Comments 25
Слова ницсше про бездну смотрящую в тебя, возможно, станут более уместны в будущем современной науки. Которая и так, всматривалась "туда" слишком долго. Права была церковь когда запрещала подзорные трубы:)
1. У нас пока что теория относительности не дружит с квантмехом. Вот как раз очень наглядный пример из оптики. Прошедший через отверстие единичный фотон вполне себе можно сфотографировать современной техникой, выглядит он так (центральная часть называется диском Эйри):
На этой фотке отлично видно квантовую (вероятностную) природу «размазывания» фотона в пространстве. Видно, что он занимает область, размер которой зависит от его длины волны, но с некоторой вероятностью может обнаруживаться и вне этой области. Мы можем и посчитать, и по подобной фотографии — экспериментально измерить не только «среднее» положение фотона, но и отклонение (неопределённость, обозначим её Δx) этого положения.
Дальше можно вспомнить принцип неопределённости, который говорит, что Δx Δp >= h/2π, где постоянная Планка h это единичный квант момента импульса, и посчитать отсюда неопределённость импульса фотона Δp.
Пока всё хорошо, но этот самый импульс фотона равен hν/c, где ν — частота фотона, и для всяких например линий водорода это есть величина квантованная, т.е. её неопределённость равна нулю (что и используется в данной статье). Значит, неопределённость должна быть в мировых константах h и c… Вот только неопределённость в постоянной Планка похоронит современную квантовую механику, а неопределённость в скорости света будет означать, что некоторые фотоны двигаются со сверхсветовыми скоростями…
2. Ну и второе замечание. В статье рассматривается постоянная тонкой структуры, в которую входят скорость света, постоянная Планка и заряд электрона (остальные константы это просто размерные коэффициенты для используемой системы мер). Для четвёртой фундаментальной постоянной, гравитационной постоянной G, всё тоже очень плохо с измерениями. Точнее самих точнейших измерений — десятки, если не сотни, и сделаны они очень уважаемыми коллективами на уникальнейших инструментах, но если их нанести на один график, то стыковаться они будут ещё хуже, чем на картинке в этой статье, которая подписана Fractional look — back time. Я такой сводный график видел, но, к сожалению, у меня не получается сейчас его нагуглить.
Ну и ну. Чем же это вы сфоткали "единичный фотон"? На фотке отлично видно дифракционную картину совершенно классического электромагнитного поля. Которая создается множеством фотонов, дискретно взаимодействующих с атомами матрицы (или фотопленки)
У меня к Вам тоже вопрос. Часто говориться, что единичная частица может одновременно проходить через две щели, создавая интерференционную картину на экране. Мне кажется, это заблуждение. Ведь с экраном взаимодействует всегда одна частица, и в тех его точках, расстояние между которыми кратно длине волны этой частицы. Следующая частица также может проходить через любую из двух щелей и поглощаться в таких же точках экрана. Множество таких поглощений частиц экраном и создаёт на нём интерференционную картину. Верно?
Нельзя утверждать ни что 1)частица проходит через одну щель, ни что 2)частица проходит через обе щели. Это все домыслы. Первое утверждение неверно потому, что при его экспериментальной проверке (закрытии другой щели) интерференция исчезает. Второе неверно потому, что при его экспериментальной проверке мы обнаруживаем частицу только у одной щели. Примерно так.
Последнее ваше предложение абсолютно верно.
Это и называют «эффектом наблюдателя» — сам факт наблюдения влияет на поведение квантовой системы.
Соответственно строго доказать, что одна частица проходит через 2 щели одновременно невозможно, но это единственное правдоподобное объяснение факта появления интерференции при прохождении одиночных частиц и ее исчезновения при закрытии одной из щелей или экспериментальной фиксации через какую конкретно щель частица проходила в каждом случае.
1. Технически чем сфоткать единичный фотон? Да чем угодно, матрицы в хороших телефонах уже давно могут регистрировать единичные фотоны (с вероятностью пару процентов, разумеется). Другое дело, что сигнал от одного фотона тонет в шумах, которые на несколько порядков больше. Ну так это всё решается а) структурой фотоаппарата (выбрасываем по максимуму бликующие стёкла и фильтры (АА, инфракрасный, Байер), б) схемотехникой матрицы (обратная засветка, перенос всей аналоговой части непосредственно к пикселям, т.е. свой усилитель и АЦП физически у каждого пикселя, а не аналоговый строчный АЦП в углу матрицы), и главное в) криозаморозкой всей конструкции для снижения тепловых шумов. В случае жидкого гелия — почти до нуля.
2. Если вы про более общую физику, то все квантовые измерения это про статистику. Повторяем миллион измерений, потом нормируем результаты и получаем распределение вероятности. В чём вопрос-то?
Мне лень гуглить, но есть видео того, как формируются такие и подобные картинки. Пускают по одному фотону, который засвечивает 1-2-3-5 соседних пикселей. Но в отличие от обычной камеры между кадрами заряды фотодатчиков не сбрасываются, а накапливаются. В итоге получаем то самое распределение вероятностей, как на картинке. Выглядит довольно интересно.
- Единичный фотон может засветить вам всю матрицу (или несколько пикселей), вы это хотите сказать?
- Вопрос в том, что не единичный фотон "размазан" в пространстве, а непрерывное электромагнитное поле, которое потом дискретно (и точечно) взаимодействует с атомами матрицы. Распределение Эйри в пространстве получается из классических формул, не представляю себе, как его можно получить из квантовой электродинамики.
Больше всего меня коробит ваше представление о размазанном фотоне размером лямбда/диаметрдырки. Чем дальше от дырки, тем больше фотон?
2. С точки зрения классического Максвелла «фотон» это цепь из бубликов вихревых электрического и магнитного полей, которые по очереди друг друга возбуждают. Причём прямая это лишь наиболее вероятная, но не единственно возможная траектория распространения волны.
С точки зрения квантмеха фотон это волновая функция, описывающая плотность вероятности его обнаружить в той или иной точке пространства. Под «обнаружить» следует читать «фотон может вступить во взаимодействие с другой электрически-заряженной частицей».
Обе теории сходятся в том, что фотон это не некий «шарик» околонулевого радиуса, а облако чего-то (вихревых полей по Максвеллу, плотности вероятности по квантмеху), причём облако, не имеющее чётких границ (но можно взять достоверность 3-5 сигм по вкусу и тогда ограничить размеры облака). Если стукнуть этим облаком по матрице фотоаппарата, то мы получим вот такую вот картинку вероятно засвеченных пикселей. Насколько я знаю, здесь никаких противоречий между классикой и квантмехом нет.
И да, если бы не было дырки, а просто однофотонный источник света типа лампочки Ильича, то облако вероятностей обнаружить фотон вообще было бы сферическим и расползалось от источника света во все стороны равновероятно. Потому что мы не знаем, и никак не можем знать, в какую сторону «на самом деле» полетит фотон. Потому что никакого точечного фотона просто нет. См. двухщелевой опыт
Да что там фотоны, в двухщелевом опыте интерферируют сами с собой единичные атомы золота, которые уж точно не относятся к чисто электромагнитным объектам.
1.Да ничего не помешает даже прошить насквозь матрицу вместе с фотоаппаратом какому-нибудь межгалактическому гамма-кванту. Но приведенная вами картинка от этого ну никак не получится. Хотя при желании траекторию этого кванта (что-нибудь вроде цепочки ионизированных атомов) можно считать его «изображением».
2.Мое понимание такое. Для Максвелла понятия "фотон" вообще не существует, поле может взаимодействовать с веществом с любой энергией. И никаких "вероятных траекторий" не бывает, решения уравнений распространения однозначны. Про бублики я вообще молчу. Если уж попытаться приплести понятие фотона к максвелловскому полю, то это будет монохроматическая плоская волна, бесконечная в пространстве и времени, поскольку только такое поле имеет вполне определенную частоту и волновой вектор, как и фотон. Но при этом возникают вопросы с энергией.
В нерелятивистской квантовой механике фотон — минимальная порция непрерывного электромагнитного поля, взаимодействующая с веществом, а не "волновая функция", как вы утверждаете.
В квантовой электродинамике фотон вообще не описывается в пространственно-временных координатах, а только в импульсно-энергетических.
В статистической физике удобнее всего рассматривать поле как газ невзаимодействующих бозонов-фотонов.
Все три теории нигде не сходятся! А более-менее правильно описывают эту сущность (электромагнитное поле) только лишь в своей области применения, переходя друг в друга на границах этих областей. А границы определяются энергией, фигурирующей в рассматриваемой задаче. Чем больше энергия, тем меньше волновых свойств и больше корпускулярных у этой сущности.
Фотон — это не только не «шарик», не бублик, но и никоим образом не "облако", пусть даже и ограниченное длиной волны, которым можно стукать по матрице и получать кружок с колечками. Никакого смысла от подобных представлений «пространственно-временной структуры фотона» не существует.
Вот тут тоже об изменении постоянной тонкой структуры: http://modcos.com/articles.php?id=95
Её рост, видимо, следует объяснять снижением скорости света, а последнее — уменьшением энергетической плотности вакуума. Плотность уменьшается вследствие свободного расширения вселенского объёма этой среды. То есть космологическая постоянная не совсем постоянна.
Известно, что в менее энергетически плотном вакууме — у поверхности массивных тел и Земли в частности — снижается частота (энергия) фотонов. Это известно по замедлению хода атомных часов, в гравполе частота фотонов, излучаемых цезием, снижается. Видимо, снижается, пусть и в меньшей мере, скорость фотонов.
Но главное даже не в том, что плотность среды в прошлом была большей (альфа — меньшей). А в том, что она сейчас больше в одном направлении во Вселенной и меньше в другом, если я правильно понял. Из этого следует, что в том направлении, где плотность больше, может находиться центр всей нашей Вселенной, от которого удаляется, расширяясь, наш объём Хаббла.
Остаётся только проверить — действительно ли это так. То есть совпадает ли с этим направлением направление "тёмного потока" — общего движения кластеров в сторону созвездия Лисички. Не известно ли Вам — в каком направлении во Вселенной альфа больше (а скорость света и плотность энергии вакуума — меньше)? Не том же, где находится созвездие Лисички?
Вот только неопределённость в постоянной Планка похоронит современную квантовую механику, а неопределённость в скорости света будет означать, что некоторые фотоны двигаются со сверхсветовыми скоростями…
Я бы в выборе из этих двух вариантов поставил все же на неопределенность c и тахионы.
Точнее самих точнейших измерений — десятки, если не сотни, и сделаны они очень уважаемыми коллективами на уникальнейших инструментах, но если их нанести на один график, то стыковаться они будут ещё хуже, чем на картинке в этой статье, которая подписана Fractional look — back time. Я такой сводный график видел, но, к сожалению, у меня не получается сейчас его нагуглить.
Вот этот наверно:
Возможно это не константа меняется, а еще один из тонкий и еще не открытых эффектов теории относительности, которые пока не учитываются в расчетах и из-за этого появляются погрешности. А источник погрешности не из-за того, что опыты сделаны в разное время, а то что они проведены в разных местах пространства (например на разной высоте над уровнем моря и разной широте от чего зависит влияние искривления пространства-времени массой Земли).
Хотя если константа меняется не направленно, а лишь колеблется туда-обратно на эти самые десятитисячные доли вокруг неизменного среднего значения (осциллирует), то никаких существенных наблюдаемых последствий на космическом уровне это не вызывало бы — процессы там происходят медленно и очень чувствительны только к среднему уровню, но не к мгновенным значениям.
Кстати хочу поделиться еще идеями. То что свет нельзя сфокусировать в точку, а получается вот такое пятно, можно списывать не на его волновую структуру, а на второй закон термодинамики — если бы можно было сфокусировать свет в точку, то можно было нагреть ее до бесконечной температуры, выше чем тело испустившее свет, противоречие закону, так как тепло тогда распространялось от более холодного тела, к более горячему. Второй закон, в отличии от многих законов физики, так же несимметричен относительно обращения времени, возможно это благодаря этому время имеет определенное направление течения. Так же термодинамика напрямую связана с теорией информации. А в постулате теории относительности утверждается про максимальную скорость распространения информации. В общем термодинамика это царица всех физических наук, может быть она даст разгадки.
Изменяются физические законы (или колеблются) — и мы изменяемся с этими законами
Изменилась постоянная Планка… и?
Лично меня очень давно настораживают слухи о неточностях констант, а также тёмная энергия, всё это выглядит как следствия ограничений наших теорий на космологическом масштабе, в то время как есть что-то более универсальное, сложное, общее, абстрактное. Думаю, эту роль займёт нечто вроде теории Вольфрама, в которой и все наши современные теории, и константы есть следствия более фундаментальных сущностей, которые вполне могут отличаться в разных уголках вселенной.
Уважаемый SLY_G!
Сразу скажу, что обосновать возможность изменения константы абсолютно не реально.
Тем более когда для ПТС есть математическая формула, которая выводится из известной почти 300 лет формулы Эйлера:
Тут ничего никогда не изменится!
Постоянны ли фундаментальные постоянные?