Но теория относительности просто не допускает квантово- механическое описание
Это не так, специальная теория относительности замечательно сочетается с квантовой механикой на все сто. Общая теория относительности — тоже, вплоть до сверхвысоких энергий (или сверхмаленьких расстояний). Мы не умеем квантовать гравитацию, но это вообще другое.
Гравитацией трудно управлять в квантовой физике, потому что понятия положения, скорости и ускорения в этой теории точно не определены.)
Это просто не так. Положение, скорость и ускорение отлично определены в квантах.
О, сколько вам открытий чудных! Это вы еще про парадокс шеста и сарая не слышали...Вот вы берете длинную палку и сарай с двумя воротами. Палка длиннее сарая, так что если вы ее упрете в дальнюю дверь, она будет высовываться из передней. А теперь разгоняйте палку почти до скорости света, в СО сарая она сожмется и в какой-то момент можно будет закрыть переднюю дверь тоже, так что вся палка окажется внутри сарая. Но с точки зрения лестницы это сарай движется и сокращается в длине, так что она уж никак не может влезть в него. Ваааааат
Могу не смотря сказать, что там ничего квантового нет (в том же смысле, как в моем разборе). Чтобы наблюдать квантовые эффекты, нужны квантовые объекты наблюдения (одиночные фотоны, электроны и т.п.), а их на коленке не собрать.
У этой картинки есть подпись, в которой я уточняю, что именно изображено. К сожалению, "правильной" картинки не найти, а я не специалист в красивых картинках:) В конце статьи — моя попытка сделать "правильную".
Я не думаю, что вопрос "что такое электромагнитные колебания" это к физике. То есть, это возмущение электромагнитного поля. У них нет нет дальнейшей структуры. Фотоны — просто квант возмущения этого поля, его структура не отличается от ЭМ волны.
Но физика не отвечает на вопрос "что это такое на самом деле".
Ведь размеры волны гигантские, далеко не микро. И сколько фотоноа образуют поперечные габариты?
Может быть и один. Фотон — это волна, не частица (частиц вообще не существует). Его размеры могут быть десятки километров, например.
Не очень понимаю, как это связано, если честно. То, о чем вы говорите — дифракция. Это реальный эффект, конечно, хотя на поляризаторах он минимален и не дает особого вклада.
Вот момент про неидеальный фильтр, через который "просачивается" волна — это совсем непонятно (и при чем тут фаза). Фильтр — прозрачная пластинка, обычно или из специального материала, или с наночастицами определенной формы внутри стекла. Дифракция в этом случае не играет роли.
Тоесть волна от источника в один момент времени не однородна и состоит из пучка с множеством возможных фазовых состояний да ещё на разных частотах.
Это сильно зависит от источника. Если это лазер, то обычно он достаточно монохроматичен (т.е. практически вся энергия находится на одной частоте) и в нем нет "разных фазовых состояний".
Это же не единичный импульс строго определённой частоты, мы же рассматриваем спектр частот?
Импульс по определению не может быть определенной частоты: соотношение неопределенности (т.е. преобразование Фурье) задают связь между длительностью импульса и его спектром: чем короче импульс, тем шире спектр. Монохроматичным может быть только непрерывный свет.
Я его и выбрал потому, что это, наверное, самый популярный пример из разряда "квантовая механика для чайников". Я его видел десятки раз (и на хабре тоже, кстати).
В этом смысле все, что мы наблюдаем — квантовые эффекты. Но это абсурд. Они пишут "это страннее, чем вы думаете". Это — ерунда, тут нет ровно ничего странного, это эффект, который могут объяснить школьники без привлечения чего-либо квантового.
Одиночные фотоны тут всё же ведут себя полностью как не одиночные (тонкие отличия надо поискать, проявив недюжинную виртуозность).
Нет, не нужна никакая виртуозность. Одиночные фотоны, например, имеют корреляционную функцию второго порядка отличную от 1. Со слабым потоком фотонов не сделать толком ничего полезного, в отличие от одиночных фотонов — именно из-за их разного состояния.
Поэтому предлагаю мирный компромисс. Пусть это звучит так "это квантовый эффект, наблюдаемый ОТЧАСТИ (и быть может даже "как бы"), своими глазами.
Нет, тут просто нет никакого квантового эффекта, наблюдаемого своими глазами.
И интерферирует одиночный электрон с собой, а как уж там устроен ансамбль - просто не важно. С фотонами примерно то же самое.
Не то же самое. Вы сравниваете два разных эффекта. Если бы вы сравнивали ту же интерференцию с фотонами — у меня не было бы вопросов. Но мы говорим про конкретный эксперимент с поляризацией, где научпоп рассказывает про запутанность и теорему Белла. Так вот, ни запутанности, ни теоремы Белла не наблюдается при "классическом" состоянии фотона (т.е. когда это поток фотонов в пуассоновском распределении, а не приготовленные одиночные фотоны). Моя претензия именно в этом. Это не просто семантика, это конкретно неверные заявления со стороны научпопа.
Есть очень простой критерий: если вы наблюдаете существенно неклассические эффекты (суб-пуассоновскую статистику, отрицательную функцию Вигнера, нарушение неравенств Белла, туннелирование и т.п.), то это квантовая система. Во всех остальных случаях квантовое и классическое описание неотличимы.
Так мы-то говорим про классический свет, где фотоны имеют определенную поляризацию. Я уже писал тут выше, что моя главная проблема с постановкой проблемы, что мы типа своими глазами видим квантовый эффект. Я совершенно не спорю с тем, что если мы будем рассматривать квантовое состояние с самого начала, нам надо будет объяснять это квантово тоже.
Во-вторых,
Вот только перед фильтром фотон может не иметь ОПРЕДЕЛЁННОЙ поляризации (например, в случае запутанных фотонов), а проходят фотоны так же определённо
— в этом нет необычного тоже, это обычные проективные измерения. Вы коллапсируете чисто квантовое состояние (например запутанное) в полу-классическое (с четко заданным состоянием).
Да, примерно так. Вот срез-иллюстрация для гауссовского пучка как функция расстояния от оси распространения (на картинке интенсивность, а не амплитуда, но не суть):
Подготовительное (мое, тут) утверждение - что для того, чтобы наблюдать существенно квантовые эффекты, не обязательно детектировать единичные, скажем, фотоны.
Обязательно (или производить аналогичные квантовые измерения). Например, я в лабе делаю и измеряю запутанные состояния не одиночных фотонов, а их целых ансамблей. Но это специально подготовленные состояние и специальные измерители. Просто так "глазами" увидеть квантовые эффекты за очень редкими исключениями нельзя.
Можно в том смысле, что он не разрушает квантовое состояние, не нарушает когерентность, не сбивает фазу.
Это как раз не так: поляризатор (тот, про который в статье) проецирует состояние на конкретный измерительный базис, не сохраняя квантового состояния. Так что поляризатор — это не квантовый прибор в этом смысле. Фотон, прошедший через него, оказывается в "классическом" состоянии (т.е. не в суперпозиции или запутанности).
И он дает кому хочешь наблюдать существенно квантовый (по сравнению с фотонами-классическими-частицами) эффект.
Так в том-то и дело, что они сначала сами придумали, что надо рассматривать тут почему-то одиночные фотоны, а не электромагнитную волну, и сами же решили, что это квантовый эффект, наблюдаемый своими глазами.
Но тут не только в этом провал: они объясняют это все через суперпозицию, приплетают теорему Белла и т.п. Но это все банально не работает для макроскопических состояний, как мы наблюдаем своими глазами. Для наблюдения этих эффектов нужно специально приготовленное квантовое состояние фотона.
И конечно, научпоперы, которые поадекватнее (ну и которые скажем не десятый раз делают переводы с ухудшением и уже сами забыли с чего когда-то вполне разумно началось), противопоставляют "квантовую" поляризацию не "классической" поляризации максвелловской, а вот тем самым (не реальным, а воображаемым) фотонам, которые как классические камешки, без суперпозиции в пространстве поляризаций (которая к классическим "камешкам" с трудом как-то и примысливается).
А вот с этим я согласен. Если бы эти статьи писались не с понтом, что мы наблюдаем квантовые эффекты своими глазами, а что это эффект, который для одиночных фотонов необъясним в рамках "фотон-как-камушек" парадигмы, то у меня не было б никаких к ним вопросов.
Кстати, любопытно, что до сих пор гравитацию не измеряли для объектов легче ~100мг. Так что неизвестно, действует ли она там вообще. Не говоря уж о малых расстояниях: там мы на расстояниях ближе пары мм тоже ничего не знаем.
Про историю — согласен, но это очень большая работа. Для этого нужна прямо серьезная мотивация написания текста.
В воздухе запахло весной...
ясно-понятно, вопросов больше не имею
Где здесь хоть что-то сказано про "крах"?
Это не так, специальная теория относительности замечательно сочетается с квантовой механикой на все сто. Общая теория относительности — тоже, вплоть до сверхвысоких энергий (или сверхмаленьких расстояний). Мы не умеем квантовать гравитацию, но это вообще другое.
Это просто не так. Положение, скорость и ускорение отлично определены в квантах.
Это где они потерпели крах, позвольте узнать?
Я даже залинковал это в своем комменте ;)
О, сколько вам открытий чудных! Это вы еще про парадокс шеста и сарая не слышали...Вот вы берете длинную палку и сарай с двумя воротами. Палка длиннее сарая, так что если вы ее упрете в дальнюю дверь, она будет высовываться из передней. А теперь разгоняйте палку почти до скорости света, в СО сарая она сожмется и в какой-то момент можно будет закрыть переднюю дверь тоже, так что вся палка окажется внутри сарая. Но с точки зрения лестницы это сарай движется и сокращается в длине, так что она уж никак не может влезть в него. Ваааааат
Могу не смотря сказать, что там ничего квантового нет (в том же смысле, как в моем разборе). Чтобы наблюдать квантовые эффекты, нужны квантовые объекты наблюдения (одиночные фотоны, электроны и т.п.), а их на коленке не собрать.
У этой картинки есть подпись, в которой я уточняю, что именно изображено. К сожалению, "правильной" картинки не найти, а я не специалист в красивых картинках:) В конце статьи — моя попытка сделать "правильную".
Я не думаю, что вопрос "что такое электромагнитные колебания" это к физике. То есть, это возмущение электромагнитного поля. У них нет нет дальнейшей структуры. Фотоны — просто квант возмущения этого поля, его структура не отличается от ЭМ волны.
Но физика не отвечает на вопрос "что это такое на самом деле".
Может быть и один. Фотон — это волна, не частица (частиц вообще не существует). Его размеры могут быть десятки километров, например.
Не очень понимаю, как это связано, если честно. То, о чем вы говорите — дифракция. Это реальный эффект, конечно, хотя на поляризаторах он минимален и не дает особого вклада.
Вот момент про неидеальный фильтр, через который "просачивается" волна — это совсем непонятно (и при чем тут фаза). Фильтр — прозрачная пластинка, обычно или из специального материала, или с наночастицами определенной формы внутри стекла. Дифракция в этом случае не играет роли.
Это сильно зависит от источника. Если это лазер, то обычно он достаточно монохроматичен (т.е. практически вся энергия находится на одной частоте) и в нем нет "разных фазовых состояний".
Импульс по определению не может быть определенной частоты: соотношение неопределенности (т.е. преобразование Фурье) задают связь между длительностью импульса и его спектром: чем короче импульс, тем шире спектр. Монохроматичным может быть только непрерывный свет.
Я его и выбрал потому, что это, наверное, самый популярный пример из разряда "квантовая механика для чайников". Я его видел десятки раз (и на хабре тоже, кстати).
В этом смысле все, что мы наблюдаем — квантовые эффекты. Но это абсурд. Они пишут "это страннее, чем вы думаете". Это — ерунда, тут нет ровно ничего странного, это эффект, который могут объяснить школьники без привлечения чего-либо квантового.
Нет, не нужна никакая виртуозность. Одиночные фотоны, например, имеют корреляционную функцию второго порядка отличную от 1. Со слабым потоком фотонов не сделать толком ничего полезного, в отличие от одиночных фотонов — именно из-за их разного состояния.
Нет, тут просто нет никакого квантового эффекта, наблюдаемого своими глазами.
Конечно, обычно их и используют во всех подобных экспериментах.
Не то же самое. Вы сравниваете два разных эффекта. Если бы вы сравнивали ту же интерференцию с фотонами — у меня не было бы вопросов. Но мы говорим про конкретный эксперимент с поляризацией, где научпоп рассказывает про запутанность и теорему Белла. Так вот, ни запутанности, ни теоремы Белла не наблюдается при "классическом" состоянии фотона (т.е. когда это поток фотонов в пуассоновском распределении, а не приготовленные одиночные фотоны). Моя претензия именно в этом. Это не просто семантика, это конкретно неверные заявления со стороны научпопа.
Есть очень простой критерий: если вы наблюдаете существенно неклассические эффекты (суб-пуассоновскую статистику, отрицательную функцию Вигнера, нарушение неравенств Белла, туннелирование и т.п.), то это квантовая система. Во всех остальных случаях квантовое и классическое описание неотличимы.
Так мы-то говорим про классический свет, где фотоны имеют определенную поляризацию. Я уже писал тут выше, что моя главная проблема с постановкой проблемы, что мы типа своими глазами видим квантовый эффект. Я совершенно не спорю с тем, что если мы будем рассматривать квантовое состояние с самого начала, нам надо будет объяснять это квантово тоже.
Во-вторых,
— в этом нет необычного тоже, это обычные проективные измерения. Вы коллапсируете чисто квантовое состояние (например запутанное) в полу-классическое (с четко заданным состоянием).
Ну да, я вроде про это и говорю: для этого всего не нужны кванты. Или я не понял вас?
Да, примерно так. Вот срез-иллюстрация для гауссовского пучка как функция расстояния от оси распространения (на картинке интенсивность, а не амплитуда, но не суть):
Обязательно (или производить аналогичные квантовые измерения). Например, я в лабе делаю и измеряю запутанные состояния не одиночных фотонов, а их целых ансамблей. Но это специально подготовленные состояние и специальные измерители. Просто так "глазами" увидеть квантовые эффекты за очень редкими исключениями нельзя.
Это как раз не так: поляризатор (тот, про который в статье) проецирует состояние на конкретный измерительный базис, не сохраняя квантового состояния. Так что поляризатор — это не квантовый прибор в этом смысле. Фотон, прошедший через него, оказывается в "классическом" состоянии (т.е. не в суперпозиции или запутанности).
Так в том-то и дело, что они сначала сами придумали, что надо рассматривать тут почему-то одиночные фотоны, а не электромагнитную волну, и сами же решили, что это квантовый эффект, наблюдаемый своими глазами.
Но тут не только в этом провал: они объясняют это все через суперпозицию, приплетают теорему Белла и т.п. Но это все банально не работает для макроскопических состояний, как мы наблюдаем своими глазами. Для наблюдения этих эффектов нужно специально приготовленное квантовое состояние фотона.
А вот с этим я согласен. Если бы эти статьи писались не с понтом, что мы наблюдаем квантовые эффекты своими глазами, а что это эффект, который для одиночных фотонов необъясним в рамках "фотон-как-камушек" парадигмы, то у меня не было б никаких к ним вопросов.
Кстати, любопытно, что до сих пор гравитацию не измеряли для объектов легче ~100мг. Так что неизвестно, действует ли она там вообще. Не говоря уж о малых расстояниях: там мы на расстояниях ближе пары мм тоже ничего не знаем.
Про историю — согласен, но это очень большая работа. Для этого нужна прямо серьезная мотивация написания текста.