Научный форум dxdy
Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия, Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки
http://dxdy.ru/topic39295.html
Автор темы Инт
“Расщепление волнового цуга”. Сообщение http://dxdy.ru/post383994.html#p383994
Вс дек 05, 2010 20:09:55
Годы на форуме. Появился: 18/10/08 Сообщения: 570 Откуда: Сибирь
Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия, Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки
http://dxdy.ru/topic39295.html
Автор темы Инт
“Расщепление волнового цуга”. Сообщение http://dxdy.ru/post383994.html#p383994
Вс дек 05, 2010 20:09:55
Годы на форуме. Появился: 18/10/08 Сообщения: 570 Откуда: Сибирь
Раздел 11. ДИСКУССИИ.
Форумы, Социальные сети и переписка.
Форумы, Социальные сети и переписка.
Ибо надлежит быть и разномыслиям между вами, дабы открылись между вами искусные. 1 Кор. 11:19.
Тема: Расщепление волнового цуга
Инт
Вопрос по статье: Регельсон Л.Л., Березин А.А., Корнилов Б. А.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ ВИДИМОГО СВЕТА. РЖ Физика 1986, 8 Л1. http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
В эксперименте качестве источника света использовались крупинки люминофора. Количество световых импульсов от источника измерялось по показаниям ФЭУ. Но хотелось бы оценить количество импульсов с другой стороны: как отношение полной энергии излучения к энергии одного светового импульса, предположительно планковской порции. Это чтобы гарантировать, что в импульсе – "один фотон". Ведь именно его предполагается "делить".
Как можно сделать такую оценку, и делалась ли она? Кто может ответить?
regel
Годы на форуме Появился:13/11/09 Сообщения:23
Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) пока не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.
Munin
Заслуженный участник Годы на форуме Появился:30/01/06 Сообщения:6481
Инт писал: Вопрос по статье: Регельсон Л.Л., Березин А.А., Корнилов Б. А.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ
ВИДИМОГО СВЕТА, РЖ Физика1986, 8 Л.1, http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?
Инт
regel писал: Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.
Всё же необходимо попытаться измерить световой поток от люминофора.
Почему нужен калориметр? Фотометрическими методами нельзя? Померить не планковскую порцию, а полный поток от источника. А что означает hν, пока не важно.
Попытаюсь дать очень грубую оценку, с очень грубыми переводными коэффициентами. Свет от Сириуса есть 10(-5) люкса. 1 люкс = 1 люмен делить на 1 метр квадратный. 1/1000 люмена (очень грубо) = мощности, падающей от светового потока. Таким образом, Сириус посылает на Землю мощность, в расчёте на квадратный метр, 10(-8) Ватт. Считаем, что крупинка люминофора на расстоянии 1 метр даёт мощность, как от Сириуса.
Т.е. её световая мощность 10(-8) Ватт. Пусть она содержит одну миллионную моля "светящихся атомов" (вот это число хотелось бы поточнее, долю эту сделал такой, чтобы ухудшить результат, т.е. сделать не в нашу пользу). По данным статьи можно понять, что крупинка высвечивается один – полтора часа, т.е. будем считать 4000 секунд. С указанной мощностью она высветит 4 x 10(-5) Джоулей. Верхняя граница частоты видимого света 10(15) Гц. Домножаем на постоянную Планка, получаем энергию предполагаемого кванта 6 x 10(-20) Дж. Делим подсчитанную энергию, запасённую в крупинке т.е. 4 x 10(-5) Джоулей на число атомов, способных светится в люминофоре, т.е. на одну миллионную числа Авогадро.
В итоге, на один атом приходится 10(-22) Джоуля. Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно
авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.
Vallav Годы на форуме Появился: 07/08/09 Сообщения: 859
Инт писал: Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.
В чем проблема то?
Получить слабый световой поток, который одноэлектронным детектором регистрируется в виде отдельных одинаковых импульсов?
Так это давно делается.
Давно существуют детекторы на счете фотонов.
regel
Munin пишет: Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?
"Неграмотные" статьи не реферируются в РЖ.
И критический отзыв главного редактора ЖЭТФ не говорит о "неграмотности", но лишь об одном принципиальном вопросе, который в статье не нашел отражения.
Реферат в РЖ и отзыв академика Боровика-Романова приведены рядом с обсуждаемой статьей:
http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
В отзыве речь идет о том, что необходимо как-то констатировать факт "единичности" светового импульса, так как в случае наложения нескольких импульсов во времени, корреляция фотоотсчетов будет иметь место и в случае корпускулярного характера фотонного поля.
Эта проблема была для меня очевидна, но казалось столь же очевидным, что вероятность случайного наложения импульсов от разных атомов может быть сделана сколь угодно малой при уменьшении интенсивности источника.
Принципиально этот вопрос решил Алан Аспэ (Аспект), который создал источник света на основе двухкаскадного перехода атомов кальция. Импульс от первого каскада использовался для открывания на короткое время окна системы счета. Импульс от второго каскада был "рабочий", т.е. именно для него измерялась вероятность одновременного срабатывания двух ФЭУ после прохождения импульса через полупрозрачное зеркало. Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог. Анализ этой классической работы дан в моей статье: "В чем ошибся Алан Аспект. Об одной попытке экспериментального доказательства корпускулярного характера фотона". http://www.regels.org/Alan-Aspect-error.htm
Munin
regel писал: Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог.
Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.
regel
Munin пишет: Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.
Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит – одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ?
Я согласен – никто.
Но лучше рассмотреть аргументы, которые я привожу в качестве критики методологии Алана Аспэ.
А суть вот в чем.
Когда мы рассчитываем вероятность одновременного срабатывания двух ФЭУ от одного светового импульса, решающее значение приобретает интегральная интенсивность этого импульса: вероятность совпадения отсчетов равна произведению вероятностей отсчетов от каждой половины расщепленного импульса. Но это лишь в том случае, если этот импульс имеет чисто волновую природу (импульс от атома принципиально не отличается от импульса радиолокатора). Вопрос отпадает, если световой поток состоит из корпускулярных частиц – фотонов. Тогда суммарная вероятность регистрации сигнала от единичного импульса равна 1 (без учета потерь).
Если же импульс волновой, то главный вопрос: всегда ли его интегральная интенсивность (интеграл от плотности по объему) нормирован к 1? А это, в свою очередь, сводится к вопросу, всегда ли электронная плотность на каждой орбите нормирована к 1? Если электрон – частица, то всегда. Если же реальность – это электронное волновое поле, то такая стандартная нормировка не очевидна.
Интегральная плотность электронной конфигурации равна 1 только для стационарных состояний. В нестационарных состояниях это не так.
Если мы рассмотрим уравнения квантовой оптики, то получим такую картину, что электронная плотность под воздействием внешнего электромагнитного поля переходит из одной конфигурации ("состояния" или "орбиты") в другую и обратно по синусоидальному закону с частотой Раби. То есть на верхнем уровне интегральная плотность электронного поля синусоидально меняется от 0 до 1 при достаточно сильном возбуждающем поле. Или от 0 до величины, меньшей 1, если это поле слабо. Если акт излучения (спонтанного или столкновительного) произойдет в тот момент, когда на возбужденной орбите интегральная электронная плотность меньше 1, то испущенный электромагнитный импульс также будет интегральную плотность меньше 1.
Вот этого и не учел Алан Аспект.
У него механизм возбуждения излучающих атомов таков, что в возбужденном состоянии интегральная плотность не превышает 10(-6), то есть одной миллионной доли от стационарной. Соответственно, такими же слабыми будут испущенные импульсы. Но "сто зайцев не делают одного слона": поток той же интенсивности, состоящий из большего числа более слабых импульсов, даст другую статистику совпадений, чем поток из меньшего числа более сильных импульсов.
Алан Аспект не обратил внимания этот вопрос, тогда как я сознательно принял меры, чтобы каждый импульс был по возможности менее ослабленным по сравнению с условным единичным. Поэтому и экспериментальные
результаты получились принципиально разные.
То есть невозможно ставить вопрос о проверке корпускуляности фотона, не ставя одновременно вопрос о корпускулярности электрона.
Эксперимент Аспекта можно видоизменить так, чтобы уровень возбуждения верхнего уровня стал соизмерим с 1, и только тогда эксперимент станет корректным. Здесь есть чисто технические трудности, но, надо надеяться, они преодолимы.
Munin
regel писал: Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит - одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ? Я согласен – никто.
Нет. Этот вопрос решается по принципу независимых подтверждений. Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е – поставлены на поток. В связи с этим положения в статье Регельсона о степени изученности вопроса устарели, а собственные тезисы оказываются ошибочными.
regel
Munin пишет: Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е – поставлены на поток.
Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией поляризаций – но это просто другая тема.
Что же касается обсуждаемого опыта с совпадениями (или несовпадениями) отсчетов от единичного расщепленного цуга, то, насколько мне известно, критического обсуждения и повторения опыта с другими параметрами источника, не было.
А буквальное повторение опыта Аспекта – с той же методологической ошибкой – конечно, приведет к тем же самым результатам.
Инт
Сейчас вижу, что в данной мной оценке, я запросто мог ошибиться на порядков пять. Т.е. энергия люминофора может быть ещё меньше. Это не важно. Я надеюсь, что хотя бы дал ориентировку в том, что в этом направлении принципиально что-то можно предпринимать. Как я понял, уважаемый regel, требуемая мною оценка не проводилась. Разбор опытов Аспекта – это уже другой разговор.
Munin
regel писал: Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией
поляризаций – но это просто другая тема.
К сожалению, просто эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса.
Инт
Статья Аспекта: http://www.iopscience.iop.org/0295-5075/1/4/004/pdf/0295-5075_1_4_004.pdf
[Статью Аспекта см. также на моем сайте http://regels.org/Alain-Aspect-Article.htm - regel]
Инт
Уважаемый Munin, Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.
Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.
Схемы Аспекта и Регельсона фактически идентичны. В схеме Аспекта используется число подсчётов N1 для импульсов, несущих «запускающую частоту» ν1 (в обозначениях Аспекта). Но подсчёт N1 это «собаке пятая нога», т.е. он совершенно не нужен. Был бы нужен, если бы количество квантов частоты ν1 точно соответствовало бы количеству квантов частоты ν2 . Но как можно понять из статьи Аспекта, это совершенно не так. Далее, зачем (что у Регельсона, что у Аспекта) использовать какие-то оценки корреляции, зависящие от теоретических предпосылок? Таким образом, интерпретация опыта, выводы, становятся зависимыми от таких предпосылок. В частности, не должна оценка корреляции выводиться из электронной теории: Имеем чёрный ящик, из которого вылетают то ли цуги, то ли фотоны. Количество «толицуговтолифотонов» замечательно измеряется. Задача, если это цуги, разделить их пополам. Тем более удивительно, что при всей идентичности схем получаются два строго противоположных вывода, похоже, оба зависящих от собственных интерпретаций. В ответ, в голове у меня, появилась следующая изящная схема действительно разрешающего эксперимента, для которой не нужно даже знать ни точное время реагирования счётчика фотонов, ни корреляции, ни др. характеристики, кроме числа подсчётов померянных впрямую (в том числе, напрямую измеряются числа потерь). Именно, пусть NA – число импульсов в единицу времени, долетающих до полупрозрачного зеркала. Пусть NB и NС – число импульсов, фиксируемых в двух других счётчиках, после отражения и преломления импульсов. Потери в оптической системе в нашей идеальной идее не учитываем, а реально их легко померить непосредственно. Если цуги делятся, то NB = NС = NA . Если это фотоны, то NB = NС = NA/2 . Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина NA , нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.
regel
Munin писал: эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса.
Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.
Сама теорема Белла предполагает корпускулярность, и только в этом предположении можно говорить о влиянии акта измерения поляризации одного фотона на состояние удаленного фотона. То есть речь идет об изменении нашего знания о состоянии системы – но фундаментальное понятие кв. теории "вектор состояния" как раз и предполагает комбинацию реального состояния системы с нашим знанием о ней.
Подробно я рассмотрел понятие вектора состояния (я его называю "интеллектуальным кентавром") в статье МИФОЛОГИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ http://www.regels.org/Science-Religion-Mysticism.htm
Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла, а результаты всех этих экспериментов делает самоочевидными. Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте. Я с полным основанием утверждаю, что есть единственный эксперимент, в котором непосредственно проверяется идея корпускулярности. Именно тот, который мы рассматриваем.
В сравнительно свежем обзоре (2006 г.) параграф, посвященный этому эксперименту, так и называется "Наконец фотоны":
Дж.Гринштейн и А.Зайонц КВАНТОВЫЙ ВЫЗОВ. Долгопрудный, 2006, стр. 51. Перевод на русский с дополнениями чл-кор. Аристов В.В. и Никулов А.В.
Кстати, в этой же книге на стр. 297 ("Что описывает квантовый формализм?") говорится о том, что квантовая механика претендует на описание не самой реальности, но нашего знания о ней.
Int писал: Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.
Когда в ответ на Ваши энергетические рассуждения я начал разговор об эксперименте Аспекта, я вовсе не уклонился от ответа, но просто дал косвенный ответ.
Вот Вы это и сами подтверждаете.
Ваш ход мыслей полностью совпадает с моим (и Аспекта тоже, хотя у него это немного завуалировано).
Единственное отличие в том, что Вы непременно хотите знать, какое же именно число фотонов (или цугов) испускает источник в секунду.
Но фотометрическими (то есть квантовыми) методами мы этого измерить не можем. Мы измеряем число отсчетов, а как экспериментально оценить разнообразные потери, которые на практике очень велики? Все оценки только косвенные. Например, мы знаем, что эффективность ФЭУ порядка 3-5%. А еще надо оценить потери внутри источника, в оптике и в электронике.
Самое главное – надо учесть телесный угол, под которым детектор "видит" источник света, или, инами словами, телесный угол, который детектор "вырезает" из цуга.
Чтобы этот угол увеличить, я поставил отражающий рефлектор и линзы для фокусировки цуга на детектор.
Аспект пошел путем максимального приближения детектора к источнику.
Видите, сколько звеньев между первичным цугом и актом его регистрации – фотоотсчетом!
Поэтому я в первом же ответе Вам и заговорил о калориметре – только он мог бы позволить проинтегрировать и непосредственно измерить энергию потока излучения.
Но таких чувствительных калориметров не бывает.
Впрочем, это утверждение может перестать быть верным по мере развития сверхпроводниковых "калориметров".
AlexDem
Может ли концепция цугов объяснить явление Двухфотонной дифракции?
Munin
Инт писал: Уважаемый Munin. Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.
Нет никакой "веры в фотоны", есть знание элементарных вещей. Верить действительно ничему нельзя, но не знать полученных результатов – именно результатов, а не каких-то сообщений об опытах – тоже нельзя.
regel писал:
Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.
То есть вы не понимаете однозначной связи этих вопросов? Доказательство соотношений Белла отменяет все корпускулярные модели, выживают только непосредственно квантовые.
regel писал:
Сама теорема Белла предполагает корпускулярность
Нет.
regel писал:
Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла
Нет.
Инт
Я понял, уехали в обсуждение скрытых параметров и пр. Это не то, что я хотел обсудить.
Munin
Ну расскажите, чего вы хотели обсудить. Регельсона придётся игнорировать.
regel
Вы, уважаемый коллега Munin, по-прежнему сводите обсуждение альтернативных подходов к объяснению экспериментальных фактов – прямыми утверждениями или намеками на мою некомпетентность.
Но это непродуктивный подход. Я-то Вас отлично понимаю, Вы исходите из той картины мира, которой и меня учили в студенческие годы. Можно не соглашаться с моими попытками построить другую картину, но Вы даже не даете себе труда вникнуть в то, о чем я говорю. Поэтому Ваши нотации попадают просто мимо цели.
Кстати, Int тоже пытается построить альтернативную картину, причем в том же направлении, но мне кажется, что я продвинулся несколько дальше (просто потому, что всю жизнь этим занимался). Естественно, я могу быть неправ, но мы для того и обмениваемся мнениями, чтобы во всем этом как-то продвинуться.
Например, о неравенствах Белла. И доказательство этой теоремы и вся проблема "скрытых параметров" основаны на гипотезе о существовании частиц (хотя Вы категорически говорите "нет").
Например, посмотрим доказательство этой теоремы в монографии "Квантовая Оптика". Скалли и Зубайри. М.2003, п.18.2 (Не сомневаюсь, что Вы основательно изучили эту лучшую на сегодня книгу по проблемных вопросам квантовой физики).
На стр. 410 читаем: "Для любой заданной частицы сумма вероятности прохождения /через прибор/ и вероятности непрохождения ее через этот прибор, равна единице. Используя этот факт, записываем..." и т.д.
То есть все доказательство строится на этой нормировке к 1 суммы вероятностей.
В концепции волновых цугов такой нормировки нет, поэтому и доказательство теоремы Белла недействительно.
Конечно, Шредингеровская волновая концепция, которую я пытаюсь развивать, порождает целый ряд труднейших вопросов, как теоретических, так и экспериментальных, и я как раз и обсуждаю возможные способы решения этих вопросов.
Во времена моей молодости сама постановка таких вопросов считалась чем-то ненормальным: один из моих учителей – Лев Ландау, прямо называл это "патологической физикой". Но за последние 20 лет ситуация постепенно начала меняться и эти вопросы все более привлекают внимание.
Инт писал: Если цуги делятся, то NB = NС = NA . Если это фотоны, то NB = NС = NA/2 . Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина NA , нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.
Полностью согласен с Вашим ходом мысли.
Но вот что надо уточнить.
Вы ставите вопрос об оценке первичного числа цугов NA , потому что необходимо убедиться, что цуги не накладываются друг на друга.
Более точно это требование можно выразить так: средний промежуток времени между последовательными цугами должен быть много больше разрешающего времени системы отсчета.
Приведу следующие уточнения к Вашей картине.
1. Число первичных цугов – ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.
2. Ваша попытка оценить число первичных импульсов по суммарному потоку энергии излучения (допустим, что мы научимся ее измерять методом прямой калориметрии) опирается на предположение, что каждый цуг несет энергию hV (разумеется, в волновой картине эта энергия "размазана" по всему объему цуга).
Но это утверждение экспериментально не доказано (да, да, не доказано, г. Munin). Игнорирование этого обстоятельства и делает некорректной всю методологию эксперимента Аспэ.
О том, как можно интерпретировать величину hν, приходится говорить отдельно.
Вынужден сослаться еще на одну мою заметку: "Физический смысл постоянной Планка в волновой картине мира" http://regels.org/const-of-planck.htm
3. В статистике совпадений величина NA из конечных оценок выпадает, и основное требование смягчается: достаточно, чтобы среднее время между отсчетами было много больше разрешающего времени системы. Во всяком случае, этого достаточно для принципиального решения вопроса о том, расщепляются цуги или нет.
4. Поскольку оценка числа совпадений отсчетов, инициированных одним цугом, зависит от средней энергии (интеграл от квадрата амплитуды х hV) этого цуга (точнее, той его части, которая попадает на детектор), то количественная оценка таких корреляций позволит оценить среднюю энергию, которую несут отдельные цуги. Но пока что решается вопрос о самом существовании таких корреляций.
Инт
regel писал: 1. Число первичных цугов - ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.
Почему не наблюдаемая? Кроме числа отсчётов ничего и не нужно. Даже одновременное испускание фотонов вряд ли сильно повлияет на результат.
regel
Из числа отсчетов нельзя сделать точного вывода о числе первичных цугов, потому что:
1.Величину потерь мы оцениваем только косвенно
2.Мы не знаем, какова средняя энергия каждого цуга: много цугов малой энергии дают ту же интенсивность потока, что и меньшее число цугов большей энергии.
Второй вопрос – влияет ли группировка цугов на статистику фотоотсчетов?
Да, влияет.
Если существуют фотоны как частицы, и если они идут группами по две (или более), то одна частица может отразиться от полупрозрачного зеркала, а другая – пройти через него. В результате будет иметь место совпадение отсчетов от одной группы.
То есть, если цуги группируются во времени (в течение разрешающего времени системы могут прийти сразу несколько цугов), то мы не сможем сказать, от чего происходит корреляция отсчетов: то ли от расщепления единичного цуга, то ли от наличия группировки (неважно, цугов или фотонов).
Чтобы этого избежать, Аспэ и пошел на такие ухищрения, чтобы гарантировать, что система каждый раз регистрирует только один цуг (то есть цуг, возникший в акте излучения единичного атома). Но в конечно счете, именно эти необходимые ухищрения и привели его к методической ошибке.
Главное его достижение – разработка специального источника, гарантирующего единичность цугов (или фотонов, что и предстояло выяснить). На современном квантовом языке (которого я пытаюсь избегать) это называется: "создание однофотонных состояний".
Аспэ возбуждал двухкаскадное излучение атомов с помощью двух лазеров – каждый, настроенный на частоту одного из двух переходов каскада. Но техническая проблема – в том, чтобы рассеянное излучение возбуждающих лазеров не попадало на детекторы. Для этого ставятся фильтры перед детекторами.
Но если частоты лазеров будут в точности соответствовать частотам переходов, то фильтр поглотит также и само излучение.
Поэтому Аспэ применяет "расстройку" по частоте: сумма энергий (точнее, обратных частот) лазеров равна сумме энергий переходов в каскаде. Но при этом частота излучения каждого лазера не равна частоте соответствующего перехода, но "немного" отличается от нее. Этой разницы достаточно, чтобы надежно отфильтровать лазерные частоты, пропуская при этом излучение каскада.
Но из-за рассогласования частот степень заполнения (т.е. электронная плотность) среднего и тем более верхнего уровней атома кальция оказывается намного меньше 1. Согласно волновой картине это означает, что излучаемые цуги будут очень слабыми (пропорционально электронной плотности возбужденных уровней).
И тогда вероятность корреляции от таких слабых цугов (даже если каждый цуг действительно расщепляется на пп зеркале) будет настолько мала, что Аспэ не мог их наблюдать.
В моем эксперименте отсутствие группировки цугов гарантировалось только характером источника: люминофор с глубокими ловушками, сильно удаленными друг от друга, можно уподобить разреженному газу, в котором излучающие атомы не взаимодействуют друг с другом. Конечно, это доказательство лишь косвенное, и основная критика в адрес моего эксперимента справедливо была направлена именно на этот факт.
Другое дело, что уровень корреляции в моем опыте оказался настолько большим, что такая сильная группировка актов излучения совершенно невероятна. Мы не знаем каких-либо механизмов, которые в принципе могли бы обеспечить такую степень группировки Люминофор все же – не лазер, и его излучение стохастическое (или почти стохастическое).
Разумеется, во всех вариантах опыта нужно обеспечить такую малую интенсивность излучения, чтобы цуги не налагались друг на друга случайно, о чем я уже говорил.
Так что эти эксперименты, хотя и просты по идее, но содержат ряд "коварных" тонкостей в их реализации.
Vallav Годы на форуме Появился: 07/08/09 Сообщения: 859
regel писал:
Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.
Так в экспериментах с запутанными фотонами другое.
Там поляризация фотонов во втором пучке совпадает с направлениями осей поляризатора в первом пучке.
То есть, если оси поляризатора в первом пучке вертикальна/горизонтальна, то фотоны во втором пучке поляризованы либо вертикально (парные прошедшим в вертикальный канал) либо горизонтально (парные прошедшим в горизонтальный канал).
Если же оси поляризатора под углом 45 градусов, то фотоны во втором пучке поляризованы под углом в 45 градусов. То есть, вращая поляризатор в первом пучке, мы поворачиваем поляризацию фотонов во втором пучке.
Кстати, поляризатор не может измерить поляризацию данного одного фотона.
Чтобы узнать поляризацию ансамбля поляризованных фотонов, нужно измерить частоту отсчетов при разных положениях осей поляризатора. То есть минимум нужно два отсчета, а для приличной статистики – не менее сотни.
regel
Да, Вы совершенно правы, мое утверждение слишком расплывчато. Анализ этих экспериментов с волновой точки зрения нужно провести более тщательно.
Такое переосмысление понадобится практически для всех квантовых экспериментов.
Но в данной теме мы сосредоточились на вопросе: расщепляется ли вообще единичный цуг и как обеспечить его единичность.
Vallav
Увы, с волновым цугом такой фокус у Вас просто не получится.
Hе будет запутанных пар – их надо генерить в специальном генераторе запутанных пар.
Еденичность фотона обеспечить довольно просто – поставить серый фильтр.
Одноэлектронный детектор будет показывать отдельные импульсы примерно одинаковой амплитуды.
После полупрозрачной пластинки поставить на одинаковом расстоянии два одноэлектронных детектора и ловить совпадающие импульсы.
Их почти не будет (отношение совпавших к общему числу зарегистрированных), и чем серее фильтр (меньше период между импульсами), тем это почти будет выполняться точнее.
regel
Вы хотите сказать, что совпадение отсчетов (правда, редкое) может быть только в случае, если расщепляется запутанное двухфотонное состояние.
А с единичным цугом такое расщепление, по-вашему, "не получится".
Но в том-то и вопрос, будет ли расщепляться единичный цуг? Конечно, теория этого не допускает. Но здесь речь идет не о каком-то ухищрении, а о проверке фундаментальных принципов этой теории.
Аспэ считал нужным это проверить и работал именно с единичными состояниями. Результаты его эксперимента подтверждают теорию. Но это лишь в том случае, если эксперимент методически безупречен. Что я и подвергаю сомнению.
Vallav
regel писал:Вы хотите сказать, что совпадение отсчетов (правда, редкое) может быть только в случае, если расщепляется запутанное двухфотонное состояние.
Нет, совпадение отсчетов может быть и из-за случайного совпадения двух независимых фотонов.
Но зависимости относительной величины совпадений от серости фильтров разные.
regel писал: А с единичным цугом такое расщепление, по-вашему, "не получится".
В том-то и вопрос, будет ли расщепляться единичный цуг? Конечно, теория этого не допускает. Но здесь речь идет не о каком-то ухищрении, а о проверке фундаментальных принципов этой теории. Аспэ считал нужным это проверить и работал именно с единичными состояниями. Результаты его эксперимента подтверждают теорию. Но это лишь в том случае, если эксперимент методически безупречен. Что я и подвергаю сомнению.
У Вас каждый единичный цуг расщепляется на два?
То есть совпадения должны быть стопроцентные?
А не наблюдается такое из-за низкой квантовой эффективности детекторов?
Но от серости фильтра относительное количество совпадений не зависит?
regel
Да, все именно так.
Стопроцентных совпадений никогда не будет. Даже при полном отсутствии потерь и физической нормировке каждого цуга к 1, число совпадений будет 1/4. Но при более слабом цуге и наличии потерь, доля совпадений значительно уменьшается.
Но она должна значительно превосходить число случайных совпадений от наложения отсчетов в течение разрешающего времени. Это достигается путем уменьшения интенсивности.
В нашем эксперименте интенсивность уменьшалась постепенно при угасании люминофора. Сначала преобладали случайные совпадения из-за наложения отсчетов во времени (квадратичная зависимость от интенсивности). Когда число световых отсчетов становилось меньше числа темновых, совпадения снова становились случайными (снова квадратичная зависимость от интенсивности).
Но между этими крайними значениями имелся промежуток, в котором преобладали совпадения от единичных цугов (линейная зависимость от интенсивности). Когда мы наносили на график отношение числа отсчетов на детекторе совпадений к произведению чисел отсчетов на двух детекторах излучения (отраженного и прошедшего), то получали четко выраженный максимум. У нас величина максимума в 3-4 раза (!) превышала значение для случайных совпадений справа и слева от максимума.
Также наблюдалась зависимость величины максимума от степени раскрытия диафрагмы, то есть от степени ослабления цуга.
Объяснить все это группировкой цугов в процессе испускания можно лишь в том случае, если степень группировки порядка десятков процентов. Т.е на каждые 10 единичных цугов должно приходиться не менее одной спаренной группы. Такой уровень корреляции в люминофоре абсолютно немыслим.
Но все-же принципиальный характер эксперимента требует гарантии единичности цуга в каждом отдельном случае. Для этого Аспэ и придумал свой уникальный источник (генератор однофотонных состояний). Но и у него отсутствие группировки актов излучения гарантируется лишь степенью разреженности атомарного газа в источнике.
Инт
regel писал: 2. Мы не знаем, какова средняя энергия каждого цуга: много цугов малой энергии дают ту же интенсивность потока, что и меньшее число цугов большей энергии.
...Так что эти эксперименты, хотя и просты по идее, но содержат ряд "коварных" тонкостей в их реализации.
Информацию понял. Согласился. Т.е. по существу фототок интерпретируется как "количество отсчётов". Да, моя скоро придуманная идея так просто не пройдёт. Интересно, в каких простых случаях две интерпретации отделимы друг от друга?
regel
Это не "интерпретация", а метод измерения. При таких малых интенсивностях никто не меряет фототок. Измеряют только число отсчетов.
Vallav
regel писал:Да, все именно так. Стопроцентных совпадений никогда не будет. Даже при полном отсутствии потерь и физической нормировке каждого цуга к 1, число совпадений будет 1/4.
Это для модели фотонов – он или отразился или прошел.
А для модели цугов, которые пластинкой делятся на два меньших – вроде не так. Или у Вас модель полупрозрачной пластинки для цугов такая же, как для фотонов?
Кстати, какова у Вас модель детектора?
На любой цуг выдает стандартный импульс?
regel
Об этом и речь. Фотон может или отразиться или пройти. Цуг ведет себя иначе: часть его отражается, часть проходит.
С позиций вероятностной интерпретации разницы между гипотезой фотонов и гипотезой цугов нет, пока речь идет об результатах измерений на отдельном детекторе: квадрат модуля волновой функции описывает только вероятность фоотсчетов в каждом детекторе системы.
Но разница появляется в предсказании результатов измерения СОВПАДЕНИЙ фотоотсчетов в двух детекторах.
Если свет – фотоны, как утверждает копенгенская школа, то совпадений вообще быть не должно.
Если же свет – цуги, то число совпадений должно быть значительным.
Речь идет не о "моделях", но о самой реальности: можно говорить о вероятности регистрации фотона в любой заданной точке, но никакая вероятностная интерпретация не позволяет фотону быть зарегистрированным ОДНОВРЕМЕННО в двух удаленных точках.
Далее, мне не совсем понятно, в каком смысле Вы говорите о МОДЕЛИ детектора? Мы в опыте имеем дело не с моделью, а с реальным детектором – фотоумножителем.
Однако Вы ставите очень важный вопрос: как влияет интегральная плотность цуга на величину выходного сигнала ФЭУ?
Разброс выходных импульсов по амплитуде – это важнейший параметр ФЭУ (амплитудная характеристика). Даже если на входное окно (на катод ФЭУ) падают фотоны (все заведомо одинаковые) или строго одинаковые цуги, разброс амплитуды все равно будет иметь место. Это вызвано статистическим характером формирования импульса на первом диноде.
Первичный электрон, выбитый светом из катода, попадая на первый динод, выбивает из него несколько вторичных электронов, число которых определено только в среднем. Например, это зависит от того, из какой точки на катоде выбит первичный электрон.
Если свет состоит из цугов, то энергия первичного электрона должна зависеть от интегральной плотности этого цуга. Значит, и среднее значение импульса со второго динода будет различным. Если мы научимся выделять вклад интенсивности цуга в ширину амплитудной характеристики, то мы сможем таким способом измерять интенсивность цуга.
Надо сказать, что мой первый эксперимент, еще в 1974 г., как раз и был построен по этой схеме. Меняя интенсивность первичных цугов с помощью диафрагмы, я наблюдал изменение формы амплитудной кривой. Хотя такая зависимость наблюдалась, но я сам критически отношусь к полученным результатам: как техника, так и методика этого эксперимента были весьма несовершенными.
Так или иначе, вопрос об ЭНЕРГИИ первичного электрона ставит нас перед вопросом: а что вообще надо понимать под энергией электрона (электронного цуга)?
Ясно, что в качестве энергии здесь выступает уже не сама по себе величина hV, но hV х интегральная плотность цуга. Это справедливо как для электромагнитного, так и для электронного цуга.
Это, в свою очередь, требует уточнения некоторых первичных понятий квантовой теории: что означает hV, существуют ли квантовые "скачки", каков механизм испускания электронного цуга?
Vallav
regel писал: Об этом и речь. Фотон может или отразиться или пройти. Цуг ведет себя иначе: часть его отражается, часть проходит. С позиций вероятностной интерпретации разницы между гипотезой фотонов и гипотезой цугов нет, пока речь идет об результатах измерений на отдельном детекторе: квадрат модуля волновой функции описывает только вероятность фототсчетов в каждом детекторе системы.
Есть. Количество импульсов в случае фотонов будет в два раза меньше.
В случае цугов количество импульсов не изменится. Если энергии половинки цуга хватает, чтобы выбить фотоэлектрон.
И будет нулевой, если ее не хватает.
regel писал:Но разница появляется в предсказании результатов измерения СОВПАДЕНИЙ фотоотсчетов в двух детекторах. Если свет – фотоны, как утверждает копенгагенская школа, то совпадений вообще быть не должно. Если же свет – цуги, то число совпадений должно быть значительным. Если фотоны – будут случайные совпадения.Если цуги – совпадений будет значительно больше.
Эти два варианта неотличимы?
regel писал: Далее, мне не совсем понятно, в каком смысле Вы говорите о МОДЕЛИ детектора? Мы в опыте имеем дело не с моделью, а с реальным детектором – фотоумножителем.
Ну да. И он описывается некой моделью. У Вас он вообще никак не описывается?
regel писал: Разброс выходных импульсов по амплитуде – это важнейший параметр ФЭУ (амплитудная характеристика). Даже если на входное окно (на катод ФЭУ) падают фотоны (все заведомо одинаковые) или строго одинаковые цуги, разброс амплитуды все равно будет иметь место. Это вызвано статистическим характером формирования импульса на первом диноде.
Ага. Специальные, одноэлектронные ФЭУ именно по этому параметру отбираются – разброс амплитуд импульсов должен быть небольшим. Может у Вас ФЭУ плохой?
regel писал: Если свет состоит из цугов, то энергия первичного электрона должна зависеть от интегральной плотности этого цуга. Значит, и среднее значение импульса со второго динода будет различным.
Энергия выбитого из фотокатода фотона ~1 эВ. Напряжение между фотокатодом и первым динодом ~200 В.
Вы полагаете, разница 200 - 202 эВ повинна в разбросе амплитуд импульсов?
regel
Отвечаю по пунктам.
1. Различить, половина цугов (фотонов) зарегистрирована, или все, мы не можем, поскольку нет независимого способа определить испущенное источником число цугов. Этим вопросом Int как раз и открыл данную тему.
2. Об энергии цуга. Частота его при расщеплении остается той же, поэтому условия выбивания электронов на фотокатоде не меняются (например, красная граница фотоэффекта остается той же).
3. Случайные совпадения тщательно учитываются. Их вероятность квадратично падает с уменьшением числа отсчетов. Об этом я говорил достаточно. Вероятность же совпадений от одного цуга пропорциональна числу цугов, т.е. зависит от числа отсчетов линейно.
4. Про "модель" ФЭУ все равно не понял. Наверное, это спор о словах. Если нет, поясните.
5. Как в первом эксперименте 1974 г., так и во втором 1986г., я использовал специальные ФЭУ для счета фотонов, лучшие для того времени. Но в принципе при счете совпадений этот параметр роли не играет.
6. Теория ФЭУ рассматривает разные причины разброса числа вторичных электронов. Здесь я пока ничего нового не вношу. Но, вероятно, нужно внести. Я не вполне уверен, что теория ФЭУ удовлетворительно описывает, почему амплитудная кривая такая широкая и почему ее не удается сузить ниже определенного предела путем, например, повышения напряжения на первом диноде и уменьшения размеров катода и первого динода? Здесь могут появиться очень интересные результаты, в том числе, какие-то новые эксперименты. Но пока я еще не разобрался в этом, так что мои соображения по этому пункту сугубо предварительные и неточные.
7. Если Вы говорите об hV выбитого электрона, то надо еще вычесть работу выхода. Она может меняться в зависимости от расположения испускающего атома в объеме фотокатода.
8. На самом деле "энергия" электронного цуга, то есть его способность выбивать вторичные электроны, зависит не только от его конечной частоты (определяемой напряжением между катодом и динодом), но также интегралом от электронной плотности по всему объему цуга. (То есть интегралом от квадрата модуля волновой функции).
Согласно реалистической волновой картине Шредингера, в которой волновая функция рассматривается как описание реального поля, этот интеграл может меняться от 0 до 1, где 1 – значение интеграла плотности для стационарного состояния электронной конфигурации в атоме.
Но если электрон выбивается из возбужденного нестационарного состояния, в котором "населенность" меньше 1, то указанный интеграл также будет меньше 1.
Vallav
regel писал: Отвечаю по пунктам. 2. Об энергии цуга. Частота его при расщеплении остается той же, поэтому условия выбивания электронов на фотокатоде не меняются (например, красная граница фотоэффекта остается той же).
То есть энергия при расщеплении удваивается?
Ведь красная граница фотоэффекта определяется минимальной энергией,
необходимой для вылета электрона в вакуум.
regel писал: 7. Если Вы говорите об hV выбитого электрона, то надо еще вычесть работу выхода. Она может меняться в зависимости от расположения испускающего атома в объеме фотокатода.
Что такое hν электрона? Энергия выбитого электрона не равна hV. Она от нуля до разницы между энергией фотона и работой выхода.
regel писал: 8. На самом деле "энергия" электронного цуга, то есть его способность выбивать вторичные электроны, зависит не только от его конечной частоты (определяемой напряжением между катодом и динодом), но также интегралом от электронной плотности по всему объему цуга. (То есть интегралом от квадрата модуля волновой функции).
Это Вы о чем? Есть еще какой-то параметр, кроме энергии падающего электрона, от которого зависит число вторичных электронов?
И хотелось бы все же получить ответ на вопрос:
После полупрозрачной пластинки количество импульсов в случае фотонов будет в каждом канале в два раза меньше.
В случае цугов количество импульсов в каждом канале не изменится. Если энергии половинки цуга хватает, чтобы выбить фотоэлектрон.
И будет нулевым, если ее не хватает.
regel
1. Когда я говорю hν электрона, я имею в виду частоту электронного поля, а не фотонного.
2. Да, "энергия" определяется не только частотой цуга, но еще одним параметром: его интегральной плотностью.
3. "Половина цуга" вызовет вдвое меньше отсчетов на детекторе, чем "целый" цуг. Потому что взаимодействие цуга с детектором носит статистический характер: вероятность фотоотсчета пропорциональна интегральной интенсивности цуга. Сумма отсчетов от двух половин цуга останется неизменной.
Только это – вероятности реальных процессов, а не в смысле "вероятностной интерпретации".
4. Красная граница определяется только частотой падающих цугов, но не интенсивностью этих цугов. Уравнение Шредингера со всем его следствиями в реалистической волновой картине Шредингера не отменяется. Собственно говоря, он и выводил и трактовал это уравнение как уравнение реального поля.
Vallav
regel писал: 1. Когда я говорю hV электрона, я имею в виду частоту электронного поля, а не фотонного.
Это (m0c² + Ek)/h ?
А это зачем-то бывает нужно?
regel писал: 2. Да, "энергия" определяется не только частотой цуга, но еще одним параметром: его интегральной плотностью.
"Энергия" – это у Вас что?
И какое у нее взаимоотношение с энергией – кинетической энергией электрона?
Интегральная плотность электрона – это тоже нечто новое.
regel писал: 3. "Половина цуга" вызовет вдвое меньше отсчетов на детекторе, чем "целый" цуг. Потому что взаимодействие цуга с детектором носит статистический характер: вероятность фотоотсчета пропорциональна интегральной интенсивности цуга. Сумма отсчетов от двух половин цуга останется неизменной.
Как это?
Поглощенные половинки цугов запоминаются и как поглотится вторая –
вылетает фотоэлектрон, иммитируя поглощение фотона?
А если полупрозрачных пластинки три и на выходе четыре луча из четвертушек?
Что-то Вы перемудрили, подгоняя реальность под Ваши представления.
regel писал: 4. Красная граница определяется только частотой падающих цугов, но не интенсивностью этих цугов. Уравнение Шредингера со всем его следствиями в реалистической волновой картине Шредингера не отменяется. Собственно говоря, он и выводил и трактовал это уравнение как уравнение реального поля.
Так взаимодействие уравнением Шредингера не описывается.
Им описывается только эволюция системы.
Взаимодействие вводится руками в виде редукции волновой функции.
Я правильно понял – если вместо полупрозрачной пластинки будет поверхность стекла (с отражением 4%) то отразившийся волновой цуг (4% от полного) будет копиться в детекторе, пока не наберется 25 штук?
А как быть с цугом в 96% от полного?
regel
Да, интегральная плотность волнового цуга – это действительно нечто новое. Но без этого понятия картина реального поля (вместо поля вероятностей) не может быть построена. Как электромагнитное, так и электронные поля на атомном уровне состоят из цугов разной конфигурации и интенсивности. Первопричиной этого дробления полей на цуги является существование стационарных конфигураций электронного поля в кулоновском поле ядра.
Все Ваши вопросы о том, на сколько частей делится волновой цуг, сводятся к этому понятию. Если мы разделим цуг на четыре части, это значит, что каждая из частей будет иметь интегральную плотность 1/4. Если он разделен на неравные части, то каждая часть имеет свою интегральную плотность. Можно найти другой термин для этого понятия, но смысл его математически и физически совершенно ясный: это интеграл от квадрата амплитуды по объему цуга (в случае электронного поля интеграл от квадрата модуля пси-функции).
Конечно, понятие интегральной плотности цуга отсутствует в копенгагенской трактовке. В ней предполагается, что реально существуют частицы: фотоны и электроны, но уравнение Шредингера описывает только вероятностные законы для актов регистрации этих частиц. При этом, естественно, каждый "цуг поля вероятности" должен быть нормирован к 1 (электрон ведь один, всегда равный самому себе, и фотон тоже!).
Но про эту концепцию все всё знают, поэтому нет смысла пересказывать учебники. Ликбез здесь вряд ли уместен.
А вот шредингеровская концепция реального поля, которую я пытаюсь развивать, ставит ряд новых вопросов, и можно обсуждать, решаемы ли эти вопросы – как теоретически, так и экспериментально. В любом случае – это нетривиальный ход мыслей и здесь есть о чем подумать и что обсуждать. А главное – есть что проверять экспериментально. Если концепция приводит к формулировке новых вопросов и постановке новых экспериментов, это уже оправдывает ее существование. Концепция продуктивна, даже если эти эксперименты в конце концов докажут ее ошибочность. Непродуктивно другое: утверждать, что все уже доказано, хотя оно вовсе не доказано. Или в доказательствах есть прорехи – это равносильно недоказанности.
Самое главное – это не только предложения иной интерпретации: это содержательные, или, по определению Вебера, это "фальсифицируемые" утверждения. То есть такие, которые можно экспериментально опровергнуть, если они неверны. Или подтвердить, если они правильны.
Regel продолжение
Пн. Дек 13, 2010 23:00:17
Еще некоторые дополнения.
Конечно, никакой "редукции волнового пакета" в реалистической волновой картине не предполагается.
Но ведь в копенгагенской трактовке "редукция" не означает реального изменения системы, она предполагает лишь изменение нашего знания о системе в результате акта измерения.
По поводу связи волновых представлений с понятиями классической механики: импульс, кинетическая энергия и т.п. – в общих чертах эта связь уже обозначена в соотношениях Де-Бройля. В какой-то степени эта связь может быть описана с помощью представления о "волновых пакетах". Кстати, для волнового пакета соотношение неопределенностей Гейзенберга – тривиальный математический "факт".
Впрочем, и здесь могут возникнуть нетривиальные различия. Но это уже проблемы не экспериментальные, а чисто идейные, или понятийные. Я пока стараюсь этих вопросов избегать, и оставаться при утверждениях, которые можно непосредственно проверить на опыте.
Все-таки в физике конечный приговор произносит "Его Величество Эксперимент" – не помню, кому принадлежит это выражение.
Regel продолжение
Я тоже не сразу избавился от представления о том, что все цуги одинаковы, то есть физически, реально нормированы к единице.
Из-за этого у меня даже возникло предположение о нарушении закона сохранения энергии в единичных взаимодействиях.
Например, цуг излучения с "энергией" hV падает на фотокатод. Если в одном месте катода будет выбит фотоэлектрон, то в других частях цуга ничего от этого не изменится – ведь в реальности никакая "редукция" невозможна (она, если и происходит, то лишь в голове наблюдателя). Значит, в другом месте катода с какой-то вероятностью может быть выбит еще один фотоэлектрон. Поскольку могут быть случаи, что цуг не выбьет ни одного электрона, то в среднем будет один электрон на один цуг – и первый закон термодинамики будет выполнен.
Поскольку каждый электрон приобретает от цуга энергию hV, то в случае выбивания двух электронов одним цугом получалось бы удвоение энергии. То есть закон сохранения следовало бы понимать лишь статистически, в среднем. В индивидуальных же актах энергия, якобы, может не сохраняться – к такому логическому выводу я пришел.
Мысль Шредингера шла по этому же пути: одна из его последних работ так и называлась: "Не является ли энергия только статистическим понятием?"
Но потом я осознал, что само предположение о физической нормированности цугов является теоретически ошибочным и, главное, экспериментально не доказанным.
И тогда я понял, в чем ошибся Алан Аспект...
А также, в чем ошибался я сам, при постановке второго эксперимента. Результат мог быть на целый порядок больше, если бы я более тщательно озаботился условиями возбуждения люминофора: просто надо было засвечивающий источник сделать поярче. А если бы я случайно взял более слабый источник, то результат мог стать вообще недостоверным, в пределах погрешности эксперимента. Я ведь тогда еще не понимал, что цуги могут получаться разные – в зависимости от интенсивности возбуждающего излучения. Так что мне тогда просто "повезло".
Результат все равно был впечатляющим: превышение фона случайных совпадений в 3-4 раза, но по моим расчетам должно было в 30-40 раз!
Потом стало ясно, что цуги у меня все-таки получались слишком слабыми, хотя я, в отличие от Аспекта, принимал все меры, чтобы избежать их ослабления. Но, как говорится, "слона-то я и не приметил"!
И так легко было это исправить! Но повторять эксперимент уже не было сил и возможностей.
Да и поставленная цель была все же достигнута: в 3 или в 30 раз отличался результат от предсказаний фотонной теории, уже не принципиально. Раз он достоверно отличается, значит, нет частиц, а есть только цуги.
Vallav
regel писал: Я тоже не сразу избавился от представления о том, что все цуги одинаковы, то есть физически, реально нормированы к единице. Да и поставленная цель была все же достигнута: в 3 или в 30 раз отличался результат от предсказаний фотонной теории, уже не принципиально. Раз он достоверно отличается, значит, нет частиц, а есть только цуги.
На каком уровне Ваше представление – частиц нет, а есть цуги, которые могут делиться на меньшие, заканчивается?
Протон, ядро, атом, молекула, кластер, пылинка, кусочек вещества?
И как в этом месте сшивается взаимодействие цуга с частицей?
regel
Волновые поля – это электромагнитное ("фотонное") и все лептонные.
Адроны – это пространственно локализованные структуры, состоящие из кварков, соединенных глюонными связями. http://regels.org/vacuum-as-cristal.htm
Инт
Вопрос по статье: Регельсон Л.Л., Березин А.А., Корнилов Б. А.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ ВИДИМОГО СВЕТА. РЖ Физика 1986, 8 Л1. http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
В эксперименте качестве источника света использовались крупинки люминофора. Количество световых импульсов от источника измерялось по показаниям ФЭУ. Но хотелось бы оценить количество импульсов с другой стороны: как отношение полной энергии излучения к энергии одного светового импульса, предположительно планковской порции. Это чтобы гарантировать, что в импульсе – "один фотон". Ведь именно его предполагается "делить".
Как можно сделать такую оценку, и делалась ли она? Кто может ответить?
regel
Годы на форуме Появился:13/11/09 Сообщения:23
Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) пока не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.
Munin
Заслуженный участник Годы на форуме Появился:30/01/06 Сообщения:6481
Инт писал: Вопрос по статье: Регельсон Л.Л., Березин А.А., Корнилов Б. А.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ
ВИДИМОГО СВЕТА, РЖ Физика1986, 8 Л.1, http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?
Инт
regel писал: Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.
Всё же необходимо попытаться измерить световой поток от люминофора.
Почему нужен калориметр? Фотометрическими методами нельзя? Померить не планковскую порцию, а полный поток от источника. А что означает hν, пока не важно.
Попытаюсь дать очень грубую оценку, с очень грубыми переводными коэффициентами. Свет от Сириуса есть 10(-5) люкса. 1 люкс = 1 люмен делить на 1 метр квадратный. 1/1000 люмена (очень грубо) = мощности, падающей от светового потока. Таким образом, Сириус посылает на Землю мощность, в расчёте на квадратный метр, 10(-8) Ватт. Считаем, что крупинка люминофора на расстоянии 1 метр даёт мощность, как от Сириуса.
Т.е. её световая мощность 10(-8) Ватт. Пусть она содержит одну миллионную моля "светящихся атомов" (вот это число хотелось бы поточнее, долю эту сделал такой, чтобы ухудшить результат, т.е. сделать не в нашу пользу). По данным статьи можно понять, что крупинка высвечивается один – полтора часа, т.е. будем считать 4000 секунд. С указанной мощностью она высветит 4 x 10(-5) Джоулей. Верхняя граница частоты видимого света 10(15) Гц. Домножаем на постоянную Планка, получаем энергию предполагаемого кванта 6 x 10(-20) Дж. Делим подсчитанную энергию, запасённую в крупинке т.е. 4 x 10(-5) Джоулей на число атомов, способных светится в люминофоре, т.е. на одну миллионную числа Авогадро.
В итоге, на один атом приходится 10(-22) Джоуля. Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно
авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.
Vallav Годы на форуме Появился: 07/08/09 Сообщения: 859
Инт писал: Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.
В чем проблема то?
Получить слабый световой поток, который одноэлектронным детектором регистрируется в виде отдельных одинаковых импульсов?
Так это давно делается.
Давно существуют детекторы на счете фотонов.
regel
Munin пишет: Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?
"Неграмотные" статьи не реферируются в РЖ.
И критический отзыв главного редактора ЖЭТФ не говорит о "неграмотности", но лишь об одном принципиальном вопросе, который в статье не нашел отражения.
Реферат в РЖ и отзыв академика Боровика-Романова приведены рядом с обсуждаемой статьей:
http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
В отзыве речь идет о том, что необходимо как-то констатировать факт "единичности" светового импульса, так как в случае наложения нескольких импульсов во времени, корреляция фотоотсчетов будет иметь место и в случае корпускулярного характера фотонного поля.
Эта проблема была для меня очевидна, но казалось столь же очевидным, что вероятность случайного наложения импульсов от разных атомов может быть сделана сколь угодно малой при уменьшении интенсивности источника.
Принципиально этот вопрос решил Алан Аспэ (Аспект), который создал источник света на основе двухкаскадного перехода атомов кальция. Импульс от первого каскада использовался для открывания на короткое время окна системы счета. Импульс от второго каскада был "рабочий", т.е. именно для него измерялась вероятность одновременного срабатывания двух ФЭУ после прохождения импульса через полупрозрачное зеркало. Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог. Анализ этой классической работы дан в моей статье: "В чем ошибся Алан Аспект. Об одной попытке экспериментального доказательства корпускулярного характера фотона". http://www.regels.org/Alan-Aspect-error.htm
Munin
regel писал: Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог.
Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.
regel
Munin пишет: Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.
Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит – одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ?
Я согласен – никто.
Но лучше рассмотреть аргументы, которые я привожу в качестве критики методологии Алана Аспэ.
А суть вот в чем.
Когда мы рассчитываем вероятность одновременного срабатывания двух ФЭУ от одного светового импульса, решающее значение приобретает интегральная интенсивность этого импульса: вероятность совпадения отсчетов равна произведению вероятностей отсчетов от каждой половины расщепленного импульса. Но это лишь в том случае, если этот импульс имеет чисто волновую природу (импульс от атома принципиально не отличается от импульса радиолокатора). Вопрос отпадает, если световой поток состоит из корпускулярных частиц – фотонов. Тогда суммарная вероятность регистрации сигнала от единичного импульса равна 1 (без учета потерь).
Если же импульс волновой, то главный вопрос: всегда ли его интегральная интенсивность (интеграл от плотности по объему) нормирован к 1? А это, в свою очередь, сводится к вопросу, всегда ли электронная плотность на каждой орбите нормирована к 1? Если электрон – частица, то всегда. Если же реальность – это электронное волновое поле, то такая стандартная нормировка не очевидна.
Интегральная плотность электронной конфигурации равна 1 только для стационарных состояний. В нестационарных состояниях это не так.
Если мы рассмотрим уравнения квантовой оптики, то получим такую картину, что электронная плотность под воздействием внешнего электромагнитного поля переходит из одной конфигурации ("состояния" или "орбиты") в другую и обратно по синусоидальному закону с частотой Раби. То есть на верхнем уровне интегральная плотность электронного поля синусоидально меняется от 0 до 1 при достаточно сильном возбуждающем поле. Или от 0 до величины, меньшей 1, если это поле слабо. Если акт излучения (спонтанного или столкновительного) произойдет в тот момент, когда на возбужденной орбите интегральная электронная плотность меньше 1, то испущенный электромагнитный импульс также будет интегральную плотность меньше 1.
Вот этого и не учел Алан Аспект.
У него механизм возбуждения излучающих атомов таков, что в возбужденном состоянии интегральная плотность не превышает 10(-6), то есть одной миллионной доли от стационарной. Соответственно, такими же слабыми будут испущенные импульсы. Но "сто зайцев не делают одного слона": поток той же интенсивности, состоящий из большего числа более слабых импульсов, даст другую статистику совпадений, чем поток из меньшего числа более сильных импульсов.
Алан Аспект не обратил внимания этот вопрос, тогда как я сознательно принял меры, чтобы каждый импульс был по возможности менее ослабленным по сравнению с условным единичным. Поэтому и экспериментальные
результаты получились принципиально разные.
То есть невозможно ставить вопрос о проверке корпускуляности фотона, не ставя одновременно вопрос о корпускулярности электрона.
Эксперимент Аспекта можно видоизменить так, чтобы уровень возбуждения верхнего уровня стал соизмерим с 1, и только тогда эксперимент станет корректным. Здесь есть чисто технические трудности, но, надо надеяться, они преодолимы.
Munin
regel писал: Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит - одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ? Я согласен – никто.
Нет. Этот вопрос решается по принципу независимых подтверждений. Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е – поставлены на поток. В связи с этим положения в статье Регельсона о степени изученности вопроса устарели, а собственные тезисы оказываются ошибочными.
regel
Munin пишет: Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е – поставлены на поток.
Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией поляризаций – но это просто другая тема.
Что же касается обсуждаемого опыта с совпадениями (или несовпадениями) отсчетов от единичного расщепленного цуга, то, насколько мне известно, критического обсуждения и повторения опыта с другими параметрами источника, не было.
А буквальное повторение опыта Аспекта – с той же методологической ошибкой – конечно, приведет к тем же самым результатам.
Инт
Сейчас вижу, что в данной мной оценке, я запросто мог ошибиться на порядков пять. Т.е. энергия люминофора может быть ещё меньше. Это не важно. Я надеюсь, что хотя бы дал ориентировку в том, что в этом направлении принципиально что-то можно предпринимать. Как я понял, уважаемый regel, требуемая мною оценка не проводилась. Разбор опытов Аспекта – это уже другой разговор.
Munin
regel писал: Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией
поляризаций – но это просто другая тема.
К сожалению, просто эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса.
Инт
Статья Аспекта: http://www.iopscience.iop.org/0295-5075/1/4/004/pdf/0295-5075_1_4_004.pdf
[Статью Аспекта см. также на моем сайте http://regels.org/Alain-Aspect-Article.htm - regel]
Инт
Уважаемый Munin, Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.
Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.
Схемы Аспекта и Регельсона фактически идентичны. В схеме Аспекта используется число подсчётов N1 для импульсов, несущих «запускающую частоту» ν1 (в обозначениях Аспекта). Но подсчёт N1 это «собаке пятая нога», т.е. он совершенно не нужен. Был бы нужен, если бы количество квантов частоты ν1 точно соответствовало бы количеству квантов частоты ν2 . Но как можно понять из статьи Аспекта, это совершенно не так. Далее, зачем (что у Регельсона, что у Аспекта) использовать какие-то оценки корреляции, зависящие от теоретических предпосылок? Таким образом, интерпретация опыта, выводы, становятся зависимыми от таких предпосылок. В частности, не должна оценка корреляции выводиться из электронной теории: Имеем чёрный ящик, из которого вылетают то ли цуги, то ли фотоны. Количество «толицуговтолифотонов» замечательно измеряется. Задача, если это цуги, разделить их пополам. Тем более удивительно, что при всей идентичности схем получаются два строго противоположных вывода, похоже, оба зависящих от собственных интерпретаций. В ответ, в голове у меня, появилась следующая изящная схема действительно разрешающего эксперимента, для которой не нужно даже знать ни точное время реагирования счётчика фотонов, ни корреляции, ни др. характеристики, кроме числа подсчётов померянных впрямую (в том числе, напрямую измеряются числа потерь). Именно, пусть NA – число импульсов в единицу времени, долетающих до полупрозрачного зеркала. Пусть NB и NС – число импульсов, фиксируемых в двух других счётчиках, после отражения и преломления импульсов. Потери в оптической системе в нашей идеальной идее не учитываем, а реально их легко померить непосредственно. Если цуги делятся, то NB = NС = NA . Если это фотоны, то NB = NС = NA/2 . Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина NA , нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.
regel
Munin писал: эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса.
Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.
Сама теорема Белла предполагает корпускулярность, и только в этом предположении можно говорить о влиянии акта измерения поляризации одного фотона на состояние удаленного фотона. То есть речь идет об изменении нашего знания о состоянии системы – но фундаментальное понятие кв. теории "вектор состояния" как раз и предполагает комбинацию реального состояния системы с нашим знанием о ней.
Подробно я рассмотрел понятие вектора состояния (я его называю "интеллектуальным кентавром") в статье МИФОЛОГИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ http://www.regels.org/Science-Religion-Mysticism.htm
Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла, а результаты всех этих экспериментов делает самоочевидными. Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте. Я с полным основанием утверждаю, что есть единственный эксперимент, в котором непосредственно проверяется идея корпускулярности. Именно тот, который мы рассматриваем.
В сравнительно свежем обзоре (2006 г.) параграф, посвященный этому эксперименту, так и называется "Наконец фотоны":
Дж.Гринштейн и А.Зайонц КВАНТОВЫЙ ВЫЗОВ. Долгопрудный, 2006, стр. 51. Перевод на русский с дополнениями чл-кор. Аристов В.В. и Никулов А.В.
Кстати, в этой же книге на стр. 297 ("Что описывает квантовый формализм?") говорится о том, что квантовая механика претендует на описание не самой реальности, но нашего знания о ней.
Int писал: Проанализировав эксперименты Аспекта и Регельсона, докладываю своё мнение всем.
Когда в ответ на Ваши энергетические рассуждения я начал разговор об эксперименте Аспекта, я вовсе не уклонился от ответа, но просто дал косвенный ответ.
Вот Вы это и сами подтверждаете.
Ваш ход мыслей полностью совпадает с моим (и Аспекта тоже, хотя у него это немного завуалировано).
Единственное отличие в том, что Вы непременно хотите знать, какое же именно число фотонов (или цугов) испускает источник в секунду.
Но фотометрическими (то есть квантовыми) методами мы этого измерить не можем. Мы измеряем число отсчетов, а как экспериментально оценить разнообразные потери, которые на практике очень велики? Все оценки только косвенные. Например, мы знаем, что эффективность ФЭУ порядка 3-5%. А еще надо оценить потери внутри источника, в оптике и в электронике.
Самое главное – надо учесть телесный угол, под которым детектор "видит" источник света, или, инами словами, телесный угол, который детектор "вырезает" из цуга.
Чтобы этот угол увеличить, я поставил отражающий рефлектор и линзы для фокусировки цуга на детектор.
Аспект пошел путем максимального приближения детектора к источнику.
Видите, сколько звеньев между первичным цугом и актом его регистрации – фотоотсчетом!
Поэтому я в первом же ответе Вам и заговорил о калориметре – только он мог бы позволить проинтегрировать и непосредственно измерить энергию потока излучения.
Но таких чувствительных калориметров не бывает.
Впрочем, это утверждение может перестать быть верным по мере развития сверхпроводниковых "калориметров".
AlexDem
Может ли концепция цугов объяснить явление Двухфотонной дифракции?
Munin
Инт писал: Уважаемый Munin. Вас существенно заносит в Вашей вере в фотоны, без критичного отношения к «подтверждающим работам, поставленным на поток». А верить ничему нельзя.
Нет никакой "веры в фотоны", есть знание элементарных вещей. Верить действительно ничему нельзя, но не знать полученных результатов – именно результатов, а не каких-то сообщений об опытах – тоже нельзя.
regel писал:
Ничего они не перечеркивают. В этих многочисленных опытах не ставился вопрос о корпускулярности фотона, но проверялась теорема Белла на примере корреляции поляризаций для "перепутанного" (entangled) состояния двух фотонов.
То есть вы не понимаете однозначной связи этих вопросов? Доказательство соотношений Белла отменяет все корпускулярные модели, выживают только непосредственно квантовые.
regel писал:
Сама теорема Белла предполагает корпускулярность
Нет.
regel писал:
Волновая концепция Шредингера (при отказе от идеи корпускулярности) лишает смысла теорему Белла
Нет.
Инт
Я понял, уехали в обсуждение скрытых параметров и пр. Это не то, что я хотел обсудить.
Munin
Ну расскажите, чего вы хотели обсудить. Регельсона придётся игнорировать.
regel
Вы, уважаемый коллега Munin, по-прежнему сводите обсуждение альтернативных подходов к объяснению экспериментальных фактов – прямыми утверждениями или намеками на мою некомпетентность.
Но это непродуктивный подход. Я-то Вас отлично понимаю, Вы исходите из той картины мира, которой и меня учили в студенческие годы. Можно не соглашаться с моими попытками построить другую картину, но Вы даже не даете себе труда вникнуть в то, о чем я говорю. Поэтому Ваши нотации попадают просто мимо цели.
Кстати, Int тоже пытается построить альтернативную картину, причем в том же направлении, но мне кажется, что я продвинулся несколько дальше (просто потому, что всю жизнь этим занимался). Естественно, я могу быть неправ, но мы для того и обмениваемся мнениями, чтобы во всем этом как-то продвинуться.
Например, о неравенствах Белла. И доказательство этой теоремы и вся проблема "скрытых параметров" основаны на гипотезе о существовании частиц (хотя Вы категорически говорите "нет").
Например, посмотрим доказательство этой теоремы в монографии "Квантовая Оптика". Скалли и Зубайри. М.2003, п.18.2 (Не сомневаюсь, что Вы основательно изучили эту лучшую на сегодня книгу по проблемных вопросам квантовой физики).
На стр. 410 читаем: "Для любой заданной частицы сумма вероятности прохождения /через прибор/ и вероятности непрохождения ее через этот прибор, равна единице. Используя этот факт, записываем..." и т.д.
То есть все доказательство строится на этой нормировке к 1 суммы вероятностей.
В концепции волновых цугов такой нормировки нет, поэтому и доказательство теоремы Белла недействительно.
Конечно, Шредингеровская волновая концепция, которую я пытаюсь развивать, порождает целый ряд труднейших вопросов, как теоретических, так и экспериментальных, и я как раз и обсуждаю возможные способы решения этих вопросов.
Во времена моей молодости сама постановка таких вопросов считалась чем-то ненормальным: один из моих учителей – Лев Ландау, прямо называл это "патологической физикой". Но за последние 20 лет ситуация постепенно начала меняться и эти вопросы все более привлекают внимание.
Инт писал: Если цуги делятся, то NB = NС = NA . Если это фотоны, то NB = NС = NA/2 . Либо первое, либо второе. Если первое, то однозначно доказана теория цугов. Если второе, то против теории фотонов возражать будет весьма трудно, она существенно подтвердится. Но я не увидел, где у Аспекта измеряется величина NA , нет такого прямого сравнения и у Регельсона. Хотя, возможно, что по данным статей эти величины можно восстановить.
Полностью согласен с Вашим ходом мысли.
Но вот что надо уточнить.
Вы ставите вопрос об оценке первичного числа цугов NA , потому что необходимо убедиться, что цуги не накладываются друг на друга.
Более точно это требование можно выразить так: средний промежуток времени между последовательными цугами должен быть много больше разрешающего времени системы отсчета.
Приведу следующие уточнения к Вашей картине.
1. Число первичных цугов – ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.
2. Ваша попытка оценить число первичных импульсов по суммарному потоку энергии излучения (допустим, что мы научимся ее измерять методом прямой калориметрии) опирается на предположение, что каждый цуг несет энергию hV (разумеется, в волновой картине эта энергия "размазана" по всему объему цуга).
Но это утверждение экспериментально не доказано (да, да, не доказано, г. Munin). Игнорирование этого обстоятельства и делает некорректной всю методологию эксперимента Аспэ.
О том, как можно интерпретировать величину hν, приходится говорить отдельно.
Вынужден сослаться еще на одну мою заметку: "Физический смысл постоянной Планка в волновой картине мира" http://regels.org/const-of-planck.htm
3. В статистике совпадений величина NA из конечных оценок выпадает, и основное требование смягчается: достаточно, чтобы среднее время между отсчетами было много больше разрешающего времени системы. Во всяком случае, этого достаточно для принципиального решения вопроса о том, расщепляются цуги или нет.
4. Поскольку оценка числа совпадений отсчетов, инициированных одним цугом, зависит от средней энергии (интеграл от квадрата амплитуды х hV) этого цуга (точнее, той его части, которая попадает на детектор), то количественная оценка таких корреляций позволит оценить среднюю энергию, которую несут отдельные цуги. Но пока что решается вопрос о самом существовании таких корреляций.
Инт
regel писал: 1. Число первичных цугов - ненаблюдаемая величина; ничего, кроме числа отсчетов, мы измерить не можем.
Почему не наблюдаемая? Кроме числа отсчётов ничего и не нужно. Даже одновременное испускание фотонов вряд ли сильно повлияет на результат.
regel
Из числа отсчетов нельзя сделать точного вывода о числе первичных цугов, потому что:
1.Величину потерь мы оцениваем только косвенно
2.Мы не знаем, какова средняя энергия каждого цуга: много цугов малой энергии дают ту же интенсивность потока, что и меньшее число цугов большей энергии.
Второй вопрос – влияет ли группировка цугов на статистику фотоотсчетов?
Да, влияет.
Если существуют фотоны как частицы, и если они идут группами по две (или более), то одна частица может отразиться от полупрозрачного зеркала, а другая – пройти через него. В результате будет иметь место совпадение отсчетов от одной группы.
То есть, если цуги группируются во времени (в течение разрешающего времени системы могут прийти сразу несколько цугов), то мы не сможем сказать, от чего происходит корреляция отсчетов: то ли от расщепления единичного цуга, то ли от наличия группировки (неважно, цугов или фотонов).
Чтобы этого избежать, Аспэ и пошел на такие ухищрения, чтобы гарантировать, что система каждый раз регистрирует только один цуг (то есть цуг, возникший в акте излучения единичного атома). Но в конечно счете, именно эти необходимые ухищрения и привели его к методической ошибке.
Главное его достижение – разработка специального источника, гарантирующего единичность цугов (или фотонов, что и предстояло выяснить). На современном квантовом языке (которого я пытаюсь избегать) это называется: "создание однофотонных состояний".
Аспэ возбуждал двухкаскадное излучение атомов с помощью двух лазеров – каждый, настроенный на частоту одного из двух переходов каскада. Но техническая проблема – в том, чтобы рассеянное излучение возбуждающих лазеров не попадало на детекторы. Для этого ставятся фильтры перед детекторами.
Но если частоты лазеров будут в точности соответствовать частотам переходов, то фильтр поглотит также и само излучение.
Поэтому Аспэ применяет "расстройку" по частоте: сумма энергий (точнее, обратных частот) лазеров равна сумме энергий переходов в каскаде. Но при этом частота излучения каждого лазера не равна частоте соответствующего перехода, но "немного" отличается от нее. Этой разницы достаточно, чтобы надежно отфильтровать лазерные частоты, пропуская при этом излучение каскада.
Но из-за рассогласования частот степень заполнения (т.е. электронная плотность) среднего и тем более верхнего уровней атома кальция оказывается намного меньше 1. Согласно волновой картине это означает, что излучаемые цуги будут очень слабыми (пропорционально электронной плотности возбужденных уровней).
И тогда вероятность корреляции от таких слабых цугов (даже если каждый цуг действительно расщепляется на пп зеркале) будет настолько мала, что Аспэ не мог их наблюдать.
В моем эксперименте отсутствие группировки цугов гарантировалось только характером источника: люминофор с глубокими ловушками, сильно удаленными друг от друга, можно уподобить разреженному газу, в котором излучающие атомы не взаимодействуют друг с другом. Конечно, это доказательство лишь косвенное, и основная критика в адрес моего эксперимента справедливо была направлена именно на этот факт.
Другое дело, что уровень корреляции в моем опыте оказался настолько большим, что такая сильная группировка актов излучения совершенно невероятна. Мы не знаем каких-либо механизмов, которые в принципе могли бы обеспечить такую степень группировки Люминофор все же – не лазер, и его излучение стохастическое (или почти стохастическое).
Разумеется, во всех вариантах опыта нужно обеспечить такую малую интенсивность излучения, чтобы цуги не налагались друг на друга случайно, о чем я уже говорил.
Так что эти эксперименты, хотя и просты по идее, но содержат ряд "коварных" тонкостей в их реализации.
Vallav Годы на форуме Появился: 07/08/09 Сообщения: 859
regel писал:
Действительно, если мы измеряем поляризацию волнового цуга в одном месте, мы, естественно, получаем информацию о состоянии того же цуга в любом другом месте.
Так в экспериментах с запутанными фотонами другое.
Там поляризация фотонов во втором пучке совпадает с направлениями осей поляризатора в первом пучке.
То есть, если оси поляризатора в первом пучке вертикальна/горизонтальна, то фотоны во втором пучке поляризованы либо вертикально (парные прошедшим в вертикальный канал) либо горизонтально (парные прошедшим в горизонтальный канал).
Если же оси поляризатора под углом 45 градусов, то фотоны во втором пучке поляризованы под углом в 45 градусов. То есть, вращая поляризатор в первом пучке, мы поворачиваем поляризацию фотонов во втором пучке.
Кстати, поляризатор не может измерить поляризацию данного одного фотона.
Чтобы узнать поляризацию ансамбля поляризованных фотонов, нужно измерить частоту отсчетов при разных положениях осей поляризатора. То есть минимум нужно два отсчета, а для приличной статистики – не менее сотни.
regel
Да, Вы совершенно правы, мое утверждение слишком расплывчато. Анализ этих экспериментов с волновой точки зрения нужно провести более тщательно.
Такое переосмысление понадобится практически для всех квантовых экспериментов.
Но в данной теме мы сосредоточились на вопросе: расщепляется ли вообще единичный цуг и как обеспечить его единичность.
Vallav
Увы, с волновым цугом такой фокус у Вас просто не получится.
Hе будет запутанных пар – их надо генерить в специальном генераторе запутанных пар.
Еденичность фотона обеспечить довольно просто – поставить серый фильтр.
Одноэлектронный детектор будет показывать отдельные импульсы примерно одинаковой амплитуды.
После полупрозрачной пластинки поставить на одинаковом расстоянии два одноэлектронных детектора и ловить совпадающие импульсы.
Их почти не будет (отношение совпавших к общему числу зарегистрированных), и чем серее фильтр (меньше период между импульсами), тем это почти будет выполняться точнее.
regel
Вы хотите сказать, что совпадение отсчетов (правда, редкое) может быть только в случае, если расщепляется запутанное двухфотонное состояние.
А с единичным цугом такое расщепление, по-вашему, "не получится".
Но в том-то и вопрос, будет ли расщепляться единичный цуг? Конечно, теория этого не допускает. Но здесь речь идет не о каком-то ухищрении, а о проверке фундаментальных принципов этой теории.
Аспэ считал нужным это проверить и работал именно с единичными состояниями. Результаты его эксперимента подтверждают теорию. Но это лишь в том случае, если эксперимент методически безупречен. Что я и подвергаю сомнению.
Vallav
regel писал:Вы хотите сказать, что совпадение отсчетов (правда, редкое) может быть только в случае, если расщепляется запутанное двухфотонное состояние.
Нет, совпадение отсчетов может быть и из-за случайного совпадения двух независимых фотонов.
Но зависимости относительной величины совпадений от серости фильтров разные.
regel писал: А с единичным цугом такое расщепление, по-вашему, "не получится".
В том-то и вопрос, будет ли расщепляться единичный цуг? Конечно, теория этого не допускает. Но здесь речь идет не о каком-то ухищрении, а о проверке фундаментальных принципов этой теории. Аспэ считал нужным это проверить и работал именно с единичными состояниями. Результаты его эксперимента подтверждают теорию. Но это лишь в том случае, если эксперимент методически безупречен. Что я и подвергаю сомнению.
У Вас каждый единичный цуг расщепляется на два?
То есть совпадения должны быть стопроцентные?
А не наблюдается такое из-за низкой квантовой эффективности детекторов?
Но от серости фильтра относительное количество совпадений не зависит?
regel
Да, все именно так.
Стопроцентных совпадений никогда не будет. Даже при полном отсутствии потерь и физической нормировке каждого цуга к 1, число совпадений будет 1/4. Но при более слабом цуге и наличии потерь, доля совпадений значительно уменьшается.
Но она должна значительно превосходить число случайных совпадений от наложения отсчетов в течение разрешающего времени. Это достигается путем уменьшения интенсивности.
В нашем эксперименте интенсивность уменьшалась постепенно при угасании люминофора. Сначала преобладали случайные совпадения из-за наложения отсчетов во времени (квадратичная зависимость от интенсивности). Когда число световых отсчетов становилось меньше числа темновых, совпадения снова становились случайными (снова квадратичная зависимость от интенсивности).
Но между этими крайними значениями имелся промежуток, в котором преобладали совпадения от единичных цугов (линейная зависимость от интенсивности). Когда мы наносили на график отношение числа отсчетов на детекторе совпадений к произведению чисел отсчетов на двух детекторах излучения (отраженного и прошедшего), то получали четко выраженный максимум. У нас величина максимума в 3-4 раза (!) превышала значение для случайных совпадений справа и слева от максимума.
Также наблюдалась зависимость величины максимума от степени раскрытия диафрагмы, то есть от степени ослабления цуга.
Объяснить все это группировкой цугов в процессе испускания можно лишь в том случае, если степень группировки порядка десятков процентов. Т.е на каждые 10 единичных цугов должно приходиться не менее одной спаренной группы. Такой уровень корреляции в люминофоре абсолютно немыслим.
Но все-же принципиальный характер эксперимента требует гарантии единичности цуга в каждом отдельном случае. Для этого Аспэ и придумал свой уникальный источник (генератор однофотонных состояний). Но и у него отсутствие группировки актов излучения гарантируется лишь степенью разреженности атомарного газа в источнике.
Инт
regel писал: 2. Мы не знаем, какова средняя энергия каждого цуга: много цугов малой энергии дают ту же интенсивность потока, что и меньшее число цугов большей энергии.
...Так что эти эксперименты, хотя и просты по идее, но содержат ряд "коварных" тонкостей в их реализации.
Информацию понял. Согласился. Т.е. по существу фототок интерпретируется как "количество отсчётов". Да, моя скоро придуманная идея так просто не пройдёт. Интересно, в каких простых случаях две интерпретации отделимы друг от друга?
regel
Это не "интерпретация", а метод измерения. При таких малых интенсивностях никто не меряет фототок. Измеряют только число отсчетов.
Vallav
regel писал:Да, все именно так. Стопроцентных совпадений никогда не будет. Даже при полном отсутствии потерь и физической нормировке каждого цуга к 1, число совпадений будет 1/4.
Это для модели фотонов – он или отразился или прошел.
А для модели цугов, которые пластинкой делятся на два меньших – вроде не так. Или у Вас модель полупрозрачной пластинки для цугов такая же, как для фотонов?
Кстати, какова у Вас модель детектора?
На любой цуг выдает стандартный импульс?
regel
Об этом и речь. Фотон может или отразиться или пройти. Цуг ведет себя иначе: часть его отражается, часть проходит.
С позиций вероятностной интерпретации разницы между гипотезой фотонов и гипотезой цугов нет, пока речь идет об результатах измерений на отдельном детекторе: квадрат модуля волновой функции описывает только вероятность фоотсчетов в каждом детекторе системы.
Но разница появляется в предсказании результатов измерения СОВПАДЕНИЙ фотоотсчетов в двух детекторах.
Если свет – фотоны, как утверждает копенгенская школа, то совпадений вообще быть не должно.
Если же свет – цуги, то число совпадений должно быть значительным.
Речь идет не о "моделях", но о самой реальности: можно говорить о вероятности регистрации фотона в любой заданной точке, но никакая вероятностная интерпретация не позволяет фотону быть зарегистрированным ОДНОВРЕМЕННО в двух удаленных точках.
Далее, мне не совсем понятно, в каком смысле Вы говорите о МОДЕЛИ детектора? Мы в опыте имеем дело не с моделью, а с реальным детектором – фотоумножителем.
Однако Вы ставите очень важный вопрос: как влияет интегральная плотность цуга на величину выходного сигнала ФЭУ?
Разброс выходных импульсов по амплитуде – это важнейший параметр ФЭУ (амплитудная характеристика). Даже если на входное окно (на катод ФЭУ) падают фотоны (все заведомо одинаковые) или строго одинаковые цуги, разброс амплитуды все равно будет иметь место. Это вызвано статистическим характером формирования импульса на первом диноде.
Первичный электрон, выбитый светом из катода, попадая на первый динод, выбивает из него несколько вторичных электронов, число которых определено только в среднем. Например, это зависит от того, из какой точки на катоде выбит первичный электрон.
Если свет состоит из цугов, то энергия первичного электрона должна зависеть от интегральной плотности этого цуга. Значит, и среднее значение импульса со второго динода будет различным. Если мы научимся выделять вклад интенсивности цуга в ширину амплитудной характеристики, то мы сможем таким способом измерять интенсивность цуга.
Надо сказать, что мой первый эксперимент, еще в 1974 г., как раз и был построен по этой схеме. Меняя интенсивность первичных цугов с помощью диафрагмы, я наблюдал изменение формы амплитудной кривой. Хотя такая зависимость наблюдалась, но я сам критически отношусь к полученным результатам: как техника, так и методика этого эксперимента были весьма несовершенными.
Так или иначе, вопрос об ЭНЕРГИИ первичного электрона ставит нас перед вопросом: а что вообще надо понимать под энергией электрона (электронного цуга)?
Ясно, что в качестве энергии здесь выступает уже не сама по себе величина hV, но hV х интегральная плотность цуга. Это справедливо как для электромагнитного, так и для электронного цуга.
Это, в свою очередь, требует уточнения некоторых первичных понятий квантовой теории: что означает hV, существуют ли квантовые "скачки", каков механизм испускания электронного цуга?
Vallav
regel писал: Об этом и речь. Фотон может или отразиться или пройти. Цуг ведет себя иначе: часть его отражается, часть проходит. С позиций вероятностной интерпретации разницы между гипотезой фотонов и гипотезой цугов нет, пока речь идет об результатах измерений на отдельном детекторе: квадрат модуля волновой функции описывает только вероятность фототсчетов в каждом детекторе системы.
Есть. Количество импульсов в случае фотонов будет в два раза меньше.
В случае цугов количество импульсов не изменится. Если энергии половинки цуга хватает, чтобы выбить фотоэлектрон.
И будет нулевой, если ее не хватает.
regel писал:Но разница появляется в предсказании результатов измерения СОВПАДЕНИЙ фотоотсчетов в двух детекторах. Если свет – фотоны, как утверждает копенгагенская школа, то совпадений вообще быть не должно. Если же свет – цуги, то число совпадений должно быть значительным. Если фотоны – будут случайные совпадения.Если цуги – совпадений будет значительно больше.
Эти два варианта неотличимы?
regel писал: Далее, мне не совсем понятно, в каком смысле Вы говорите о МОДЕЛИ детектора? Мы в опыте имеем дело не с моделью, а с реальным детектором – фотоумножителем.
Ну да. И он описывается некой моделью. У Вас он вообще никак не описывается?
regel писал: Разброс выходных импульсов по амплитуде – это важнейший параметр ФЭУ (амплитудная характеристика). Даже если на входное окно (на катод ФЭУ) падают фотоны (все заведомо одинаковые) или строго одинаковые цуги, разброс амплитуды все равно будет иметь место. Это вызвано статистическим характером формирования импульса на первом диноде.
Ага. Специальные, одноэлектронные ФЭУ именно по этому параметру отбираются – разброс амплитуд импульсов должен быть небольшим. Может у Вас ФЭУ плохой?
regel писал: Если свет состоит из цугов, то энергия первичного электрона должна зависеть от интегральной плотности этого цуга. Значит, и среднее значение импульса со второго динода будет различным.
Энергия выбитого из фотокатода фотона ~1 эВ. Напряжение между фотокатодом и первым динодом ~200 В.
Вы полагаете, разница 200 - 202 эВ повинна в разбросе амплитуд импульсов?
regel
Отвечаю по пунктам.
1. Различить, половина цугов (фотонов) зарегистрирована, или все, мы не можем, поскольку нет независимого способа определить испущенное источником число цугов. Этим вопросом Int как раз и открыл данную тему.
2. Об энергии цуга. Частота его при расщеплении остается той же, поэтому условия выбивания электронов на фотокатоде не меняются (например, красная граница фотоэффекта остается той же).
3. Случайные совпадения тщательно учитываются. Их вероятность квадратично падает с уменьшением числа отсчетов. Об этом я говорил достаточно. Вероятность же совпадений от одного цуга пропорциональна числу цугов, т.е. зависит от числа отсчетов линейно.
4. Про "модель" ФЭУ все равно не понял. Наверное, это спор о словах. Если нет, поясните.
5. Как в первом эксперименте 1974 г., так и во втором 1986г., я использовал специальные ФЭУ для счета фотонов, лучшие для того времени. Но в принципе при счете совпадений этот параметр роли не играет.
6. Теория ФЭУ рассматривает разные причины разброса числа вторичных электронов. Здесь я пока ничего нового не вношу. Но, вероятно, нужно внести. Я не вполне уверен, что теория ФЭУ удовлетворительно описывает, почему амплитудная кривая такая широкая и почему ее не удается сузить ниже определенного предела путем, например, повышения напряжения на первом диноде и уменьшения размеров катода и первого динода? Здесь могут появиться очень интересные результаты, в том числе, какие-то новые эксперименты. Но пока я еще не разобрался в этом, так что мои соображения по этому пункту сугубо предварительные и неточные.
7. Если Вы говорите об hV выбитого электрона, то надо еще вычесть работу выхода. Она может меняться в зависимости от расположения испускающего атома в объеме фотокатода.
8. На самом деле "энергия" электронного цуга, то есть его способность выбивать вторичные электроны, зависит не только от его конечной частоты (определяемой напряжением между катодом и динодом), но также интегралом от электронной плотности по всему объему цуга. (То есть интегралом от квадрата модуля волновой функции).
Согласно реалистической волновой картине Шредингера, в которой волновая функция рассматривается как описание реального поля, этот интеграл может меняться от 0 до 1, где 1 – значение интеграла плотности для стационарного состояния электронной конфигурации в атоме.
Но если электрон выбивается из возбужденного нестационарного состояния, в котором "населенность" меньше 1, то указанный интеграл также будет меньше 1.
Vallav
regel писал: Отвечаю по пунктам. 2. Об энергии цуга. Частота его при расщеплении остается той же, поэтому условия выбивания электронов на фотокатоде не меняются (например, красная граница фотоэффекта остается той же).
То есть энергия при расщеплении удваивается?
Ведь красная граница фотоэффекта определяется минимальной энергией,
необходимой для вылета электрона в вакуум.
regel писал: 7. Если Вы говорите об hV выбитого электрона, то надо еще вычесть работу выхода. Она может меняться в зависимости от расположения испускающего атома в объеме фотокатода.
Что такое hν электрона? Энергия выбитого электрона не равна hV. Она от нуля до разницы между энергией фотона и работой выхода.
regel писал: 8. На самом деле "энергия" электронного цуга, то есть его способность выбивать вторичные электроны, зависит не только от его конечной частоты (определяемой напряжением между катодом и динодом), но также интегралом от электронной плотности по всему объему цуга. (То есть интегралом от квадрата модуля волновой функции).
Это Вы о чем? Есть еще какой-то параметр, кроме энергии падающего электрона, от которого зависит число вторичных электронов?
И хотелось бы все же получить ответ на вопрос:
После полупрозрачной пластинки количество импульсов в случае фотонов будет в каждом канале в два раза меньше.
В случае цугов количество импульсов в каждом канале не изменится. Если энергии половинки цуга хватает, чтобы выбить фотоэлектрон.
И будет нулевым, если ее не хватает.
regel
1. Когда я говорю hν электрона, я имею в виду частоту электронного поля, а не фотонного.
2. Да, "энергия" определяется не только частотой цуга, но еще одним параметром: его интегральной плотностью.
3. "Половина цуга" вызовет вдвое меньше отсчетов на детекторе, чем "целый" цуг. Потому что взаимодействие цуга с детектором носит статистический характер: вероятность фотоотсчета пропорциональна интегральной интенсивности цуга. Сумма отсчетов от двух половин цуга останется неизменной.
Только это – вероятности реальных процессов, а не в смысле "вероятностной интерпретации".
4. Красная граница определяется только частотой падающих цугов, но не интенсивностью этих цугов. Уравнение Шредингера со всем его следствиями в реалистической волновой картине Шредингера не отменяется. Собственно говоря, он и выводил и трактовал это уравнение как уравнение реального поля.
Vallav
regel писал: 1. Когда я говорю hV электрона, я имею в виду частоту электронного поля, а не фотонного.
Это (m0c² + Ek)/h ?
А это зачем-то бывает нужно?
regel писал: 2. Да, "энергия" определяется не только частотой цуга, но еще одним параметром: его интегральной плотностью.
"Энергия" – это у Вас что?
И какое у нее взаимоотношение с энергией – кинетической энергией электрона?
Интегральная плотность электрона – это тоже нечто новое.
regel писал: 3. "Половина цуга" вызовет вдвое меньше отсчетов на детекторе, чем "целый" цуг. Потому что взаимодействие цуга с детектором носит статистический характер: вероятность фотоотсчета пропорциональна интегральной интенсивности цуга. Сумма отсчетов от двух половин цуга останется неизменной.
Как это?
Поглощенные половинки цугов запоминаются и как поглотится вторая –
вылетает фотоэлектрон, иммитируя поглощение фотона?
А если полупрозрачных пластинки три и на выходе четыре луча из четвертушек?
Что-то Вы перемудрили, подгоняя реальность под Ваши представления.
regel писал: 4. Красная граница определяется только частотой падающих цугов, но не интенсивностью этих цугов. Уравнение Шредингера со всем его следствиями в реалистической волновой картине Шредингера не отменяется. Собственно говоря, он и выводил и трактовал это уравнение как уравнение реального поля.
Так взаимодействие уравнением Шредингера не описывается.
Им описывается только эволюция системы.
Взаимодействие вводится руками в виде редукции волновой функции.
Я правильно понял – если вместо полупрозрачной пластинки будет поверхность стекла (с отражением 4%) то отразившийся волновой цуг (4% от полного) будет копиться в детекторе, пока не наберется 25 штук?
А как быть с цугом в 96% от полного?
regel
Да, интегральная плотность волнового цуга – это действительно нечто новое. Но без этого понятия картина реального поля (вместо поля вероятностей) не может быть построена. Как электромагнитное, так и электронные поля на атомном уровне состоят из цугов разной конфигурации и интенсивности. Первопричиной этого дробления полей на цуги является существование стационарных конфигураций электронного поля в кулоновском поле ядра.
Все Ваши вопросы о том, на сколько частей делится волновой цуг, сводятся к этому понятию. Если мы разделим цуг на четыре части, это значит, что каждая из частей будет иметь интегральную плотность 1/4. Если он разделен на неравные части, то каждая часть имеет свою интегральную плотность. Можно найти другой термин для этого понятия, но смысл его математически и физически совершенно ясный: это интеграл от квадрата амплитуды по объему цуга (в случае электронного поля интеграл от квадрата модуля пси-функции).
Конечно, понятие интегральной плотности цуга отсутствует в копенгагенской трактовке. В ней предполагается, что реально существуют частицы: фотоны и электроны, но уравнение Шредингера описывает только вероятностные законы для актов регистрации этих частиц. При этом, естественно, каждый "цуг поля вероятности" должен быть нормирован к 1 (электрон ведь один, всегда равный самому себе, и фотон тоже!).
Но про эту концепцию все всё знают, поэтому нет смысла пересказывать учебники. Ликбез здесь вряд ли уместен.
А вот шредингеровская концепция реального поля, которую я пытаюсь развивать, ставит ряд новых вопросов, и можно обсуждать, решаемы ли эти вопросы – как теоретически, так и экспериментально. В любом случае – это нетривиальный ход мыслей и здесь есть о чем подумать и что обсуждать. А главное – есть что проверять экспериментально. Если концепция приводит к формулировке новых вопросов и постановке новых экспериментов, это уже оправдывает ее существование. Концепция продуктивна, даже если эти эксперименты в конце концов докажут ее ошибочность. Непродуктивно другое: утверждать, что все уже доказано, хотя оно вовсе не доказано. Или в доказательствах есть прорехи – это равносильно недоказанности.
Самое главное – это не только предложения иной интерпретации: это содержательные, или, по определению Вебера, это "фальсифицируемые" утверждения. То есть такие, которые можно экспериментально опровергнуть, если они неверны. Или подтвердить, если они правильны.
Regel продолжение
Пн. Дек 13, 2010 23:00:17
Еще некоторые дополнения.
Конечно, никакой "редукции волнового пакета" в реалистической волновой картине не предполагается.
Но ведь в копенгагенской трактовке "редукция" не означает реального изменения системы, она предполагает лишь изменение нашего знания о системе в результате акта измерения.
По поводу связи волновых представлений с понятиями классической механики: импульс, кинетическая энергия и т.п. – в общих чертах эта связь уже обозначена в соотношениях Де-Бройля. В какой-то степени эта связь может быть описана с помощью представления о "волновых пакетах". Кстати, для волнового пакета соотношение неопределенностей Гейзенберга – тривиальный математический "факт".
Впрочем, и здесь могут возникнуть нетривиальные различия. Но это уже проблемы не экспериментальные, а чисто идейные, или понятийные. Я пока стараюсь этих вопросов избегать, и оставаться при утверждениях, которые можно непосредственно проверить на опыте.
Все-таки в физике конечный приговор произносит "Его Величество Эксперимент" – не помню, кому принадлежит это выражение.
Regel продолжение
Я тоже не сразу избавился от представления о том, что все цуги одинаковы, то есть физически, реально нормированы к единице.
Из-за этого у меня даже возникло предположение о нарушении закона сохранения энергии в единичных взаимодействиях.
Например, цуг излучения с "энергией" hV падает на фотокатод. Если в одном месте катода будет выбит фотоэлектрон, то в других частях цуга ничего от этого не изменится – ведь в реальности никакая "редукция" невозможна (она, если и происходит, то лишь в голове наблюдателя). Значит, в другом месте катода с какой-то вероятностью может быть выбит еще один фотоэлектрон. Поскольку могут быть случаи, что цуг не выбьет ни одного электрона, то в среднем будет один электрон на один цуг – и первый закон термодинамики будет выполнен.
Поскольку каждый электрон приобретает от цуга энергию hV, то в случае выбивания двух электронов одним цугом получалось бы удвоение энергии. То есть закон сохранения следовало бы понимать лишь статистически, в среднем. В индивидуальных же актах энергия, якобы, может не сохраняться – к такому логическому выводу я пришел.
Мысль Шредингера шла по этому же пути: одна из его последних работ так и называлась: "Не является ли энергия только статистическим понятием?"
Но потом я осознал, что само предположение о физической нормированности цугов является теоретически ошибочным и, главное, экспериментально не доказанным.
И тогда я понял, в чем ошибся Алан Аспект...
А также, в чем ошибался я сам, при постановке второго эксперимента. Результат мог быть на целый порядок больше, если бы я более тщательно озаботился условиями возбуждения люминофора: просто надо было засвечивающий источник сделать поярче. А если бы я случайно взял более слабый источник, то результат мог стать вообще недостоверным, в пределах погрешности эксперимента. Я ведь тогда еще не понимал, что цуги могут получаться разные – в зависимости от интенсивности возбуждающего излучения. Так что мне тогда просто "повезло".
Результат все равно был впечатляющим: превышение фона случайных совпадений в 3-4 раза, но по моим расчетам должно было в 30-40 раз!
Потом стало ясно, что цуги у меня все-таки получались слишком слабыми, хотя я, в отличие от Аспекта, принимал все меры, чтобы избежать их ослабления. Но, как говорится, "слона-то я и не приметил"!
И так легко было это исправить! Но повторять эксперимент уже не было сил и возможностей.
Да и поставленная цель была все же достигнута: в 3 или в 30 раз отличался результат от предсказаний фотонной теории, уже не принципиально. Раз он достоверно отличается, значит, нет частиц, а есть только цуги.
Vallav
regel писал: Я тоже не сразу избавился от представления о том, что все цуги одинаковы, то есть физически, реально нормированы к единице. Да и поставленная цель была все же достигнута: в 3 или в 30 раз отличался результат от предсказаний фотонной теории, уже не принципиально. Раз он достоверно отличается, значит, нет частиц, а есть только цуги.
На каком уровне Ваше представление – частиц нет, а есть цуги, которые могут делиться на меньшие, заканчивается?
Протон, ядро, атом, молекула, кластер, пылинка, кусочек вещества?
И как в этом месте сшивается взаимодействие цуга с частицей?
regel
Волновые поля – это электромагнитное ("фотонное") и все лептонные.
Адроны – это пространственно локализованные структуры, состоящие из кварков, соединенных глюонными связями. http://regels.org/vacuum-as-cristal.htm
