan mycket väl (sådana termer finns i princip alltid) vara oändlig. Hur vill du tolka detta, om du kommer ihåg att du beräknar en sannolikhet? Det är först när man lägger ihop alla termer som man är garanterad att få något resonabelt svar, de individuella termerna är meningslösa, vilket är min poäng, och varför jag tycker att hela "virtuella partiklar är verkliga" tanken är en tankevurpa.

Förklaringen är bara en upprepning av vad jag redan sagt: det de gör är att undersöka hur QFT beter sig i en specifik situation. Man kan prata om detta i termer av virtuella partiklar, men man kan lika gärna skippa den förklaringen. Det jag hela tiden hävdar är att virtuella partiklar är något som bara dyker upp i mellansteget av en beräkning, och därför inte har någon egen fysisk betydelse. Detta visas väldigt av att man ibland kan beräkna samma sak på ett helt annat sätt: säg att person A beräknar svaret med perturbationsteori och därför ser "virtuella partiklar" i sin uträkning, och att person B når samma svar genom att lösa en komplicerad algebraisk ekvation. Bör vi anta att båda lösningsmetoderna har någon fysisk innebörd? Det är som att lösa ett mekanikproblem på tre olika sätt, och förvänta sig att varje lösning ska svara mot någon fysisk process.

Fast du sa; "Men till skillnad från de riktiga partiklarna, vilka vi kan observera, kan vi aldrig se virtuella partiklar. De är bara matematiska verktyg, och saknar fysisk mening."

"Men som sagt, det betyder inte att detta är något som händer, utan det är bara en beräkningsmetod."

"Eller uttryckt annorlunda, det finns inga tillstånd i Hilbertrummet som innehåller virtuella partiklar."

Främst: "Det är inte som att virtuella partiklar existerar en kort tid, utan att de existerar enbart som matematiska objekt."

Och det du gör är att du hänvisar till QFT, vilken jag inte vet har någonting emot virtuella partiklar.

Länken jag länkade säger:
"Forskare på Chalmers har för första gången lyckats påvisa att det verkligen finns partiklar som uppstår och sedan försvinner i ett vakuum."

"...fysikern Moore hade rätt när han för drygt 40 år sedan förutsåg att det borde gå att få fotoner att lämna sitt virtuella tillstånd och bli reella om de i sitt virtuella tillstånd får studsa mot en spegel..."

http://www.etn.se/index.php?option=c...ticle&id=55233
http://www.nature.com/nature/journal...ture10561.html


Min undran är då, att om du säger att dessa inte existerar som annat än matematiska objekt, och forskarna här ovan säger att de gör det, och att de nu experimentellt har bevisat det, kan du i sådana fall förklara lite mera ingående varför de påstår någonting som enligt dig är felaktigt? Gärna med en närmre förklaring än att hänvisa till QFT, som är ett rätt brett område.

Som sagt, jag säger inte att du har fel. Min uppfattning utifrån din terminologi är att du verkar mer påläst än mig på detta, men då jag är väldigt källkritisk så väger i detta fallet ovanstående länkar tyngre än att du bara säger att det inte är så.
Så om jag får en utförlig förklaring på vad det är som händer istället så skulle det uppskattas!

Jag har aldrig tänkt mig att de liknar reella (i bemärkelsen icke-virtuella) partiklar. Min tanke har varit att virtuella partiklar i sig är helt omätbara, men att man faktiskt kan mäta effekter av dom, som jag tycker stöds av inlägg 1670. Du verkar däremot anse att de är helt ovidkommande annat än som mellansteg i beräkningarna och inte har någon effekt på verkligheten?

Matt Strassler, strängfysiker:

The best way to approach this concept, I believe, is to forget you ever saw the word “particle” in the term. A virtual particle is not a particle at all. It refers precisely to a disturbance in a field that is not a particle. A particle is a nice, regular ripple in a field, one that can travel smoothly and effortlessly through space, like a clear tone of a bell moving through the air. A “virtual particle”, generally, is a disturbance in a field that will never be found on its own, but instead is something that is caused by the presence of other particles, often of other fields.

[...] if two electrons pass near each other, as in Figure 1, they will, because of their electric charge, disturb the electromagnetic field, sometimes called the photon field because its ripples are photons. That disturbance, sketched whimsically in green in the figure, is not a photon. It isn’t a ripple moving at the speed of light; in general isn’t a ripple at all, and certainly it is under no obligation to move at any one speed. That said, it is not at all mysterious; it is something whose details, if we know the initial motions of the electrons, can be calculated easily. Exactly the same equations that tell us about photons also tell us about how these disturbances work; in fact, the equations of quantum fields guarantee that if nature can have photons, it can have these disturbances too. [...]

This disturbance is important, because the force that the two electrons exert on each other — the repulsive electric force between the two particles of the same electric charge — is generated by this disturbance.

Han verkar också ha problem med namnet. Däremot verkar ju fenomenet som virtuella partiklar likställs med vara ett empiriskt fenomen. Menar du att det är fel också?

Uh, hur man ser på virtuella partiklar är en teknisk fråga som precis handlar om QFT och beräkningar inom QFT, så att förklara det utan att hänvisa till QFT är aningen svårt.

Det är ett faktum att virtuella partiklar är vad vi kallar interna linjer i Feynmandiagram, och det är ett faktum att Feynmandiagram är vad man använder för att beräkna saker i QFT mha. perturbationsteori. Du kan läsa båda dessa saker i introduktionen till wiki-artikeln http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle. Tänker man efter en aning så inser man bara från dessa två saker att virtuella partiklar är matematiska objekt, och att om vi kan beräkna samma process på ett annat sätt skulle vi aldrig se virtuella partiklar alls. Och för vissa teorier kan vi göra precis detta, dvs. beräkna sannolikheter och krafter etc. helt utan att någonsin se virtuella partiklar. Och om detta är fallet, varför ska vi tro att virtuella partiklar är någonting "verkligt"? Det finns ingenting liknande för riktiga partiklar, vi kan inte trolla bort dem genom att byta beräkningsteknik.

Att folk ändå pratar så mycket om virtuella partiklar är eftersom de identifierar teorin med beräkningar i perturbationsteorin. Gör man det, så kan man prata om hur de olika diagrammen, där det finns virtuella partiklar (interna linjer), påverkar svaret man får. Och man kan se att t.ex. att sannolikheten för att en äkta foton skapas i det experimentet de gör i din länkade artikel, kommer från vissa specifika diagram, och dessa diagram har virtuella fotoner i dem. Om man då tänker på virtuella partiklar som speciella typer av partiklar (vilket jag, enligt förklaring ovan, anser vara ett konceptuellt misstag) så kan man säga att de "förvandlar virtuella partiklar till riktiga partiklar, och därför bevisar deras existens". Men som sagt, om vi vore bättre på att beräkna integraler, hade vi kunnat få samma svar utan att någonsin se dessa diagram.

I princip. Eftersom de är mellansteg i en beräkning påverkar de ju såklart svaret vi får, så på så sätt har de en effekt. Allt jag säger är att vi inte bör tilldela dem någon mer fysisk innebörd, eftersom med andra beräkningsmetoder ser vi dem inte alls.

Hmm, det där är klart bättre, eftersom han är tydlig med att de inte alls är partiklar. Bilden av dem som "vilda" störningar av fältet som orsakas av närvaron av riktiga partiklar är helt klart bättre. Men fortfarande ser jag inte något fel med mitt huvudargument: virtuella partiklar är en artefakt av vår perturbativa beräkning, och finns inte där om vi gör en ickeperturbativ beräkning. Därför ser jag inte varför de motsvarar något empiriskt.

Kort sagt, de i experimentet har lyckats skapa någonting ifrån någonting som benämns som virtuella partiklar, men som egentligen är någonting annat, som har blivit en riktig partikel?

Detta kräver dock inget svar, jag återkommer när jag har lite mera kött på benen. Ska läsa på lite.

Edit, stämmer inte detta:
"First of all, virtual particles are indeed a consequence of the uncertainty principle – without any quotation marks. Virtual particles are those that don't satisfy the correct dispersion relation
E=m2c4+p2c2−−−−−−−−−−√..." (Det blir fel med översättningen, men du vet vilken formel detta är)
"...because they have a different value of energy by ΔE. For such a "wrong" value of energy, they have to borrow (or lend) ΔE from the rest of the Universe. This is possible for a limited amount of time Δt as long as the "negated" time-energy uncertainty relationship
Δt⋅ΔE≤ℏ/2
is obeyed. One simply can't measure energy E during too short an interval Δt more accurately than with the error ΔE given by the formula above which makes it possible to borrow/lend this much energy for such a short time.

Pretty much by definition, virtual particles are effects that look like a temporary existence of a real particle which is bounded in time by the inequality above. The more virtual the particle is – the greater the deviation of the energy ΔE is – the shorter is the timescale over which the virtual particles may operate. In the limit ΔE→0, the virtual particles become "real" which means that they may also be observed. For a nonzero value, they can't be observed and they're just "intermediate effects in between the measurements" that modify the behavior of other particles. Most explicitly, virtual particles appear as propagators (internal lines) of a Feynman diagram.

The electron is not necessarily "simulating" anyone, whatever "simulating" was supposed to mean. Instead, the electron may "emit" a virtual particle such as a photon. The emission of a real photon is impossible by the energy/momentum conservation: in the initial electron's rest frame, the energy is just mec2 but it would get increased both by the extra kinetic energy of the final moving electron and by the positive photon's energy, thus violating the energy conservation law. But the electron may emit a virtual photon for which the energy conservation law is effectively violated (or the photon has a different energy, perhaps negative one, than it should have) which is OK for the time Δt described above. As long as the photon disappears before this Δt deadline arrives – it is absorbed by another charged particle, everything is fine and this intermediate history contributes to the probability amplitudes. That's why charged particles influence each other due to electromagnetism; this is how the virtual photons operate."