Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
2012-01-04, 13:34
  #1177
Medlem
protectors avatar
Citat:
Ursprungligen postat av manne1973
Han visar bara att det för en partikel i dubbelbrunnen finns två "grundtillstånd" med nästan samma energi. Detta ger ingen information om vad som händer om man tillför energi till systemet.

Här är ytterligare ett inlägg från Mr Cox där han försöker förtydlga sitt inlägg om att alla elektroner känner av alla andra elektroner i universum:

Dear all,

Let me add a bit more by way of clarification, because I think it's interesting. I've already posted a detailed analysis of the behaviour of a two proton - two electron system, and shown how the exclusion principle leads to a covalent bond in a Hydrogen molecule. Let me paste a couple of pages from my book The Quantum Universe - to save you having to buy it - and annotate it in a couple of places.

In the book, we do the double well as I posted previously.

This is how we describe the situation:

"It seems that we must conclude that the pair of identical electrons in two distant hydrogen atoms cannot have the same energy but we have also said that we expect the electrons to be in the lowest energy level corresponding to an idealised, perfectly isolated hydrogen atom. Both those things cannot be true and a little thought indicates that the way out of the problem is for there to be not one but two energy levels for each level in an idealised, isolated hydrogen atom. That way we can accommodate the two electrons without violating the Exclusion Principle. The difference in the two energies must be very small indeed for atoms that are far apart, so that we can pretend the atoms are oblivious to each other. But really, they are not oblivious because of the tendril-like reaches of the Pauli principle: if one of the two electrons is in one energy state then the other must be in the second, different energy state and this intimate link between the two atoms persists regardless of how far apart they are.
This logic extends to more than two atoms – if there are 24 hydrogen atoms scattered far apart across the Universe, then for every energy state in a single-atom universe there are now 24 energy states, all taking on almost but not quite the same values. When an electron in one of the atoms settles into a particular state it does so in full “knowledge” of the states of each of the other 23 electrons, regardless of their distance away. And so, every electron in the Universe knows about the state of every other electron. We need not stop there – protons and neutrons are fermions too, and so every proton knows about every other proton and every neutron knows about every other neutron. There is an intimacy between the particles that make up our Universe that extends across the entire Universe. It is ephemeral in the sense that for particles that are far apart the different energies are so close to each other as to make no discernable difference to our daily lives.

This is one of the weirdest-sounding conclusions we’ve been led to so far in the book. Saying that every atom in the Universe is connected to every other atom might seem like an orifice through which all sorts of holistic drivel can seep. But there is nothing here that we haven’t met before. Think about the square well potential we thought about in Chapter 6. The width of the well determines the allowed spectrum of energy levels, and as the size of the well is changed, the energy level spectrum changes. The same is true here in that the shape of the well inside which our electrons are sitting, and therefore the energy levels they are allowed to occupy, is determined by the positions of the protons. If there are two protons, the energy spectrum is determined by the position of both of them. And if there are 1080 protons forming a universe, then the position of every one of them affects the shape of the well within which 1080 electrons are sitting. There is only ever one set of energy levels and when anything changes (e.g. an electron changes from one energy level to another) then everything else must instantaneously adjust itself such that no two fermions are ever in the same energy level.

The idea that the electrons “know” about each other instantaneously sounds like it has the potential to violate Einstein’s Theory of Relativity. Perhaps we can build some sort of signalling apparatus that exploits this instantaneous communication to transmit information at faster-than-light speeds. This apparently paradoxical feature of quantum theory was first appreciated in 1935, by Einstein in collaboration with Boris Podolsky and Nathan Rosen; Einstein called it “spooky action at a distance” and did not like it. It took some time before people realized that, despite its spookiness, it is impossible to exploit these long-range correlations to transfer information faster than the speed of light and that means the law of cause and effect can rest safe.

This decadent multiplicity of energy levels is not just an esoteric device to evade the constraints of the Exclusion Principle. In fact, it is anything but esoteric because this is the physics behind chemical bonding. It is also the key idea in explaining why some materials conduct electricity whilst others do not and, without it, we would not understand how a transistor works."

We then go on to 3 wells, and then to 10^23 or so - which is the situation in small lump of silicon - and show that this multiplication of very closely-spaced energy levels, (correction added - the occupation of which is governed by) the Pauli principle, is the origin of the conduction and valance bands - i.e. the key to understanding how transistors work (which we also describe).

I'll admit that we just state that causality is preserved without proof in the book. The notion of causality in quantum field theory is actually a tricky one - there is a large literature on it if you do a search on Spires. But the description of the Universe as a single potential well, with an associated energy level spectrum, is surely valid unless one introduces new physics, which is not mandated by experiment - and I remind you that this rather counter-intuative picture is necessary at a macroscopic level (admittedly transistor-sized and not universe-sized) in order to understand the conduction and valence bands in semiconductors.

The more "presentational" question posed by some on the forum - namely that one shouldn't say that everything is connected to everything else for fear of misinterpretation - is interesting. In my view, the interpretation of quantum theory presented above is not only valid, but correct in the absence of new physics - and therefore everything IS connected to everything else. I was very careful to point out in the lecture that this does not allow any woo woo shite into the pantheon of the possible, as I think I phrased it.

My general position is that when communicating with the public we shouldn't spend our time triangulating off nutters. I'm having to deal with this in spades in my current series, Wonders of Life, where it is tempting to try to give creationists no ammunition at all by avoiding areas of doubt when describing the origin of life and the evolution of complex life on Earth. My strategy is to ignore such concerns, because these people shouldn't occupy any of our time! If we tried to take account of every nob head on the planet, we wouldn't have time to make the programs or write the books.

Brian
Citera
2012-01-04, 14:35
  #1178
Medlem
apanlapans avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Brian Cox
I've already posted a detailed analysis of the behaviour of a two proton - two electron system, and shown how the exclusion principle leads to a covalent bond in a Hydrogen molecule.

Redan här är det lite knepigt, i grundtillståndet är H2 en singlet och har en elektron av varje spin. Det är alltså ingen Pauliprincip aktiv där. Men ok, det finns bundna tillstånd där Pauliprincipen är viktig. Har du nån länk till hans 'detailed analysis'?

Citat:
Ursprungligen postat av Brian Cox
"It seems that we must conclude that the pair of identical electrons in two distant hydrogen atoms cannot have the same energy

Vad menar han egentligen med 'identical electrons', att de har samma spin och uppfyller Pauliprincipen? I alla fall, här är ett simpelt motbevis. Sätt ut atomkärnorna längs z-axeln, bygg en vågfunktion från px-orbitalen på den ena kärnan och py-orbitalen på den andra. Ta-daaa, två ockuperade nivåer med samma energi. Energi är inte samma sak som tillstånd.

Citat:
Ursprungligen postat av Brian Cox
I'll admit that we just state that causality is preserved without proof in the book. The notion of causality in quantum field theory is actually a tricky one - there is a large literature on it if you do a search on Spires.

Det är möjligt att det är lurigt, men man skulle ju till exempel kunna nämna att partikelpropagatorn är noll utanför ljuskonen, så det är inte möjligt för någon mätbar signal att fortplanta sig fortare än ljuset. Därför är det han säger i tv, att om han gnuggar en diamant i studion så påverkas elektroner i hela universum, helt enkelt fel.

Citat:
Ursprungligen postat av Brian Cox
But the description of the Universe as a single potential well, with an associated energy level spectrum, is surely valid unless one introduces new physics, which is not mandated by experiment

Sen gillar jag inte att han använder 'energinivåer' på det sättet han gör. För att kunna mäta att ett tillstånd har en energi mellan E och E + dE så måste tillståndet ha en livstid som är proportionell mot 1/dE. För de exempel han använder skulle jag tro att den livstiden är mycket längre än universums ålder. Jag förstår att man måste använda förenklade begrepp i en populär framställning, men han gör det inte på ett bra sätt.

Citat:
Ursprungligen postat av Brian Cox
The more "presentational" question posed by some on the forum - namely that one shouldn't say that everything is connected to everything else for fear of misinterpretation - is interesting. In my view, the interpretation of quantum theory presented above is not only valid, but correct in the absence of new physics - and therefore everything IS connected to everything else. I was very careful to point out in the lecture that this does not allow any woo woo shite into the pantheon of the possible, as I think I phrased it.

Problemet är inte att det han säger är fel (det är fel pga förenklingar som jag antar att Cox är medveten om), men att det är helt irrelevant. Om Brian Cox viftar på armarna i studion så kommer en gravitationsvåg att spridas ut genom hela universum, det borde ju vara minst lika häftigt i så fall? Om han vill göra rätt för sig så borde han presentera en beräkning som visar hur stor effekten han pratar om är. Han får också gärna jämföra den med andra fenomen, t.ex. hur starkt ljuset från en laserpekare på jorden är när det når andromedagalaxen.
Citera
2012-01-04, 15:10
  #1179
Medlem
protectors avatar
Citat:
Ursprungligen postat av apanlapan
Redan här är det lite knepigt, i grundtillståndet är H2 en singlet och har en elektron av varje spin. Det är alltså ingen Pauliprincip aktiv där. Men ok, det finns bundna tillstånd där Pauliprincipen är viktig. Har du nån länk till hans 'detailed analysis'?



Vad menar han egentligen med 'identical electrons', att de har samma spin och uppfyller Pauliprincipen? I alla fall, här är ett simpelt motbevis. Sätt ut atomkärnorna längs z-axeln, bygg en vågfunktion från px-orbitalen på den ena kärnan och py-orbitalen på den andra. Ta-daaa, två ockuperade nivåer med samma energi. Energi är inte samma sak som tillstånd.



Det är möjligt att det är lurigt, men man skulle ju till exempel kunna nämna att partikelpropagatorn är noll utanför ljuskonen, så det är inte möjligt för någon mätbar signal att fortplanta sig fortare än ljuset. Därför är det han säger i tv, att om han gnuggar en diamant i studion så påverkas elektroner i hela universum, helt enkelt fel.



Sen gillar jag inte att han använder 'energinivåer' på det sättet han gör. För att kunna mäta att ett tillstånd har en energi mellan E och E + dE så måste tillståndet ha en livstid som är proportionell mot 1/dE. För de exempel han använder skulle jag tro att den livstiden är mycket längre än universums ålder. Jag förstår att man måste använda förenklade begrepp i en populär framställning, men han gör det inte på ett bra sätt.



Problemet är inte att det han säger är fel (det är fel pga förenklingar som jag antar att Cox är medveten om), men att det är helt irrelevant. Om Brian Cox viftar på armarna i studion så kommer en gravitationsvåg att spridas ut genom hela universum, det borde ju vara minst lika häftigt i så fall? Om han vill göra rätt för sig så borde han presentera en beräkning som visar hur stor effekten han pratar om är. Han får också gärna jämföra den med andra fenomen, t.ex. hur starkt ljuset från en laserpekare på jorden är när det når andromedagalaxen.

Bra och interssant svar

Vore kul att höra vad Cox har att säga om dina invändningar. Inlägget finns här om nån vill lägga en översättning (http://www.physicsforums.com/showthr...=561511&page=3)

Några inlägg längre ner såg jag denna länken där någon verkligen lagt ner tid på att såga i stort sett alla delar av programmet (http://fieldlines.org/2011/12/23/dou...ox-gets-wrong/)

Även om jag gillar Brian Cox får jag nog hålla med.
Citera
2012-01-04, 16:22
  #1180
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av apanlapan
Redan här är det lite knepigt, i grundtillståndet är H2 en singlet och har en elektron av varje spin. Det är alltså ingen Pauliprincip aktiv där. Men ok, det finns bundna tillstånd där Pauliprincipen är viktig. Har du nån länk till hans 'detailed analysis'?
Pauliprincipen är aktiv på så sätt att utan den hade elektronerna kunnat ha samma spin. Nu tvingas de ha olika.


Citat:
Ursprungligen postat av apanlapan
Det är möjligt att det är lurigt, men man skulle ju till exempel kunna nämna att partikelpropagatorn är noll utanför ljuskonen, så det är inte möjligt för någon mätbar signal att fortplanta sig fortare än ljuset. Därför är det han säger i tv, att om han gnuggar en diamant i studion så påverkas elektroner i hela universum, helt enkelt fel.
Jag undrar i stället om man verkligen kan föra in en sådan energimängd att en elektron exciteras till ett upptaget tillstånd. Om man bara kan tillföra energimängder som får elektroner att exciteras till lediga tillstånd behöver ju inga andra elektroner flytta på sig.
Citera
2012-01-04, 17:33
  #1181
Medlem
apanlapans avatar
Citat:
Ursprungligen postat av manne1973
Pauliprincipen är aktiv på så sätt att utan den hade elektronerna kunnat ha samma spin. Nu tvingas de ha olika..

Ja, fast det påverkar väl inte singletten? Men det kanske är så att grundtillståndet blir degenererat.

Jag tror han gör det här tankefelet: Man kan ta ett klassiskt system för att förenkla. Vi har ett väldigt långt rör och i röret har vi en stående akustisk våg. Nu stoppar vi in en plugg i ena änden så att röret blir lite kortare. Egenfrekvenserna i röret kommer nu att ändra sig "momentant", även om röret är väldigt väldigt långt. Men det betyder inte alls att vi har momentant påverkat svängningarna i hela röret genom vår lokala påverkan - förändringen i randvillkor kommer fortplanta sig med (i det här fallet) ljudets hastighet genom röret.

Naturligtvis går det inte att skicka signaler snabbare än c genom att påverka egenfrekvenserna på det här sättet, vilket man inser lätt om man försöker designa ett experiment för att mäta förändingen i egenfrekvenser. Problemet är att egenvärden och egenvektorer är globala "objekt", som inte är lämpliga för att ge en populärvetenskaplig beskrivning av hur signaler propagerar genom ett system.
Citera
2012-01-04, 20:01
  #1182
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av apanlapan
Ja, fast det påverkar väl inte singletten? Men det kanske är så att grundtillståndet blir degenererat.
Grundtillståndet hade inte behövt vara en singlett om det inte vore för Pauliprincipen. Utan den hade elektronerna kunnat ha likriktade spinn.
Citera
2012-01-04, 21:32
  #1183
Medlem
apanlapans avatar
Citat:
Ursprungligen postat av manne1973
Grundtillståndet hade inte behövt vara en singlett om det inte vore för Pauliprincipen. Utan den hade elektronerna kunnat ha likriktade spinn.

Jo, men det hade inte påverkat den kemiska bindningsenergin eftersom singletten fortfarande är ett av grundtillstånden. Detta borde gälla alla tvåelektronsystem.
Citera
2012-02-15, 16:36
  #1184
Medlem
RompeTodos avatar
http://www.youtube.com/watch?v=sfeoE1arF0I

Ett klipp som en "snubbe" skapat för att på ett enkelt sätt förklara vad egentligen som försiggår i "double slit experiment". Varför partiklarna gör si eller beroende på hur mycket vi vet om partiklarna, bla bla...

Mina frågor är.

Hur korrekt är denna beskrivning?
Är det en bra beskrivning av vad som försiggår "där nere"?

Har ni "proffs" något att tillägga eller andra synpunkter på videon?

Hoppas ni kan "slösa" 10 minuter av ert liv på denna video då jag finner den mycket intressant och jag vill som sagt veta hur pass "bra den stämmer".

Mvh
Citera
2012-02-15, 17:18
  #1185
Medlem
BaalZeBubs avatar
Citat:
Ursprungligen postat av RompeTodo
http://www.youtube.com/watch?v=sfeoE1arF0I

Ett klipp som en "snubbe" skapat för att på ett enkelt sätt förklara vad egentligen som försiggår i "double slit experiment". Varför partiklarna gör si eller beroende på hur mycket vi vet om partiklarna, bla bla...

Mina frågor är.

Hur korrekt är denna beskrivning?
Är det en bra beskrivning av vad som försiggår "där nere"?

Har ni "proffs" något att tillägga eller andra synpunkter på videon?

Hoppas ni kan "slösa" 10 minuter av ert liv på denna video då jag finner den mycket intressant och jag vill som sagt veta hur pass "bra den stämmer".

Mvh

Jag är inte en expert, utan en populärvetenskapstorsk. Men min reflektion är följande:

De flesta beskrivningar som vill framställa kvantfysiken som paradoxal, gör det genom att använda tre ganska vilseledande 'tricks'.

1) Man beskriver elementarpartiklarna som klassiska partiklar. Men oj, de beter sig inte som klassiska partiklar! Då påstår man att detta inte är riktigt klokt, och paradoxalt, och obegripligt. Men ändå vet vi att elementarpartiklarna inte är klassiska partiklar. De är inte små kulor som bara befinner sig på ett ställe, och de förlorar inte sin vågnatur när man bara tar en av dem. Med mera.

Detta betyder inte att kvantfysiken är utan mystik, men det mystiska blir så mycket intressantare om man bara acceptera grunderna, att kvantfysiken handlar om fenomen som fält och kvantiserade vågpaket, inte små 'klassiska' biljardbollar.

Killen i videon exploaterar trick 1) i början.

2) Man beskriver elementarpartiklarna som små varelser som gör val, väljer att ta en väg och inte en annan m.m galenskaper.

Används inte i videon.

3) Man beskriver mätning vid mätinstrument som vår kunskap, och framställer experimentets fysiska observationer som andliga ting. Killen som pratar gör denna glidning mot slutet, där han väljer att inte tala om mätinstrumenten utan om vår kunskap. "our consciousness, or the fact that we can know what slit it came through is exactly what causes the interference pattern to collapse".

Denna form av tolkning, trick 3), tycker jag och väldigt många med mig är total bullshit.
I videon är det av någon anledning endast extra-apparaterna (för 'delayed choice') som påstås vara andliga.

Därmed inte sagt att det hela inte är ett fascinerande ämne. Men det vore som sagt ännu mer fascinerande om man lade ner struntpratet.

Om vi går till avdelningen för icke struntprat, så är det många ansedda vetenskapsmän som tolkar kvantfysiken som att det finns ett multiverse. Att det som händer i vår universum får ett annat utfall i ett annat universum, och att det 'interference pattern' killen talar om i videon faktiskt sker mellan olika möjliga världar. Det är häftigt!

http://www.youtube.com/watch?v=lCu8OwNMjME
Citera
2012-02-21, 15:28
  #1186
Medlem
protectors avatar
Brian Cox i ytterligare ett inlägg om varför allt interagerar med allt. Jag blev iallfall inte klokare

http://blogs.wsj.com/speakeasy/2012/...misunderstood/
Citera
2012-02-21, 16:27
  #1187
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av protector
Brian Cox i ytterligare ett inlägg om varför allt interagerar med allt. Jag blev iallfall inte klokare

http://blogs.wsj.com/speakeasy/2012/...misunderstood/
Han försöker inte ens förklara hur han menar.
Citera
2012-03-23, 16:36
  #1188
Medlem
Vet inte om man får/ska ställa räknefrågor i denna tråd, men det känns inte värt att skapa en ny tråd för en enda uppgift. Jag har alltså ett problem med ett räknetal, och det finns inget räkneexempel på såna uppgifter i min bok, och ingen förklaring i facit till hur svaret kommer fram, bara "svaret är A = herp och k = derp". Jag citerar därför uppgiften.

En jämn ström av elektroner har den kinetiska energin 0.1 eV. I medeltal passerar 500 partiklar per sekund en punkt på x-axeln. Ange den vågfunktion som beskriver denna ström på formen
phi_+(x) = A e ^(ikx).

Jag vill bara ha lite hjälp med hur jag ska tänka, själva svaren, alltså värdena på A och k finns i facit men intressantare är hur jag kommer fram till det. Tacksam för svar!
Citera

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback