Танцующие над жидкостью микрокапли ведут себя как квантовые частицы и демонстрируют дифракцию на щели.

GD Star Rating
loading...

29 Responses to Танцующие над жидкостью микрокапли ведут себя как квантовые частицы и демонстрируют дифракцию на щели.

  1. Nodam:

    какие развратницы!

  2. Ikaenko:

    Хах, действительно, шикарная макро-аналогия для эксперимента с двумя щелями.

  3. Ef7Yes:

    На воображаемом экране никакой двухщелевой дифракционной картины не получится в этом эксперименте с капельками. Аналогия красивая, но очень далекая. Но так то да, «бросая камни в воду, смотри на круги, ими образуемые…». Стоячие волны в плоской мембране и на поверхности жидкости в стакане — прямая дорога к пониманию сферических функций и всякой квантовомеханической математики.

  4. RetZero:

    планировалось, видимо, показать интерференцию, не зря там две щели стояло. но интерферировать оказалось не с чем, поэтому опыт быстро назвали демонстрацией дифракции. неплохо, неплохо.

  5. Rumblack:

    нужна когерентность

  6. GKaZZ:

    очень наглядно. становится понятен не только корпускулярно-волновой дуализм, а так же и куда исчезают и откуда появляются частицы в планковских масштабах, вся эта квантовая пена реально ПЕНА

    только непонятно, что есть основа на самом деле, как та жидкость в опыте. что у нас колеблется под «капельками»? если это нечто жидкое можно тупо зачерпнуть? а если нырнуть в это нечто?

    ебышки-воробышки, да тут курить и курить

  7. GKaZZ:

    если все действительно так, то наш большой взрыв — это как будто просто кто-то пернул в джакузи

  8. NamYes:

    Ну, вообще-то дифракционная картина из частиц у них получается, по крайней мере на одной щели:

    Делают так:

    науко-научный сайт

    Гистограмма точек прилёта частицы получается такой:

    науко-научный сайт

    Но, да, эта далёкая аналогия будоражит кое-кому фантазию.

  9. Ef7Yes:

    Ага, однощелевая сомнений не вызывает. Для двухщелевой необходима «одновременность» пребывания капельки в двух щелях, чего нет. Если будем просто волну пускать, без капелек, то будет двухщелевая, но такая скучная.

  10. GKaZZ:

    я извиняюсь, но почему собственно капелька-корпускула должна пребывать в двух щелях именно одновременно? может на самом деле в микромире так и происходит — волны от нее проходят в обе щели, а сама капля-корпускула как была одна, так и остается одна, неделимая, и рандомно проходит то в одну то в другую щель.

    осталось понять, почему наблюдение момента через какую именно щель она прошла убирает эти волны под ней.

  11. RetZero:

    я так понимаю, в этой модели это одинаковость масс прыгающих капелек, ну и скорость волн, конечно

  12. Ef7Yes:

    В проявлении волновых свойств частиц есть много общего с волновыми свойствами электромагнитных волн, в частности, света. Аналогии с оптическими явлениями, дифракцией и интерференцией, помогает многое уложить в голове. Лекции Э.Ферми по квантовой механике с этих аналогий начинаются. Волновое поле частиц очень похоже на электромагнитное. Но есть и важное отличие — с самого начала и по сей день непонятно толком, что же там колеблется и интерферирует. Электромагнитное поле всё же не годится, как, например, объяснить пространственную периодичность порядка ангстрема электромагнитного поля электрона у которого энергия 100эВ? И почему это фотону для достижения такой пространственной периодичности надо иметь энергию 10кэВ, а электрону 100эВ? Это только одна из трудностей. Из сопоставления квантовомеханической математики, немного опередившей эксперимент, с этим самым экспериментом родилась одна из наиболее популярных и непротиворечивых интерпретаций волнового поля как поля, задающего вероятность обнаружить частицу там или тут. Точнее амплитуду вероятности. Копенгагенская интерпретация её назвали, 1927 год, Бор и Гейзенберг. По ней получается, что точечная частица, такая как электрон, одновременно пребывает везде, но с разной вероятностью. Многократные измерения в одних и тех же условиях дадут результат, что частица таки точка, но в каждом эксперименте она будет появляться в новом месте. Если частицу не трогать вообще, не пытаться её локализовать и определить её положение, ведет она себя так, словно бы движется одновременно по всем мыслимым траекториям, просто с разной вероятностью. При описании двухщелевой дифракции одной частицы выглядеть это будет так, что электрон одновременно проходит через обе щели, словно бы он распараллелился. На эту тему есть еще одна интерпретация, многомировая, но она скорее интересна философам и фантастам, чем физикам. Попытки выяснить, через какую же щель электрон проходит, автоматически изменят условия эксперимента и нарушат дифракционную картину. В точности то же самое будет и с фотонами.

  13. NamYes:

    Я подозреваю, что прав и двухщелевой эксперимент у них действительно не получился. Иначе почему ни в одной их публикации про него не написано?

    Видимо, эти их кадры с двухщелевым экспериментом сгодились только для этой популярной теблогередачи, а интерференционной-то картины они на самом деле не дают. Да и с какой стати, действительно, аналогия с квантовой механикой должна быть хоть сколь-нибудь полной? Помимо аргумента «ну, чем-то похоже, а чем-то совсем не похоже»?

  14. 9niNo:

    что там делает Морган Фримэн

  15. RetZero:

    важно, чтобы разница фаз во времени не менялась, а не чтобы фаза совпадала. если разница не равна нулю, но постоянна, мы интерференционную картину все равно получим

  16. Ef7Yes:

    В случае же со щелями и капельками дифракционная картина от одной щели может быть понята так вот. Это я сам придумал, могу сейчас написать немного лажи. Во время прохождения капелькой щели, волна под этой капелькой будет ограничена размером щели. То есть попадая в щель, капелька будет эффективно возбуждать только те волны в жидкости, которые в этой щели окажутся стоячими. Это будет хорошо заметно не для любых сочетаний массы капельки, свойств жидкости и размера щели, т.е. все это подбиралось наверняка, но это догадки. Вот представим, что размер щели кратен длине волны на поверхности жидкости. Тогда капельке будет выгодно занять такое место в щели, которое соответствует максимальной амплитуде стоячей волны. Вроде видео подтверждает. Отсюда «дифракционные» пики на однощелевой гистограмме. Тоже не вполне дифракция, даже однощелевая.
    Теперь представим, что стреляем по капельке в эти вот две щели, что получим? Сумму двух гистограмм, а не интерференцию от двух щелей, для которой причин не видно.

  17. NamYes:

    Так ведь картинка «псевдодифракции» выше — это не гистограмма положений частицы в щели, а гистограмма направлений (углов), по которым частица улетает из щели.

  18. Ef7Yes:

    При прохождении щели капелька получает добавку к импульсу. Как предположил, из-за наличия выгодных положений капельки в щели, потому что стоячие волны. Могу ошибаться.

  19. NamYes:

    Простите меня, дурака. Прозевал. Двухщелевой эксперимент описывается в конце этой же их статьи (ссылка выше). Там всё сплясывает. Синяя огибающая — фит дифракции плоской волны на одной щели, чёрная — фит интерференционной картины плоской волны на двух щелях.

    науко-научный сайт

  20. GKaZZ:

    а я уж обрадовался что этим видеороликом можно вот это всё малопонятное в микромире объяснить. тем не менее, эти волны и капельки — наверное лучшая аналогия из всего предложенного ранее.

    пугает то что как ты говоришь «непонятно толком, что же там колеблется и интерферирует»

    то есть до сих пор непонятно что такое электромагнитные колебания? получается что непонятно что именно колеблется? пространство? какое-то первичное поле? несомненно это колебания того, из чего всё вокруг на самом деле и состоит, ну как в этом примере — колебания поверхности воды.

    и капельки состоят из воды, и волны состоят из воды, и именно взаимодействие колебаний, а не самих капелек видимо и рождает то что мы называем материей. а пустота — никакая не пустота, а просто некая поверхность без колебаний

    и раз мы не можем поймать за хвост «капельку» (электрон) а можем оперировать только вероятностью нахождения его где-то на поверхности, то может его и нету совсем? может только вот эти вот круги на воде и есть всё что мы видим вокруг? без капелек. были капельки, но они схлопнулись и стали опять частью поверхности воды, утонули.

    а вот это как раз объясняет, каким образом электрон может «распараллеливаться» при прохождении щелей, и видимо объясняет куда исчезает дифракционная картинка если наблюдать через какую именно щель он прошел — он каким-то образом из волны превращается назад в каплю. но в любой момент может опять бульк — нету, только круги на воде

    есть в этом смысл или я уж совсем того этого?

  21. Ef7Yes:

    Посыпаю голову пеплом или чего там делают, когда неправ. По крайней мере пока не разберусь. Посмотрел сначала вторую ссылку, не впечатлило, и первую не смотрел. А первая — совсем другое дело.

  22. Ef7Yes:

    Вполне возможно, что в написанном мною выше я впал в импринтинг, т.е. повторил уже приевшиеся известные вещи, игнорируя новизну. Вторая ссылка от -а, очень рекомендую её посмотреть. Но всё же да, физический смысл волнового поля и его связь с «привычными» полями пока что вызывает массу вопросов, по крайней мере, у меня так. Shut up and calculate — актуальности не потеряло, а хотелось бы.

  23. Ef7Yes:

    Первая, первая же ссылка!

  24. GKaZZ:

    спасибо, глядел. стыдно признаться, но ввиду того что я не настоящий сварщик, все эти выкладки с рассчетами и формулами и графиками в пдфах makes me очень sad. и это не лентяйство, просто представь сколько мне придется талмудов изучить ради понимания одной той статьи.

    однако прочитав еще в детстве книженцию «Теория относительности для миллионов» не теряю надежд на то, что настоящие сварщики смогут всё (ну то есть вообще всё, даже квантовую физику) объяснить обычным русским языком, местами даже матерным, местами на не совсем точных аналогиях, но так чтобы было по крайней мере было понятно о чем речь

    так вот, с двумя щелями получилось у них или нет?

  25. Ef7Yes:

    В статье по первой ссылке, из которой картинка, авторы утверждают, что всё получилось. Объяснение при прохождении одной щели качественно совпадает с моими фантазиями. Если же рядом есть вторая щель, причем её размеры и расстояние до первой щели порядка длины волны, то возникает еще одна добавка к импульсу из-за интерференционных эффектов на второй щели. В результате имеем что-то похоже на двухщелевую дифракцию. Насколько похожую — еще не разобрался.

  26. NamYes:

    Там вот ещё что: важно не только чтобы расстояние было порядка длины волны, но и чтобы «волновой пакет» частицы был достаточно большой и «доставал» до второй щели.

    А так, да, картинки совпадают с классической дифракцией/интерференцией на двух щелях с точностью до погрешностей эксперимента.

    Причём в конце они воспроизвели двухщелевой эксперимент на компе, в симуляциях. У них есть хорошая численная модель для описания поведения этих «прыгаюших над жидкостью частиц», и если её применить к схеме с двумя щелями, то тоже видно эту интерференцию.

  27. Rumblack:

    ну да, наверное, из-за того что подложка вибрирует на одной частоте и капельки создаются одинаковым способом, то всё работает.

  28. OgGood:

    популяризует науку. кэп.

Добавить комментарий