The Double Slit Experiment - eksisterer tid for fotonet?

[delfin]

 

Jeg regner med at mange av dere kjenner dette klassiske eksperimentet.

 

Siden jeg så det første gang har jeg aldri klart å legge fra meg "what?"-følelsen når jeg blir minnet på det.

 

 

 

La oss hoppe til slutten der et enkelt foton sendes gjennom spaltene og lager et interferensmønster

 

En vanlig "misforståelse" (i alle fall slik jeg oppfatter det) er at man ikke kan observere hvilken spalte fotonet går gjennom uten at det "påvirkes", velger den andre spalten, og dermed ikke lager et interferensmønster. Jeg valgte med vilje en video som utelater denne delen fordi det virker ganske opplagt at for å måle at fotonet passerer spalten må man "fange" fotonet, eller i alle fall gjøre noe fysisk med det slik at det ikke lenger kan passere. Det vil være umulig å detektere at et foton passerer uten å absorbere det/utløse energien, men rett meg gjerne om jeg tar feil her. I så fall er det enda et ubesvart spørsmål

 

Det er vanskelig å sette ord på tankene mine om dette siden det er såpass "ubegripelig", så dere får være tilgivende om forklaringen er litt dårlig

 

I følge relativitetsteorien vil tiden påvirkes av hastigheten til objektet som beveger seg, så tiden vil gå saktere jo raskere legemet beveger seg. Et foton har som kjent lysets hastighet, og tiden burde da (i følge min logikk) ikke eksistere for fotonet. Hvis tiden ikke eksisterer vil det kunne forklare hvordan enkeltfotoner kan interferere med seg selv, siden de IKKE vil være adskilt av tid (som "vi" tror når vi sender enkeltfotoner separert med tid). Er noen med på tankegangen? Fotonene vil både eksistere og ikke eksistere samtidig, og alle fotonene som skal sendes ut vil allerede eksistere om man fjerner "tid" som dimensjon, og vil dermed kunne skape et interferensmønster. (?)

 

Jeg merker at det er ekstremt vanskelig å sette ord på det som i hodet mitt nærmest er logisk. Er det noen som kan forklare resultatet av dette eksperimentet? Er noen av antagelsene mine feil? Jeg antar f.eks at tiden ikke vil være en dimensjon et foton kan bevege seg i på grunn av hastigheten.

 

Jeg har lest gjennom det jeg har skrevet og kan se at det kan oppfattes som renspikket vrøvl, men igjen må jeg bare beklage den dårlige forklaringen og innrømme at det er vanskelig å formulere disse tankene kortfattet og fornuftig.

 

Før jeg legger noe mer energi i å prøve å formulere dette enkelt lurer jeg rett og slett på om det er noe jeg har misforstått angående fotoner?

 

Jeg vet om noen brukere på forumet som sikkert kan, om ikke annet, rydde opp i misforståelser og kanskje formulere ting på en litt mer ryddig måte

[-trygve]

Jeg regner med at mange av dere kjenner dette klassiske eksperimentet.

 

Siden jeg så det første gang har jeg aldri klart å legge fra meg "what?"-følelsen når jeg blir minnet på det.

Ja, det er et bevis på at fenomener som er styrt av kvantemekanikk er svært ulik klassiske fenomener.

 

En vanlig "misforståelse" (i alle fall slik jeg oppfatter det) er at man ikke kan observere hvilken spalte fotonet går gjennom uten at det "påvirkes", velger den andre spalten, og dermed ikke lager et interferensmønster. Jeg valgte med vilje en video som utelater denne delen fordi det virker ganske opplagt at for å måle at fotonet passerer spalten må man "fange" fotonet, eller i alle fall gjøre noe fysisk med det slik at det ikke lenger kan passere. Det vil være umulig å detektere at et foton passerer uten å absorbere det/utløse energien, men rett meg gjerne om jeg tar feil her. I så fall er det enda et ubesvart spørsmål

Det er i spesielle tilfeller mulig å detektere om et foton har passert uten å absorbere det, se Nobelprisen i fysikk 2012. Jeg har riktignok ikke sett noen dobbeltspalteksperimenter med fotoner der de har prøvd å sjekke hvilken spalte det gikk gjennom. Det finnes derimot dobbeltspalteeksperimenter med andre partikler enn fotoner der det er enklere å sjekke hvilken spalte partikkelen går gjennom, og der viser det seg at om man sjekker så blir interferensmønsteret ødelagt.

 

I følge relativitetsteorien vil tiden påvirkes av hastigheten til objektet som beveger seg, så tiden vil gå saktere jo raskere legemet beveger seg. Et foton har som kjent lysets hastighet, og tiden burde da (i følge min logikk) ikke eksistere for fotonet. Hvis tiden ikke eksisterer vil det kunne forklare hvordan enkeltfotoner kan interferere med seg selv, siden de IKKE vil være adskilt av tid (som "vi" tror når vi sender enkeltfotoner separert med tid). Er noen med på tankegangen? Fotonene vil både eksistere og ikke eksistere samtidig, og alle fotonene som skal sendes ut vil allerede eksistere om man fjerner "tid" som dimensjon, og vil dermed kunne skape et interferensmønster. (?)

Det er på et vis riktig at tiden ikke eksisterer for fotoner som beveger seg med lysets hastiget, men jeg kan ikke se at at dette har noe med resultatet av dobbeltspalteeksperimentet å gjøre. Akkurat samme resultat oppnås med massive partikler, f.eks. elektroner, og de beveger seg jo alltid langsommere enn lyshastigheten.

 

Resultatet av dobbeltspalteeksperimentet er en manifestasjon av at kvantemekanikken er en ikke-lokal teori. (Dobbeltspalteeksperimentet er ikke tilstrekkelig til å vise at kvantemekanikken er ikke-lokal, men andre eksperimenter viser at ikke-lokalitet er riktig konklusjon).

[SeaLion]

 

Jeg regner med at mange av dere kjenner dette klassiske eksperimentet.

 

Siden jeg så det første gang har jeg aldri klart å legge fra meg "what?"-følelsen når jeg blir minnet på det.

Ja, det er et bevis på at fenomener som er styrt av kvantemekanikk er svært ulik klassiske fenomener.

I vårt forum er det utallige eksempler på at noen av og til prøver å forstå kvantemakinikk utfra klassisk fysikk, noe som alltid mislykkes. Det å ha fagpersoner som -trygve blant oss er utrolig lærerikt, selv om jeg stadig vekk sitter igjen med følelsen at "auda, der tok jeg feil igjen". Det er vel nettopp det at kvantemekanikken oppleves som så underlig og uvant som gjør at vi aldri mister interessen for dette feltet, selv om vi mangler den faglige tyngden til å virkelig begynne å fatte den virkelige dybden i dette feltet.

[delfin]

 

I følge relativitetsteorien vil tiden påvirkes av hastigheten til objektet som beveger seg, så tiden vil gå saktere jo raskere legemet beveger seg. Et foton har som kjent lysets hastighet, og tiden burde da (i følge min logikk) ikke eksistere for fotonet. Hvis tiden ikke eksisterer vil det kunne forklare hvordan enkeltfotoner kan interferere med seg selv, siden de IKKE vil være adskilt av tid (som "vi" tror når vi sender enkeltfotoner separert med tid). Er noen med på tankegangen? Fotonene vil både eksistere og ikke eksistere samtidig, og alle fotonene som skal sendes ut vil allerede eksistere om man fjerner "tid" som dimensjon, og vil dermed kunne skape et interferensmønster. (?)

Det er på et vis riktig at tiden ikke eksisterer for fotoner som beveger seg med lysets hastiget, men jeg kan ikke se at at dette har noe med resultatet av dobbeltspalteeksperimentet å gjøre. Akkurat samme resultat oppnås med massive partikler, f.eks. elektroner, og de beveger seg jo alltid langsommere enn lyshastigheten.

 

Jeg må si jeg traff innertier når jeg løst hintet til "noen brukere på forumet"

 

Jeg trodde at de hadde gjort eksperimentet med å sende enkle fotoner gjennom spaltene, og ikke bare elektroner...

 

Du har forsåvidt rett i at et interferensmønster her slår hull på "teorien" min, og jeg sitter fortsatt tilbake med "what..." Hvis noen har lyst til å forklare meg hvordan interferensmønsteret er mulig (jeg tror jeg har hørt at elektroner er bølger til de treffer noe og absorberes?) hadde det vært interessant...

 

Egentlig var grunnen til at jeg kom på dette (altså at tid ikke eksisterer for fotoner) at noen nevnte at selv om det finnes aliens så er avstandene for lange til at de kan komme seg hit, noe som gir mening.

 

Så begynte jeg å tenke.. hvis det faktisk er slik at fotoner ikke eksisterer i romtiden, men kun i rommet, så vil et foton som sendes ut fra en stjerne som er f.eks 10.000 lysår unna nå netthinnen min i det samme øyeblikket som det oppsto, sett fra fotonet. Altså vil det ikke ta 10.000 år å bevege seg denne avstanden fra fotonets perspektiv. Det vil treffe netthinnen min i samme øyeblikk som det blir skapt. Igjen krøller tankene seg når noe så lite intuitivt er "sant", som du delvis bekrefter. For meg som står og venter på fotonet vil det ta 10.000 år, men for fotonet i seg selv vil det skapes og absorberes i det samme "punktet" i tid...? Og hvilke konsekvenser vil det ha for rommet det beveger seg i? Det befinner seg jo også halvveis på veien på det samme "punktet" i tid.

 

Med andre ord; fotoner som ble dannet "samtidig" som universet vil være "nyfødte" når de (i teorien) treffer netthinnen min, og eksisterer samtidig (det samme punktet i tid) der det ble dannet (og forsåvidt samtidig på alle mulige punkter i banen mot meg i tidsrommet)?

 

Jeg har for liten hjernekapasitet til å intuitivt forstå at dette skal gå an, men hvis tiden (for fotoner) kun eksisterer som et "punkt" og ikke som en akse/dimensjon fotonet kan bevege seg i, så må vel dette medføre at noe av det jeg skriver ikke er helt på jordet?

 

Er jeg helt på bærtur med idéene mine?

 

Takker så mye for svar, -trygve

 

Jeg må vel igjen beklage dårlige formuleringer og rare idéer...

 

Edit:

 

Det er et stort tema, og du kan slippe å svare på det med "double slit experiment" siden det er det jeg er mest sikker på å forstå minst av...

Endret 26. februar 2014 av pifler

[delfin]

I vårt forum er det utallige eksempler på at noen av og til prøver å forstå kvantemakinikk utfra klassisk fysikk, noe som alltid mislykkes. Det å ha fagpersoner som -trygve blant oss er utrolig lærerikt, selv om jeg stadig vekk sitter igjen med følelsen at "auda, der tok jeg feil igjen". Det er vel nettopp det at kvantemekanikken oppleves som så underlig og uvant som gjør at vi aldri mister interessen for dette feltet, selv om vi mangler den faglige tyngden til å virkelig begynne å fatte den virkelige dybden i dette feltet.

 

 

Jeg er helt enig, vi har noen ressurspersoner her som er helt fantastiske. All honnør til -trygve for å ta seg tid til å svare! Om jeg ikke husker helt feil var ett av Einstein sine prosjekter som ga ham grå hår å prøve å finne en "teori om alt" som kunne gi samle de forskjellige retningene innen fysikk slik at vi ikke lenger trengte én teori om generell relativitet og én om kvantefysikk. Jeg er virkelig ikke i posisjon til å si om noe slikt er mulig, men det at Einstein var overbevist om det får meg til å holde døren åpen for at vi en gang kan klare å få EN teori som kan forklare "alt" av merkelige ting. Jeg får grå hår bare av å se "the double slit experiment", så jeg tror ikke jeg skal forsøke å forklare noe som helst, men det er utrolig interessant.

 

En dag blir det kanskje (og sannsynligvis) født en ny Einstein, med en enda mer unik grunnleggende forståelse av ting som kanskje kan intuitivt forstå hvordan ting henger sammen. Jeg vet at bevisene som legges frem av Einstein er én ting, men jeg tror at han hadde en helt spesiell evne til å se "det store bildet" der vi dødelige må legge inn årene og at nettopp den innsikten ga grunnlaget for å bevise generell relativitet...

 

Denne posten ble i hovedsak filosofiske tanker, men jeg må innrømme at jeg lever i troen på "the big theory", om kanskje ikke i min levetid.

 

Det er vel bare å innse at jeg aldri kommer til å forstå noe av dette...

[delfin]

Beklager Trygve, men jeg måtte fjerne "beste svar" selv om du hadde det beste svaret. Jeg fikk ikke fjernet "løst" fra trådtittelen uten å fjerne det...

 

Jeg har har fortsatt mange ubesvarte spørsmål om dette, så om noen kan forklare, eventuelt bare "filosofere" som meg, så hadde det vært topp

[-trygve]

Jeg trodde at de hadde gjort eksperimentet med å sende enkle fotoner gjennom spaltene, og ikke bare elektroner...

Det eksperimentet er gjort i mange forskjellige versjoner: fotoner, elektroner, atomer, ja faktisk moleykler også om jeg ikke husker feil.

 

Du har forsåvidt rett i at et interferensmønster her slår hull på "teorien" min, og jeg sitter fortsatt tilbake med "what..." Hvis noen har lyst til å forklare meg hvordan interferensmønsteret er mulig (jeg tror jeg har hørt at elektroner er bølger til de treffer noe og absorberes?) hadde det vært interessant...

Interferensmønsteret er en konsekvens av at kvantefelter brer seg utover som en bølge - dette gjelder alle kvantefelter uavhengig av om det er fotoner, elektroner eller noe annet. Når bølgen får gå gjennom to spalter blir det som om det er to bølgekilder. Noen steder treffer en topp fra hver kilde hverandre og utslaget dobles, andre steder treffer en topp en bunn og de utsletter hverandre. Dette er helt likt til klassiske bølger, men i motsetning til klassiske bølger har vi ikke tilgang til å måle amplituden til kvantefeltet direkte. Derimot avgjør kvadratetet av absoluttverdien til amplituden sannsynligheten for at fotonet (eller elektronet, eller hva det nå skulle være) skal registereres på det stedet.

 

Hvis man måler hvilken spalte partikkelen passerer gjennom "kollapser bølgefunksjonen", og det er ingen bølgekilde ved den andre spalten som kan være med å lage interferens.

 

Egentlig var grunnen til at jeg kom på dette (altså at tid ikke eksisterer for fotoner) at noen nevnte at selv om det finnes aliens så er avstandene for lange til at de kan komme seg hit, noe som gir mening.

 

Så begynte jeg å tenke.. hvis det faktisk er slik at fotoner ikke eksisterer i romtiden, men kun i rommet, så vil et foton som sendes ut fra en stjerne som er f.eks 10.000 lysår unna nå netthinnen min i det samme øyeblikket som det oppsto, sett fra fotonet. Altså vil det ikke ta 10.000 år å bevege seg denne avstanden fra fotonets perspektiv. Det vil treffe netthinnen min i samme øyeblikk som det blir skapt. Igjen krøller tankene seg når noe så lite intuitivt er "sant", som du delvis bekrefter. For meg som står og venter på fotonet vil det ta 10.000 år, men for fotonet i seg selv vil det skapes og absorberes i det samme "punktet" i tid...? Og hvilke konsekvenser vil det ha for rommet det beveger seg i? Det befinner seg jo også halvveis på veien på det samme "punktet" i tid.

 

Med andre ord; fotoner som ble dannet "samtidig" som universet vil være "nyfødte" når de (i teorien) treffer netthinnen min, og eksisterer samtidig (det samme punktet i tid) der det ble dannet (og forsåvidt samtidig på alle mulige punkter i banen mot meg i tidsrommet)?

 

Jeg har for liten hjernekapasitet til å intuitivt forstå at dette skal gå an, men hvis tiden (for fotoner) kun eksisterer som et "punkt" og ikke som en akse/dimensjon fotonet kan bevege seg i, så må vel dette medføre at noe av det jeg skriver ikke er helt på jordet?

 

Er jeg helt på bærtur med idéene mine?

Du er ikke helt på bærtur, men jeg kan ikke gi deg helt rett heller. Om man ser på en partikkel som beveger seg med hastighet som er stadig nærmere lyshastigheten blir tidsdilatasjonen stadig større, men det er hele tiden en veldefinert koordinattransformasjon mellom hvilesystemet til observatøren og hvilesystemet til partikkelen som beveger seg. Det er derfor mulig å snu på det å velge å si at partikkelen står i ro, mens observatøren beveger seg med stor hastighet. Men straks vi snakker om en partikkel som beveger seg med lyshastigeten, har vi ikke lenger en koordinattranformasjon med en veldefinert invers. Det er altså ikke lenger mulig å si at partikkelen står i ro mens observatøren beveger seg med lyshastigheten. Derfor vil jeg argumentere for at det ikke kan defineres en "egentid" for fotoner.

[Splitter]

Siden jeg så det første gang har jeg aldri klart å legge fra meg "what?"-følelsen når jeg blir minnet på det.

Veldig enig. Jo mer jeg lærer om kvantemekanikk, jo mindre føler jeg at jeg forstår. Mulig dette ville ha blitt anderledes om en virkelig tok seg tid til å sette seg inn i temaet, og forstå matematikken bak, men for en vanlig tulling som meg ville nok noe slikt ta en halv evighet.

Dessuten var det vel Richard Feynman som sa: "If you think you understand quantum mechanics, you don't understand quantum mechanics". Når selv Richard Feynman sier noe slikt, er det nok lite håp om at jeg noensinne skal forstå noe som helst.

Bare for å gjøre det hele enda mere komplisert:

[delfin]

Du er ikke helt på bærtur, men jeg kan ikke gi deg helt rett heller. Om man ser på en partikkel som beveger seg med hastighet som er stadig nærmere lyshastigheten blir tidsdilatasjonen stadig større, men det er hele tiden en veldefinert koordinattransformasjon mellom hvilesystemet til observatøren og hvilesystemet til partikkelen som beveger seg. Det er derfor mulig å snu på det å velge å si at partikkelen står i ro, mens observatøren beveger seg med stor hastighet. Men straks vi snakker om en partikkel som beveger seg med lyshastigeten, har vi ikke lenger en koordinattranformasjon med en veldefinert invers. Det er altså ikke lenger mulig å si at partikkelen står i ro mens observatøren beveger seg med lyshastigheten. Derfor vil jeg argumentere for at det ikke kan defineres en "egentid" for fotoner.

 

Jeg er tydeligvis ikke smart nok til å forstå dette... Jeg forstår at hastighet er relativ mellom to punkter/objekter, men hastighet er jo også avhengig av tid (m/s) og hvis tiden ikke lenger er en faktor blir det også "umulig" å måle hastigheten (sett fra fotonet). Samtidig vet vi jo lysets hastighet sett utenfra.

 

Hva legger du i at det ikke kan finnes en "egentid"? Mitt "argument" (eller tankespinn) går jo ut på at det ikke eksisterer "tid" for fotonet, og dermed ikke hastighet men kun avstand. Selv i mitt hode høres det ut som galskap, men ut fra premisset om at fotonet beveger seg i lysets hastighet, og at et objekt som f.eks beveger seg med 80% av lysets hastighet vil ha en "time dilation" på f.eks 2 (rundet av her, tallet er ikke så viktig), så er det vanskelig å konkludere annerledes...

 

 

Jeg sier på ingen måte at jeg har rett, bare at det på et eller annet vis er en slags logikk i mitt hode her...

 

Hadde vi snakket om en hastight på f.eks 0.9999999c kunne man regnet på det, men her har vi altså en hastighet på 1c som gir "mindfuck" i mitt hode...

 

Edit:

 

Quote fikset

Endret 2. mars 2014 av pifler

[vidor]

Spørsmålet er vel om hva som er best av psykodynamisk behandling eller CBT for å få atomene til å endre oppførsel

 

Det som er interresant er at observasjon endrer utfallet.

 

Ser litt paralleller fra fløyen som sysler med mind over matter. Kvantemekanikk er vel på mange måter fysikkens svar på psykologien sin parapsykologi.

[delfin]

Det som er interresant er at observasjon endrer utfallet.

 

Med forbehold om at jeg har misforstått, så var jeg innom dette i første post; det er ikke selve observasjonen som endrer utfallet, men at man ikke kan observere noe uten å på noen måte absorbere energi fra det man skal observere... I tilfellet med et foton er det umulig å "observere" det uten å påvirke det/absorbere det

[Imsvale]

Det som er interresant er at observasjon endrer utfallet.

 

Observasjon i dette tilfellet er ikke det du tror det er. Mange som har misforstått dette.

[vidor]

 

Det som er interresant er at observasjon endrer utfallet.

 

Observasjon i dette tilfellet er ikke det du tror det er. Mange som har misforstått dette.

Enig der, men det som er merkelig med dette er at atomene forandrer oppførsel som er helt likt andre scenario, det er ikke snakk om en spesiell effekt av at det ikke lengre er elektromagnetisk påvirkning fra observeringsutstyret, som i alle fall for meg er den mest plausible forklaringsmodellen.

[delfin]

Observasjon i dette tilfellet er ikke det du tror det er. Mange som har misforstått dette.

 

Det skrev jeg også i første post; en vanlig misforståelse. Kan du lese det forrige innlegget mitt og eventuelt utdype og/eller rette feil?

[delfin]

Jeg googlet og fant!

Time dilation is given by t’=t/j and length contraction is given by l’=lj wherein

j = (1 – (vexp2) / (cexp2))exp1/2. When you fill in t=1 and l=1 you get the photonmeter m’ and photonsecond s’. A photon is travelling from electric charge A to electric charge B.

As observed by us, the time axis t’ and the space axis x’ of the photon coincide, see the derivation of the Minkowski diagram in the small strip at the right side of the page. But the photonmeter and the photonsecond do not coincide! The meter has shrunk to zero by length contraction, and the second is stretched to infinity by time dilation.

As observed from us on earth, time stands still on and in the photon. The photon can cover an infinite number of photon meters in no photon time at all, infinitely fast. But actually it does so only one single moment, zero photon seconds. This can hardly be otherwise: space and time axis coincide. On that joint axis there are an infinite number of photon meters but only one photon moment; zero seconds, that is.

Observed from the photon, the photon stands still and the entire universe speeds by with lightspeed everywhere around it.

As observed from the photon the location of departure (an electric charge, somewhere in the universe) and the location of arrival (another charge, somewhere else) do coincide (length contraction: distance shrunk to zero). The photon simultaneously is at its starting point and point of destination. The lifespan of the photon is zero photon seconds. The photon observes itself as an instanton, a zero dimensional space without elapse of time. A mathematical point.

(The length contraction is solely in the direction of motion. In the photon’s world, the photon’s arrival point cannot lie a little bit aside from its starting point. They really have to coincide.)

Observed from us the photon is a line, or half a line, or a line segment, without elapse of time and thus resembling a mathematical line, a mathematical (piece of) one-dimensional space.

http://www.physicsleandra.com/dim3.html (uthevinger gjort av meg)

Det var dette jeg prøvde å formulere over, men siden tiden ikke eksisterer for et foton er den altså en kontinuerlig linje, eller som jeg litt klønete formulerte det; en kontinuerlig og uendelig rekke av punkter (altså en linje).

Selve "fotonet" eksisterer altså samtidig på hele denne linjen...

Jeg er glad jeg fant den siden, for den forklarte det på en måte som var bedre enn min....

Edit:

-trygve, nå må du gjerne komme på banen igjen Det jeg prøvde å sette ord på (overraskende vanskelig) er det jeg har quotet her...

Endret 2. mars 2014 av pifler