ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Александр Юрьевич / Запись

БЫСТРЕЕ СКОРОСТИ СВЕТА?

voix
23.09.2011
00:56
Нейтрино, направленные из ЦЕРН в подземную лабораторию Гран-Сассо в Италии на расстояние в 732 км (проект OPERA), добирались до места назначения в среднем на 60 наносекунд раньше, чем если бы передвигались со скоростью света.

Всего было проведено около 16 000 измерений, точность которых, по утверждению ученых, составила 10 наносекунд.

В пятницу, 23 сентября, в ЦЕРН пройдет семинар, где будут обсуждены полученные результаты.


P.S. Статья в Архиве - "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam"

P.P.S. Комментарий данной новости на Элементах - "Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино"
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

23.09.2011 01:06#
voix
Быстрее скорости света?
Сомнительно, конечно.

Но, с другой стороны, от нейтрино можно ожидать любых сюрпризов :)
23.09.2011 19:36#
Быстрее скорости света?
Сомнительно. Результат на пределе чувствительности их эксперимента. Скорее всего что-то не заметили.
23.09.2011 19:52#
Быстрее скорости света?
В самом деле, если уж нейтрино могут двигаться быстрее света, то почему бы им не превысить его скорость раза в два, полтора? А то весь эффект на пределе чувствительности, когда чего-то не заметили или не хотели заметить. Думаю, вся эта история придумана для разогрева публики перед Нобелевской неделей.
Вот неплохая статья: http://www.lenta.ru/articles/2011/09/23/cern/
24.09.2011 12:01#
putnik
Быстрее скорости света?
> Вот неплохая статья: http://www.lenta.ru/articles/2011/09/23/cern/ ...

В этой статье есть грубая неточность:
"Здесь, под толщей горных пород в 1,4 километра (при этом, кстати, комплекс почти на километр выше уровня моря), располагается крупнейшая в мире лаборатория по изучению элементарных частиц. Подобное расположение позволяет свести к минимуму фон, создаваемый космическими и земными нейтрино. ..."

Горная порода для нейтрино прозрачна. ;-)

Расположение в глубине горы сводит к минимуму фон от обычных частиц, но никак не от нейтрино.
И даже не от продуктов взаимодействия нейтрино с обычным веществом, т.к. такой акт взаимодействия может произойти в любой точке горной породы или детектора...
Другими словами, фон от нейтрино присутствует везде. :-)

Иллюстрации :
24.09.2011 17:00#
Быстрее скорости света?
"Другими словами, фон от нейтрино присутствует везде. :-)"

Тем не менее, абсолютно все нейтринные детекторы размещают либо глубоко в недрах Земли (у нас на Кавказе около Эльбруса), либо в толще воды или льда. Этим физики защищаются именно от фоновых нейтрино. На другие частицы нейтринные детекторы мало реагируют.
24.09.2011 17:14#
putnik
Быстрее скорости света?
> Тем не менее, абсолютно все нейтринные детекторы размещают либо глубоко в недрах Земли (у нас на Кавказе около Эльбруса), либо в толще воды или льда. Этим физики защищаются именно от фоновых нейтрино. На другие частицы нейтринные детекторы мало реагируют.

Этим физики защищаются от обычных частиц. ;-)
Если вы тем не менее не согласны, приведите пруф-линк. Очень интересно посмотреть на "защиту ... от ... нейтрино". :-)
24.09.2011 18:27#
Быстрее скорости света?
Мне кажется, коллега Наседкин прав: защищаются от космических лучей. В результате реакции нейтрино с нуклонами рождаются электроны или мюоны, которые тем или иным способом детектируют (например, по черенковскому излучению в воде), а мюоны и другие частицы космич. лучей будут мешать.
25.09.2011 05:27#
Быстрее скорости света?
<Автор: Лев И. Верновский ( levver )
Мне кажется, коллега Наседкин прав: защищаются от космических лучей.>
Он и прав и не прав одновременно. Защищаются не от самих частиц, а от того потока нейтрино, который они порождают в атмосфере и в грунте. С этой же целью закапывают и космические нейтринный телескопы, которые регистрируют именно нейтринный поток из космоса.
25.09.2011 07:04#
Быстрее скорости света?
СВЕРХСВЕТОВАЯ СКОРОСТЬ
По статье Доктора технических наук А. ГОЛУБЕВА.
http://www.rostup.narod.ru/gurnal/statii/sverhsvetovaya.htm

Весьма толковая статься по теме. Вот цитата

<Работы последних лет показывают, что при определенных условиях сверхсветовая скорость действительно может иметь место. Но что именно движется со сверхсветовой скоростью? Теория относительности, как уже упоминалось, запрещает такую скорость для материальных тел и для сигналов, несущих информацию. Тем не менее некоторые исследователи весьма настойчиво пытаются продемонстрировать преодоление светового барьера именно для сигналов. Причина этого кроется в том, что в специальной теории относительности нет строгого математического обоснования (базирующегося, скажем, на уравнениях Максвелла для электромагнитного поля) невозможности передачи сигналов со скоростью больше с. Такая невозможность в СТО устанавливается, можно сказать, чисто арифметически, исходя из эйнштейновской формулы сложения скоростей {VU(v+u) = (V + U)/(1 + V*U/c2)}, но фундаментальным образом это подтверждается принципом причинности. Сам Эйнштейн, рассматривая вопрос о сверхсветовой передаче сигналов, писал, что в этом случае "...мы вынуждены считать возможным механизм передачи сигнала, при использовании которого достигаемое действие предшествует причине. Но, хотя этот результат с чисто логической точки зрения и не содержит в себе, по-моему, никаких противоречий, он все же настолько противоречит характеру всего нашего опыта, что невозможность предположения V > с представляется в достаточной степени доказанной". Принцип причинности - вот тот краеугольный камень, который лежит в основе невозможности сверхсветовой передачи сигналов. И об этот камень, по-видимому, будут спотыкаться все без исключения поиски сверхсветовых сигналов, как бы экспериментаторам не хотелось такие сигналы обнаружить, ибо такова природа нашего мира.>

На мой взгляд, утверждение о том, что СТО - "неправильная" теория так же глупо, как и утверждение о том, что она верна всегда везде и при любых условиях.
СТО проверена многократно - вся физика высоких энергий на ней держится.
Другой вопрос, что из СТО в результате полуфилософских рассуждений делаются какие-то идиотские выводы. Например: "Информацию нельзя передавать со скоростью больше скорости света". Понятие "информация" - нефизическое. Никакой раздел физики ее не содержит и не дает определения. С тем же успехом я могу утверждать, что "энтропия не может перетекать со скоростью больше скорости света". Но те, кто имеет понятие о том, что такое энтропия, только ухмыльнутся.
25.09.2011 11:35#
voix
Быстрее скорости света?
>Принцип причинности - вот тот краеугольный камень, который лежит в основе невозможности сверхсветовой передачи сигналов

А я вот этого понять до сих пор не могу. Хоть бы кто-нибудь привел конкретный пример, из которого было бы видно, что нарушается причинность, если то же нейтрино будет двигаться со сверхсветовой скоростью.
27.09.2011 11:07#
Быстрее скорости света?
> А я вот этого понять до сих пор не могу. Хоть бы кто-нибудь привел конкретный пример, из которого было бы видно, что нарушается причинность, если то же нейтрино будет двигаться со сверхсветовой скоростью.

Про принцип причинности в применении к квантовой механике не скажу ничего, но в случае классических сигналов в СТО, если бы сверхсветовые сигналы были возможны, то можно было бы построить машину с движущимся повторителем сигнала, в которой бы переизлученный сигнал принимался приемником раньше, чем исходный сигнал передавался передатчиком, причем, в той же самой точке пространства.
27.09.2011 20:42#
voix
Быстрее скорости света?
>если бы сверхсветовые сигналы были возможны, то можно было бы построить машину с движущимся повторителем сигнала, в которой бы переизлученный сигнал принимался приемником раньше, чем исходный сигнал передавался передатчиком

Неконкретно, как-то :)

В статье о сверхсветовой скорости, которая здесь упоминалась, приведен конкретный пример, буд-то бы нарушения причинности:

"Предположим, что мы находимся на неком космическом чудо-корабле, движущемся быстрее света. Тогда мы постепенно догоняли бы свет, испущенный источником во все более и более ранние моменты времени. Сначала мы догнали бы фотоны, испущенные, скажем, вчера, затем - испущенные позавчера, потом - неделю, месяц, год назад и так далее.

Если бы источником света было зеркало, отражающее жизнь, то мы сначала увидели бы события вчерашнего дня, затем позавчерашнего и так далее. Мы могли бы увидеть, скажем, старика, который постепенно превращается в человека средних лет, затем в молодого, в юношу, в ребенка...

То есть время повернуло бы вспять, мы двигались бы из настоящего в прошлое. Причины и следствия при этом поменялись бы местами"



Не вижу я здесь никакого нарушения причинности. От того, что мы увидели сначала изображение старика, а затем изображение младенца, не отменяет того факта, что сначала родился младенец, а уже потом он превратился в старика. Точно так же, как прокручивание пленки в обратном направлении не меняет последовательности отснятых на ней реальных событий.

Поэтому я не понимаю, каким образом сверхсветовое движение способно поменять причину и следствие.
28.09.2011 11:06#
Быстрее скорости света?
> Не вижу я здесь никакого нарушения причинности. От того, что мы увидели сначала изображение старика, а затем изображение младенца, не отменяет того факта, что сначала родился младенец, а уже потом он превратился в старика. Точно так же, как прокручивание пленки в обратном направлении не меняет последовательности отснятых на ней реальных событий.

> Поэтому я не понимаю, каким образом сверхсветовое движение способно поменять причину и следствие.

Описанный вами пример, действительно, не нарушает принцип причинности. Но пример, нарушающий принцип причинности, построить легко, я ранее намекнул как. Хорошо, распишу подробно.

Допустим, у нас есть передатчик, который может посылать сверхсветовые сигналы. Соответственно, есть и приемник, умеющий их принимать, что важно. :) Берем их оба в руки, становимся в начале координат инерциальной системы отсчета под названием "1" и в момент времени 0 нажимаем на кнопку нашего передатчика, посылая сверхсветовой сигнал в положительном направлении (для простоты наше пространство одномерно). Назовем это излучение сверхсветового сообщения событием "А".

Пусть теперь некий приемник принимает это сверхсветовое сообщение в нашей инерциальной системе отсчета в момент времени t на расстоянии L. Назовем это событие "Б". Тогда скорость распространения сигнала v = L/t > c, таково свойство нашего сверхсветового передатчика.

Так как v>c, интервал А-Б пространственноподобный. Следовательно, для любой желаемой скорости |v'|>c существует такая инерциальная система отсчета, возможно, движущаяся относительно системы отсчета "1" со скоростью |V|<c, в которой скорость сигнала, то есть L'/t' (начало отсчета опять берем совпадающим с событием "А"), будет равна v'. При этом, так как |V|<c<v, L' будет всегда положительным, и для отрицательных v' окажется t' < 0, то есть событие "Б" в такой системе отсчета будет происходить раньше события "А", то есть в системе отсчета "2" сигнал будет лететь влево со сверхсветовой скоростью от события "Б" к событию "А", от приемника к передатчику.

Это уже не очень хорошо для принципа причинности, но еще не катастрофа. В конце концов, мы сами не можем непосредственно наблюдать событие "Б", и можем просто сказать, что таковы свойства сверхсветовых передатчиков, что некоторые приемники могут принимать их сообщения заранее. Чтобы построить катастрофу, выберем такую инерциальную систему отсчета "2", в которой v' < 0 и -v<v'<-c. Далее, расположим её начало совпадающим с событием "Б", и поместим туда же второй сверхсветовой передатчик, соединенный с приемником, так, чтобы принимаемый сигнал мгновенно ретранслировался обратно со скоростью -v. Так как система "2" инерциальная, она ничем принципиально не отличается от нашей системы "1", так что, такой передатчик существует в предположениях СТО и изотропии нашего одномерного мира.

То, что скорость отрицательная, означает, что ретранслированный сигнал направлен обратно к нам, а то, что он по модулю больше |v'| означает, что ретранслированный сигнал в системе "2" везде проходит раньше исходного сигнала, в том числе, пересекается раньше с нашей мировой линией, назовем это пересечение событием "В".

В нашей системе отсчета "1" события "А" и "В" происходят в одной точке пространства (начале координат), но "В" случается раньше. То есть приемник у нас в руках принимает ретранслированный сигнал раньше, чем мы нажимаем на кнопку передатчика, посылая исходный сигнал, что позволяет нам заработать кучу денег на халяву, убить отраженным сверхсветовым лучем своего дедушку и так далее, полный набор парадоксов. То есть следствие наблюдается нами раньше причины и принцип причинности разрушен. :)
28.09.2011 15:18#
voix
Быстрее скорости света?
Ничего не понял :)

Допустим, сверхсветовой сигнал летит слева направо со скоростью v.

Если вторая система отсчета движется со скоростью V<c в ту же сторону, что и сигнал, то в ней скорость сигнала v' будет просто меньше v. Также во второй системе отсчета будут двигаться приемник и передатчик в сторону, противоположную движению сигнала. Т.е. справа налево.

Если же вторая система отсчета движется со скоростью V<c навстречу сигналу, то не совсем понятно, как в таком случае складывать скорости. Но скорее всего, в этой системе отсчета сигнал будет двигаться со скоростью v', которая несколько больше v. Приемник и передатчик в этой системе отсчета будут двигаться слева направо, в сторону движения сигнала.

Какой случай вы рассматриваете?
28.09.2011 15:31#
Быстрее скорости света?
> Если вторая система отсчета движется со скоростью V<c в ту же сторону, что и сигнал, то в ней скорость сигнала v' будет просто меньше v. Также во второй системе отсчета будут двигаться приемник и передатчик в сторону, противоположную движению сигнала. Т.е. справа налево.

> Если же вторая система отсчета движется со скоростью V<c навстречу сигналу, то не совсем понятно, как в таком случае складывать скорости. Но скорее всего, в этой системе отсчета сигнал будет двигаться со скоростью v', которая несколько больше v. Приемник и передатчик в этой системе отсчета будут двигаться слева направо, в сторону движения сигнала.

Скорости нужно всегда преобразовывать по Лоренцу :)

В момент "А" начала координат систем совмещены, координаты события "А" в обоих системах равны (0,0), событие "Б" в нашей системе отсчета находится в координатах (L,t), а в движущейся со скоростью V системе координаты того же события "Б" будут (x',t'), которые можно получить из (L,t) преобразованием Лоренца. Тогда v=L/t, v'=x'/t'. Так что легко проанализировать график v'(V), где -c < V < c. Это упражнение по матану http://lurkmore.ru/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BD для первого семестра первого курса. ;)

В результате окажется, что выбором V по модулю меньше c можно из v > c получить любое значение v', по модулю большее c.
28.09.2011 16:08#
voix
Быстрее скорости света?
>Скорости нужно всегда преобразовывать по Лоренцу

Тогда понятно :)

Но в случае сверхсветовых скоростей возможна какая-нибудь модификация этой формулы.
28.09.2011 16:39#
Быстрее скорости света?
В рамках СТО - нет, невозможна. Так как скорость сигнала по определению есть пространственное расстояние между двумя событиями делить на время между двумя событиями, события есть точки в пространстве-времени и никак не преобразуются, то есть, сами события от скоростей не завсят.
29.09.2011 15:56#
Быстрее скорости света?
Однако, релятивистский джет, именно так и рассчитывают :)
Просто СТО.

Говорят, это настолько тривиально, что даже стыдно задавать экспериментаторам из ЦЕРНА такой вопрос...
Считается, что они это предусматривали...
Однако у меня на этот счет сомнения.
Кто бы у них это спросил???

http://elementy.ru/blogs/users/wpiter/

Может Игорь Иванов поможет?
29.09.2011 17:53#
Быстрее скорости света?
Прямых измерений скорости света до сих пор нет. По сути нет возможности сравнивать, ведь таким способом , как измерили скорость нейтрино,скорость света не измерили.
28.09.2011 22:47#
bodrenko
Быстрее скорости света?
Полностью поддерживаю! Нет никакого нарушения принципа причинности при движении на сверхсветовых скоростях. Да, визуально мы будем видеть как будто следствие наступило раньше причины. Но только визуально. На самом же деле причина и следствие не поменяются местами. И если у нас будут приборы измеряющие события быстрее скорости света мы этот факт сможем зафиксировать. При использовании приборов измеряющих со скоростью света, мы можем прийти к неправильному выводу о нарушении принципа причинности.
Измерения со скоростью света зашиты(!) в СТО. Поэтому если пользоваться формулами СТО для сверхсветовых сигналов, то автоматом получим нарушение принципа причинности.
В "классических" энштейновских мысленных экспериментах платформа вагона для определения своего места положения фиксируется наблюдателем с помощью световых(!) сигналов. А если иметь возможность посылать сигнал со сверхсветовой скоростью, то ситуация и формулы поменяются)
28.09.2011 23:56#
putnik
Быстрее скорости света?
> Полностью поддерживаю! Нет никакого нарушения принципа причинности при движении на сверхсветовых скоростях. Да, визуально мы будем видеть как будто следствие наступило раньше причины. Но только визуально. На самом же деле причина и следствие не поменяются местами. И если у нас будут приборы измеряющие события быстрее скорости света мы этот факт сможем зафиксировать. При использовании приборов измеряющих со скоростью света, мы можем прийти к неправильному выводу о нарушении принципа причинности.
Измерения со скоростью света зашиты(!) в СТО. Поэтому если пользоваться формулами СТО для сверхсветовых сигналов, то автоматом получим нарушение принципа причинности.
В "классических" энштейновских мысленных экспериментах платформа вагона для определения своего места положения фиксируется наблюдателем с помощью световых(!) сигналов. А если иметь возможность посылать сигнал со сверхсветовой скоростью, то ситуация и формулы поменяются)


Вот-вот...
И я с вами. :-) Я тоже так думаю.
25.09.2011 13:51#
voix
Быстрее скорости света?
Статья, ссылку на которую вы привели, была опубликована в журнале "Наука и жизнь", там она с иллюстрациями. В том числе со схемой "сенсационного" опыта Ли Джун Вонга, статья которого имеется в Архиве



Если бы в такой схеме был выпущен одиночный лазерный импульс, то он никак не мог пройти среду со скоростью большей, чем скорость света в вакууме.

Т.е. в условиях вакуума возможна только такая картина, изображенная на следующей иллюстрации



Кстати, нужно убрать конечную угловую скобку в вашей ссылке на статью, чтобы она стала кликабельной
27.09.2011 12:02#
Быстрее скорости света?
> Если бы в такой схеме был выпущен одиночный лазерный импульс, то он никак не мог пройти среду со скоростью большей, чем скорость света в вакууме.

В том-то и дело, что там пускали именно одиночный импульс. Причина возникновения парадокса в нечеткости опеределения понятия "начало импульса". Усиленный средой импульс хоть и приходил казалось бы раньше исходного, но не раньше срабатывания триггера, инициирующего лазерный импульс.

Кстати, линейные системы на самом деле могут обладать отрицательным групповым временем задержки в ограниченном частотном диапазоне, вопреки распространенному заблуждению.
27.09.2011 15:41#
voix
Быстрее скорости света?
>В том-то и дело, что там пускали именно одиночный импульс. Причина возникновения парадокса в нечеткости опеределения понятия "начало импульса"

Не думаю, что в этом проблема.

Допустим, имеется стержень, на торце которого производится возмущение. Даже передний фронт этого возмущения не может перемещаться по стержню быстрее скорости света.

В противном случае должно быть нечто (например, поле), распространяющееся со скоростью переднего фронта, т.е. со сверхсветовой скоростью (по аналогии с распространением электрического тока в проводнике при замыкании контакта).

Либо скорость взаимодействия должна быть сверхсветовой (по аналогии с волной, распространяющейся по составу в начале движения).


При этом, разумеется, не должно быть никаких боковых источников возмущения, иначе это будет случай сверхсветового "зайчика".
27.09.2011 16:04#
Быстрее скорости света?
> Допустим, имеется стержень, на торце которого производится возмущение. Даже передний фронт этого возмущения не может перемещаться по стержню быстрее скорости света.

Разумеется, проблема только в том, что именно мы принимаем за этот самый "передний фронт"? Посмотрите на графики импульсов на вашей же картинке. Где именно у них начинается передний фронт? Допустим, мы посмотрели невооруженным глазом и отметили карандашом начало этого переднего фронта. Если мы посмотрим в лупу, мы обнаружим, что этот "передний фронт" на самом деле начался немного раньше, если, разумеется, шумы нам не помешают. Просто за счет бесконечной дифференцируемости физического импульса. Что и происходит в усиливающей среде - усиливающая среда обнаруживает более раннее начало этого переднего фронта, как лупа с картинкой.
27.09.2011 19:55#
voix
Быстрее скорости света?
Давайте спустимся на микроуровень.

Допустим, стержень состоит из возбужденных атомов. При облучении атомов торца стержня они излучат фотоны, которые, в свою очередь вызовут излучение соседних атомов. Таким образом излучение пройдет по всему стержню.

Объясните, как в данном случае может получиться сверхсветовая скорость?
27.09.2011 20:42#
Быстрее скорости света?
"Допустим, стержень состоит из возбужденных атомов. При облучении атомов торца стержня они излучат фотоны, которые, в свою очередь вызовут излучение соседних атомов. Таким образом излучение пройдет по всему стержню.

Объясните, как в данном случае может получиться сверхсветовая скорость? "

Если бы механизм движения фотонов в активной среде был таким, как Вы его описали, то, конечно же, никакого сверхсветового ускорения фронта волны не наблюдалось бы. Из теории цепей известно, что среда не задерживает, а, наоборот, ускоряет прохождение сигналов в том и только том случае, если её фазо-частотная характеристика имеет падающий характер.

По-моему, это возможно, если ещё не излучённые фотоны уже участвуют в общей интерференционной картине внутреннего поля лазера. Это предположение основывается на однофотонных экспериментах, проведенных во многих лабораториях мира. Например, поток когерентных фотонов ослабляется до такой степени, чтобы в среднем между лазером и чувствительным фотодетектором было меньше одного фотона. Статистическая обработка потока однофотонных импульсов показала, как и следовало ожидать, что они распределены по закону Пуассона. Затем разными методами в разных лабораториях когерентный поток фотонов превращался в некогерентный. Фаза каждого фотона теперь распределена по равномерному закону. Выяснилось, что распределение потока некогерентных фотонов подчиняется закону Бозе-Эйнштейна, который представляет собой релеевское усреднение закона Пуассона. Из статистической радиотехники известно, что релеевские флуктуации случайной величины имеют место в том и только том случае, когда интерферируют бесконечное количество синусоидальных колебаний.

Обратите внимание на этот результат. На фотодетекторе изредка регистрируются одиночные фотоны. Чаще всего, когда лазер излучает очередной фотон, предыдущий уже поглощён детектором. Тем не менее, результаты экспериментов таковы, будто и ещё не излучённые фотоны, и уже поглощённые детектором все вместе участвуют в интерференции.
27.09.2011 21:01#
voix
Быстрее скорости света?
>Если бы механизм движения фотонов в активной среде был таким, как Вы его описали, то, конечно же, никакого сверхсветового ускорения фронта волны не наблюдалось бы

Хорошо, а возможно ли вообще описание движения фотонов в активной среде на микроуровне, из которого следовала бы сверхсветовая скорость сигнала?
27.09.2011 22:25#
Быстрее скорости света?
"Хорошо, а возможно ли вообще описание движения фотонов в активной среде на микроуровне, из которого следовала бы сверхсветовая скорость сигнала?"

На микроуровне вообще не описывается движение фотонов. В КЭД есть только оператор рождения и оператор уничтожения. Оператора движения в КЭД нет. Поэтому используется классическое описание поля и классическая теория цепей.
P.S. Спасибо за подсказанные каналы распада, но я уже окончательно отказался от идеи составного фотона. Кроме того, уже практически доказано наличие массы у нейтрино, а других безмассовых фермионов на горизонте науки не видно.
27.09.2011 22:36#
voix
Быстрее скорости света?
>уже практически доказано наличие массы у нейтрино

Доказано будет только после того, как эту массу измерят :)
28.09.2011 02:35#
Быстрее скорости света?
Доказано будет только после того, как эту массу измерят :)

Именно... Вот интересные соображения по поводу обработки данных измерений.
http://igorivanov.blogspot.com/2011/09/opera-2.html#more

В целом, я с ними согласен, и хочу добавить следующее. Такое впечатление, что при обработке исходили из того, что скорость всех нейтрино в импульсе ОДИНАКОВА. Если нейтрино имеет массу, то это не так, и при полученной величине результата, оно может существенно на него повлиять. Особенно подозрительно выглядит то, что на "плато" принятого импульса не прорезаются детали, присутствующие на "плато" отправленного.

Я заметил, что комментарии здесь идут с уклоном в то, что измеренное превышение скорости света уже воспринимается как данность. Ну... Как обычно для таких сенсационных экспериментов. Теоретикам и действительным и мнимым хочется, наконец, перевалить через эту проклятую скорость, а дальше, думается, дело пойдет! :) Но пока, увы, предъявленные данные до факта не дотягивают.
28.09.2011 04:53#
Быстрее скорости света?
<Автор: Хворостенко ( n.p.duel )
Обратите внимание на этот результат. На фотодетекторе изредка регистрируются одиночные фотоны. Чаще всего, когда лазер излучает очередной фотон, предыдущий уже поглощён детектором. Тем не менее, результаты экспериментов таковы, будто и ещё не излучённые фотоны, и уже поглощённые детектором все вместе участвуют в интерференции.>

Приношу извинения за то, что вклиниваюсь в дискуссию.
Вот эта фраза "еще не излученный"... Фотон полновесная частица только в импульсном представлении. Там у него есть определенная частота, энергия и импульс. В координатном представлении фотон, как таковой, фигурирует "везде". Поэтому разговоры о том, что он куда-то "летит" с какой-то скоростью я воспринимаю как-то болезненно. С другой стороны, вот "родился" фотон в "однофотонном процессе". Где он, собственно, родился? Если это место известно, тогда его импульс не определен, и это не фотон c известной hw. А если он родился "везде", отчего бы тогда ему самому с собой не интерферировать. То же самое и с моментом рождения. Если этот момент известен точно, тогда энергия не определена, и это не фотон.
Примерно этому учили в школе. Что, с тех пор у теоретиков взгляды на это дело переменились? Но вот я вижу популярные статьи, где люди всерьез рассуждают о путях прохождения фотона в оптических схемах. Как вроде это шарики с веером поляризации. А если мы рассматриваем все с позиций классической электродинамики, тогда о каких фотонах идет речь?
По мне, так никакой короткий импульс элктромагнитного излучения не может рассматриваться как фотон при анализе экспериментальных результатов. А только для таких импульсов можно сравнительно корректно определить понятие скорости прохождения какого-то пути, время рождения и регистрации.
Или здесь открыты какие-то новые горизонты?
28.09.2011 13:15#
Быстрее скорости света?
" В координатном представлении фотон, как таковой, фигурирует "везде". "

Сопоставьте эти совершенно справедливые слова с экспериментом, описанным мной в комментарии 27.09.11 20:42. В определённый момент времени фотодетектор, размещённый в определённой точке координатного пространства зафиксировал поглощение одиночного фотона. Экспериментатор знает, из какого лазера излучён этот фотон. Знает он, также, расстояние до лазера и скорость света. Поэтому экспериментатор с достаточной для него точностью определил момент и место излучения фотона. Накопив тысячи таких измерений экспериментатор вычислил плотность вероятностей распределения потока зафиксированных фотонов во времени и среднююю интенсивность этого потока.
По результатам экспериментов оказалось, что с вероятностью 0,99 в интервале между лазером и детектором не более одного фотона. Тем не менее, экспериментально полученная плотность вероятностей потока однозначно следует, что в каждый момент времени фотон на входе в фотодетектор интерферирует с десятками других фотонов, испущенных этим же лазером в другие моменты времени.
28.09.2011 13:41#
Быстрее скорости света?
> Тем не менее, экспериментально полученная плотность вероятностей потока однозначно следует, что в каждый момент времени фотон на входе в фотодетектор интерферирует с десятками других фотонов, испущенных этим же лазером в другие моменты времени.

Простите, почему "с другими фотонами"? В школе меня учили, что каждый фотон интерферирует сам с собой. То есть, если мы изготовим тысячу одинаковых установок, и в каждой прогоним единственный фотон, то накопив статистику, мы должны получить такую же интерференционную картину, как и в единственной установке с 1000-кратно повторенным однофотонным экспериментом. Если, конечно, хватит точности изготовления механики, чтобы всё не смазать из-за разброса геометрии установок.
28.09.2011 19:21#
Быстрее скорости света?
"Простите, почему "с другими фотонами"? В школе меня учили, что каждый фотон интерферирует сам с собой."

В школе вам рассказывали о других экспериментах, где фотон, действительно интерферирует сам с собой, например при прохождении через две щели. Но в комментарии 27.09.11 20:42 я описал совсем другие эксперименты. Перечитайте ещё раз комментарий. Подумайте, где здесь фотон может интерферировать сам с собой, и как могут получиться в экспериментах те результаты, которые на подобных установках получили во многих лабораториях мира?
28.09.2011 19:47#
Быстрее скорости света?
> В школе вам рассказывали о других экспериментах, где фотон, действительно интерферирует сам с собой, например при прохождении через две щели. Но в комментарии 27.09.11 20:42 я описал совсем другие эксперименты.

Буду благодарен если вы приведете ссылку на статью с подробным описанием подобных экспериментов, которые, по вашим словам, провели во многих лабораториях и в которых изменялось, как я понимаю этот ваш комментарий, распределение принимаемых детектором одиночных фотонов во времени.

PS Кстати, Рэлеевское распределение получается из суммы большого числа синусоид с разными частотами. Сумма большого числа синусоид одной частоты дает синусоиду той же частоты. Как наблюдаемую реализацию, разумеется.

PPS И не является ли это объяснением парадокса: устройство, крутящее фазу фотона непредсказуемым образом, обязательно размазывает его по частоте, и поэтому к детектору приходит единственный размазанный по спектру фотон, давая наблюдаемое распределение, интерферируя, тем не менее, сам с собой? ;)
29.09.2011 07:17#
Быстрее скорости света?
Эти эксперименты описаны в книге Я.Перина. Когерентность света. М: Мир, 1974. Говорят, что эту книгу можно найти по ссылке
http://bookinist.net/books/bookid-14557.htm
Не проверял, т.к. читаю только бумажную литературу.
29.09.2011 08:02#
Быстрее скорости света?
> Эти эксперименты описаны в книге Я.Перина. Когерентность света. М: Мир, 1974.

Ссылка битая, но за название книги - спасибо. Остальное - дело техники.

Так на какой странице смотреть описание эксперимента?
29.09.2011 13:51#
Быстрее скорости света?
"Так на какой странице смотреть описание эксперимента?"

Страниц я , конечно, не помню, поскольку читал книгу лет 20 назад. Если нужно будет, то посмотрю завтра в нашей институтской библиотеке. Помню только, что экспериментам и теории этих экспериментов Перина посвятил немало страниц в разных главах.
Если достанете эту книгу, то найдётё там описание многих ещё более интересных экспериментов. Особо советую вам обратить внимание на однофотонные эксперименты с интерференцией двух лазеров. Только представьте себе. Фотон по прямой линии летит от лазера к фотодетектору. На этот же детектор с весьма малой вероятностью в другое время может прилететь противофазный фотон от другого лазера. Если второй лазер включён в сеть, то фотоны ни от первого, ни от второго лазера никогда не регистрируются на данном детекторе. Если же второй лазер выключен, то фотоны первого лазера регистрируются с обычной интенсивностью.
Вопрос: откуда знает фотон, летящий к детектору, что ему туда лететь не нужно, т.к. после того как он будет поглощён веществом, туда же прилетит противофазный фотон от второго лазера? П.Дирак ответил на этот вопрос в духе копенгагенской школы: фотон интерферирует сам с собой, но в свете принципа неопределённости мы не знаем, из какого лазера он вылетел. Поэтому, мол, давайте считать, что он вылетел из обоих лазеров в противофазе с самим собой. В этом "объяснении" вся копенгагенская школа.
29.09.2011 14:33#
Быстрее скорости света?
> Если нужно будет, то посмотрю завтра в нашей институтской библиотеке.

Если вас не затруднит. Для конкретики. Заранее благодарен.

Я, конечно, не большой специалист в квантовой механике и, тем более, КЭД. Но для себя ваш прадокс я объяснил следующим образом. Если в системе может лететь вперед фотон, скажем, частотой 1 Гц, или фотон частотой 2 Гц, то из общих принципов квантовой механики следует, что может лететь и, например, фотон на 30% частотой 1Гц и на 70% частотой 2 Гц. Более того, если у компонентов этого смешанного фотона фиксированная начальная разность фаз, то если мы попытаемся набрать статистику поглощаемых детектором фотонов вдоль луча, мы обнаружим биения, то есть интерференционную картину. Так скорее всего и в описываемых вами экспериментах: на выходе из устройства вращения фазы летит фотон в подобном смешанном состоянии, в результате чего изменяется статистика при его детектировании неподвижным детектором. Так что хотелось бы попытаться проверить, насколько это моё представление совместимо с деталями этого опыта. А в то, что это устройство вращения фазы как-то влияет на состояние ЭМ волны в лазере, которая медленно вытекает дальше, я не верю, тем более, что там в резонирующей моде (надеюсь, лазер одномодовый) фотончиков очень много.

> Вопрос: откуда знает фотон, летящий к детектору, что ему туда лететь не нужно, т.к. после того как он будет поглощён веществом, туда же прилетит противофазный фотон от второго лазера? П.Дирак ответил на этот вопрос в духе копенгагенской школы: фотон интерферирует сам с собой, но в свете принципа неопределённости мы не знаем, из какого лазера он вылетел. Поэтому, мол, давайте считать, что он вылетел из обоих лазеров в противофазе с самим собой. В этом "объяснении" вся копенгагенская школа.

Если лазеры не синхронизированы специально введением связи межу резонаторами, то быть такого не может: мы должны наблюдать биения. Но в минимумах биений, ограниченное время, да, будет провал количества принятых фотонов.

У Дирака интересное объяснение и, главное, правильное, если подумать. Фотон - это квант ЭМ поля в системе в целом. Если мы рассматриваем взаимодействие лазерных лучей двух лазеров, мы обязательно должны считать собственные функции ЭМ поля внутри лазеров совместно. То есть каждый продетектированный фотон в системе - он, действительно, проистекает из обоих резонаторов двух лазеров сразу.

PS Впрочем, по поводу биений одного фотона смешанной частоты может быть я высказался чересчур смело: если мы мы при детектировании фотонов не избежим детектирования энергии этих фотонов, то никаких биений мы заметить наверное не должны. Есть над чем тут задуматься. :)
29.09.2011 14:56#
Быстрее скорости света?
Страницы я завтра в библиотеке выпишу и сообщу Вам. Но я сейчас проверил ссылку и уткнулся в в загадку. Из моей адресной книги ссылка открывается, а из Элементов - нет. Тогда я перенёс ссылку в адресную строку, и она открылась. Но скачать книгу оттуда почему-то не смог. Так что попробуйте ещё поэкспериментировать с этой ссылкой. Может быть у Вас получится скачать.
А завтра я сообщу страницы. Может быть где-то получите их скан.
29.09.2011 15:01#
Быстрее скорости света?
> Может быть у Вас получится скачать.

Спасибо, скан этой книжки я уже выкачал в другом месте. И уже даже забыл где. Интернет обширен. :)
30.09.2011 07:30#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
PS Впрочем, по поводу биений одного фотона смешанной частоты может быть я высказался чересчур смело: если мы мы при детектировании фотонов не избежим детектирования энергии этих фотонов, то никаких биений мы заметить наверное не должны. Есть над чем тут задуматься. :)

Именно есть над чем задуматься:) Насколько приятней иметь дело с человеком, который с пылу с жару что-то сказанет, а потом таки задумается. Эта тенденция нетипчна.
Извините меня за иронический тон. Просто Ваш двухчастотный фотон несколько шокировал.
"Однофотонные" эксперименты действительно парадоксальны, и попытки их интерпретировать приводят здравый смысл в замешательство.
Почему.
Ортодоксальная физика рассматривает электромагнитное поле в двух ипостасях - как поле и как скопище частиц.
Необходимость в этом возникла из того факта, что в актах поглощения-излучения энергия поля изменяется порциями. В микромире мы оперируем квантами поля, рассматривая их как частицы. В макрофизике оперируем полями и даже "лучами". Луч отличается от частицы тем, что начинается у источника и кончается у приемника.
Все в физике выглядело благопристойно, пока не появились лазеры и не научились одноактно излучать энергию, сравнимую с энергией одиночного фотона (кванта поля).
Вот этот Ваш "двухчастотный фотон" не является фотоном ни в каком смысле, поскольку его энергия существует только в смысле статистическом. Всякий раз поглощая его, Вы будете получать ту или иную энергию, но не промежуточную. Тем не менее, реально можно устроить систему способную случайно генерировать то один, то другой фотон, и "в среднем" это будет то, о чем Вы говорите.
Проблема в том, что Вы не можете экспериментально проследить путь этого "фотона" (да и обычного) и выяснить, что с ним происходит в промежутке между приемником и источником. Нельзя "изучать" фотон не взаимодействуя с ним. При любой такой попытке, Вы его либо поглотите, либо вообще не заметите. Проблема усугубляется тем, что экспериментатор ставит на "пути" светового импульса разного рода зеркала, поляризаторы и прочие штуки, обозначающие "траекторию" импульса. Далее, длина оптического пути делится на время между излучением и регистрацией, и вычисляется "скорость". Но подумайте, например, что происходит при отражении в зеркале. Тот ли самый фотон излучается, который поглотил какой-то атом зеркала, и какая при этом задержка?
Я бы мог смело списать все парадоксы однофотонных экспериментов на идеализацию их схемы, но, взяв с Вас пример, остерегусь делать это. Основная проблема в том, что ЭНЕРГИЯ ИМПУЛЬСОВ В ТАКИХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ СРАВНИМА С ЭНЕРГИЕЙ КВАНТА. А меньше кванта энергия не может быть ни излучена ни поглощена. И если этот импульс не фотон, то кто же он такой? Но никакой импульс не может быть строго монохроматическим, то есть мы не можем приписать ему определенную частоту и обозвать фотоном. Тем не менее, эти импульсы "ведут себя" как фотоны.
То есть, мы вынуждены констатировать, что современная физика не может корректно описать ситуацию в однофотонных экспериментах. В этом месте квантовая парадигма опять сталкивается с классической. Было бы, конечно, недурно сначала придумать красивую физическую интерпретацию всего этого, а потом подобрать подходящую математику, но наверняка случится все наоборот.

Не в тему.
Тут есть ссылка, пройдя по которой я обнаружил, что Эйнштейна обвиняют в том, что он спер у Пуанкаре преобразования Лоренца (звучит забавно, не так ли?). Так вот, основная заслуга Эйнштейна именно в том, что он придумал красивую физическую интерпретацию. Он и риманово пространство спер у Римана, и что? А уравнение Шредингера кто-то нарисовал много раньше Шредингера. А атомы придумал Демокрит, почему ему не дали Нобелевку? Плюнули бы на свои дурацкие правила, и дали бы посмертно. И так далее...
30.09.2011 09:21#
voix
Быстрее скорости света?
Допустим, излучается квант энергией 100 МэВ. Но, это излучается один фотон 100 Мэв или два фотона по 50 МэВ, или четыре по 25 МэВ?

В одночастичных экспериментах надежнее иметь дело с электронами. Электрон не делится :)
30.09.2011 13:18#
Быстрее скорости света?
"Допустим, излучается квант энергией 100 МэВ. Но, это излучается один фотон 100 Мэв или два фотона по 50 МэВ, или четыре по 25 МэВ?"

Фотоны не делятся на части. Все три перечисленные Вами варианта, это совершенно разные фотоны легко отличимые в экспериментах. Эйнштейн получил Нобелевскую премию именно за то, что показал, что сколько ни посылай одновременно на фотодетектор фотонов с недостаточно большой (ниже энергии ионизации) индивидуальной энергией, ни один из них не будет зарегистрирован.
30.09.2011 14:36#
Быстрее скорости света?
> Фотоны не делятся на части. Все три перечисленные Вами варианта, это совершенно разные фотоны легко отличимые в экспериментах. Эйнштейн получил Нобелевскую премию именно за то, что показал, что сколько ни посылай одновременно на фотодетектор фотонов с недостаточно большой (ниже энергии ионизации) индивидуальной энергией, ни один из них не будет зарегистрирован.

И тем не менее, если фотончики пройдут через нелинейную среду, появятся фотончики кратных частот.
30.09.2011 18:42#
Быстрее скорости света?
"И тем не менее, если фотончики пройдут через нелинейную среду, появятся фотончики кратных частот. "

В нелинейной среде фотоны поглощаются, возбуждают её и возбуждённая среда излучает новые фотоны кратных и комбинационных частот. Слипаться и делиться фотоны в принципе не могут
30.09.2011 14:50#
voix
Быстрее скорости света?
>Эйнштейн получил Нобелевскую премию именно за то, что показал, что сколько ни посылай одновременно на фотодетектор фотонов с недостаточно большой (ниже энергии ионизации) индивидуальной энергией, ни один из них не будет зарегистрирован

Вы не правы. Существует так называемая многофотонная ионизация. Даже когда частота лазера меньше порога ионизации она возможна путем одновременного поглощения нескольких фотонов.

А еще в однофотонных экспериментах кристаллом бората бета-бария фотон расщепляется на два фотона большей длины.
30.09.2011 19:05#
Быстрее скорости света?
"Эйнштейн получил Нобелевскую премию именно за то, что показал, что сколько ни посылай одновременно на фотодетектор фотонов с недостаточно большой (ниже энергии ионизации) индивидуальной энергией, ни один из них не будет зарегистрирован

Вы не правы. Существует так называемая многофотонная ионизация. Даже когда частота лазера меньше порога ионизации она возможна путем одновременного поглощения нескольких фотонов."

Значит Нобелевский комитет ошибся при назначении премии Эйнштейну. А если серьёзно, то Вы невнимательно читали процитированный мой текст. В разных атомах ионизация происходит с разными пороговыми энергиями, а в некоторых атомах она многоступенчатая, многофотонная. Фотодетекторы специально проектируют так, чтобы у них срабатывание было однопороговым, однофотонным.

"А еще в однофотонных экспериментах кристаллом бората бета-бария фотон расщепляется на два фотона большей длины."

В любом кристалле фотоны поглощаются атомами кристала, которые от этого возбуждаются и излучают новые фотоны. В кварце излучаются такие же фотоны, а в борате бета-бария излучаются фотоны меньшей частоты, но той же суммарной энергии, если в кристалл нет поглощения.
Повторяю: фотоны в принципе не могут ни делиться на части, ни слипаться. Более того, в евклидовом пространстве они не могут отклониться со своего прямолинейного пути. То, что на границе двух сред происходит преломление света, объясняется их переизлучением в веществе.
30.09.2011 19:17#
voix
Быстрее скорости света?
>В разных атомах ионизация происходит с разными пороговыми энергиями, а в некоторых атомах она многоступенчатая, многофотонная

Какая многоступенчатая ионизация? Если энергия ионизации, скажем 8 КэВ, а фотоны лазера имеют энергию по 2 КэВ, то ионизация может произойти только при одновременном (или почти одновременном) поглощении 4 фотонов.

Я заменил там ссылку, прежняя была неработающая.
30.09.2011 20:52#
Быстрее скорости света?
"Какая многоступенчатая ионизация? Если энергия ионизации, скажем 8 КэВ, а фотоны лазера имеют энергию по 2 КэВ, то ионизация может произойти только при одновременном (или почти одновременном) поглощении 4 фотонов."

Нормально спроектированный фотодетектор срабатывает только от фотонов 8 КэВ (в Вашем примере). Сколько бы фотонов по 2 КэВ на него одновременно не пришло, он не сработает. Есть, правда, в фотодетекторах так называемый "подпороговый" режим. Но это совсем другая опера, хаотическая.
Третий раз повторяю: фотоны слипаться не могут. Все увеличения и уменьшения энергии света происходят только при его переизлучении на веществе.
01.10.2011 20:05#
voix
Быстрее скорости света?
>Третий раз повторяю: фотоны слипаться не могут

Никто не говорит, что фотоны слипаются. Но если атом может поглотить сразу несколько фотонов, общая энергия которых равна энергии возбуждения этого атома, то точно также он может излучить не один фотон данной энергии, а такую же группу фотонов.
01.10.2011 20:33#
Быстрее скорости света?
"Никто не говорит, что фотоны слипаются. Но если атом может поглотить сразу несколько фотонов, общая энергия которых равна энергии возбуждения этого атома, то точно также он может излучить не один фотон данной энергии, а такую же группу фотонов."

За разговорами об энергии фотонов забылось, что у фотона энергия определяется его частотой. Именно поэтому фотоны не могут складываться или разделяться. Энергию еще можно было бы складывать и делить, а с частотой эта арифметика не проходит. Наиболее популяреное объяснение, например, двухфотонного поглощения имеет вполне эйнштейновский однофотонный вид: первый фотон вначале переводит электрон на неразрешённую виртуальную орбиталь, а второй - на окончательную разрешённую орбиталь. Таких многоступенчатых переходов иногда наблюдали вплоть до 9. Но каждая ступень однофотонная, и иначе быть не может.
01.10.2011 20:54#
voix
Быстрее скорости света?
>За разговорами об энергии фотонов забылось, что у фотона энергия определяется его частотой

Вопрос в том, сможем ли мы измерить частоту отдельных фотонов такой тесной группы или у нас получится измерить частоту только самой группы, которая будет соответствовать ее энергии.
01.10.2011 21:07#
Быстрее скорости света?
"Вопрос в том, сможем ли мы измерить частоту отдельных фотонов такой тесной группы или у нас получится измерить частоту только самой группы, которая будет соответствовать ее энергии."

Что Вы пониматете под тесной группой фотонов? В чём они "тесные"? Два фотона, излучённые одновременно одним лазером в одном направлении, это тесная группа? В такой группе легко измерить, что энергия группы двойная, а частота - одинарная. Мощный лазер одновременно излучает миллионы фотонов одинаковой частоты. Энергия луча лазера миллионная, а частота остаётся одинарной. Проблем с измерением частоты, вернее длины волны, "тесной группы фотонов" обычно не возникает.
01.10.2011 21:24#
voix
Быстрее скорости света?
>Что Вы понимаете под тесной группой фотонов?

Пакет фотонов, который переводит атом в возбужденное состояние, при том, что отдельный фотон этого сделать не способен.
Я полагаю, что луч из таких пакетов фотонов будет отклоняться призмой так же, как и луч из фотонов, энергия которых равна энергии пакета..
01.10.2011 21:53#
Быстрее скорости света?
> Я полагаю, что луч из таких пакетов фотонов будет отклоняться призмой так же, как и луч из фотонов, энергия которых равна энергии пакета.

Это лазерный луч, значит, должен проникать через любые препятствия без отклонения, как сверхжесткие гамма-кванты по-вашему?
01.10.2011 22:08#
voix
Быстрее скорости света?
>Это лазерный луч, значит, должен проникать через любые препятствия без отклонения, как сверхжесткие гамма-кванты по-вашему?

Если такой пакет фотонов сможет перевести атомное ядро в возбужденное состояние так же, как и одиночный гамма-квант той же энергии, то да.
01.10.2011 22:40#
Быстрее скорости света?
"Пакет фотонов, который переводит атом в возбужденное состояние, при том, что отдельный фотон этого сделать не способен.
Я полагаю, что луч из таких пакетов фотонов будет отклоняться призмой так же, как и луч из фотонов, энергия которых равна энергии пакета.."

Я Вам сегодня уже писал, что при поглощении нескольких фотонов возбуждение происходит многоступенчатое: каждый фотон в отдельности(!) возбуждает электрон на свой уровень. Это происходит потому, что возбуждаются электроны именно частотой фотонов,а частота фотонов в пакете не суммируется. Ваше предположение неверно. Не нужно делать опыты с призмой. Просто представьте себе в уме, что Вы увеличили в несколько раз мощность красной лазерной указки. Как Вы думаете, станет луч зелёным?
01.10.2011 23:10#
voix
Быстрее скорости света?
>Просто представьте себе в уме, что Вы увеличили в несколько раз мощность красной лазерной указки. Как Вы думаете, станет луч зелёным?

Конечно, станет, если пакет красных фотонов сможет перевести атом в возбужденное состояние, из которого излучается зеленый фотон.

Ваш вопрос аналогичен другому: сможет ли красный лазер при увеличении его мощности ионизировать атомы, энергия ионизации которых равна энергии зеленого фотона?

Эксперимент показывает, что сможет.
02.10.2011 06:30#
Быстрее скорости света?
"Конечно, станет, если пакет красных фотонов сможет перевести атом в возбужденное состояние, из которого излучается зеленый фотон."

Вы не ответили на вопрос: что Вы понимаете под тесным пакетом фотонов. Ваши высказывания об экспериментах с призмой эквивалентны утверждению, что стоит просто увеличить количество летящих одновременно из лазера фотонов, как луч лазера из красного станет зелёным.

Ваша нынешняя надежда использовать в лазерах эффект многофотонного поглощения тоже бесперспективна. Вы опять не учитываете многоступенчатость многофотонной ионизации и, поэтому, её крайнюю маловероятность. Если фотон с энергией, достаточной для ионизации атома, ионизирует его с вероятностью 1/137 и эта ионизация уже окончательная, то при многоступенчатой ионизации всё выглядит намного сложнее. Первый "недостаточный" фотон не ионизирует, а просто возбуждает электрон атома на десятые доли наносекунды. Для перевода электрона на следующую ступень возбуждения, нужно, чтобы за этот интервал времени прилетел следующий "недостаточный". Но если даже он прилетит, то возбудить электрон дополнительно он сможет тоже с вероятностью 1/137. В результате, сколько ступеней промежуточного возбуждения Вы будете использовать, во столько степеней нужно возвести эту вероятность, и нужно обеспечить такой плотный (в обычном смысле, а не в Вашем) поток фотонов, чтобы за десятые доли наносекунды все эти маловероятные события произошли. Зелёный лазер Вам так не сконструировать.
02.10.2011 11:57#
voix
Быстрее скорости света?
>Вы опять не учитываете многоступенчатость многофотонной ионизации и, поэтому, её крайнюю маловероятность

У вас устаревшие данные. Вероятности многофотонной ионизации достигает 25%
02.10.2011 08:37#
Быстрее скорости света?
> Я Вам сегодня уже писал, что при поглощении нескольких фотонов возбуждение происходит многоступенчатое: каждый фотон в отдельности(!) возбуждает электрон на свой уровень. Это происходит потому, что возбуждаются электроны именно частотой фотонов,а частота фотонов в пакете не суммируется. Ваше предположение неверно. Не нужно делать опыты с призмой. Просто представьте себе в уме, что Вы увеличили в несколько раз мощность красной лазерной указки. Как Вы думаете, станет луч зелёным?

Кстати, а каким образом КЭД объясняет появление гармоник при прохождении нелинейных сред? http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B2%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B9_%D0%B3%D0%B0%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B8
02.10.2011 08:55#
Быстрее скорости света?
"Кстати, а каким образом КЭД объясняет появление гармоник при прохождении нелинейных сред? "

КЭД ничего не объясняет, а описывает моделями рождения и уничтожения фотонов..Не помню. чтобы кто-то специально разрабатывал квантовую теорию взаимодействия фотонов с нелинейными средами. "На пальцах" я это для себя объясняю так: нелинейная среда поглощает исходные фотоны, а затем излучает фотоны на частотах гармоник.
02.10.2011 09:05#
Быстрее скорости света?
> "На пальцах" я это для себя объясняю так: нелинейная среда поглощает исходные фотоны, а затем излучает фотоны на частотах гармоник.

Почему именно на частотах гармоник, если в твердом диэлектрике электронные зоны широкие и переходы возможны самые разнообразные?
02.10.2011 09:24#
Быстрее скорости света?
"Почему именно на частотах гармоник, если в твердом диэлектрике электронные зоны широкие и переходы возможны самые разнообразные?"

Переход может излучить только то, что поглотил. Поскольку исходные фотоны поглощаются целиком (например, многоступенчатым возбуждением промежуточных виртуальных уровней), то и излучение получается кратным целому числу исходных фотонов. Если на нелинейный диэлектрик подать фотоны двух разных частот, то кроме гармоник диэлектрик может излучать комбинационные частоты.
02.10.2011 09:36#
Быстрее скорости света?
> Переход может излучить только то, что поглотил. Поскольку исходные фотоны поглощаются целиком (например, многоступенчатым возбуждением промежуточных виртуальных уровней), то и излучение получается кратным целому числу исходных фотонов. Если на нелинейный диэлектрик подать фотоны двух разных частот, то кроме гармоник диэлектрик может излучать комбинационные частоты.

В газе - почти верно, уровни дискретные. Впрочем, разрешенных переходов тоже много. Накачивают среду одним переходом, излучается другой переход, вероятность второго перехода повышается в присутствии фотончиков той же частоты, накапливаемых в резонаторе. В результате имеем газовый лазер. Верно?

В твердом теле возможных переходов еще больше, так как электронные зоны широкие. Вот и непонятен механизм стимуляции переходов, соответствующих гармоникам исходного излучения.
02.10.2011 12:29#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Почему именно на частотах гармоник, если в твердом диэлектрике электронные зоны широкие и переходы возможны самые разнообразные?

Потому что есть зеркала. Лазер - это резонатор. Между зеркалами целое число волн "фотонов" с частотой, на которую лазер настроен. Все остальное поглощается решеткой и превращается в тепло. Лазерное излучение - это с позиции атомной физики гигантский резонанс.

Полупроводниковый лазер устроен так. Электрон перебрасывается через запрещенную зону в зону проводимости, потом с излучением фонона (кванта колебания решетки) выпадает на специально устроенный с помощью примесных атомов локальные уровни в запрещенной зоне, и оттуда уже сваливается в валентную зону на ее верх, поскольку вся она забита электронами. Частота всех фотонов почти одинаковая. Так устроен светодиод, а добавить к нему зеркала - получится лазер.

А вот почему, скажем, в газовом лазере, вероятность индуцированного излучения фотона электроном выше вероятности самопроизвольного (излученный фотон уйдет в фазе с проходящими, что и обусловливает когерентность), я, честно говоря, и сам не понимаю. Понятно, что возбужденный электрон, находясь в коллективном поле проходящих фотонов (боже! какая чушь...) должен вести себя иначе, нежели в его отсутствии, но...
02.10.2011 13:14#
Быстрее скорости света?
"А вот почему, скажем, в газовом лазере, вероятность индуцированного излучения фотона электроном выше вероятности самопроизвольного (излученный фотон уйдет в фазе с проходящими, что и обусловливает когерентность), я, честно говоря, и сам не понимаю"

Вероятность индуцированного излучения пропорциональна числу индуцирующих фотонов. Для этого в лазере и ставвят зеркала, чтобы накапливать в резонаторе когерентные фотоны.
02.10.2011 17:11#
Быстрее скорости света?
> Потому что есть зеркала. Лазер - это резонатор.

Я вообще-то задал вопрос не про лазер, а про появление гармоник при прохождении излучения через нелинейную среду.
02.10.2011 21:41#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Я вообще-то задал вопрос не про лазер, а про появление гармоник при прохождении излучения через нелинейную среду.
Прошу извинить - я это сообразил уже задним числом. В дискуссии скакали с пятого на десятое, и я решил, что речь идет о кратных частотах в резонаторе.

Что касается нелинейных сред, то в рамках обычной электродинамики все очень просто. Если в нее заходит монохроматическая волна, она искажается за счет нелинейного поведения диэлектрической проницаемости, а ее разложение в ряд фурье даст кратные частоты. Описывать же это на уровне взаимодействия электронов в атомах с фотонами - дело совершенно беспесперспективное. Имея регулярную атомную решетку, можно еще порешать Шредингера, а вот, скажем, в жидкостях...
Вообще же (есть такое мнение), "фотон" - это (примерно) кусочек коэффициента фурье разложения векторного потенциала электромагнитного поля размером в hw :). Можно было бы отказать ему в реальности существования, если бы не то обстоятельство, что всегда и везде энергия электромагнитного поля поглощается и излучается такими вот шматочками. Сейчас, говорят, такие шматочки научились излучать и поглощать штучно. И сразу возник вопрос, как же они существуют в промежутке между актами излучения и поглощения.
Вот, к примеру, в счетчике Гейгера он вызывает лавинную ионизацию атомов. Электрон его поглощает, и энергично пинает другие электроны. И возникает впечатление, что он - частица. Но точно такие же шматочки должна излучать банальная линия электропередач, что мы и слышим, проезжая под ней с включенным приемником. Длина волны - километры, и где внутри этих километров сидит шматочек, я не знаю...

02.10.2011 22:22#
Быстрее скорости света?
"И сразу возник вопрос, как же они существуют в промежутке между актами излучения и поглощения."

Дело сложнее, чем Вам представляется. В экспериментах, описанных в книге Перина Я. "Когерентность света", показано, что фотоны проявляют себя наблюдаемым образом ещё до своего излучения и после своего поглощения.
03.10.2011 00:00#
Быстрее скорости света?
> В экспериментах, описанных в книге Перина Я. "Когерентность света", показано, что фотоны проявляют себя наблюдаемым образом ещё до своего излучения и после своего поглощения.

Это как?
Я, кстати, хоть очень слабо понимаю многие приведенные в книге расчеты, но никаких "парадоксов" там как раз пока что не заметил. Наоборот, везде автор пишет, что вот расчет, а вот подтверждающий эксперимент.
03.10.2011 06:23#
Быстрее скорости света?
"Это как?
Я, кстати, хоть очень слабо понимаю многие приведенные в книге расчеты, но никаких "парадоксов" там как раз пока что не заметил. Наоборот, везде автор пишет, что вот расчет, а вот подтверждающий эксперимент."

В том-то и особенность экспериментов с одиночными фотонами, что ни Перина, ни главный исследователь этих проблем Мандель, ни, тем более, экспериментаторы не понимают, как объяснить такие результаты экспериментов. Поэтому ничего не пишут о парадоксальности полученных результатов.

Чтобы понять, в чём парадоксальность этих результатов, Вам не обязательно понимать приведенные в книге расчёты. Я их проверял, и, поверьте мне на слово, эти расчёты правильные. За этими расчётами скрывается следующая физика. Если посылать на детектор поток редких когерентных (все фотоны в потоке имеют одну и ту же частоту и фазу) фотонов, то на выходе фотодетектора наблюдается распределение импульсов по закону Пуассона. Если же в таком же потоке фотонов фотоны некогерентны (каждый следующий фотон имеет равновероятно любую фазу), то поток импульсов на выходе того же детектора уже подчиняется закону Бозе-Эйнштейна. В книге приведены расчёты, что последний закон получается из закона Пуассона, если средняя интенсивность потока флуктуирует по закону Релея. Это имя в книге специально не упоминается, т.к. все специалисты знают, что релеевские флуктуации в природе встречаются тогда и только тогда, когда интерферирует бесконечное количество некогерентных синусоидальных колебаний.

В этом и состоит замалчиваемая авторами парадоксальность результатов. Вдумайтесь. И в когерентном, и в некогерентном случае физически одна и та же ситуация: на фотодетектор поступает настолько редкий поток фотонов, что в среднем между лазером и детектором редко бывает больше одного фотона, но распределение импульсов на выходе детектора совсем другое. Импульсы группируются во времени, как пишется в книге. Вопрос: откуда "знает" одинокий фотон прилетевший на фотодетектор, были ли фотоны, прилетавшие сюда до него когерентными или нет?
03.10.2011 07:34#
Быстрее скорости света?
Автор: Хворостенко ( n.p.duel )
...Бозе-Эйнштейна. В книге приведены расчёты, что последний закон получается из закона Пуассона, если средняя интенсивность потока флуктуирует по закону Релея. Это имя в книге специально не упоминается, т.к. все специалисты знают, что релеевские флуктуации в природе встречаются тогда и только тогда, когда интерферирует бесконечное количество некогерентных синусоидальных колебаний.

Если я правильно понял, это означает, что "одинокий" некогеррентный с "будущими" и "уже усопшими" фотонами дает такой же вклад в "общее дело", как если бы время своей жизни провел в обществе некогеррентных собратьев.
И что, эта картина не зависит от среднего времени между испусканием фотонов? Согласитесь, если это время - сутки, экспериментатор располагает большими возможностями. Например, может варьировать степень когеррентности и смотреть, что получится в распределении.
Да и в обычном случае, можно было бы проследить эволюцию распределения во времени, если фотоны посылать пачками (кортежем с паузами). Если это производить многократно, можно набрать вполне представительную статистику.
Но я согласен с Вами, это совсем не тот случай, когда фотон рассеивается на щелях.
В плане бреда, я могу предположить, что фотон как-то активизирует вакуум на своем пути, оставляя память о себе. Такую, знаете ли, синусоидальную норку :) Но тогда должна прорезаться зависимость от времени между испусканием...
03.10.2011 13:08#
Быстрее скорости света?
"В плане бреда, я могу предположить, что фотон как-то активизирует вакуум на своем пути, оставляя память о себе. Такую, знаете ли, синусоидальную норку :) Но тогда должна прорезаться зависимость от времени между испусканием..."

Это у Вас не бред, а, наоборот, перспективная рабочая гипотеза. С тех пор, как стало ясно, что вакуум - это не пустота, в которой летают сгустки вещества - частицы - и сгустки электромагнитной энергии - фотоны, многие пришли к выводу о том. что фотон - это какое-то возбуждение виртуальных электронов и позитронов вакуума. С Вашей очень интересной идеей о "синусоидальной норке" гармонирует известный теоретический и экспериментальный факт, что спектр колебаний фотона состоит только из одной частоты. А таким спектром может обладать только синусоидальное колебание бесконечной протяжённости во времени. Если бы история жизни фотона имела начало (рождение) и конец (поглощение), то его спектр был бы бесконечной ширины, что неизбежно проявилось бы в экспериментах. Ваша же идея о "синусоидальной норке" в вакууме приводит в соответствие модель фотона с его экспериментальными проявлениями.
04.10.2011 16:51#
Быстрее скорости света?
> известный теоретический и экспериментальный факт, что спектр колебаний фотона состоит только из одной частоты.

Чушь. Регистрируется только определенная частота для каждого измерения, но состояния могут быть суперпозицией различных частот.

Пусть в состоянии системы |1> у нас в системе один фотон частотой 1Гц, а в состоянии |2> - один фотон частотой 2Гц. Тогда в состоянии 1/sqrt(2)*( |1> + |2> ) у нас один фотон одновременно 1Гц и 2Гц. Существование такого состояния - это базовый постулат квантов, его не сможете отменить даже вы. Другое дело, что если мы захотим измерить частоту этого фотона, мы всегда получим или 1Гц или 2Гц, с равной вероятностью.
04.10.2011 20:05#
Быстрее скорости света?
AnotherEugene, Ваши манеры для меня неприемлемы, поэтому обсуждать с Вами что-либо больше не собираюсь. Да и общих проблем для взаимополезного обсуждения у нас не оказалось.
04.10.2011 20:13#
Быстрее скорости света?
> Да и общих проблем для взаимополезного обсуждения у нас не оказалось.

Счастливо!
В заключение вынужден констатировать, что стать альтом может каждый, вне зависимости от прошлых заслуг. Тем не менее, спасибо, что напомнили мне про кванты, было интересно вспомнить эту область. С интересом освежил основы, чего и вам желаю.
04.10.2011 20:29#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Пусть в состоянии системы |1> у нас в системе один фотон частотой 1Гц, а в состоянии |2> - один фотон частотой 2Гц. Тогда в состоянии 1/sqrt(2)*( |1> + |2> ) у нас один фотон одновременно 1Гц и 2Гц. Существование такого состояния - это базовый постулат квантов, его не сможете отменить даже вы. Другое дело, что если мы захотим измерить частоту этого фотона, мы всегда получим или 1Гц или 2Гц, с равной вероятностью.

Вот это действительно чушь. Причем, как я понял, Вы даже не представляете, до какой степени. Системой у Вас является 1 фотон. На самом деле системой является возбужденный излучатель до акта излучения, и тот же излучатель+фотон после акта излучения. Излучатель может излучить такой или сякой фотон, или два, как, например, делает это электрон в атоме, будучи возбужден, и возвращаясь на основной уровень либо сразу, либо через промежуточный уровень. Но фотон, будучи УЖЕ излученным, СВОБОДЕН , и не может изменить свою энергию - ему просто некуда ее деть. Фотон стабилен, на два фотона он развалиться не может по причине сохранения спина. А энергия свободного фотона = hw, где w-его частота - это, как Вы выражаетесь, "основа квантов". Вот эти самые "основы" я бы порекомендовал Вам освежить в памяти.
04.10.2011 21:01#
Быстрее скорости света?
> Вот это действительно чушь. Причем, как я понял, Вы даже не представляете, до какой степени. Системой у Вас является 1 фотон. На самом деле системой является возбужденный излучатель до акта излучения, и тот же излучатель+фотон после акта излучения. Излучатель может излучить такой или сякой фотон, или два, как, например, делает это электрон в атоме, будучи возбужден, и возвращаясь на основной уровень либо сразу, либо через промежуточный уровень. Но фотон, будучи УЖЕ излученным, СВОБОДЕН , и не может изменить свою энергию - ему просто некуда ее деть. Фотон стабилен, на два фотона он развалиться не может по причине сохранения спина. А энергия свободного фотона = hw, где w-его частота - это, как Вы выражаетесь, "основа квантов". Вот эти самые "основы" я бы порекомендовал Вам освежить в памяти.

На самом деле не важно, как готовится нужное состояние суперпозиции фотона. Я, кстати, нигде не писал что излученный фотон "разваливается", это опровергать вам не нужно. Но если может лететь фотон в двух возможных состояниях, красный или зеленый, например, от переходов разных атомов, и мы над такими одиночными фотонами можем проводить эксперименты, то возможна также и суперпозиция состояний этого фотона. И это - постулат. Как приготовить такую суперпозицию? Точно не знаю, но биение интенсивности суммы двух лазерных лучей на разностной частоте дает надежду на то, что достаточно просто смешать два луча от различных лазеров с немного различными длинами волн и ослабить луч до вероятности меньше одного фотона в объеме дальнейшей части установки. А может быть, как-то иначе. Но постулаты должны выполняться.

И вы, кстати, написали много правильных слов, но не дали своей интерпретации описанному мною примеру состояния системы |1> + |2>, которое является допустимым состоянием системы согласно любому учебнику. Вы же не отрицаете, что вне зависимости от их энергий и даже от того, стационарные это состояния абстрактной системы или нет, |1> + |2> - это тоже возможное состояние той же системы?
05.10.2011 00:37#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Но если может лететь фотон в двух возможных состояниях, красный или зеленый, например, от переходов разных атомов, и мы над такими одиночными фотонами можем проводить эксперименты, то возможна также и суперпозиция состояний этого фотона. И это - постулат.

Да поймите же , бога ради, что квантовая система не может состоять из одной "штуки" чего-то. Например, одного фотона. Квантовая система - это всегда система объектов. Тот же электрон в потенциальной яме с двумя уровнями - такая система может быть в состоянии с промежуточной энергией потому, что электрон с этой ямой взаимодействует, хотя об этом стыдливо умалчивают. Голый электрон всегда будет иметь определенную энергию. Вы ее можете не знать - это Ваши дела.
Вот вам мысленный экперимент. Я - источник, Вы-приемник. Мы-система с определенной энергией (ну, так нас "приготовили" - модный термин). Я на одном краю вселенной приготовил из своих запасов энергии такой вот красно-зеленый фотон, затратив на это, скажем, полусумму энергий красного и зеленого фотона. Вы на другом конце приняли через миллион лет этот фотон. Но Вы примите либо красный, либо зеленый фотон, и в любом случае закон сохранения энергии летит в трубу! А главный постулат КМ гласит: энергия замкнутой системы сохраняется. И ни я ни Вы ни с кем, кроме этого фотона, не взаимодействовали.
Есть, правда, в ФЭЧ К0-мезон, и есть осцилляции нейтрино. Но это массивные частицы, и там с балансом энергии все нормально - ее можно в массу переупаковать. Да и мезон этот из кварков состоит... Фотон же - безмассовая частица, и его энергия определяется только частотой. Попробуйте, для разнообразия, проинтнрпретировать соотношение неопределенности, которым так любят потчевать детей в школе, применительно к фотону. Это хорошее развлечение...

>Но постулаты должны выполняться.

Касаемо постулатов. Не стоит ими размахивать. Они действуют только на наши мозги, природе на эти постулаты начхать, как, впрочем, и на операторы, матрицы рассеяния, пропагаторы и все прочее. Все это - наши модели явлений, более или менее математические. Конечно, если эксперимент не вписывается в наши представления, надо искать дыру в представлениях. Но делать это нужно аккуратно.
Прошу заметить, я предъявил Вам противоречие в ваших взглядах на КМ, не выходя за ее рамки. Вы, конечно, можете изобрести свой фотон "когеррентный сам с собой". Такое вот новое квантовое число, характеризующее способность фотона интерферировать с самим собой, но сумеете ли его "сшить" с электромагнитным полем в классическом пределе? С физикой атома? Кто в этом атоме ответит за когеррентность излучаемого фотона? Квантовые числа ответственны за законы сохранения - что будем сохранять когеррентностью? Нынешнее понятие когеррентности - это статистическое свойство коллектива фотонов, нечто вроде температуры. А у Вас образовалось нечто вроде температуры одного фотона. Притом, у каждого своя собственная. Такую физическую халтуру вряд ли можно воспринимать всерьез.
05.10.2011 06:54#
Быстрее скорости света?
> Да поймите же , бога ради, что квантовая система не может состоять из одной "штуки" чего-то. Например, одного фотона. Квантовая система - это всегда система объектов.

Это зависит от нашей рассматриваемой модели. Одна "штука" часто рассматривается в учебниках. Разумеется, в реальном мире одна частица - только приближение для невзаимодействующией подсистемы. Не спорю, но суть дела это не меняет.

> Голый электрон всегда будет иметь определенную энергию. Вы ее можете не знать - это Ваши дела.

Спасибо, в этом потоке философии появилась некая интерпретация. Буду исходить из вашего ранее высказанного мнения, что математика тут всё же - первична. Итак, вы же знаете, чем матричное описание состояния смеси отличается от суперпозиции? Так вот, бывает суперпозиция состояний электрона с различной энергией, и бывает смесь. Суперпозиция - это чистое состояние электрона, и, в принципе, возможно поставить эксперимент, обнаруживающий интерференционные члены. А "когда мы не знаем" - это смесь состояний, и матрица состояния там без интерференционных членов.

> Вот вам мысленный экперимент. Я - источник, Вы-приемник. Мы-система с определенной энергией (ну, так нас "приготовили" - модный термин). Я на одном краю вселенной приготовил из своих запасов энергии такой вот красно-зеленый фотон, затратив на это, скажем, полусумму энергий красного и зеленого фотона. Вы на другом конце приняли через миллион лет этот фотон. Но Вы примите либо красный, либо зеленый фотон, и в любом случае закон сохранения энергии летит в трубу!

Не летит. Все эти миллионы лет фотон оставался спутан с источником (в модели, в которой мы рассматриваем фотон вместе с источником), энергия сохранялась только у их суммы, но ни у фотона ни у излучившего атома по-отдельности определенной энергии не было. В результате мгновенного коллапса волновой функции системы при измерении энергии фотона стало более определенным состояние излучившего атома тоже. Или вы думаете, что коллапс происходит не мгновенно? Такая мысль противоречила бы постулатам квантов и даже экспериментам с разделенными километрами спутанными парами фотонов. А если он мгновенный, то нет никакой разницы, сколько там миллионов световых лет.

> А главный постулат КМ гласит: энергия замкнутой системы сохраняется. И ни я ни Вы ни с кем, кроме этого фотона, не взаимодействовали.

Неверно, это не постулат, а следствие линейности уравнений КМ. и я с ним не спорю. Но энергия сохраняется как константа только у системы, изначально обладающей определенной энергией! И так как, еще раз подчеркну, базовый постулат квантов, что если существует два состояния, то допустима и их суперпозиция, то от суперпозиции состояний системы с различной энергией уйти невозможно.

Вот вам в ответ другой мысленный эксперимент. Допустим, один переход в свободном атоме, локализованном в нашей установке, излучает фотон. Какова энергия этого фотона? ;)

Если вы ответите, что она определенная - вы тут же вступите в противоречие с математикой, при помощи которой будете решать эту задачу. Потому что энергия излучаемого фотона зависит от первоначальной скорости атома, излучившего фотон, то есть, от его импульса. А так как атом был локализован внутри нашей установки, то у него не было определенного импульса, состояние атома было суперпозицией состояний с определенными импульсами. И чтобы рассчитать состояние излученного фотона, нужно, пользуясь линейностью КМ, просуммировать все возможные состояния излученного фотона по всем возможным импульсам источника, разумеется, с правильными комплексными коэффициентами разложения. ;)
05.10.2011 22:59#
voix
Быстрее скорости света?
>бывает суперпозиция состояний электрона

А суперпозиция состояний лептона бывает?

У заряженного пиона есть несколько каналов распада, в результате которых могут образоваться попарно мюон с мюонным антинейтрино и электрон с электронным антинейтрино.

Тогда при распаде пиона заряженный лептон окажется в суперпозиции двух состояний - мюоном и электронном. А нейтральный лептон - в суперпозиции мюонно-антинейтринного и электронно-антинейтриного состояний.

Если в результате измерения мы зарегистрировали электрон, то в результате коллапса нейтральный лептон мгновенно переходит в состояние электронного антинейтрино.

Так будет правильно?

Или же изначально, оба лептона распада находятся в суперпозиции сразу четырех состояний - мюоном, электронном, мюонно-антинейтринном и электронно-антинейтринном?
06.10.2011 10:45#
Быстрее скорости света?
> Тогда при распаде пиона заряженный лептон окажется в суперпозиции двух состояний - мюоном и электронном. А нейтральный лептон - в суперпозиции мюонно-антинейтринного и электронно-антинейтриного состояний.

Есть две тонкости. Первая - это то, что если квантовая система в целом находится в чистом состоянии суперпозиции (у квантовой системы в целом смешанных состояний и не бывает, согласно постулатам), то при рассмотрении состояния подсистемы мы легко можем получить смесь состояний подсистемы без интерференционных членов. Второе, если нейтральный лептон находится в суперпозиции мюонно-антинейтринного и электронно-антинейтриного состояний, то его должно быть можно рассматривать как сумму этих нейтрино. И тогда коллапс будет выглядеть как исчезновение из суммы одного из слагаемых. Но до коллапса все возможности распада реализуются в состоянии системы одновременно.

Даже без распада частиц есть интересные для рассмотрения суперпозиции. Допустим, у нас один свободный возбужденный атом излучает фотон. Предположим, что изотропно. Испытывая при этом отдачу. Из каких компонентов будет слагаться состояние системы?

Во-первых, излученный изотропно фотон размазан одновременно по всем направлениям. То есть в пространстве волновых векторов его состояние занимает тонкую сферу с диаметром, определяемым его частотой. Состояния системы с различными волновыми векторами излученного фотона ортогональны.

Во-вторых, атом испытывает отдачу. При этом, даже если у нас была какая-то определенность по поводу его первоначального импульса (ограниченная соотношением неопределенности), то после излучения фотона импульс стал менее определенный. При этом импульс атома спутался с импульсом фотона. Но атом начал лететь во все стороны сразу.

В-третьих, атом первоначально был размазан (то есть находился в состоянии суперпозиции) или в координатном представлении, или в импульсном, или одновременно и там, и там. Различные импульсы приводят к различной частоте фотона, а различные координаты - к неопределенности его фазы.

В-четвертых, мы не знаем, когда фотон излучится. На самом деле, состояние системы медленно но непрерывно перетекает в состояние излученного фотона. И эти возможности излучения фотона во времени тоже суммируются.

Ну и так далее, и всё суммируется, суммируется, суммируется... Интеренсая штука - квантовая механика :)

Допустим теперь, что мы этот фотон ловим одной из палочек в сетчатке нашего глаза. Так как мы узнаем до некоторой степени точности ряд параметров этого фотона, тут же волновая функция квантовой системы коллапсирует, и в ней остаются, например, только те возможные импульсы атома, которые совместимы с обнаруженным состоянием фотона.
06.10.2011 19:56#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Есть две тонкости. Первая - это то, что если квантовая система в целом находится в чистом состоянии суперпозиции (у квантовой системы в целом смешанных состояний и не бывает, согласно постулатам), то при рассмотрении состояния подсистемы мы легко можем получить смесь состояний подсистемы без интерференционных членов. Второе, если нейтральный лептон находится в суперпозиции мюонно-антинейтринного и электронно-антинейтриного состояний, то его должно быть можно рассматривать как сумму этих нейтрино. И тогда коллапс будет выглядеть как исчезновение из суммы одного из слагаемых. Но до коллапса все возможности распада реализуются в состоянии системы одновременно.

Мне интересно Ваше мнение по поводу следущего:
Вот мы имеем пи-минус мезон, и вот он распадается по лептонным каналам. Формализм КМ дает нам смешанное состояние электрон-мюон и смесь соответствующих нейтрино. И они куда-то разлетелись. Пока мы кого-то не зарегистрируем, все так и остается. Если же, скажем, мы зарегистрировали мюон, то случился коллапс ВФ, и соответствующее нейтрино, если удастся его изловить, непременно окажется мюонным. Так, во всяком случае, это преподносится. Дальше начинаются трактовки этого формализма. Одни считают, что, "на самом деле" в распаде родился кто-то определенный со своим нейтрино, просто мы не знаем, кто именно, и пока не зарегистрируем, для нас обе вероятности ненулевые. Другие считают (и это вроде подтверждается экспериментами) что именно в момент регистрации, собственно, и "возникает" кто-то определенный из смеси. В общем, известные прения между Эйштейном и Бором.
Меня в этом деле смущает то, что регистратор - макроскопическая вещь, то есть принципиально неквантовая. И я бы хотел придумать эксперимент, где он отсутствует. Тут я вспоминаю, что мюон нестабилен. И (на взгляд дилетанта) он должен остаться таковым и в смеси. И когда-то должен таки распасться. И вот в момент распада он уж точно мюон, поскольку электрон стабилен. И в этот момент наша квантовая система самопоизвольно "самоопределяется", волновая функция коллапсирует и соответствующее нейтрино уже может быть зарегистрировано только как мюонное.
Если я где-то наврал, то где? А если нет, то нельзя ли это использовать в эксперименте с целью окончательного разрешения вопроса о скрытых параметрах, нелокальности и т.п. ? Конечно, с нейтрино иметь дело плохо, но может быть в ФЭЧ найдется что-то аналогичное, но более удоборегистрируемое. Меня, лично, вдохновило то, что смешанное состояние здесь разрушается самопроизвольно, а система полностью квантовая и может быть точно обсчитана.
06.10.2011 21:52#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Тут я вспоминаю, что мюон нестабилен. И (на взгляд дилетанта) он должен остаться таковым и в смеси. И когда-то должен таки распасться. И вот в момент распада он уж точно мюон, поскольку электрон стабилен. И в этот момент наша квантовая система самопоизвольно "самоопределяется", волновая функция коллапсирует и соответствующее нейтрино уже может быть зарегистрировано только как мюонное.
Если я где-то наврал, то где?

Вспомните, что эволюция состояния системы в квантовой механике детерминирована и линейна. То есть, если у нас есть суперпозиция состояний электрона или мюона как продуктов распада мезона, мы можем проследить динамику каждого такого состояния независимо, и потом сложить результат. Разумеется, это можно делать, пока мы не добрались до взаимодействия с классической системой и не получили коллапс волновой функции, который вообще недетерминированный.

Итак, "всё линейно". Состояние мюона распадается. насколько я помню, это описывается как медленное перетекание из состояния "мюон" в состояние "электрон и пара нейтрино". Еще раз подчеркну, этот процесс распада мюона происходит непрерывно, выражаясь для наблюдателя в том, что, по мере увеличения времени наблюдения, вероятность обнаружить мюон нераспавшимся экспоненциально стремится у нулю. И при этом вклад электронного канала распада мезона эволюционирует сам по себе параллельно и независимо с эволюцией мюона, давая возможность обнаружить электрон не только из-за распада мюона, но и из-за первоначального распада мезона.

В общем, ЛЛ совершенно не зря утверждали, что классическая система необходима для обоснования квантовой механики. Пока классической системы нет в нашем рассмотрении, никакой коллапс волновой функции невозможен.

Тут, на мой взгляд, заманчиво было бы поставить эксперимент по измерению интерференции продуктов нескольких каналов распада мезона. Но, боюсь, они тут же разлетаются очень далеко, и собрать их все обратно чтобы измерить все продукты распада одновременно каким-то общим оператором с ненулевым значением на их интерференционном члене будет затруднительно.
05.10.2011 09:26#
voix
Быстрее скорости света?
>Есть, правда, в ФЭЧ К0-мезон, и есть осцилляции нейтрино. Но это массивные частицы, и там с балансом энергии все нормально - ее можно в массу переупаковать

А как в этом случае с законом сохранения импульса?
08.10.2011 11:42#
Быстрее скорости света?
>>Автор: Александр Юрьевич ( voix )
>Есть, правда, в ФЭЧ К0-мезон, и есть осцилляции нейтрино. Но это массивные частицы, и там с балансом энергии все нормально - ее можно в массу переупаковать

>> А как в этом случае с законом сохранения импульса?

Да тут и с законом сохранения энергии проблема. Если массы у разных нейтрино разные, в системе покоя хоть караул кричи! С другой стороны, всем катастрофически не хватает электронных нейтрино из Солнца. Стало быть, они точно знают, что там рождаются именно электронные нейтрино, и это чистое состояние. Как оно со временем превращается в смесь с мюонными - теряюсь в догадках.
08.10.2011 12:28#
voix
Быстрее скорости света?
>Да тут и с законом сохранения энергии проблема. Если массы у разных нейтрино разные, в системе покоя хоть караул кричи!

С законом сохранения энергии можно все уладить :)

Меняется масса и кинетическая энергия нейтрино, а полная энергия (их сумма) остается той же.

Только в системе отсчета, которая движется со скоростью "тяжелого" нейтрино, его движение будет странно выглядеть: после превращения покоящегося "тяжелого" нейтрино в "легкое", оно вдруг, начинает двигаться. А после обратного превращения - останавливается и т.д.
05.10.2011 10:33#
Быстрее скорости света?
> Касаемо постулатов. Не стоит ими размахивать. Они действуют только на наши мозги, природе на эти постулаты начхать, как, впрочем, и на операторы, матрицы рассеяния, пропагаторы и все прочее. Все это - наши модели явлений, более или менее математические. Конечно, если эксперимент не вписывается в наши представления, надо искать дыру в представлениях. Но делать это нужно аккуратно.

Хочу сделать философское замечание относительно методологии физики и отличии настоящих физиков от альтернативщиков. Как известно, физика состоит из двух частей: теории и эксперимента. Теория - это всегда некоторая математика, которая позволяет (или должна позволять) предсказывать результаты экспериментов, иногда - точно, иногда - статистически. Поэтому реальный физический эксперимент проверяет соответствие используемой математики реальности. И если мы, поставив эксперимент, обнаруживаем несоответствие его результатов с предсказаниями теории, и нам не удается обнаружить ошибок или в вычислениях, или в постановке эксперимента, то мы радуемся, что обнаружили "новую физику", и развиваем теорию. В этом, кстати, и состоит отличие нас с вами от альтернативщиков первого рода: альтернативщики нередко, наделав ошибок в вычислениях или постановке эксперимента, начинают сразу же отвергать старые теории и строить новые, вместо того, чтобы всё десять раз перепроверить на предмет возможных собственных ошибок.

Далее, есть такое умственное упражнение, как "мысленный эксперимент", чем мы с вами и занимаемся тут обычно. Это когда мы рассчитываем результат некого эксперимента не проводя его реально. Понятно, что соответствие теории реальности в таком эксперименте проверить невозможно. Так зачем же он нужен, и что проверяется в мысленных экспериментах? На самом деле, в ходе мысленного эксперимента сравнивается предсказание теории с нашими интуитивными представлениями. И совершенно не обязательно они совпадают.

Так вот, что означает, что в неком мысленном эксперименте наблюдается расхождение между предсказаниями теории (то есть математических расчетов) и нашей физической интуицией? Прежде всего, мы должны попытаться обнаружить ошибки в наших расчетах или условиях воображаемого эксперимента. Если ошибок не обнаружено - возникает вторая развилка между настоящими физиками (то есть нас с вами) и альтернативщиками. Физик или попытается провести этот эксперимент реально, или изменит свои интуитивные представления. А альтернативщик второго рода на основании полученного в ходе мысленного эксперимента противоречия результатов расчетов лишь со своими интуитивными предсказаниями, начнет править теорию, чтобы она в результате расчетов давала на его взгляд "правильные предсказания", считая старую теорию ошибочной.

Вообще говоря, такие умственные упражнения сами по себе бывают полезны, если не делать из них далеко идущих выводов без должной проверки. В конце концов, так можно придумать новые эксперименты, или обнаружить ошибки в проведении старых. Беда наступает, когда старая теория отвергается и на веру принимается новая, не эквивалентная теория, только лишь на основании мысленных экспериментов, без должной проверки при помощи реальных экспериментов.

Так вот, возвращаясь к постулатам. Хоть "постулаты квантовой механики" и существуют только в нашей голове, тем не менее, вся квантовая механика на них основана, все выполняемые теоретические расчеты и, насколько мне известно, нет ни одного реального эксперимента, результаты которого бы им противоречили. Поэтому, давайте всё же считать их аксиомами, и в тех случаях, когда они противоречат интуиции, искать ошибки в интуиции, а не в постулатах.
05.10.2011 10:51#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene (anothereugene)
Хочу сделать философское замечание относительно методологии физики и отличии настоящих физиков от альтернативщиков.
--------------
Есть известное выражение: "Войско победивших - правительственное войско, войско проигравших - войско разбойников". То есть "кто есть кто" определяется лишь постфактум. Аналогично и с так называемыми альтернативщиками. Любой создатель новой теории выступает сначала как альтернативщик. А кем его будут считать потом, зависит уже от судьбы его теории. Поэтому более продуктивно (ИМХО) обсуждать саму теорию конкретного автора, а не заниматься отнесением автора к той или иной категории.
05.10.2011 22:14#
Быстрее скорости света?

Автор: AnotherEugene ( anothereugene )

> бывает суперпозиция состояний электрона с различной энергией, и бывает смесь. Суперпозиция - это чистое состояние электрона, и, в принципе, возможно поставить эксперимент, обнаруживающий интерференционные члены. А "когда мы не знаем" - это смесь состояний, и матрица состояния там без интерференционных членов.

Мы ведь толкуем о свободной частице - фотоне, электроне... Спектр состояний свободного электрона непрерывный, «матрица» состояний континууммерная. Что это такое не знаете не только Вы, но и вообще никто не знает. То же относится и к фотону.

>Вот вам в ответ другой мысленный эксперимент. Допустим, один переход в свободном атоме, локализованном в нашей установке, излучает фотон. Какова энергия этого фотона? ;)
Если вы ответите, что она определенная - вы тут же вступите в противоречие с математикой, при помощи которой будете решать эту задачу. Потому что энергия излучаемого фотона зависит от первоначальной скорости атома, излучившего фотон, то есть, от его импульса. А так как атом был локализован внутри нашей установки, то у него не было определенного импульса, состояние атома было суперпозицией состояний с определенными импульсами. И чтобы рассчитать состояние излученного фотона, нужно, пользуясь линейностью КМ, просуммировать все возможные состояния излученного фотона по всем возможным импульсам источника, разумеется, с правильными комплексными коэффициентами разложения. ;)

Скажу Вам больше. Давайте выбросим «установку» - в мысленных экспериментах установки ничего кроме головной боли не дают. Тогда может случиться так, что в одной системе отсчета – в его собственной – атом локализован, а в любой другой – не очень. То есть, вы всегда имеете возможность получить фотон желаемого цвета как на приемнике, так и на источнике практически из любого атома. В КМ никаких указаний относительно выбора системы отсчета я не помню, да и скорость там – вещь довольно условная.. Уверен, что теоретики в КТП этот вопрос решили, а вот мы с Вами – вряд ли. Я к тому, что, используя дилетантские аргументы в мысленных экспериментах, можно прийти к самым удивительным выводам. И я этим, порой, грешу, но я в этом и каюсь.


>Или вы думаете, что коллапс происходит не мгновенно? Такая мысль противоречила бы постулатам квантов и даже экспериментам с разделенными километрами спутанными парами фотонов. А если он мгновенный, то нет никакой разницы, сколько там миллионов световых лет.

К постулатам у меня отношение совершенно наплевательское. По мне, так самое дрянное уравнение лучше самого разухабистого постулата.
Да, я именно отрицаю мгновенный коллапс ВФ. По следующей причине. Никакое измерение не может произойти «мгновенно», поскольку любое физическое измерение предполагает взаимодействие измерителя с измеряемым объектом, то есть обязательно связано с передачей энергии. Коль скоро так, то в замкнутую систему мы должны включать и фотон и излучатель и измерителя. И тогда, решая уравнение Шредингера Вы никогда не получите разрывных решений во времени (да и в пространстве –тоже). Но измеритель – макрообъект, и его гамильтониан – нечто невообразимое. И чтобы его обойти, придумали этот «коллапс». Пока измерение не началось, мы еще можем считать ВФ без измерителя, но именно в момент начала измерения (вашего «коллапса») решение перестает быть корректным. То есть, имеет место не коллапс ВФ, а коллапс решения. Вот это обстоятельство – большая черная дыра в идеологии КМ. Мгновенный коллапс ВФ – это идеализация, во многих случаях оправданная. Но от этого он не перестает быть идеализацией. А если он не мгновенный, немедленно возникает вопрос: с какой скоростью он протекает, есть ли предельная, и пошло-поехало…
Я не имею намерения обсуждать вопросы интерпретации КМ. Было время, я шарил в сети, читал, сопоставлял точки зрения. И пока не вижу оснований утверждать, что КМ способна объяснить мироздание. Идеализаций там не меньше, чем в других разделах физики.

По существу темы. Одного не пойму: зачем Вам понадобился красно-зеленый фотон. Интерферировать способны только фотоны одной частоты, совокупляясь в разных точках с разной фазой. В этом смысле «когеррентный фотон» гораздо симпатичнее, но его мы уже обсудили. Дополнительно могу сообщить, что теоретический фотон в принципе не может быть локализован, поэтому, вероятно (в смысле квадрата модуля волновой функции:) его импульс имеет склонность быть всегда определенным. Еще могу сообщить, что соотношение неопределенности имеет место и в классической механике. Судите сами: если нужно измерить импульс, мы должны измерить время за которое частица переместится из одной точки в другую. Поскольку мы ускорение не можем измерить напрямую, то измеренный путем деления перемещения на интервал времени и умножения на массу импульс нельзя отнести к какой-то конкретной точке внутри интервала, а стало быть невозможно утверждать что в этой точке мы имеем определенными и координату и импульс. Это я к тому, что процесс измерения – очень важная вещь в физике, но в теоретических построениях ее отодвигают на второй план, отчего и случаются коллапсы с сингулярностями.



>Автор: Александр Юрьевич (voix)
А как в этом случае с законом сохранения импульса?

Сказать по совести, понятия не имею. А с этими нейтрино вообще просто дурею. Сижу вот и думаю, отчего бы и электрону с мюоном не осциллировать.
06.10.2011 07:09#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Мы ведь толкуем о свободной частице - фотоне, электроне... Спектр состояний свободного электрона непрерывный, «матрица» состояний континууммерная. Что это такое не знаете не только Вы, но и вообще никто не знает. То же относится и к фотону.

А в непрерывном случае матрица состояния превращается в "матрицу плотности", согласно ЛЛ. Непрерывный аналог матрицы состояния. Так что проблема не тут.

Правда, с матрицами состояния есть одна тонкость. В матрице состояния интерференционные члены могут исчезать после осреднения по состояниям другой, спутанной с ней подсистемы, которую мы не измеряем. Например, возможно, по состояниям излучившего фотон атома. И тогда мы получим не суперпозицию зеленого и красного фотона, а их смесь, в которой они, действительно, интерферировать не будут. Так что тут требуется осторожность.

> Скажу Вам больше. Давайте выбросим «установку» - в мысленных экспериментах установки ничего кроме головной боли не дают. Тогда может случиться так, что в одной системе отсчета – в его собственной – атом локализован, а в любой другой – не очень. То есть, вы всегда имеете возможность получить фотон желаемого цвета как на приемнике, так и на источнике практически из любого атома.

Нет, таким образом не можем. Что такое "мы движемся в другой системе отсчета"? Как минимум, при таком переходе к другой системе отсчета из-за доплеровского эффекта изменится частота наблюдаемого фотона, и если в нашей системе отсчета атом покоится, то никакого изменения частоты фотона в сумме двух переходов быть не должно.

> Да, я именно отрицаю мгновенный коллапс ВФ.

Не буду цитировать весь остальной абзац, он большой. Зря отрицаете. С точки зрения математики КМ, нет никакой разницы, происходит мгновенный коллапс волновой функции или коллапс сознания наблюдателя, или за конечное время, но так, что классическому наблюдателю кажется, что во всей квантовой вселенной одновременно. Так что, в какую интерпретацию вы бы ни верили, расстояния там не важны, что уже подтверждается экспериментально. И, так как коллапс - единственный недетерминированный процесс в КМ, он не может описываться полностью уравнением Шредингера. Взаимодействие фотона с датчиком, когда датчик постепенно сваливается в одно из двух макроскопических квантовых состояний, взаимодействуя с фотоном, который спутан с излучившим его в другой галактике атомом - может, но не сам коллапс. Но при таком взаимодействии фотона с датчиком атом в другой галактике "ничего не чуствует", его нет в гамильтониане.

> По существу темы. Одного не пойму: зачем Вам понадобился красно-зеленый фотон.

На этот вопрос легко ответить. Опишу схематично.

Во-первых, он отлично объясняет изменение статистики в однофотонных экспериментах, описанных Хворостенко, без всяких новых "норок в вакууме". А во-вторых, я точно не знаю, как происходит переход от КЭД к электродинамике Максвелла, наверное, как предельный переход большого количества фотонов и низких частот. Если это так, то гармонические колебания ЭМ поля одной частоты должны соответствовать потоку большого числа когерентных фотонов, и биения огибающей суммы двух гармонических колебаний выражаться через интерференционные члены между этими фотонами разных частот. А так, как частица может интерферировать только сама с собой, там должен быть поток суперпозиции фотонов разных частот, а не просто их смеси.
06.10.2011 08:36#
Быстрее скорости света?
>Что такое "мы движемся в другой системе отсчета"?

Я оговорился. Мы НАХОДИМСЯ в другой системе отсчета. И в нашей системе атом не локализован по координате.

>переход от КЭД к электродинамике Максвелла, наверное, как предельный переход большого количества фотонов и низких частот.

Нет. В КЭД есть рождение и уничтожение частиц. Кроме того, там есть нейтральные токи. В части фотонов они, насколько я знаю, эквивалентны.

>и биения огибающей суммы двух гармонических колебаний выражаться через интерференционные члены между этими фотонами разных частот.

Нет. Интеренференционная картина стабильна в пространстве и времени. И это макроскопическое явление. А биения между красным и зеленым это нанометры. Биения двух волн разной частоты не могут создать стационарную картину в пространстве. Сложите две разные синусоиды на бумаге и перемещайте лист перед глазами. Волны-то у Вас бегут...
06.10.2011 10:53#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Я оговорился. Мы НАХОДИМСЯ в другой системе отсчета. И в нашей системе атом не локализован по координате.

Локализация атома по координате означает, что при измерении в определенный момент времени мы получим некоторое значение координаты атома с вероятностью 1. Это вроде бы не зависит от системы отсчета.

> Нет. Интеренференционная картина стабильна в пространстве и времени. И это макроскопическое явление. А биения между красным и зеленым это нанометры. Биения двух волн разной частоты не могут создать стационарную картину в пространстве. Сложите две разные синусоиды на бумаге и перемещайте лист перед глазами. Волны-то у Вас бегут...

Так интерференционная картина стабильна для интерференции состояний одной частоты. Интерференционные члены осциллируют на частоте, равной разности частот стационарных состояний. Стационарные состояния стационарны, но у них бывают разные частоты, соответственно, и разность их частот бывает ненулевой. :)

А вот интересно, как получаются в классическом пределе измеримые вольтметром колебания напряжения в проводе, если от фазы фотонов ничего не зависит? ;) Или фаза фотонов - это еще один квантовый параметр, а не фаза волновой функции?

> Нет. В КЭД есть рождение и уничтожение частиц. Кроме того, там есть нейтральные токи. В части фотонов они, насколько я знаю, эквивалентны.

И как же при этом осуществляется переход к классическому синусоидальному напряжению в антенне?
06.10.2011 22:25#
Быстрее скорости света?
И как же при этом осуществляется переход к классическому синусоидальному напряжению в антенне?

В классической электродинамике вместо электрического и магнитного полей можно использовать, так называемый, векторный потенциал. Уравнения Максвелла переписываются через него. В КЭД этот векторный потенциал объявляется волновой функцией фотонов. Преобразованием Фурье по пространству и времени векторный потенциал переводят в пространство волновых векторов и частот. Вот в этом-то пространстве, собственно, и живут фотоны, как частицы с определенным импульсом (волновой вектор) и энергией (частота). В этом пространстве уравнеие Шредингера - просто линейное уравнение. Процедура эта называется "вторичное квантование". Почему вторичное - понятия не имею. Отголосок прошлых идей и заблуждений. А в обычном пространстве, как и прежде, эти фотоны - бегущие волны. В этом пространстве фотон нигде не локализован, поскольку волну локализовать нельзя, в том смысле, что нельзя указать координату, в которой она находится. Тот, кто утверждает, что он "излучил из лазера" один фотон, просто морочит людям голову. В классическом пределе фотонов много и разные, в квантовом - штуки hw. Если фаза у этих волн одна - фотоны когеррентны. Если у каждого своя и не коррелированы между собой - некогеррентны. Собственно, фотон в КЭД частица потому что КЭД занимается, в основном, распадами и рождениями, при которых сохраняется энергия и импульс, и баланс их удобно считать именно в пространстве, сопряженном обычному по Фурье.
А напряжение в проводах прыгает из-за тепловых флуктуаций сопротивления. На квантовом языке вот это как раз биения тепловых колебаний атомной решетки, называемые фононами. Колебаний много, разной частоты и фазы, складываясь, они дают случайные всплески разной амплитуды. Почему-то Вы такой процесс называете интерференцией. Данный термин везде в физике используют для обозначения совсем других явлений.
Ну, а фаза фотона и фаза волны - это одно и то же. Но фотон и волна существуют в разных пространствах.
07.10.2011 06:50#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> В классической электродинамике вместо электрического и магнитного полей можно использовать, так называемый, векторный потенциал. Уравнения Максвелла переписываются через него. В КЭД этот векторный потенциал объявляется волновой функцией фотонов. Преобразованием Фурье по пространству и времени векторный потенциал переводят в пространство волновых векторов и частот. Вот в этом-то пространстве, собственно, и живут фотоны, как частицы с определенным импульсом (волновой вектор) и энергией (частота). В этом пространстве уравнеие Шредингера - просто линейное уравнение. Процедура эта называется "вторичное квантование".

Теперь понятно. Всё практически полностью соответствует обычным частицам, волновую функцию которых можно рассматривать в импульсном представлении, и можно в координатном, оба представления связаны преобразованием Фурье и вообще говоря эквивалентны, хоть для различных задач определенные представления могут оказаться предпочтительнее. С представлением векторного потенциала как локализованного в точке видимо возникают сложности. Но суть это не меняет.

То есть, фотоны - это кванты векторного потенциала, в КЭД их любят рассматривать как имеющие конкретное значение энергии и импульса, но никто не может нам запретить рассмотреть в качестве состояния поля и любую линейную комбинацию этих состояний с конкретными энергиями и импульсами. В том числе, и суперпозицию различного количества фотонов одного волнового вектора, это разные состояния системы.

Итак, фотоны сответствуют векторному потенциалу, а клвссическую напряженность ЭМ поля можно получить из векторного потенциала линейным дифференциальным оператором.

> А напряжение в проводах прыгает из-за тепловых флуктуаций сопротивления. На квантовом языке вот это как раз биения тепловых колебаний атомной решетки, называемые фононами. Колебаний много, разной частоты и фазы, складываясь, они дают случайные всплески разной амплитуды. Почему-то Вы такой процесс называете интерференцией. Данный термин везде в физике используют для обозначения совсем других явлений.

Где это я называл интерференцией именно этот процесс? Мне казалось, что интерференцией я называл иное.

Напряженность электрического поля - это величина, измеримая непосредственно по ускорению заряженных частиц. С другой стороны, когда в проводнике начинает течь электрический ток из ускоренных этим полем электронов, электроны рассеиваются на фононах, передавая фононам часть полученной от поля энергии. Повышая температуру этого проводника. Верно? Но пока что всё линейно.

> Ну, а фаза фотона и фаза волны - это одно и то же. Но фотон и волна существуют в разных пространствах.

Вот это - самое интересное. Дело в том, что фаза напряженности классического ЭМ поля измерима непосредственно. Возьмем с генератора колебания напряжения с частотой одна сотая герца и амплитудой 1 вольт, например, подадим на небольшое сопротивление 1 Ом и возьмем его в руку. Мы прекрасно почувствуем фазу напряжения по колебаниям температуры. Вспоминая, что периодические (а не гармонические, как я написал первоначально) колебания температуры вызваны колебанием количества поглощенных у поля фотонов, энергия которых перешла фононам при рассеянии, которые были все когерентны, приходим к выводу, что мы каким-то образом умудряемся измерить мгновенную фазу этих фотонов. Но если это была фаза волновой функции, мы, значит, измерили и фазу волновой функции???

PS Стало понятно, что наблюдаемая-предикат "фотоны когерентны" невозможен. По тем же причинам, почему невозможен предикат "система находится в стационарном состоянии". Существует базисы, на каждом векторе которых значения этих предикатов "истина".
07.10.2011 21:47#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
...В том числе, и суперпозицию различного количества фотонов одного волнового вектора, это разные состояния системы.

Нет. Это одно состояние, и это принципиально! Фотоны - бозоны. Они любят собираться на одном уровне. И имененно потому, что на этом уровне они неразличимы - это одно состояние. Их число равно коэффициенту фурье векторного потенциала, деленному на hw, и называется "числом заполнения". Оно же в статфизике "статистический вес".

>Вспоминая, что периодические (а не гармонические, как я написал первоначально) колебания температуры вызваны колебанием количества поглощенных у поля фотонов, энергия которых перешла фононам при рассеянии...

Нет. Вы вторглись в физику твердого тела (этот предмет мне знаком ближе) а там совсем другие дела... Фотоны могут жить в диэлектриках (стекло), там они действительно переносят энергию, но в диэлектриках нет тока. А в металлах фотоны не живут - их туда не пускают. Вы видели хоть один прозрачный металл? В проводниках некие квазиэлектроны воюют с фононами в пространстве энергия-импульс, что эквивалентно взаимодействию обычных электронов с решеткой. Но те электроны совсем не те - у них там масса другая. Это совсем иное приложение КМ, но и там она пашет вовсю! То есть, волны напряжения в проводнике - это не фотоны. Фотоны они породят, когда выползут из антенны. Я уже Вам писал, что КМ - это не теория, это подход, парадигма. В разных разделах физики она порождает свои теории. Можно проводить аналогии, но нельзя тянуть за уши из одной в другую. Ну, к примеру, фонон в твердом теле - это примерно то же самое, что и фотон в лазере. Стоячая синусоида от стенки до стенки. И примерно то же самое, что и обычная резонансная мода колебаний в теории упругости. Аналог фотона - мода колебаний струны на гитаре. Потому-то и нельзя его локализовать в пространстве. Потому-то те световые импульсы, которые пускают в экспериментах, и не являются фотонами.

>Стало понятно, что наблюдаемая-предикат "фотоны когерентны" невозможен.

Не вполне понял, но ответственно заявляю: в резонаторе лазера все фотоны когеррентны насмерть, все сидят на одном уровне энергии, и имеют одинаковую фазу. За поляризацию не поручусь, но это дело поправимое. Разброс их по частоте, от которого зависит длина когеррентности луча, то есть то расстояние, на котором они способны интерферировать, равен ширине уровня, а эта самая длина всяко больше сотни метров. Поверьте, я знаю, о чем говорю.
Но короткий маломощный ипульс, выпущенный из резонатора - это совсем другие дела. Тут надо думать и думать...

Я тут поковырялся в своем виртуальном подвале - там с десяток статей скопилось на тему интерпретаций КМ, коллапса ВФ и квантовой нелокальности. И умные люди объяснили дураку, что коллапс - это принципиальный артефакт взаимодействия квантовой системы с классическим измерителем, который (коллапс), конечно же идеализация, но без которого КМ жить не может, поскольку в ее рамках классическая система описана быть не может, поскольку это ее многочастичный предел. И понял, что мои надежды на мюон - унылые грезы. Еще подумал: ну, вот система в смешанном состоянии... ВФ описывается суммой ВФ чистых состояний с коэффициентами. Так заведите оператор классической системы! Он из этой суммы выберет какую-то одну ВФ с коэффициентом 1, и поехали дальше... Но это бессмысленно. Ничего кроме этих вероятностей через разное время, нам, собственно, и не надо...
Но, к слову, нигде в конкретных расчетах коллапс не нужен. Он нужен для интерпретаций и философских размышлений.
К слову. В природе нет "кванта энергии". Но есть "квант действия", равный h, на "планке" которого и держится вся идея КМ. Энергия квантов может быть любой, а вот действуют они все одинаково. Не могу понять, почему все это забывают и долдонят об энергиях одного кванта...
08.10.2011 00:16#
Быстрее скорости света?
> Нет. Это одно состояние, и это принципиально! Фотоны - бозоны. Они любят собираться на одном уровне. И имененно потому, что на этом уровне они неразличимы - это одно состояние. Их число равно коэффициенту фурье векторного потенциала, деленному на hw, и называется "числом заполнения". Оно же в статфизике "статистический вес".

Нет. Вспомните, что число фотонов одного волнового вектора и поляризации есть собственное значение оператора числа частиц. Различным собственным значениям соответствуют различные собственные вектора. То есть фотоны неотличимы, но состояния квантовой системы различные, и, по общему принципу, возможна их суперпозиция. Кстати, суперпозиция состояний различного количества фотонов необходима для описания излучения возбужденного атома, когда амплитуда вероятности постепенно перетекает со временем из каждого состояния заполнения уровня |n> в соответствующее состояние |n+1>.

> Вы видели хоть один прозрачный металл?

Тонкие пленки металлизации - видел. А классическое ЭМ поле проникает в метал на глубину порядка скин-слоя, если точнее, спадая экспоненциально.

> То есть, волны напряжения в проводнике - это не фотоны. Фотоны они породят, когда выползут из антенны.

С какой это стати?

Фотончики прекрасно живут в металле, как говорят, именно они приклеивают электроны к ядрам и обеспечивают стабильность твердого тела. Ну а то, что в КЭД фотоны - это плоские волны, так так очевидно удобно их рассматривать. И совершенно классическое световое поле в волновой оптике нередко раскладывают по классическим плоским волнам, решениям уравнений Максвелла. Пока всё линейно, мы может смотреть на системы с совершенно различных нередко неожиданных точек зрения.

> Не вполне понял, но ответственно заявляю: в резонаторе лазера все фотоны когеррентны насмерть, все сидят на одном уровне энергии, и имеют одинаковую фазу.

В каком именно лазере?

Насколько я помню картинку из учебника, в газовом гелий-неоновом лазере ширина линий определяется добротностью резонатора, плюс нередко возбуждается сразу несколько мод резонатора, потому что из-за доплеровского эффекта излучаемые переходами быстро летающих атомов фотончики оказываются существенно размазаны по частоте, покрывая сразу несколько мод резонатора.

А речь я вел про наблюдаемые-предикаты. Логический предикат - это функция, имеющая два значения, нуль и единица. Она позволяет нам получать ответы на вопросы "да" или "нет". В квантовой механике предикатам соответствуют операторы - проекторы, собственные значения которых как раз 0 и 1, и каждый из которых делит пространство состояний системы на два ортогональных подпространства. Коллапс тоже можно описать набором проекторов, но вот выбор конкретного проектора оказывается недетерминирован состоянием системы, в отличие от всего остального.

Так вот, попробуем ввести предикат, например, "система находится в состоянии с определенной энергией". Мы тут же обнаруживаем, что существует базис из состояний с определенной энергией, и на каждом базисном векторе этот предикат равен 1. Соответственно, он равен 1 в линейном подпространстве, натянутом на эту систему векторов, а так как система векторов полная, то он равен 1 во всем пространстве состояний квантовой системы. В отличие от того, что нам хотелось бы.
08.10.2011 09:06#
Быстрее скорости света?
>Нет. Вспомните, что число фотонов одного волнового вектора и поляризации есть собственное значение оператора числа частиц.

Это - да. Но с позиции квантовой статистики это особой роли не играет. Просто статистический вес уровня удваивается.

>Фотончики прекрасно живут в металле, как говорят, именно они приклеивают электроны к ядрам и обеспечивают стабильность твердого тела.

Разумеется. Но в твердом теле, роль играют только электроны на последнем уровне, которые становятся свободными, а что там внутри атома творится, никого не интересует, поскольку ни на что не влияет. С позиции физики твердого тела при нормальной температуре металл - это банка, заполненная ИДЕАЛЬНЫМ газом электронов и фононов. И эта модель прекрасно работает.

>В каком именно лазере?
Насколько я помню картинку из учебника, в газовом гелий-неоновом лазере ширина линий определяется добротностью резонатора, плюс нередко возбуждается сразу несколько мод резонатора.

Лазеры сейчас наблатыкались делать чуть ли не из бананов. Я, например, в свое время имел дело с лазером на жидких органических красителях. У него ручку крутишь и перестраиваешь с красного луча на синий или зеленый. Лазерное излучение характеризуется добротностью, то есть шириной спектра излучения. Этот параметр обусловлен многими факторами. Например, качеством изготовления зеркал резонатора и точностью механизма юстировки. Лабораторные лазеры сейчас имеют добротность почти предельно возможную теоретически. А она определяется дифракцией на апертуре выхода луча.

>Так вот, попробуем ввести предикат...
У меня впечатление, что Ваше образование имеет теоретический уклон, и притом в ядерную физику. Теоретики склонны путать теории с их интерпретациями, а интерпретации с реальностью. Никто не сомневается в справедливости квантовой парадигмы, но реальность имеет бесконечное число уровней, и на каждом уровне парадигма выливается в модель явления на своем уровне абстракции. Бессмысленно пытаться понять работу лазера с позиций ядерной физики, точно так же, как и с позиций классической оптики. Когда мне пришлось иметь дело с сопроматом, я диву дался тому, что он практически ничего не имеет общего с теорией упругости, хотя казалось бы...
Я не имею намерения меряться с кем-либо образованием. Я хочу "въехать" в тематику "однофотонных" экспериментов и попытаться хотя бы оценить, что там происходит, и как бы можно было объяснить результаты. И пытаюсь тащить Вас в эту сторону. Коллапс волновой функции я зацепил именно в контексте обсуждения этого предмета...
Что касается "фотончиков"... Вы можете разлагать электромагнитное поле по фурье не в декартовой, а в сферической или цилиндрической системе координат. И получите другие фотоны. И (ехидно ухмыляюсь), что там у них будет с поляризацией? Ведь такой фотон летит одновременно во всех направлениях, меняя на ходу интенсивность...

В контексте темы. Короткий лазерный импульс, видимо, можно рассматривать как изолированный волновой пакет электромагнитного поля движущийся в пространстве. Ну, грубо говоря, такой синус, с множеством периодов внутри и плавным затуханием на хвостах. Этот синус тащит с собой некоторую энергию. Его можно разложить в интеграл Фурье. Получим спектр - такой узенький колокольчик. Спектр этот, имея запас оптимизма, можно считать некоторым коллективом фотонов, каждый из которых имеет право быть зарегистрированным с некоторой вероятностью. Те, что ближе к центру - пожирнее в смысле вероятности, а те, что на краях - полудохлые в том же смысле. Надо отдавать себе отчет в том, что все они существуют в этой модели на всей длине оптического пути в течении времени, пока импульс проходит от излучателя к приемнику. Это можно и нужно проверить экспериментально, пододвигая и отодвигая приемник... И так далее.
Я вам не сходя с места могу предложить перечень из десятка проверок разных допущений такой модели. И только после этого буду готов итерпретировать результат.
В частности, очень важен вопрос, какова спектральная чувствительность приемника? Какие изменения наступят в результатах, если ее менять, и менять длительность импульса, от которой зависит "спектральная ширина коллектива фотонов". Частоты их близки, и "биения", о которых Вы толкуете, могут быть очень протяженными.
То есть, прежде чем гонять такие импульсы по зеркалам и поляризаторам, надо изучить то, что мы будем гонять, и иметь его адекватную модель. Рассуждения о том, что "фотон идет двумя путями или одним", годятся для сенсационных статей, которыми питаются дилетанты, но не для серьезных людей, которым интересно "как же все это устроено, и почему именно так, а иначе и быть не может". В сущности, вот это и есть знание, особенно, если не на пальцах, а упаковано в математику, позволяющую при любых изменениях условий эксперимента получить то самое число, которое мы видим на шкале. Иногда (очень редко) параллельно можно получить Нобелевку, но лично я предпочитаю хорошую зарплату, и, по возможности, регулярно.
08.10.2011 12:36#
voix
Быстрее скорости света?
>Надо отдавать себе отчет в том, что все они существуют в этой модели на всей длине оптического пути в течении времени, пока импульс проходит от излучателя к приемнику. Это можно и нужно проверить экспериментально, пододвигая и отодвигая приемник

С помощью таких же приемников, установленных вне оптического пути, можно доказать, что эти фотоны не перемещаются "по всем другим направлениям"
09.10.2011 10:18#
Быстрее скорости света?
>Автор: Александр Юрьевич ( voix ) 08.10.2011 12:36
С помощью таких же приемников, установленных вне оптического пути, можно доказать, что эти фотоны не перемещаются "по всем другим направлениям"

Ну, голь на выдумки хитра... На это Вам возразят, что уж коль скоро импульс дистанционно чувствует заслонку, то обойти приемник ему ничего не стоит. Если люди хотят иметь чудо - они его увидят где угодно :)


>Автор: Александр Юрьевич ( voix ) 08.10.2011 12:28
Только в системе отсчета, которая движется со скоростью "тяжелого" нейтрино, его

движение будет странно выглядеть: после превращения покоящегося "тяжелого" нейтрино в "легкое", оно вдруг, начинает двигаться. А после обратного превращения - останавливается и т.д.

Было бы недурно, да только непонятно, куда лететь - нет выделенного направления. Разве что "помнит", откуда переместилось (а оно помнит - спиральность!). Можно, конечно, положить, что с равной вероятностью в любую сторону, но в других системах отсчета это будет выглядеть как спонтанное изменение направления движения, куда бы оно не полетело. :)
С другой стороны, вот электронное нейтрино полетело, причем на Солнце родилось именно электронное, и спектр энергий достаточно узкий, то есть вероятность 1 или близко к тому. Если мы имеем смешанное состояние, и "осцилляции" понимать буквально, то со временем вероятность поймать мюонное сначала растет, потом убывает и так далее. Поставив Камиокаде на подходящем расстоянии, мы регистрируем мюонное нейтрино с вероятностью почти единица. И даже в среднем со всякими коллапсами ВФ баланс энергий не сходится. То-есть, имеем головную боль, независимо от того, является ли внутренняя энергия нейтрино скрытым параметром, или определяется в момент регистрации.

Может ли кто-либо ответственно подтвердить, что осцилляции нейтрино находятся за рамками Стандартной модели, и можно ли ее "подшаманить" на этот предмет?
09.10.2011 12:33#
voix
Быстрее скорости света?
>>С помощью таких же приемников, установленных вне оптического пути, можно доказать, что эти фотоны не перемещаются "по всем другим направлениям"
>Ну, голь на выдумки хитра... На это Вам возразят, что уж коль скоро импульс дистанционно чувствует заслонку, то обойти приемник ему ничего не стоит


Такие возражения могут быть разве что у ортодоксов :)

В двухщелевом эксперименте утверждается, что частицы перестают проходить одновременно через две щели потому, что за ними наблюдают. Но частицы и в этом случае будут идти как через одну щель, так и через другую, что и зафиксируют приемники за щелью.
09.10.2011 18:59#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> У меня впечатление, что Ваше образование имеет теоретический уклон, и притом в ядерную физику.

Нет.

> В контексте темы. Короткий лазерный импульс, видимо, можно рассматривать как изолированный волновой пакет электромагнитного поля движущийся в пространстве.

Вернемся к теме.

Короткий импульс, безусловно, можно разложить в интеграл по плоским волнам хоть и близких но различных частот. Интерференция которых и создает тот самый "колокольчик", суммируясь конструктивно, то есть в одной фазе, вблизи вершины колокольчика, и суммируясь деструктивно, то есть зануляя поле, во всём остальном пространстве.

Так вот, прежде чем переходить к анализу смысла однофотонных экспериментов, убежден, необходимо понять на интуитивном уровне, как же эта самая деструктивная интерференция плоских волн с различными волновыми векторами приводит к тому, что подавляется индуцирование переходов возбужденных атомов в случае множества фотонов с различными волновыми векторами? Ведь если плоская волна вообще нигде в пространстве не локализована, то возбужденный атом локализован неплохо. Так как же он узнает, что он находится между зеркалами внутри резонатора лазера, а не сбоку? Для этого он должен чувствовать интерференцию фотонов с различными волновыми векторами.

В общем, нужно хорошо подумать, что на самом деле представляет собой оператор рождения фотонов.

PS Кажется, я догадался.

Если два различных фотона индуцируют переход в невозбужденное состояние в противофазе, то они в результате подавляют переход. Фаза состояния после перехода должна быть фаза фотона плюс некоторая не зависящая от фотонов константа. Так что если множество фотонов с различными волновыми векторами но одной частоты интерферируют между собой деструктивно, то они и не будут индуцировать переход.

С интерференцией фотонов различных частот тоже более-менее понятно. У атома линия перехода должна иметь некую конечную ширину, например, связанную соотношением неопределенности с собственным временем жизни возбужденного состояния. Так что переход атома должен описываться как реакция узкополосного фильтра, возбуждаемая коротким импульсом. То есть вероятность перехода после прохода короткого импульса будет спадать экспоненциально с постоянной времени, обратно пропорциональной ширине линии. При этом фотоны различных частот внутри линии будут также давать вклад в переход с фазой, равной своей собственной фазе плюс константа, приводя к интерференции между фотонами различных частот, индуцируя переход после прохода импульса и подавляя его всё остальное время, до импульса и много позже.
10.10.2011 07:09#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Так вот, прежде чем переходить к анализу смысла однофотонных экспериментов, убежден, необходимо понять...

Я так не думаю. Дело в том, что выходя из резонатора каждый фотон луча взаимодействует с макроскопическими объектами - "заслонкой" и апертурой. После этого он уже не помнит, откуда взялся, - "распутался" с приятелями внутри резонатора.

>В общем, нужно хорошо подумать, что на самом деле представляет собой оператор рождения фотонов.

Да, было бы недурно, но КМ - феноменологическая теория, она не вникает в детали. С ее точки зрения резонатор - потенциальная яма с бесконечно высокими стенками. Все фотоны сидят на нижнем энергетическом уровне. На верхние уровни ( другие моды ) атом фотон забросить не может - энергии мало. Стенки ямы образуют зеркала. Фотоны сфазированы, поскольку имеют одинаковые волновые функции, граничное условие для которых на зеркале - 0. Если вспомнить, что ВФ фотона - Э-М поле, то это становится понятно, поскольку зеркала металлические, а поле в металл не проникает. То есть, парадоксально, но факт: зеркала ничего не отражают, поскольку вероятность зарегистрировать фотон на зеркале - 0. Возбужденный электрон в атоме олицетворяет оператор рождения. В такой картине атом просто не в состоянии породить фотон не в фазе. НУ НЕТ ТАМ ТАКОГО РЕШЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА! Вы же хотите проникнуть в тайну того, как атом "выдавливает" из себя фотон. Флаг Вам в руки, но поймите, что этот атом взаимодействует со всем коллективом фотонов, да мало того, еще и с макроскопическими зеркалами. То есть здесь факт НЕЛОКАЛЬНОСТИ КВАНТОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ просто валяется под ногами! Если же Вы интересуетесь деталями, Вам обязательно понадобится ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КМ. Вы ведь читали в разных местах, что как только КМ-систему начинают делить на подсистемы, так обязательно возникает запутанность состояний этих подсистем, а поскольку взаимодействия с макрообъектом нет, они там живут до скончания века, и Вы сами в них запутаетесь. Одно дело - ИДЕАЛЬНЫЙ газ фотонов с одинаковой энергией (а в резонаторе именно он) , и совсем другое, когда этот газ начинает взаимодействовать с каким-то дурацким атомом - кто он такой, и зачем тут вообще нужен...
Ваша аналогия атома с узкополосным фильтром мне не нравится. Любой фильтр сдвигает фазу выходного сигнала относительно входного. А Ваш атом не должен изменить фазу проходящего импульса.
10.10.2011 11:20#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Дело в том, что выходя из резонатора каждый фотон луча взаимодействует с макроскопическими объектами - "заслонкой" и апертурой. После этого он уже не помнит, откуда взялся, - "распутался" с приятелями внутри резонатора.

Это утверждение ошибочно. Дело в том, что если бы фотоны в лазерном луче при отражении от зеркала спутывались с макроскопической квантовой системой, то они бы почти наверняка, действительно потеряли бы когерентность с исходным лазерным лучем. И тогда было бы невозможно наблюдать интерференцию между исходным лазерным лучем и отраженным от зеркала. Или прошедшим через линзу. Но само существование резонаторов опровергает подобное исчезновение когерентности.

Еще раз подчеркну: важно разбираться в вопросе последовательно и постепенно, не делая необоснованных выводов, пытаясь проинтуировать конечный результат.

Возвращаясь к смыслу понятия "фотон". Есть представление, что фотон - это обязательно квант плоской электромагнитной волны. Я сейчас вижу, что это - заблуждение. Возьмем произвольное состояние ЭМ поля одной частоты. Его можно разложить по плоским волнам. Для каждой плоской волны существует операторы рождения и уничтожения фотонов, произведение которых есть оператор количества фотонов, собственные вектора которого образуют полный ортонормированный базис, по которому можно разложить состояние поля в плоской волне. Теперь для каждого количества фотонов проинтегрируем состояние плоских волн с коэффициентами разложения Фурье, которые мы получили, разложив исходное гармоническое состояние поля. Мы получим собственные вектора оператора количества частиц для исходного рассматриваемого состояния поля, между которыми возможны переходы при помощи очевидно вычисляемых операторов рождения и уничтожения. Исходя из общих принципов, мы такие кривые состояния поля тоже должны рассматривать как фотоны, хоть и не имеющие определенного значения волнового вектора.

Так вот, когда мы наблюдаем отражение фотонов от полупрозрачного зеркала, падающий луч, отраженный луч и прошедший можно рассматривать совместно, введя для них операторы рождения и уничтожения фотонов вместе с оператором количества таких кривых фотонов.

И еще об одном заблуждении. Я уже упоминал, что из общих принципов КМ однозначно следует, что фотоны в лазерном луче находятся одновременно в состоянии суперпозиции различного количества фотонов. Это означает, что если среднее количество фотонов равно 1, то система находится и в состоянии миллион фотонов тоже немного. Вообще говоря, для любого положительного значения величины среднего количества фотонов существует бесконечно много возможных разложений состояния поля по собственным значениям оператора числа частиц, так как там целый бесконечный ряд из неизвестных, и всего два линейных уравнения между ними. Более того, если мы рассматриваем состояние подсистемы, то одно из условий, а именно, нормировки, исчезает, заменяясь неравенством. То есть если рассмотреть состояния фотончиков в области только за полупрозрачным зеркалом, легко получить среднее значение соответствующего оператора количества частиц менее единицы, несмотря на то, что в разложении по собственным значениям этого оператора относительные длины векторов будут такими же, как и в исходном лазерном луче. Вдумайтесь только: состояние поля там размазано плавно вплоть до миллиардов миллиардов фотонов, а среднее значение оператора количества фотонов равно 1.

PS Впрочем, по поводу подсистемы, возможно, я поторопился. Нужно еще думать.
10.10.2011 21:22#
Быстрее скорости света?
Автор: AnotherEugene ( anothereugene )

> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )
Дело в том, что выходя из резонатора каждый фотон луча взаимодействует с макроскопическими объектами - "заслонкой" и апертурой. После этого он уже не помнит, откуда взялся, - "распутался" с приятелями внутри резонатора.

Это утверждение ошибочно. Дело в том, что если бы фотоны в лазерном луче при отражении от зеркала спутывались с макроскопической квантовой системой, то они бы почти наверняка, действительно потеряли бы когерентность с исходным лазерным лучем.

Я уже писал, и могу только повторить. В представлении фотонов (импульсном) никаких зеркал в резонаторе нет. Есть уровень в потенциальной яме, с кучей частиц. Нет там и координат фотонов. Что же касается заслонки, которая ФОРМИРУЕТ ИМПУЛЬС, она существует в КООРДИНАТНОМ пространстве и манипулирует им во времени. Точно так же, как зеркала и поляризаторы на оптическом пути. В этом пространстве вы имеете дело с электромагнитной волной. В импульсном пространстве никакой фазы у фотона нет. Фаза волновой функции фотона - это не то же самое, что фаза электромагнитной волны. Волновая функция фотона - это векторный потенциал, а его компоненты определены с точностью до производных от произвольной функции. Более того, ВФ фотона можно в каждой координатной точке приписать произвольную фазу, то есть умножить на exp(iф), и результаты в ФЭЧ не должны изменятся. Вся эта дребедень называется калибровочная инвариантность, и на ней держится вся идеология квантовой теории полей. Всех без разбору. Как из этой груды устроить нормальную интерференционную картину для фотонов я понятия не имею Интерференционная картина возникает в координатном представлении, а фотоны живут в импульсном. Вы же пытаетесь соорудить некий гибрид -
возможно так Вам удастся изготовить какую-то гипотетическую картинку, но желающих ее рассматривать найдется немного.

>Возьмем произвольное состояние ЭМ поля одной частоты. Его можно разложить по плоским волнам.

Давайте для начала разложим по плоским волнам сферическую волну - я уже предлагал это. Такую волну вполне реально организовать с помощью заряженной сферы, радиус которой изменяется. Если, и как только нам это удастся, приступим к полю произвольной конфигурации...

Вы представляете фотон как суперпозицию миллиона фотонов. С миллионом возиться неприятно. Поступим иначе. Представим его как суперпозицию состояний двух фотонов, далее, каждую из половинку отправляем по своему оптическому пути, в конце которых они встречаются и создают интерференционную картину, поскольку мы намеренно сделали разной длину оптических путей, и создали разность фаз этих огрызков фотона. Собственно, все. Мы достигли цели - картина прояснилась. Но именно эту картину предъявляют в качестве объяснения во всех популярных статейках. Если Вас она устраивает - мы закончили.
11.10.2011 06:49#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> В представлении фотонов (импульсном) никаких зеркал в резонаторе нет.

Вы действительно полагаете, что в выборе конкретного базиса линейной системы может заключаться глубокий физический смысл? ;)

В импульсном представлении координат нет, но координаты неизбежно появляются при взаимодействии фотонов с теми же отчасти локализованными возбужденными атомами, или при расчете количества фотонов в части установки в обсуждаемых парадоксах. Поэтому, как рождаются эти самые координаты еще до коллапса, когда всё линейно, из чисто импульсного представления КЭД - это вопрос тут ключевой, и от его рассмотрения не получится отвертеться на самом деле никому, кто хочет понять, что там происходит.

> Давайте для начала разложим по плоским волнам сферическую волну - я уже предлагал это.

А в чём проблема? Только "элементарная сферическая волна" - это волна одиночного колеблющегося диполя, а не сферы изменяемого радиуса, от которой, подозреваю, и волны никакой не будет вообще. Эта задача в классической электродинамике решена давным-давно, векторный потенциал ЭМ поля, излучаемого диполем, описывается одной из первых сферических функций, которую, разумеется, можно разложить по плоским волнам.

> Представим его как суперпозицию состояний двух фотонов

Суперпозицию состояний одного фотона. Не существует такого понятия, как "два различных фотона". Бозе-Эйнштейн запрещает совершенно однозначно. :)

Описываемая вами картинка из учебников меня не устраивает только в одном: там не разъясняется, что такое "два различных пути фотона". Чтобы в этом разобраться, опять же, нужно понять, каким образом координаты вылазят из чисто импульсного представления - разложения по плоским волнам, у каждой из которых, разумеется, нет ничего зависящего от координат, кроме фазы. Так что калибровочная инвариантность всё-таки не должна убивать фазу фотонов полностью. Но что там после неё остается - я, разумеется, сейчас до конца не понимаю.

Например, ведь все состояния поля, то есть фотоны, должны в каждой точке умножаться на один и тот же фазовый множитель?
11.10.2011 23:02#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Вы действительно полагаете, что в выборе конкретного базиса линейной системы может заключаться глубокий физический смысл? ;)

Физический смысл - материя тонкая... Иногда выбор удачного базиса позволяет его обнаружить. В частности, базис сферических функций при расчетах атомных спектров. А вообще-то во всех случаях нужно начинать с базиса, диктуемого уравнением Шредингера. Разлагать по собственным функциям оператора энергии.

>"элементарная сферическая волна" - это волна одиночного колеблющегося диполя

Эта волна не сферическая. У диполя есть выделенное направление.

>а не сферы изменяемого радиуса, от которой, подозреваю, и волны никакой не будет вообще.

Конечно, с моей стороны это провокация. Но судите сами, такой заряд создаст в пространстве переменное электрическое поле. И оно раскачает любой заряд на любом расстоянии. Кто же, по вашему, перенесет энергию?

>Суперпозицию состояний одного фотона. Не существует такого понятия, как "два различных фотона". Бозе-Эйнштейн запрещает совершенно однозначно. :)

Ни в коем случае. Мы представляем не фотон, а импульс света в виде суперпозиции двух РАЗНЫХ фотонов. Энергия у них одинаковая, но они разные и их легко отличить по направлению волнового вектора. Если мы с Вами об этом не договоримся, то я оставлю Вас наедине со стариком Эйнштейном - разбирайтесь. Фотоном называется ЧИСТОЕ состояние электромагнитного поля. Никакая смесь этих состояний фотоном не является.
Приведу пример. Тут недавно выяснилось, что имеют место нейтринные осцилляции. Так вот, когда нейтрино летит из Солнца на Землю, оно находится в состоянии суперпозиции двух РАЗНЫХ нейтрино - электронного и мюонного. Эти последние отличаются квантовым числом - лептонным.

Я объясню, почему я настаиваю. Потому что, похоже, мы по разному понимает, что именно проделывали те, кто проводил "однофотонные" эксперименты. Я понимаю их так, что они умудрились выпустить из резонатора ровно один фотон. Его энергия была известна и равнялась hw, где w - частота излучения лазера. Все. Только в этом случае я вообще усматриваю парадокс в этих экспериментах. Разумеется, я понимаю, что сделать это НЕВОЗМОЖНО. Но я полагаю, что ребята были добросовестные и устроили хорошее приближение к фотону, то есть протяженность электромагнитного импульса вдоль оптической оси была МНОГО БОЛЬШЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ. Это действительно некое подобие фотона в ФИЗИЧЕСКОМ СМЫСЛЕ, потому что такой импульс может дать картину макроскопической интерференции, которую они наблюдали. Настоящий же фотон - математическая абстракция - не более. Вот этот физический фотон в "чистом" состоянии они преобразовали с помощью полупрозрачного зеркала в смесь двух других "чистых" состояний с разными направлениями волновых векторов, потом свели обратно, и эта смесь интерферировала сама с собой. Если же дело обстояло как-то иначе, то тут и обсуждать нечего, пока не станет известно, как именно.
А вот то, о чем я толковал с Хворостенко - совсем другое дело. Там не было никаких зеркал и поляризаторов. Был очень слабый поток излучения определенной частоты. Такой слабый, что энергия поля на оптическом пути была меньше энергии одного фотона, или что-то в этом роде. Интерференция там между физическими фотонами не могла происходить, потому что их разделили не в пространстве, а ВО ВРЕМЕНИ. Но по характеру флуктуаций выходило, что они таки умудрялись интерферировать. Это меня впечатляет гораздо больше.

>Так что калибровочная инвариантность всё-таки не должна убивать фазу фотонов полностью.

Про калибровочную инвариантность я врать не буду, потому что сам знаю мало. Примерно столько, сколько в Википедии и только для того, чтобы иметь представление, окуда они выудили свои группы симметрий и еще целую гору теорфизики, включая скалярное поле хиггсовского бозона.
12.10.2011 07:05#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Эта волна не сферическая. У диполя есть выделенное направление.

В классической электродинамике изотропных сферических волн не существует.

>Конечно, с моей стороны это провокация. Но судите сами, такой заряд создаст в пространстве переменное электрическое поле. И оно раскачает любой заряд на любом расстоянии. Кто же, по вашему, перенесет энергию?

Электрическое поле сферы изменяемого радиуса есть величина постоянная вне сферы, так как определяется только зарядом сферы, но не её радиусом. Магнитное поле везде равно нулю - слишком сфера симметрична. Так что энергия изменяется только в участке пространства, где проходят сами заряды, лежащие на поверхности сферы, при изменении её радиуса. Поле там вытягивается из сферы и просто втягивается обратно. Вы это поле предлагаете разложить по плоским волнам? Задача интересна сама по себе, но боюсь, не имеет никакого отношения к обсуждаемой: там в системе не только фотончики, но и электрончики непосредственно нужно рассматривать.

> Фотоном называется ЧИСТОЕ состояние электромагнитного поля. Никакая смесь этих состояний фотоном не является.

Насколько я прочитал ЛЛ, суперпозиция состояний - это "чистое состояние", а не "смесь", согласно общепринятой терминологии. И когда по-традиции говорят про суперпозицию двух разных нейтрино, там тоже говорят про чистое состояние каждой осциллирующей частицы, очевидно, а не про смесь. Смесь там только в потоке таких частиц. А в случае фотона, когда ловят, например, отдельные импульсы в интерференционной картине, и говорят, что это - отдельные фотоны, говорят иначе, подразумевая именно результат суперпозиции различных волновых векторов. А когда говорят про различные представления электрона, координатное и импульсное, всегда говорят, что там электрон один единый, несмотря на то, в импульсном представлении всегда суперпозиция множества волновых векторов. И делать из того, что говорят так или иначе, далеко идущие выводы о поведении фотонов, ну, извините...

> Я объясню, почему я настаиваю. Потому что, похоже, мы по разному понимает, что именно проделывали те, кто проводил "однофотонные" эксперименты. Я понимаю их так, что они умудрились выпустить из резонатора ровно один фотон. Его энергия была известна и равнялась hw, где w - частота излучения лазера.

Спасибо за объяснение. Согласен, ваше объяснение невозможно. Никому не удастся выпустить из лазера "ровно один фотон". Даже приблизительно, так что ваше объяснение гораздо более невозможно, чем вы описали. Из лазера возможно когерентно выпустить только все фотоны сразу, но по чуть-чуть. Хоть они и будут в одном состоянии волнового вектора и даже поляризации.

Ребята там очевидно некоторым образом ввели "оператор количества фотонов в части установки" и получили среднее его значение меньше единицы. На основании чего написали, что там был один фотон. Что это за оператор мне не понятно до сих пор, если установка содержит лазер с огромным количеством фотонов, и обычный оператор числа фотонов для всей системы в целом должен давать именно примерно среднее число фотонов в резонаторе. Вы это понимаете, что там за оператор?

Кстати, кто именно писал о "парадоксах"? Что там "парадокс статистики одного фотона из лазера" нам рассказал Хворостенко, а в первоисточнике только расчеты и подтверждающие расчеты эксперименты, как я смог заметить и как косвенно подтвердил сам Хворостенко. Так может быть, это лишь парадокс его собственной интерпретации тех расчетов?

> А вот то, о чем я толковал с Хворостенко - совсем другое дело. Там не было никаких зеркал и поляризаторов. Был очень слабый поток излучения определенной частоты. Такой слабый, что энергия поля на оптическом пути была меньше энергии одного фотона, или что-то в этом роде. Интерференция там между физическими фотонами не могла происходить, потому что их разделили не в пространстве, а ВО ВРЕМЕНИ. Но по характеру флуктуаций выходило, что они таки умудрялись интерферировать. Это меня впечатляет гораздо больше.

Эта интерпретация подразумевает, что если среднее значение энергии поля в части установки меньше энергии одного фотона, то там пресловутый "один фотон". Мне уже очевидно, что этот вывод - заблуждение. потому что если у нас слева от полупрозрачного зеркала внутри резонатора лазера ЭМ поле в состоянии миллиона фотонов у некоторого определенного волнового вектора, то оно в состоянии миллиона фотонов у этого волнового вектора и справа от полупрозрачного зеркала, и сбоку, и на расстоянии в несколько световых лет. У фотона как плоской волны нет никакого положения в пространстве, вообще.

PS Кстати, когда вы пишите про "фотон в резонаторе лазера", вы сами подразумеваете, что он - не плоская волна, а нечто иное.

PPS Да и ваши рассуждения про "физические фотоны" напоминают традиционное заблуждение: взгляд на квантовые частицы как на классические мячики. Признайтесь, ведь именно это такое представление вы подразумеваете, говоря, что бывают "физические" и "математические" фотоны? Жаль, ранее вы писали, что согласны, что математика тут первична.
12.10.2011 21:23#
Быстрее скорости света?
Автор: AnotherEugene (anothereugene)
>Электрическое поле сферы...
Разумеется, Вы правы. Но вот вам реальная физическая ситуация. В некоторой удаленной области пространства сталкиваются электрон с позитроном. Да так, что полный спин -0, проекция -0, мы в системе центра масс, полный импульс -0. Какая будет симметрия волновой функции двух разлетевшихся гамма-квантов? Да и вообще, куда они разлетятся?.. Я отнюдь не пытаюсь загнать Вас в угол - я и сам не знаю. Я знаю, что в ФЭЧ у них нет проблем. А гамма квант у них уносит энергию hw, и это квант, и это фотон.

>Насколько я прочитал ЛЛ, суперпозиция состояний - это "чистое состояние", а не "смесь", согласно общепринятой терминологии.

О терминологии спорить не буду. Все разночтения происходят из того, что люди по разному понимают термин "квантовая система". Голый фотон или электрон не является системой - это всегда часть системы. Даже если он один в пустом пространстве. Системой в этом случае является пустое пространство плюс электрон. Если у Вас "система" - электрон, то что такое оператор рождения, и как Вы могли бы написать уравнение Дирака? В системе может вообще не быть частиц - например в вакууме или у маятника. Но в системе всегда есть состояния. Есть состояния, описываемые собственным вектором гамильтониана - волновой функцией. Это - собственное состояние системы я его обозвал "чистым". А есть состояния, описываемые суперпозицией ВФ собственных состояний. Я их называл "смесью". "Запутанные" состояния придумали для запутывания. Они возникают, когда систему разбивают на несколько подсистем и растаскивают их на невообразимые расстояния.
Я сейчас смотрю книжку - Севальников A.Ю. Интерпретации квантовой механики - в сети валяется - это некий философский анализ. В части физики философия меня интересует мало, поскольку там от нее мало толку, но по ходу дела автор ссылается на отцов-основателей КМ, и это интересно. Мнения самые разные. И кое что новое удалось почерпнуть. В частности то, что в КМ время - выделенный параметр. Понятие "состояние" системы всегда относится к какому-то моменту времени. Теперь, если подсистемы системы разлетелись в разные стороны с приличными скоростями, то "одновременность" как-то утрачивается, и начинает зависеть от системы отсчета. Я это к тому, что световой импульс (не говорю "фотон") - существенно релятивистский объект...

> Ребята там очевидно некоторым образом ввели "оператор количества фотонов в части установки" и получили среднее его значение меньше единицы. На основании чего написали, что там был один фотон. Что это за оператор мне не понятно до сих пор, если установка содержит лазер с огромным количеством фотонов, и обычный оператор числа фотонов для всей системы в целом должен давать именно примерно среднее число фотонов в резонаторе. Вы это понимаете?

Нет, разумеется. Оператор рождения фотонов не действует в обычном пространстве - он действует в импульсном, и только там, поэтому эти ребята вряд ли его взялись применять "в части установки". Да и не до этого им было - они экспериментаторы.

> Эта интерпретация подразумевает, что если среднее значение энергии поля в части установки меньше энергии одного фотона, то там пресловутый "один фотон".
>PS Кстати, когда вы пишите про "фотон в резонаторе лазера", вы сами подразумеваете, что он - не плоская волна, а нечто иное.

Что касается термина "фотон" - куда только его не суют, и в каком только контексте не упоминают. В резонаторе лазера ЭМ поле еще можно корректно проквантовать, и пользоваться полученным формализмом для теоретического осмысления. Я бы сказал, что в лазере существует классический фотон, свернутый в гармошку...

>Кстати, кто именно писал о "парадоксах"? Что там "парадокс статистики одного фотона из лазера" нам рассказал Хворостенко, а в первоисточнике только расчеты и подтверждающие расчеты эксперименты, как я смог заметить и как косвенно подтвердил сам Хворостенко. Так может быть, это лишь парадокс его собственной интерпретации тех расчетов?

Как известно из экспериментов, монохроматическое ЭМ излучение всегда поглощается и излучается порциями hw. Вот это для меня и есть физический фотон. Во всех остальных случаях я предпочитаю этот термин не использовать, но куда от него денешься - все трещат про поток фотонов... Вот фотон - "плоская волна"... Плоская волна занимает все трехмерное пространство, а световой импульс - узкую трубу на оптическом пути. О чем, как говорится, базар?! Именно поэтому я и говорю, что фотон - абстракция, корректная только в пространстве импульсов. А релятивистский фотон - это четверка: три компоненты импульса и энергия, То есть три компоненты волнового вектора и частота. Для этого фотона даже времени, и того нет! Он не летит - он просто есть от излучения до поглощения.
Но! Излучение поглощается и излучается порциями энергии. Если Вы послали вереницу таких порций, и когда излучается одна, другая уже поглотилась... И так далее... Не надо про фотоны - энергия передается от излучателя к приемнику штуками, а штуки эти интерферируют, несмотря на то, что, по самой постановке эксперимента, существовать одновременно не могут.

>Жаль, ранее вы писали, что согласны, что математика тут первична.

Математика первична, пока корректно описывает эксперименты. И тогда физические интерпретации подстраиваются под математику. Но вся история физики состоит из эпизодов, когда некто ставит эксперимент, который текущая математика не описывает, она становится вторичной, и придумывают новую. Квантовые объяснения "на пальцах" результатов "однофотонных" экспериментов - это детский лепет, а не математика...
12.10.2011 22:34#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Какая будет симметрия волновой функции двух разлетевшихся гамма-квантов?

Понятия не имею.

> Есть состояния, описываемые собственным вектором гамильтониана - волновой функцией. Это - собственное состояние системы я его обозвал "чистым".

Это стационарные состояния. Волновая функция - это представление любого чистого состояния системы, а не только стационарного.

> Плоская волна занимает все трехмерное пространство, а световой импульс - узкую трубу на оптическом пути

Разумеется. И ничто не мешает разложить эту узкую трубу в интеграл по плоским волнам, выполнив преобразование Фурье. Каждая плоская волна при этом окажется во всём пространстве сразу.

> Излучение поглощается и излучается порциями энергии.

Разумеется. Но эта порция появляется только в результате коллапса состояния при классическом измерении, до коллапса никаких "порций энергии" нету.

> фотон - абстракция, корректная только в пространстве импульсов.

Хорошо, пусть так, об определениях не спорю. Надеюсь, авторы "однофотонных экспериментов" понимают его так же, как вы.

Да, так о чем базар, как говорится? Если фотон - это лишь абстракция, то почему нас поведение абстракции удивляет? Почему мы от абстракции ожидаем каких-то знакомых нам черт?

> Квантовые объяснения "на пальцах" результатов "однофотонных" экспериментов - это детский лепет, а не математика...

Ну в общем-то мы с вами и обсуждаем только слухи про "парадоксы однофотонных экспериментов".
13.10.2011 06:55#
Быстрее скорости света?
Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
Ну в общем-то мы с вами и обсуждаем только слухи про "парадоксы однофотонных экспериментов".

Разумеется. Но при этом утверждается, что эти эксперименты подтверждают выводы КМ. Между тем, при попытке конкретного расчета Вы столкнетесь с теми же трудностями, которые имеют место и в квантовой электродинамике, а именно, ультрафиолетовыми расходимостями, перенормировками и так далее. Но в КЭД имеют дело исключительно с микрообъектами, и "коллапс волновой функции" там не фигурирует. В нашем же случае, этот акт принципиален, поскольку микрообъект взаимодействует с макрообъектом. Волновая функция рвется, а Вы вероятно в курсе, как разрывные функции раскладываются в бесконечные ряды. Возникнут фотоны запредельных частот, и обратно их ни во что путное не соберешь, разве что обрезав сверху волевым способом из "физических" соображений. Специалисты все это понимают, а для "широкой научной общественности" выдается суррогат КМ. В результате она из физической теории превращается в веру со своими апологетами и догматами, которые Вы называете "аксиомами". И уже из этих аксиом выводится устройство мира и философский базис для гуманитариев.
Дело ведь не "в парадоксах однофотонных экспериментов", а в утверждении, что они, якобы, подтверждают догматы вот этой самой веры.
13.10.2011 07:13#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

Это всё философствование.

"Макрообъект" не обязательно "классический". Космологи, например, используют КМ при расчете параметров микроволнового фона во всей Вселенной. Слышал, что и галактики тоже объясняют как квантовые флуктуации. Да и вам, как твердотельщику, должно быть лучше меня известно, что много-много одинаковых частиц часто обладают чисто квантовыми свойствами, без которых была бы невозможна, например, современная твердотельная электроника. Так что квантовые системы не обязаны быть "микроскопическими".

"Коллапс волновой функции" возникает при взаимодействии квантовой системы с классической, которая везде подразумевается единственной, а не от макроскопичности системы. Что такое на самом деле этот коллапс и как классичность рождается из чисто квантовых систем - на этот вопрос, действительно, нет общепризнанного ответа до сих пор. Так что при расчетах просто пользуются фактом, что так или иначе всё наблюдает классический наблюдатель. Получая правильные, то есть согласующиеся с реальностью результаты, пусть иногда и основанные на не до конца понимаемых не до конца строгих приемах.

Что касается "однофотонных экспериментов". Так есть примеры, когда эксперимент не согласуется с аккуратно выполненными расчетами? Нет? Так в чём "парадокс"? Согласующиеся с экспериментами расчеты - это и есть "физическая реальность". Тут можно вести речь только о том, почему она отличается от чьей-либо интуиции.
13.10.2011 11:06#
putnik
Быстрее скорости света?
> ... много-много одинаковых частиц часто обладают чисто квантовыми свойствами, ...

Вот почему бы из этого не исходить, когда описывают обычный атом? ;-)
Т.е. много-много одинаковых (совершенно классических) электронов обладают квантовыми свойствами в оболочке атома. Без всяких "чудес"...

Уверен, что и известный опыт с 2-мя щелями можно также нормально объяснить, без какого-либо "размазывания" электрона по пространству. :-)

Мне наверное всё же стоит попробовать забросить на arxiv.org описание нового варианта эксп. установки для проведения такого опыта... Вот только ведь всё равно не пропустят к публикации.
13.10.2011 11:52#
Быстрее скорости света?
>Автор: Наседкин Владимир ( putnik )
Мне наверное всё же стоит попробовать забросить на arxiv.org описание нового варианта эксп. установки для проведения такого опыта... Вот только ведь всё равно не пропустят к публикации.
--------------------
А вы забросьте в свой блог -- мы почитаем.
13.10.2011 12:02#
putnik
Быстрее скорости света?
> А вы забросьте в свой блог -- мы почитаем.

А что будет с того толку?
http://elementy.ru/blogs/users/putnik/46150/
13.10.2011 12:11#
Быстрее скорости света?
Автор: Наседкин Владимир ( putnik )
А что будет с того толку?
----------------
Знаете поговорку "одна голова -- хорошо, а полторы -- лучше"?
13.10.2011 16:33#
Быстрее скорости света?
>Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )
Математика первична, пока корректно описывает эксперименты.
----------------------------
Кое-что на эту тему:

Трое математиков и трое физиков собираются ехать на поезде в другой город на конференцию. Они встречаются перед кассой на вокзале. Первой подходит очередь физиков и они, как все нормальные люди покупают по билету на человека. Математики же покупают один билет на всех. «Как же так?» — удивляются физики — «Ведь в поезде контролер, вас же без билетов оттуда выгонят!». «Не волнуйтесь» — отвечают математики — «У нас есть МЕТОД».

Перед отправкой поезда физики рассаживаются по вагонам, но стараются проследить за применением загадочного «метода». Математики же все набиваются в один туалет. Когда контролер подходит к туалету и стучит, дверь приотворяется, оттуда высовывается рука с билетом. Контролер забирает билет и дальше все они без проблем едут в пункт назначения.

После конференции те же вновь встречаются на вокзале. Физики, воодушевившись примером математиков, покупают один билет. Математики не берут ни одного. — А что же вы покажете контролеру? — У нас есть МЕТОД.
В поезде физики набиваются в один туалет, математики — в другой. Незадолго до отправления, один из математиков подходит к туалету, где прячутся физики. Стучит. Высовывается рука с билетом. Математик забирает билет и возвращается к коллегам.

МОРАЛЬ: Нельзя использовать математические методы не понимая их!

13.10.2011 16:44#
Быстрее скорости света?
МОРАЛЬ: Нельзя использовать математические методы не понимая их!



ОТВЕТИТЬ:
Поменяйте физиков и математиков местами в анекдоте и получите ответ.
От перестановки мест ... .
13.10.2011 19:53#
Быстрее скорости света?
>Автор: Лев И. Верновский ( levver )
МОРАЛЬ: Нельзя использовать математические методы не понимая их!

:)
Но если очень хочется, то можно.
После, задним числом, математики обоснуют любые выводы.
06.10.2011 09:56#
Быстрее скорости света?
>Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )
Я не имею намерения обсуждать вопросы интерпретации КМ. Было время, я шарил в сети, читал, сопоставлял точки зрения. И пока не вижу оснований утверждать, что КМ способна объяснить мироздание. Идеализаций там не меньше, чем в других разделах физики.
------------------------
Хочу Вам предложить - для коллекции - еще одну интерпретацию. Всего их, кажется, около десяти?

http://elementy.ru/lib/164590
03.10.2011 14:15#
voix
Быстрее скорости света?
>все фотоны в потоке имеют одну и ту же частоту и фазу

А что, у фотона имеется фаза?
03.10.2011 19:16#
Быстрее скорости света?
"А что, у фотона имеется фаза?"

Фотон характеризуется синусоидальным колебанием определённой частоты, а каждое синусоидальное колебание имеет начальную фазу, измеряемую в условном начале оси времени. У лазера все фотоны в пределах промежутка когерентности имеют одну и ту же начальную фазу, т.е. одновременно проходят в положительном направлении через нуль амплитуд и одновременно достигают максимума амплитуды. Солнечный свет, наоборот, некогерентный. Практически у всех фотонов солнечного света начальная фаза разная, т.е. у одного фотона амплитуда растёт, у второго - падает, у третьего - отрицательная...
04.10.2011 12:14#
Быстрее скорости света?
> Фотон характеризуется синусоидальным колебанием определённой частоты, а каждое синусоидальное колебание имеет начальную фазу, измеряемую в условном начале оси времени.

Это утверждение ошибочно. Частота и фаза - это параметры фотона. Точнее, волновой вектор, фаза и поляризация. Если я не ошибаюсь, это полная система параметров фотона. Но в любом случае, как и любая квантовая частица, фотон может находиться и в состояниях, в которых он не будет иметь конкретного значения этих параметров. Более того, после взаимодействия фотона с частью установки, вращающей фазу, он может перейти даже в смешанное состояние, в котором для его описания как частицы потребуется матрица состояния.

Ваш парадокс со статистикой счастливо разрешается, если принять, что "быть когерентным или некогерентным" - это свойство, которым обладает даже один фотон. Тем более, что "один фотон" - это не более чем среднее значение некоторой измеримой величины, то есть оператора от состояния фотонов, считаемое, скорее всего, в рамках формализма вторичного квантования суммированием по всем возможным количествам фотонов в каждом состоянии.

PS Более того, если удастся ввести оператор "фотон когерентен", соответствующий измерению у фотона значения рассматриваемого логического предиката (как известно, логическим предикатам соответствуют операторы - проекторы), то у фотона также неизбежно будут состояния квантовой суперпозиции, в которых фотон будет частично когерентен и частично некогерентен. ;)
04.10.2011 13:10#
Быстрее скорости света?
"Это утверждение ошибочно. Частота и фаза - это параметры фотона."
Ничего ошибочного в моём утверждении нет. Александр Юрьевич спросил, есть ли фаза у фотона: я ответил, что есть. Далее на пальцах показал, что такое фаза синусоидального колебания, и как наличие фазы у фотонов используется в лазерах.

"Ваш парадокс со статистикой счастливо разрешается, если принять, что "быть когерентным или некогерентным" - это свойство, которым обладает даже один фотон."

На этом пути у Вас ничего не получится. Дрыжак выбрал более перспективный путь, Вы же себя загоняете в тупик. Фотон был и всегда будет когерентным с самим собой. Н а этом построен лазер: в надпороговом режиме там все фотоны когерентны друг другу, а не сами с собой.

"Тем более, что "один фотон" - это не более чем среднее значение некоторой измеримой величины, то есть оператора от состояния фотонов,"

Вы забываете, что мы обсуждаем не квантовую теорию поля, а конкретные эксперименты. Если в КТП фотоны рассматриваются априорно, то в экспериментах они наблюдаются апостериорно виде конкретных импульсов на выходе фотодетектора. Жаль, что Вы выбрали такой неконструктивный путь . Остаётся надеяться на любознательность Дрыжака.
04.10.2011 14:58#
Быстрее скорости света?
> Ничего ошибочного в моём утверждении нет. Александр Юрьевич спросил, есть ли фаза у фотона: я ответил, что есть. Далее на пальцах показал, что такое фаза синусоидального колебания, и как наличие фазы у фотонов используется в лазерах.

Еще раз. Частота и фаза фотона - это не его "характеристика", как вы написали, а набор физических величин, если в строгом соответствии с определениями ЛЛ-3. Неформализованное понятие "характеристика" всё-таки обычно означает определенное свойство, обязательно присущее объекту. Определенные частота и фаза не обязательно присущи квантовой частице, называемой "фотон". Или. может быть, покажите, где в ЛЛ-3 дается формальное определение этого понятия?

Вы сами написали, что в расчетах в книге ошибок нет, теория совпадает с экспериментом. То есть "парадокс" возникает лишь при интерпретации теории и согласующихся с расчетами результатов эксперимента. Вам не кажется, что к вашему парадоксу со статистикой приводит именно ваша интуитивная интерпретация понятия "фотон", то есть она внутренне противоречива?

> Вы забываете, что мы обсуждаем не квантовую теорию поля, а конкретные эксперименты. Если в КТП фотоны рассматриваются априорно, то в экспериментах они наблюдаются апостериорно виде конкретных импульсов на выходе фотодетектора.

Нет, мы обсуждаем ваш парадокс со статистикой. Статистика щелчков в детекторе - это результат измерения квантомеханической системы в экспериментальной установке. Импульс в детекторе - это уже не "фотон" как квантовая частица, а результат его измерения. В то время, как про когерентность можно говорить только в применении к состояниям самих частиц, но никак не импульсам в детекторе.
04.10.2011 15:07#
Быстрее скорости света?
> Фотон был и всегда будет когерентным с самим собой.

Докажите. Только без априорно ложных предположений, что "фотон - это синусоида".
02.10.2011 23:56#
Быстрее скорости света?
> Длина волны - километры, и где внутри этих километров сидит шматочек, я не знаю...

Сидят, сидят, только энергия кванта с частотой 50-Гц фантастически мала. Поэтому в ЛЭП передается очень большой поток фотонов кстати в совершенно одинаковом состоянии.
30.09.2011 14:27#
Быстрее скорости света?
> Допустим, излучается квант энергией 100 МэВ. Но, это излучается один фотон 100 Мэв или два фотона по 50 МэВ, или четыре по 25 МэВ?

А почему вы решили, что фотончики "излучаются"? Вы когда-нибудь видели, как они излучаются? Я - нет. Я только слышал, как они поглощаются поодиночке, слышал в наушниках, присоединенных с счетчику Гейгера. ;)

На самом деле, этот вопрос не настолько дурацкий, как кажется на первый взгляд. ;) И ответ на него - ключ к правильному пониманию многих парадоксов квантовой механики, как мне кажется. Так что же на самом деле означает ваша фраза "излучается квант"? ;)
30.09.2011 15:00#
voix
Быстрее скорости света?
>Так что же на самом деле означает ваша фраза "излучается квант"?

Гамма-квант излучается, например, при радиоактивном распаде
30.09.2011 15:30#
Быстрее скорости света?
> Гамма-квант излучается, например, при радиоактивном распаде

Нельзя ли конкретнее? Как описывается радиоактивный распад с точки зрения квантовой механики, и что именно означает в применении к этому описанию "гамма-квант излучается"? Как и при излучении фотончика возбужденным атомом, там ведь постоянно понемногу перетекает состояние системы из "целый атом" в "осколки плюс фотон", при этом просто повышается со временем вероятность словить этот гамма-квант.
30.09.2011 18:37#
voix
Быстрее скорости света?
>Как описывается радиоактивный распад с точки зрения квантовой механики, и что именно означает в применении к этому описанию "гамма-квант излучается"?

Я вам лучше расскажу, как излучается квант с экспериментальной точки зрения :)

На определенном расстоянии от источника радиоактивного излучения расположен экран, который регистрирует кванты. После попадания кванта на экран я могу сказать, что в определенный момент в одном из ядер источника произошел радиоактивный распад. В результате распада образовался квант, который со скоростью света долетел до экрана и был там поглощен.
30.09.2011 18:52#
Быстрее скорости света?
> Я вам лучше расскажу, как излучается квант с экспериментальной точки зрения :)

> На определенном расстоянии от источника радиоактивного излучения расположен экран, который регистрирует кванты. После попадания кванта на экран я могу сказать, что в определенный момент в одном из ядер источника произошел радиоактивный распад. В результате распада образовался квант, который со скоростью света долетел до экрана и был там поглощен.

Спасибо. То есть, я был прав: вы тоже не наблюдали, как квант излучается, но из факта поглощения кванта сделали вывод, что он излучился? ;)

А мне вот кажется, что квант "рождается" только при его измерении, когда волновая функция квантовой системы редуцируется до состояния "мамой клянусь - он был". А до измерения квант то ли родился, то ли не родился, а часто наполовину родился и на вторую половину не родился. ;)
30.09.2011 19:02#
voix
Быстрее скорости света?
>А мне вот кажется, что квант "рождается" только при его измерении, когда волновая функция квантовой системы редуцируется до состояния "мамой клянусь - он был". А до измерения квант то ли родился, то ли не родился, а часто наполовину родился и на вторую половину не родился.

Это вам так кажется :)
Я могу определить точный момент, когда родился квант (в пределах погрешности эксперимента), потому что после рождения ему еще нужно определенное время, чтобы добраться до экрана. А после рождения квант не может какое-то время где-то прохлаждаться, т.к. у него нет состоянии покоя :)
30.09.2011 19:15#
Быстрее скорости света?
> Я могу определить точный момент, когда родился квант (в пределах погрешности эксперимента), потому что после рождения ему еще нужно определенное время, чтобы добраться до экрана. А после рождения квант не может какое-то время где-то прохлаждаться, т.к. у него нет состоянии покоя :)

Вы можете по факту рождения рассчитать момент зачатия. Но вы не можете предсказать, родился у вас квант или нет до его детектирования на экране.
30.09.2011 19:23#
voix
Быстрее скорости света?
>Но вы не можете предсказать, родился у вас квант или нет до его детектирования на экране

Тут не возразишь :)

Но вы это к чему?
30.09.2011 20:03#
Быстрее скорости света?
>>Но вы не можете предсказать, родился у вас квант или нет до его детектирования на экране

> Тут не возразишь :)
> Но вы это к чему?

К тому, что мне представляется, что модель, в которой квант существует до его или независимо от его детектирования - это интуитивная идеализация, иногда полезная, но которая может и приводить к парадоксам.

Можно добавить, что уравнения, описывающие эволюцию квантомеханических систем - это дифференциальные уравнения в частных производных, то есть переход от одного состояния системы в другое и в квантовой механике происходит плавно. За исключением коллапса волновой функции. Поэтому до коллапса рассмотрение состояний системы типа "фотон у нас немного есть но его немного и нет" неизбежно, а вот если забывать их рассматривать, считая, что квант полностью рождается в момент распада ядра, например, или внутри лазера, и делая из этого утверждения далеко идущие выводы - то вылезут тонкие парадоксы.
30.09.2011 15:22#
Быстрее скорости света?
> Вот этот Ваш "двухчастотный фотон" не является фотоном ни в каком смысле, поскольку его энергия существует только в смысле статистическом.

"Энергия" - это оператор. Если у квантовой системы существует состояния с различными возможными энергиями, то существуют и смешанные состояния, и смешанные не только "статистически", но именно квантомеханически.

Как пример - возбужденное состояние атома, постепенно перетекающее в состояние невозбужденный атом плюс излученный фотон. В этом динамическом процессе сохраняется полная энергия системы, то есть энергия атома плюс энергия фотона, но не энергия самого атома. И атом всё время кроме начального и после коллапса его волновой функции к невозбужденному состоянию (когда мы фотон поймали) находится в квантовом состоянии, в котором он конкретной энергией не обладает.
30.09.2011 21:51#
Быстрее скорости света?
Автор: AnotherEugene ( anothereugene )

>Как пример - возбужденное состояние атома, постепенно перетекающее в состояние невозбужденный атом плюс излученный фотон.

Вы полагаете, что атом поглощет фотон "постепенно"? Это Ваше право. Даже формализм, описывающий этот процесс во времени в физике не существует.

>И атом всё время кроме начального и после коллапса его волновой функции к невозбужденному состоянию (когда мы фотон поймали) находится в квантовом состоянии, в котором он конкретной энергией не обладает.

Коллапс волновой функции - очень неуклюжее понятие. Использование его в аргументации только запутывает. Что коллапсирует? Амплитуда вероятности?
Другое. Вот Вы пишете: "когда мы фотон поймали". А если не поймали? Тогда несчастный атом на веки вечные останется без энергии? Я полагаю, что при взаимодействии фотона с атомом "МЫ" совершенно не нужны. Они прекрасно без нас обходятся. И тот факт, что что для интерпретации КМ требуются какие-то МЫ не есть хорошо. Или: "в котором он конкретной энергией не обладает". Это очень смелое утверждение. Возможно, он ею обладает, просто мы ничего об этом не знаем. И мы опять возвращаемся к вопросу об интерпретации формализма КМ - все это терто-перетерто...

Но здесь мы толкуем не о формализме квантовой теории, а о поведении света в лабораторной установке и физической интерпретации этого поведения. Световой импульс, падающий на зеркало взаимодействует не с отдельным атомом, а со всей их совокупностью. Именно поэтому, угол падения равен углу отражения что мы с успехом наблюдаем в лабораторных условиях. Или Вы готовы утверждать, что угол падения фотона на атом равен углу его излучения?

>Если у квантовой системы существует состояния с различными возможными энергиями, то существуют и смешанные состояния, и смешанные не только "статистически", но именно квантомеханически.

Вы знаете, я тоже читал Ландау с Лившицем:) Вы совершенно правы, если рассматривается система фотоны+излучатель. И с позиции КМ даже если фотоны улетят бог весть куда, они продолжают оставаться связанной системой. Но в этом и головная боль КМ, что она совершенно не раскрывает физическую суть такой связи. В нашем же случае разговор идет в таком ключе, что вот фотон окончательно расплевался с излучателем, им больше не подпитывается, и себе полетел по своему оптическому пути... Такой фотон, на мой взгляд, должен иметь определенную энергию сам по себе, независимо от того, что мы о нем думаем. Если же Вам угодно анализировать ситуацию строго в рамках КМ, то Вы обязаны включить в систему всю лабораторию вместе с начальником, лаборантом и дедушкой последнего, ибо в нашем мире все взаимосвязано.

>"Энергия" - это оператор.

"Оператор" - понятие математическое. Он действует только на бумаге у теоретиков. На пути отождествления физики с математикой достигнуто многое - не спорю. Но я убежден, что математикой физика не исчерпывается. Хотя, с другой стороны, физика без математики очень быстро превращается в болтовню, чему на этом форуме есть масса примеров.
30.09.2011 22:53#
Быстрее скорости света?
> В нашем же случае разговор идет в таком ключе, что вот фотон окончательно расплевался с излучателем, им больше не подпитывается, и себе полетел по своему оптическому пути... Такой фотон, на мой взгляд, должен иметь определенную энергию сам по себе, независимо от того, что мы о нем думаем. Если же Вам угодно анализировать ситуацию строго в рамках КМ, то Вы обязаны включить в систему всю лабораторию вместе с начальником, лаборантом и дедушкой последнего, ибо в нашем мире все взаимосвязано.

Если девушка лаборанта не сильно влияет на результат экспериментов - то зачем её включать в уравнения? Каждую систему можно рассматривать в рамках моделей различного уровня. И если более простая модель позволяет рассчитать результат с достаточной точностью - то зачем тут более сложная?

Что касается "оторванных от источника фотонов": нередко такая модель работает, но не всегда. Когда вы исследуете коллапс волновой функции спутанных фотонов на расстоянии в несколько километров друг от друга, без их совместного рассмотрения у вас ничего не получится. То есть, модель не должна быть и слишком упрощенной: если девушка лаборанта всё же влияет на результат эксперимента, то включать её в уравнения следует обязательно.

Что касается "одиночный фотон обязан иметь определенную энергию". Кому он это обязан? А если он был излучен свободным атомом в газе, вне резонатора, то хотя бы доплеровское смещение куда мы засунем? Атом ведь не обладал определенной скоростью, значит, и излученный им фотон не обладает определенной частотой. Без вариантов.

> Вы полагаете, что атом поглощет фотон "постепенно"?

Атом как квантовомеханическая система во внешнем поле накачки? Обязательно постепенно. Только не "поглощает фотон", а переходит в дискретное состояние "возбужден" Вероятность обнаружить атом возбужденным изменяется во времени непрерывно.

> Вот Вы пишете: "когда мы фотон поймали". А если не поймали? Тогда несчастный атом на веки вечные останется без энергии?

А если не поймали, то атом на веки вечные останется в суперпозиции состояний. Точнее, на несколько десятков постоянных времени, после которых никто не сможет заметить разницы.

Что хорошо и что плохо для интерпретации квантовой механики - это вопрос философский. Но то, что классический наблюдатель всегда искажает состояние квантовомеханической системы - это ведь основы...

> Или Вы готовы утверждать, что угол падения фотона на атом равен углу его излучения?

Я? Нет. Я буду утверждать, что взаимодействие фотона с совокупностью атомов можно в принципе расписать через взаимодействие с каждым атомом. И в результате получится что угол отражения от зеркала равен углу падения. Ну а каждый атом в свою очередь поглощает этот фотон и переизлучает его, причем, одновременно с другими атомами, также как поглощает и переизлучает фотоны, переизлученные другими атомами, и всё это происходит одновременно, и всё это нужно суммировать, суммировать, суммировать...
01.10.2011 19:59#
voix
Быстрее скорости света?
>Что касается "одиночный фотон обязан иметь определенную энергию". Кому он это обязан? А если он был излучен свободным атомом в газе, вне резонатора, то хотя бы доплеровское смещение куда мы засунем? Атом ведь не обладал определенной скоростью, значит, и излученный им фотон не обладает определенной частотой. Без вариантов

Вы хотите сказать, что до того, как мы измерили частоту этого фотона, у него не было определенной частоты?
А одиночный электрон, который образовался, например, после распада нейтрона, имеет определенную энергию? Какой была скорость этого электрона до того, как мы ее измерили?
01.10.2011 21:23#
Быстрее скорости света?
> А одиночный электрон, который образовался, например, после распада нейтрона, имеет определенную энергию? Какой была скорость этого электрона до того, как мы ее измерили?

Одиночный нейтрон не имел опеределенной скорости, и образовавшийся электрон тоже не имеет опеределенной скорости. Если, конечно, они не размазаны по всей Вселеной сразу. Вспомните соотношения неопределенности. ;)
01.10.2011 21:31#
voix
Быстрее скорости света?
>Одиночный нейтрон не имел опеределенной скорости, и образовавшийся электрон тоже не имеет определенной скорости

Как это не имеет, если мы измерили у электрона эту скорость?
Допустим, измерение произвели через 5 секунд после распада нейтрона. Три секунды назад у электрона была другая скорость, не та, что мы измерили?

Мне кажется, что в интерпретации квантовой механики вы пытаетесь быть святее Папы Римского :)
01.10.2011 21:49#
Быстрее скорости света?
> Допустим, измерение произвели через 5 секунд после распада нейтрона. Три секунды назад у электрона была другая скорость, не та, что мы измерили?

До измерения у электрона не было опеределенной скорости, если только он не был размазан по всей Вселенной. Я вам еще раз настоятельно предлагаю вспомнить принцип неопределенности. Это не моя личная интерпретация, это вообще-то основы квантов.
01.10.2011 21:59#
voix
Быстрее скорости света?
>До измерения у электрона не было опеределенной скорости, если только он не был размазан по всей Вселенной

Этот электрон не мог находиться даже на Солнце, т.к. иначе у него не хватило бы времени добраться до нашего измерителя скорости :)
01.10.2011 22:06#
Быстрее скорости света?
> Этот электрон не мог находиться даже на Солнце, т.к. иначе у него не хватило бы времени добраться до нашего измерителя скорости :)

Говорить о конкретном положении электрона так же глупо. Если электрон размазан по всей Вселенной, или даже только по всей Солнечной системе, он находится сразу везде. Вы можете, конечно, рассматривать только электроны, находящиеся внутри вашей установки, но такое сужение неизбежно приведет к тому, что у такого электрона минимальная неопределенность скорости окажется больше, чем у электрона, размазанного по всей Солнечной системе.
01.10.2011 22:46#
voix
Быстрее скорости света?
>Вы можете, конечно, рассматривать только электроны, находящиеся внутри вашей установки, но такое сужение неизбежно приведет к тому, что у такого электрона минимальная неопределенность скорости окажется больше, чем у электрона, размазанного по всей Солнечной системе

У этого электрона не было никакой неопределенности скорости с самого начала его рождения и она была равна той скорости, которую мы измерили. И находиться этот электрон мог только на пути от нейтрона к нашему прибору.

То, что вам удобно производить расчеты в предположении размазанности положения электрона по Вселенной, не означает, что в действительности это так.

Для информации - у фотонов траектория имеется и до измерения
02.10.2011 08:07#
Быстрее скорости света?
> У этого электрона не было никакой неопределенности скорости с самого начала его рождения и она была равна той скорости, которую мы измерили. И находиться этот электрон мог только на пути от нейтрона к нашему прибору.

Вы делаете сейчас классическую ошибку начинающих, отождествляя квантовые частицы с классическими мячиками. В то время, как в школе учат с самого начала, что электрон приобретает конкретную скорость только в момент измерения скорости, при этом, уменьшение неопределенности его скорости неизбежно связано с увеличением неопределенности его кординаты. Таково свойство квантовых частиц.

> Для информации - у фотонов траектория имеется и до измерения

Пор вашей ссылке описан хороший парадокс, не нарушающий ничего, кроме шаблонов в мозгу читателя его описания. Сложно осознать, что из истинности утверждения "у проходящего через правую щель фотона поперечный импульс положительный" не следует, что фотон в двухщелевом эксперименте, формируя интерференционную картину, проходит через конкретную щель, даже если измерения проводились одновременно.
01.10.2011 23:04#
voix
Быстрее скорости света?
Давайте, поставим между нейтроном и нашим спидометром экран со щелью.

Вопрос - проходил ли электрон через данную щель? Ведь это событие может произойти только до измерения.
02.10.2011 08:22#
Быстрее скорости света?
> Давайте, поставим между нейтроном и нашим спидометром экран со щелью.
> Вопрос - проходил ли электрон через данную щель? Ведь это событие может произойти только до измерения.

У прошедших через щель электронов возрастет неопределеность их поперечной скорости. Дифракция электронов на щели - это классический квантовый эффект.

Вот, за последние сотню лет уже кватовая механика стала "классической", и нужно отличать "классические квантовые эффекты" от "классических классических эффектов". :)
02.10.2011 12:04#
voix
Быстрее скорости света?
>У прошедших через щель электронов возрастет неопределеность их поперечной скорости

Вы не ответили на вопрос, проходил электрон через щель или нет?
Если проходил, значит, он не был размазан в тот момент по Вселенной :)
02.10.2011 17:08#
Быстрее скорости света?
> Вы не ответили на вопрос, проходил электрон через щель или нет?
> Если проходил, значит, он не был размазан в тот момент по Вселенной :)

Если вы сконструировали установку так, что можете поймать только электрон, прошедший через щель, то вы ловите электрон только после прохождения через щель, несмотря на то, что до этого он мог быть размазан по Вселенной, обладая определенным импульсом. Так как он размазан по Вселенной, есть вероятность его поймать и вам. Вот только в этом случае импульс пойманного электрона перестанет быть опеределенным.
02.10.2011 21:28#
voix
Быстрее скорости света?
>вы ловите электрон только после прохождения через щель

А откуда вы знаете, что мой электрон прошел через щель, ведь он у вас был размазан по Вселенной?
Каким образом электрон добрался до щели? И каким образом он после щели попал на мой спидометр?

Электрон двигался по траектории или может телепортировался из места расположения радиоактивного источника? :)
02.10.2011 23:50#
Быстрее скорости света?
>А откуда вы знаете, что мой электрон прошел через щель, ведь он у вас был размазан по Вселенной?
Каким образом электрон добрался до щели? И каким образом он после щели попал на мой спидометр?

Все электроны тождественны вплоть до того, что подчиняются статистике Ферми-Дирака, а не Больцмана, как должны себя были бы вести классические мячики. Поэтому фраза "мой электрон" бессмысленна. Вы просто иногда ловите электроны, предполагая, что эти электроны проходят через щель, потому как больше они никак к детектору попасть не могут. Но если электрон размазан по Вселенной - то он размазан и у вас за щелью внутри камеры ;) На самом деле где размазан электрон еще зависит от того, какую компоненту скорости вы знаете точно. Соотношения неопределенности координата-импульс выполняются независимо для любой оси.

> Электрон двигался по траектории или может телепортировался из места расположения радиоактивного источника? :)

Зачем вы сразу беретесь за электроны, если у вас с их пониманием такие сложности? Вспомните лучше для начала классическую волновую теорию света. Переформулируя ваш вопрос, свет распространяется по лучам, или нет? Да, и не забудьте вспомнить принцип Гюйгенса-Френеля, и про интерференцию и дифракцию. Вот когда вы сами ответите про свет - я смогу вам рассказать про электрончики. С электрончиками - почти всё то же самое. Там только распространяется волновая функция, а не электромагнитная волна.
03.10.2011 00:02#
voix
Быстрее скорости света?
>свет распространяется по лучам, или нет?

Свет распространяется реально. Если он добрался до Сириуса, то он оттуда не исчезнет, как будто его там не было и не появится при этом мгновенно в моем приборе :)
03.10.2011 08:24#
Быстрее скорости света?
> Свет распространяется реально. Если он добрался до Сириуса, то он оттуда не исчезнет, как будто его там не было и не появится при этом мгновенно в моем приборе :)

Вы не ответили на мой вопрос про лучи света. Ваша вера что "свет распространяется реально, а электроны - нет" достойна отдельного анализа, но сейчас речь не об этом.
03.10.2011 14:00#
voix
Быстрее скорости света?
Я не знаю, что такое луч света. Луч лазера - поток фотонов в одном направлении.

Конечно, вы можете использовать понятие вероятности местонахождения электрона. Но распределение вероятности до регистрации электрона и после должно отличаться, а у вас этого нет.

В начале опыта до регистрации электрона он с равной вероятностью может находиться вблизи вокруг источника. Со временем область его местонахождения увеличивается. Причем не мгновенно, а со скоростью света.

После регистрации электрона и определения его скорости вероятность местонахождения электрона в прошлом у нас уже распределяется по другому. Зная скорость электрона, мы можем определить время его испускания. Это значит, что с начала опыта до момента распада нейтрона вероятность нахождения электрона за пределами источника стала близкой к нулю.

Точно так же стала близкой к нулю вероятность нахождения электрона за пределами его траектории. Хотя до проведения опыта вероятность нахождения электрона, например, в направлении противоположном его последующему движению, на расстоянии, которое можно пройти со скоростью света, имела небольшое, но не нулевое значение.
04.10.2011 16:42#
Быстрее скорости света?
> После регистрации электрона и определения его скорости вероятность местонахождения электрона в прошлом

Что такое "вероятность в прошлом"? Как поставить эксперимент?
04.10.2011 19:01#
voix
Быстрее скорости света?
>Что такое "вероятность в прошлом"? Как поставить эксперимент?

Эта вероятность вычисляется и зависит от точности измерения скорости электрона и момента его регистрации
04.10.2011 19:27#
Быстрее скорости света?
> Эта вероятность вычисляется и зависит от точности измерения скорости электрона и момента его регистрации

Вы не ответили на вопрос про эксперимент. Считать вы можете что угодно, но чтобы это была вероятность событий, должен существовать эксперимент с подобными событиями.
04.10.2011 21:41#
voix
Быстрее скорости света?
>Вы не ответили на вопрос про эксперимент

Хотите эксперимент? Пожалуйста :)

Перед потоком мезонов, которые используются для создания потока нейтрино в проекте "OPERA", можно устанавливать на разном расстоянии мишени для того, чтобы определить вероятность отклонения этих мезонов от траектории их движения.

Вспомните, как на коллайдере выясняются новые каналы распада частиц. Траектории предполагаемых частиц распада, которые они оставили в детекторе, продолжаются до точки пересечения, находящейся вне детектора. Определяется вероятность того, что все эти частицы вылетели из данной точки. При этом, разумеется, учитываются моменты регистрации этих частиц, их скорости и точность измерений.
04.10.2011 21:56#
Быстрее скорости света?
> Перед потоком мезонов, которые используются для создания потока нейтрино в проекте "OPERA", можно устанавливать на разном расстоянии мишени для того, чтобы определить вероятность отклонения этих мезонов от траектории их движения.

Как это связано с измерением "вероятности в прошлом" - не понимаю.

> Вспомните, как на коллайдере выясняются новые каналы распада частиц. Траектории предполагаемых частиц распада, которые они оставили в детекторе, продолжаются до точки пересечения, находящейся вне детектора. Определяется вероятность того, что все эти частицы вылетели из данной точки. При этом, разумеется, учитываются моменты регистрации этих частиц, их скорости и точность измерений.

"Траектория частицы в детекторе" - интересный термин. Вы неоднократно его применяли. Нужно будет найти где в учебниках разъяснялось, что траектории в камере Вильсона видны как треки потому, что каждая капля - большая, положение частицы определяется достаточно неточно, и поэтому искажение импульса частицы при образовании капли оказывается незначительным.

Но термин "траектория квантовой частицы" всё же нехорош, потому как траектория обычно подразумевает непрерывность, а в случае измерения положения квантовых частиц уменьшение шага между измерениями и увеличение их точности в конце концов приводит наоборот к увеличению разброса точек.
04.10.2011 22:11#
voix
Быстрее скорости света?
>Как это связано с измерением "вероятности в прошлом" - не понимаю

Связана напрямую. Примерно такое распределение вероятности местонахождения было у одного из мезонов потока, который вы зарегистрировали в конце его пути.

>в случае измерения положения квантовых частиц уменьшение шага между измерениями и увеличение их точности в конце концов приводит наоборот к увеличению разброса точек

И тем не менее, на коллайдере с большой точностью определяют точку вылета частиц распада.
Иначе, не было бы данных о каналах распада :)
04.10.2011 22:16#
Быстрее скорости света?
> Связана напрямую. Примерно такое распределение вероятности местонахождения было у одного из мезонов потока, который вы зарегистрировали в конце его пути.

Но веь вы написали, что после детектирования электрона изменяется "вероятность в прошлом"? Вот мне и интересно, как вы это изменение "вероятности в прошлом" измерите экспериментально, ничего не исказив ;)

> И тем не менее, на коллайдере с большой точностью определяют точку вылета частиц распада.
Иначе, не было бы данных о каналах распада :)

И тем не менее, эта "большая точность" не настолько большая, чтобы преодолеть соотношения неопределенностей. А так как все соотношения неопределенностей ограничены примерно постоянной Планка, которая есть величина крайне малая, то такой точности хватает.
04.10.2011 22:23#
voix
Быстрее скорости света?
>Но веь вы написали, что после детектирования электрона изменяется "вероятность в прошлом"?

У вас появилась дополнительная информация о событии, поэтому вы можете уточнить, как оно в действительности происходило.
04.10.2011 22:26#
Быстрее скорости света?
> У вас появилась дополнительная информация о событии, поэтому вы можете уточнить, как оно в действительности происходило.

Но поставить эксперимент, который выдаст такую вероятность событий, мы можем?

Когда вы ставите экраны, вы ведь всё равно не измеряете "вероятность в прошлом". Вы измеряете "вероятность в будущем" относительно того момента времени, когда эти мезончики рождаются или еще более раннего.
04.10.2011 22:32#
voix
Быстрее скорости света?
>Когда вы ставите экраны, вы ведь всё равно не измеряете "вероятность в прошлом"

Поэтому я и говорю, что вероятность в моем случае не измеряется, а вычисляется.
А правильность вычисления вы можете проверить с помощью такого вот эксперимента.
04.10.2011 22:34#
Быстрее скорости света?
> А правильность вычисления вы можете проверить с помощью такого вот эксперимента.

То есть этот эксперимент с экранами покажет вам иную статистику мезонов после детектирования нейтрино?
04.10.2011 22:42#
voix
Быстрее скорости света?
>То есть этот эксперимент с экранами покажет вам иную статистику после детектирования нейтрино?

Про детектирование нейтрино я в этом эксперименте вообще не говорил.
Эксперимент подтвердит правильность расчета распределения вероятности для конкретного, зарегистрированного вами мезона из данного потока.
30.09.2011 17:43#
Быстрее скорости света?
> Тот ли самый фотон излучается, который поглотил какой-то атом зеркала, и какая при этом задержка?

Вы это серьезно?

Во-первых, со времен школы я совершенно твердо усвоил, что вопрос об идентичности фотонов так же бессмыссленен, как и вопрос о том, одна и та же или разные единицы составляют в сумме двойку? Фотонов в системе может быть нуль, один, два и так далее, и даже разных мод, но мы не можем переставлять фотоны друг с другом в принципе, как бессмыссленно переставлять друг с другом две единицы, образующие в сумме двойку.

А во-вторых, разве при отражении фотона от зеркала поглощаются или излучаются фотоны? Ну да, разумеется, виртуальные фотоны излучаются и поглощаются постоянно при электромагнитном взаимодействии (так говорят, сам я не проверял - слишком плохо знаком с теорией), но при отражении одного фотона от чистого зеркала сколько вошло фотонов, столько и вышло.

> То есть, мы вынуждены констатировать, что современная физика не может корректно описать ситуацию в однофотонных экспериментах.

Очень смелое заявление. На мой взгляд, если физика позволяет рассчитать результат эксперимента, "описание ситуации" получается полное. Все кажущиеся парадоксы проистекают из заблуждений, возникших из-за неосторожного переноса физических моделей из других областей и наивных попыток применить их там, где они неадекватны. Например, неадекватной представляется распространенная идея о том, что частицы в квантовой механике - это типа мячиков, которые можно пощупать, положить на стол или написать на них номер. Иногда подобное интуитивное представление почти работает, но не всегда. И если интуиция обманывает в каком-то случае, нужно ругать свою слишком смелую интуицию, а не физику в целом.
01.10.2011 00:25#
Быстрее скорости света?
Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
> Тот ли самый фотон излучается, который поглотил какой-то атом зеркала, и какая при этом задержка?

>> Вы это серьезно?

Странноватая у нас получается дискуссия. Вы вcе время опровергаете утверждения, которые я не делал.

> Во-первых, со времен школы я совершенно твердо усвоил, что вопрос об идентичности фотонов так же бессмыссленен, как и вопрос о том, одна и та же или разные единицы составляют в сумме двойку?

Я никак не выказал своего отношения к идентичности фотонов. Если угодно, выкажу. Теоретические фотоны неразличимы при достаточно низкой температуре в ящике из зеркальных стенок. В силу этого и в силу того, что они - бозоны, там они приобретут бозе-статистику. В иных случаях некоторые из них можно отличить от других, что, например, и происходит на сетчатке Вашего глаза. Но, согласитесь, упомянутые теоретические фотоны совершенно не похожи на короткие лазерные импульсы.

>А во-вторых, разве при отражении фотона от зеркала поглощаются или излучаются фотоны? Ну да, разумеется, виртуальные фотоны излучаются и поглощаются постоянно при электромагнитном взаимодействии (так говорят, сам я не проверял - слишком плохо знаком с теорией), но при отражении одного фотона от чистого зеркала сколько вошло фотонов, столько и вышло.

Начнем с того, что в "чистое" зеркало фотоны вроде бы и входить не должны - что им там делать? Это из оптики. При отражении реальных фотонов от реального зеркала происходит реальное поглощение и испускание фотонов электронами атомов. Иного способа повлиять на них просто не существует, поскольку с электромагнитным полем атомов фотоны не взаимодействуют, а гравитационное поле, как вам известно, там практически никакое. Конечно, энергичные фотоны (гамма-кванты), способны прорваться к ядру и устроить переполох, но это уже совсем другие дела, как, впрочем, и виртуальные фотоны, окружающие электроны стройными рядами. Вообще-то, хорошее описание работы банального зеркала дает классическая электродинамика, а вот квантовая теория уже в этом месте начинает пускать пузыри, да она и не для этого придумана. Но в электродинамике ни о каких фотонах и речи нет.

>На мой взгляд, если физика позволяет рассчитать результат эксперимента, "описание ситуации" получается полное.

Здесь мы союзники с одной оговоркой. Физика не может состоять "из кусков" не сшитых между собой какими-то общими принципами, концепциями и интерпретациями. Она, по возможности, должна давать цельную картину природы на всех ее уровнях. Вот в этой теме мы сидим на сшивке классической электродинамики и квантовой теории. И антиномия "поле-частица" проявляется очень выпукло. иначе чего бы мы тут гудели...
01.10.2011 09:25#
Быстрее скорости света?
> Странноватая у нас получается дискуссия. Вы вcе время опровергаете утверждения, которые я не делал.

Совершенно не дурацкая. Вы захотели меня поймать на "парадоксе", задав вопрос и подразумевая некоторый ответ, и закономерно получили в ответ опровержение парадокса. Ну а чтобы собеседники опровергали утверждения, которые вы делали, утверждения нужно делать. ;)

> Я никак не выказал своего отношения к идентичности фотонов. Если угодно, выкажу. Теоретические фотоны неразличимы при достаточно низкой температуре в ящике из зеркальных стенок. В силу этого и в силу того, что они - бозоны, там они приобретут бозе-статистику. В иных случаях некоторые из них можно отличить от других, что, например, и происходит на сетчатке Вашего глаза. Но, согласитесь, упомянутые теоретические фотоны совершенно не похожи на короткие лазерные импульсы.

Так я давно написал, что одиночный фотон и одиночный лазерный импульс - вещи совершенно разные. Перечитайте эту тему, пожалуйста.

Но ваше утверждение про "различные фотончики на сетчатке глаза" интересно. Я утверждаю, что несмотря на то, что фотончики на сетчатке глаза приходят по одному, и их можно даже увидеть по одному (я сам никогда не видел, но раз так говорят - возражать не буду) вы их отличить не можете. Вы можете отличить место их поглощения или время их поглощения, иногда, но и всё. Вы не можете сказать, что увидели такой же фотончик или другой фотончик, если они, конечно, одной частоты. Поглощаемые фотончики - они не котята, у которых разная форма пятнышек на шерстке.

> Начнем с того, что в "чистое" зеркало фотоны вроде бы и входить не должны - что им там делать? Это из оптики. При отражении реальных фотонов от реального зеркала происходит реальное поглощение и испускание фотонов электронами атомов. Иного способа повлиять на них просто не существует, поскольку с электромагнитным полем атомов фотоны не взаимодействуют, а гравитационное поле, как вам известно, там практически никакое. Конечно, энергичные фотоны (гамма-кванты), способны прорваться к ядру и устроить переполох, но это уже совсем другие дела, как, впрочем, и виртуальные фотоны, окружающие электроны стройными рядами. Вообще-то, хорошее описание работы банального зеркала дает классическая электродинамика, а вот квантовая теория уже в этом месте начинает пускать пузыри, да она и не для этого придумана. Но в электродинамике ни о каких фотонах и речи нет.

Еще один аргумент в пользу моего сделанного ранее утверждения о том, что каждой физической задаче нужна своя модель, находящаяся на адекватном уровне рассмотрения. Вы написали, что "Физика не может состоять "из кусков" не сшитых между собой какими-то общими принципами, концепциями и интерпретациями.". Физика именно сшита из кусков, такова реальность. И важно, чтобы эти куски не противоречили друг с другу в местах их сшивки.

Что касается КЭД. Давно хочу спросить, но стесняюсь: что же всё-таки такое "фотончик"? ;)

Пишут, например, что фотончик - это мода свободной электромагнитной волны. А если не свободной? Если у нас в установке зеркала и линзы? А можно ли сказать, что модам сферического резонатора соответствуют фотончики, или нет?
29.09.2011 21:05#
putnik
Быстрее скорости света?
>> Эти эксперименты описаны в книге Я.Перина. Когерентность света. М: Мир, 1974.
> Ссылка битая, но за название книги - спасибо. Остальное - дело техники.


Живая ссылка: http://bookfi.org/book/450916

30.09.2011 12:59#
Быстрее скорости света?
"Эти эксперименты описаны в книге Я.Перина. Когерентность света. М: Мир, 1974.
... Так на какой странице смотреть описание эксперимента?"

Стр. 145, 148, 274 - теория и эксперименты по статистике фотоотсчётов для некогерентных фотонов;
стр. 147 - статистика для когерентных фотонов;
стр. 302 - интерференция независимых световых пучков.
30.09.2011 14:31#
Быстрее скорости света?
> Стр. 145, 148, 274 - теория и эксперименты по статистике фотоотсчётов для некогерентных фотонов;
стр. 147 - статистика для когерентных фотонов;
стр. 302 - интерференция независимых световых пучков.

Спасибо!
29.09.2011 06:59#
Быстрее скорости света?
<Сопоставьте эти совершенно справедливые слова с экспериментом, описанным мной в комментарии 27.09.11 20:42. >

Я согласен, результат выглядит парадоксально с точки зрения здравого смысла. А поскольку такого рода эксперименты проводились реально, в отличие от многочисленных мысленных экспериментов, где оперируют идеальными часами, импульсами и т.п., видимо, придется что-то делать с нашим здравым смыслом. То есть, приходится констатировать, что математические модели, позволяющие что-то предсказывать и считать у нас есть, а вот физической модели поведения микрочастиц (особенно безмассовых - фотон) в пространстве для экспериментов, где макрообъект (приемник, передатчик) непосредственно взаимодействует с штучным микрообъектом - такой модели нет. Эта ситуация неудовлетворительна с многих позиций. Отсутствие таких моделей вызывает брожение в умах дилетантов, и в глазах общественного мнения (и их собственных) последние приравниваются к людям квалифицированным. Но это еще полбеды. Основная беда состоит в том, что отсутствие адекватных физических моделей, примиряющих здравый смысл с реальностью, данной нам в экспериментах ((недурно, однако, брякнуто:)) препятствует развитию физики (да и вообще любой науки). А основным актом такого развития я, лично, считаю выбор адекватной математической модели для описания физической модели явления. Именно этот акт разделяет ученых и дилетантов, способных продырявить любые преграды на пути из науки в фантастику.

В описанном Вами эксперименте некоторое утешение дает то, что полученный результат чисто статистический, и о том, как именно взаимодействуют между собой импульсы (невольно ассоциируемые с фотонами, поскольку их энергия сравнима с энергией теоретического фотона), мы ничего сказать не можем. Утешение, но отнюдь не удовлетворение.

По поводу принципа причинности, к которому здесь постоянно апеллируют. В физике он выливается в следующую примитивную формулировку: следствие не может предшествовать во времени причине. С разработки СТО такая формулировка вызвала брожение умов и многочисленные спекуляции. Я бы сформулировал его так:
физический процесс, который полностью изолирует себя от всех прочих, аннулируя свой конечный результат, невозможен. Такой императив родился у меня в голове в результате размышлений о перемещении в прошлое с целью самоубийства на ранней стадии развития.
То есть, я ничего не имею против путешествий в прошлое, если при этом все физические процессы согласованны, и эти путешествия ничего в будущем изменить не могут, поскольку уже в нем учтены на момент отправки:)
28.09.2011 11:21#
Быстрее скорости света?
> Допустим, стержень состоит из возбужденных атомов. При облучении атомов торца стержня они излучат фотоны, которые, в свою очередь вызовут излучение соседних атомов. Таким образом излучение пройдет по всему стержню.

> Объясните, как в данном случае может получиться сверхсветовая скорость?

Еще раз подчеркну: мне очень не хочется углубляться в принцип причинности в применении к квантовой механике. Один мгновенный коллапс волновой функции квантовой системы чего стоит!

Тем не менее, замечу, что "одиночный фотон" и "одиночный импульс" - суть разные вещи.

Когда мы рассматриваем одиночный фотон, нам принцип неопределенности запрещает даже точно знать время его прихода. Поэтому модель, в которой каждый возбужденный атом в момент прилета первого фотона мгновенно излучает следующий, мне представляется нефизичной. Всё там происходит сложнее. :)

Если же фотончиков много в импульсе, и мы анализируем их статистику, или, тем более, непрерывную классическую электромагнитную волну, то всё становится тривиально. Допустим, мы наблюдаем импульс. На фоне фонового шума (да пусть он будет нуль - не важно), в первую пикосекунду прихода импульса мы приняли 5 фотончиков, во вторую - 10, в третью - 20. Когда-нибудь мы принимаем максимум, после чего количество фотончиков монотонно уменьшается.

Теперь, мы начинаем заниматься усилением импульса. Когда мы приняли 5 фотончиков - мы дальше отправляем 10, когда приняли 10 - мы дальше отправляем 20. И так до максимума. К приходу максимума мы уже устали и отсылаем ровно столько фотончиков, сколько словили, а когда мимо нас пролетел максимум - мы устали еще сильнее, и начинаем дальше отправлять меньше фотончиков, чем к нам приходит. То есть световой импульс мы переместили вперед, практически не исказив его форму. Точнее, мы исказили количество фотончиков в самой-самой первой пикосекунде, но кто их там посчитает? Только вторая усиливающая среда, которая не сможет подвинуть импульс вперед во времени еще дальше.
28.09.2011 15:44#
voix
Быстрее скорости света?
>Теперь, мы начинаем заниматься усилением импульса. Когда мы приняли 5 фотончиков - мы дальше отправляем 10

Замечательно, ограничимся первыми фотончиками.

Мы не отправляем дальше 10 фотонов, пока к нам не дойдет хотя бы один из 5 фотонов. А дойти этот один фотон может только со световой скоростью. Дальше наши фотоны также пойдут со световой скоростью.

Пусть мы даже с мгновенной реакцией отсылаем новые фотоны при получении старых, откуда возьмется сверхсветовая скорость, если точка приема и отсылки одна и та же?
28.09.2011 16:43#
Быстрее скорости света?
> Пусть мы даже с мгновенной реакцией отсылаем новые фотоны при получении старых, откуда возьмется сверхсветовая скорость, если точка приема и отсылки одна и та же?

Пока у нас пять фотончиков - ниоткуда. А когда у нас куча фотончиков в коротком лазерном импульсе, как в описанном эксперименте - плавные фронты этого импульса смещаются немного вперед за счет незначительного искажения формы этого импульса в том промежутке времени, когда летели эти пять фотончиков, но мы этот участок испульса не видим без лупы на фоне большого горба. То есть эта сверхсветовая скорость - кажущаяся, просто, слегка изменилась форма импульса.
28.09.2011 19:56#
voix
Быстрее скорости света?
>То есть эта сверхсветовая скорость - кажущаяся, просто, слегка изменилась форма импульса

Хорошо, в два раза можно таким образом "превысить" скорость света?
28.09.2011 20:05#
Быстрее скорости света?
> Хорошо, в два раза можно таким образом "превысить" скорость света?

Не думаю. Разве что как-нибудь на крохотных расстояниях, существенно меньших пространственной длины импульса. :)
28.09.2011 20:10#
Быстрее скорости света?
"Хорошо, в два раза можно таким образом "превысить" скорость света?"

В 1960-х гг. Басов наблюдал девятикратное превышение скорости света импульсом в активной среде лазера.
28.09.2011 20:19#
Быстрее скорости света?
> В 1960-х гг. Басов наблюдал девятикратное превышение скорости света импульсом в активной среде лазера.

Как всегда, важны детали. Какова была длина импульса и толщина активной среды, для начала.
28.09.2011 20:31#
voix
Быстрее скорости света?
>В 1960-х гг. Басов наблюдал девятикратное превышение скорости света импульсом в активной среде лазера

Здесь важно, чтобы импульс был единственным и чтобы двигался он тлько в одном направлении.
Сомневаюсь, что у Басова соблюдались эти условия.
28.09.2011 20:56#
Быстрее скорости света?
"Здесь важно, чтобы импульс был единственным и чтобы двигался он тлько в одном направлении.
Сомневаюсь, что у Басова соблюдались эти условия."

Импульсы у Басова двигались в одном направлении, но это были периодичечские последовательности импульсов. Этот феномен всегда наблюдается только на периодических последовательностях. Вчера я здесь рассказывал, что феномен основан на существовании в передаточной функции активной среды участка с падающей фазо-частотной характеристикой. Этот участок всегда небольшой. Периодические сигналы с полосой частот, не большей ширины этого участка, приобретают в среде "отрицательную задержку". А одиночный импульс имеет бесконечную полосу, поэтому у него задержка всегда положительная.
Я думаю, что и в ЦЕРНе посылали в Италию периодические последовательности импульсов.
28.09.2011 21:02#
Быстрее скорости света?
> Вчера я здесь рассказывал, что феномен основан на существовании в передаточной функции активной среды участка с падающей фазо-частотной характеристикой.

Это не "феномен", это обман. То, что групповое время задержки в частотной полосе отрицательно, не означает "сверхсветовую скорость света".

Периодические последовательности импульсов посылали наверняка, но анализировали фронты бурстов, судя по комментариям Игоря Иванова.
25.09.2011 07:52#
putnik
Быстрее скорости света?
> Защищаются не от самих частиц, а от того потока нейтрино, который они порождают в атмосфере и в грунте.

Ссылочку приведите, где вы такое прочитали. :-)
От нейтрино защититься невозможно, где бы и кто бы их не порождал.

И наличие перед детектором большой массы скальных пород (воды, льда и т.п.) только ухудшает ситуацию. Т.к. если высокоэнергичное (космическое) нейтрино прореагирует в ней, то через детектор вместо одной пройдёт уже целый ливень вторичных нейтрино... ;-)
Т.е. конкретно нейтринный фон только ухудшится.
25.09.2011 09:22#
Быстрее скорости света?
Вот подборка материалов "Физика нейтрино": http://nuclphys.sinp.msu.ru/neutrino/index.html
Лаборатория Гран Сассо:
http://lvd.ras.ru/exper/lvd.html
25.09.2011 11:20#
voix
Быстрее скорости света?
>Защищаются не от самих частиц, а от того потока нейтрино, который они порождают в атмосфере и в грунте

Тогда детекторы нужно было бы ставить на поверхности Земли, чтобы исключить нейтрино, которые образовываются от космических лучей в грунте :)

Лев Верновский прав, защищаются от электронов, мюонов и тау-лептонов, которые порождаются космическими лучами. Т.к. по детектированию именно заряженных лептонов судят о том, что произошла реакция с нейтрино
25.09.2011 19:09#
Быстрее скорости света?
<Автор: Александр Юрьевич ( voix )
защищаются от электронов, мюонов и тау-лептонов>

Я не специалист по физике нейтрино, но мне кажется, Вы неправы.
Во первых, я сильно сомневаюсь в том, что заряженные частицы способны проникнуть на ту глубину, на которой располагаются нейтринные приемники. Это какие-то сотни метров, чуть ли не километры...
Во вторых, представьте, что поверхности Земли достиг пучок таких частиц, скажем, от Солнца, компактный во времени. Образовавшиеся нейтрино полетят в разные стороны, и часть из них попадет в приемник. Но, поскольку они пройдут разные пути, нейтринный импульс будет размазан во времени, и утонет в фоне. А вот имульс, в обсуждаемом эксперименте не будет искажен.
Вполне допускаю, что ошибаюсь, но мне кажется, я где-то про это читал...
25.09.2011 23:10#
voix
Быстрее скорости света?
По ссылке, которую приводил Лев Верновский:

"Установка LVD Лаборатория Гран Сассо расположена ... под толщей горных пород около 1400 м. Горный массив, расположенный над подземной лабораторией, ослабляет поток мюонов космических лучей - основной фон для проводимых исследований - в миллион раз"

По другой ссылке:

"В подземных экспериментах мюоны космических лучей с энергией больше эВ регистрируются на глубине нескольких км"
26.09.2011 07:43#
Быстрее скорости света?
Приходится признать, что я был неправ. Правда, из всех лептонов "особо опасен" именно мюон, порождаемый первичными космическими лучами в атмосфере.
Непонятно следующее. Мюон нестабилен. Если детектора достигает один на миллион, то все прочие, распадаясь, должны порождать поток мюонных нейтрино в широком диапазоне энергий. Как в этом потоке удается выявить первичные космические нейтрино, особенно с учетом осцилляций - уму непостижимо!
26.09.2011 13:14#
Быстрее скорости света?
" Мюон нестабилен. Если детектора достигает один на миллион, то все прочие, распадаясь, должны порождать поток мюонных нейтрино в широком диапазоне энергий. "

Вот именно от мюонов, вернее от космических лучей, порождающих потоки пионов и мюонов, по-моему, защищает нейтринные детекторы земная толща.
26.09.2011 15:10#
voix
Быстрее скорости света?
> Правда, из всех лептонов "особо опасен" именно мюон, порождаемый первичными космическими лучами в атмосфере

Не обязательно в атмосфере. В скальной породе тот же мюон может породить гамма-квант, тот, в свою очередь, пион, при распаде которого снова образуется мюон. И т.д.

>Как в этом потоке удается выявить первичные космические нейтрино, особенно с учетом осцилляций - уму непостижимо!

Может, как отклонение от фона, скореллированное с определенным событием, типа взрыв сверхновой.
26.09.2011 19:25#
Быстрее скорости света?
">Как в этом потоке удается выявить первичные космические нейтрино, особенно с учетом осцилляций - уму непостижимо!

Может, как отклонение от фона, скореллированное с определенным событием, типа взрыв сверхновой."

В мюонных детекторах нейтрино обычно используют тот факт, что мюоны имеют заряд, и регистрируют направление их движения. Это наиболее эффективный способ выделения исследуемых нейтрино с известным направлением движения от изотропного фона.
В хоре восторгов и сомнений по поводу ЦЕРНовского эксперимента почему-то никто не придает значения тому, что исследуемые нейтрино летят из Швейцарии в Италию не в вакууме. С другой стороны, известно, что фотоны в активных средах могут значительно превышать скорость света в вакууме. Кто сегодня может гарантировать, что какие-то участки земной коры не являются для нейтрино активными средами?
26.09.2011 21:52#
Быстрее скорости света?
>Автор: Хворостенко ( n.p.duel )
известно, что фотоны в активных средах могут значительно превышать скорость света в вакууме. Кто сегодня может гарантировать, что какие-то участки земной коры не являются для нейтрино активными средами?

Вот это сильно вряд ли. Фотоны в средах - это уже квазичастицы, поскольку очень сильно взаимодействуют с этими средами. А нейтрино дай бог, если в регистраторе провзаимодейтвует - считай, повезло... То есть, разница тут принципиальная.
26.09.2011 22:27#
voix
Быстрее скорости света?
>С другой стороны, известно, что фотоны в активных средах могут значительно превышать скорость света в вакууме. Кто сегодня может гарантировать, что какие-то участки земной коры не являются для нейтрино активными средами?

В том-то и дело, что возможное превышение скорости света имеет незначительную величину.

Я бы предложил другое объяснение: если нейтрино слабо взаимодействует с веществом, то оно также может слабо взаимодействовать с вакуумом. Во всяком случае, слабее фотонов.

Такое объяснение по духу близко к концепции вакуума Казимира, в котором скорость света может быть выше, чем в обычном вакууме.
О вакууме Казимира здесь упоминал Сергей Бодренко.

Еще в этой связи, наверное, стоит вспомнить о гипотезе, согласно которой фотон состоит из нейтрино.
Мне также кажется, что фотон и нейтрино имеют схожую природу. Отличие в том, что у нейтрино, в отличие от фотона, полуцелый спин. Отсюда и слабое взаимодействие с веществом.
26.09.2011 23:22#
borag
Быстрее скорости света?
Кстати, 20 метров это суммарная толщина ядерной материи между источником и регистратором.
26.09.2011 23:32#
voix
Быстрее скорости света?
>Кстати, 20 метров это суммарная толщина ядерной материи между источником и регистратором

Да, порядок, во всяком случае, примерно такой
27.09.2011 13:23#
borag
Быстрее скорости света?
Тут, самое главное, что не меньше, чем 20 метров. Если 40, то скорость распространения нейтрино в ядерной материи равна двум скоростям света.
27.09.2011 14:39#
Быстрее скорости света?
Алксанлр, вероятно вначале нужно задать вопрос о точности синхронизации часов находящихся в месте появления нейтрино и в месте реакции этих-же нейтрино. А поскольку эта синхронизация или уверенность в её точности под вопросом, то любые выводы преждевременны. При этом добавлю, что если нейтрино не обладает волновыми свойствами, то максимальное значение его скорости может быть сколь угодно большим.
Эйнштейновское определение одновремённости - вот где спотыкаются исследователи причинно-следственных связей.
27.09.2011 15:04#
borag
Быстрее скорости света?
<<А поскольку эта синхронизация или уверенность в её точности под вопросом, то любые выводы преждевременны.>>
Это не самый сложный вопрос из тех, что были решены в данном эксперименте, поэтому я не сомневаюсь, что он решен правильно. Тут напрашивается повторение этого эксперимента в другой точке регистрации, отстоящей от источника на другое расстояние.
27.09.2011 15:10#
Быстрее скорости света?
Вы полагаете,что вопрос синхронизации часов, в мгновенном аспекте,решаем в той степени точности, что необходима?
27.09.2011 19:05#
borag
Быстрее скорости света?
Всё управление оружием стоит на этом. А в научном эксперименте можно достигнуть и ещё большей точности.
28.09.2011 12:41#
Быстрее скорости света?
"В научном эксперименте можно достичь и ещё большей точности."
___________________________________________________________
Вот о достаточности этой большей точности , для получения выводов, имеются большие сомнения.
27.09.2011 06:28#
Быстрее скорости света?
"Еще в этой связи, наверное, стоит вспомнить о гипотезе, согласно которой фотон состоит из нейтрино."

Этой гипотезой я занимался профессионально. И даже 20 лет назад считал, что разработал математическую модель "строения" фотона из нейтрино и антинейтрино, когда сумел преобразовать уравнения Максвелла в два комплексно сопряжённых уравнения Дирака:
http://ivanik3.narod.ru/EMagnitizm/JornalPape/ProdVolny/Chvorostenco/ChvorostencoPhys24-29.pdf

Впоследствии, когда увидел, что в экспериментах встречаются схемы распада с нейтрино и антинейтрино, но не встречаются их близнецы с фотоном на месте этой пары, отказался от этой гипотезы. Сейчас нашёл другое объяснение этой связи Максвелла с Дираком.
27.09.2011 21:53#
voix
Быстрее скорости света?
>Впоследствии, когда увидел, что в экспериментах встречаются схемы распада с нейтрино и антинейтрино, но не встречаются их близнецы с фотоном на месте этой пары, отказался от этой гипотезы

Встречаются.

Например, имеются такие каналы распада пиона:





В первом случае вместо фотона могла быть пара электронных нейтрино-антинейтрино. Во втором - пара мюонных нейтрино-антинейтрино.
26.09.2011 21:22#
Быстрее скорости света?
>Автор: Александр Юрьевич ( voix )
Может, как отклонение от фона, скореллированное с определенным событием, типа взрыв сверхновой.

Наверняка так. Помню, лет десять назад читал, что вот, удалось зарегистрировать сколько-то штук (6 или 7) событий и отождествить их с вспышкой сверхновой, обнаруженной оптикой. Но вот на каком уровне фона эти штуки - никто не говорит...
А вообще, эксперимент впечатляет. Особенно то, как форма кривой регистрируемых событий ложится на форму пучка во времени. Это ведь еще и калибровка нейтринного регистратора - прямое доказательство того, что прибор не какую-то фоновую лабуду измеряет.

По поводу скорости света - слабо верится. То, что они там посчитали большой толпой, оно конечно... Да только такие вещи надо экспериментально проверять. то есть реально гонять импульсы по кабелям и блокам и калибровать тракты. Ну, к примеру, задержка на банальном логическом инверторе - штуки наносекунд, то есть время такого же порядка, что и предьявленное, и от серии к серии варьируется. И бывает, что в документации одно, а в натуре ничего похожего.

Еще толика брюзжания по поводу тезиса, что скорость передачи информации не может превышать скорость света. Информация измеряется в битах. Физически, бит - это всегда изменение состояния чего-нибудь, у него есть во времени начало и конец - он же начало следующего бита. И само это изменение состояния длится конечное время, так что начало и конец бита - вещи довольно условные. А в мысленных экспериментах оперируют световыми импульсами с идеальными фронтами, и приемники там еще более идеальные. И такое впечатление, что в качестве фотонов фигурируют кусочки синусоид, и хорошо еще, если с целым числом периодов... Впрочем, это я о своем, о девичьем...
23.09.2011 19:56#
voix
Быстрее скорости света?
Радует, что такой эксперимент был поставлен и что будут еще подобные эксперименты.
Ведь таким образом можно попытаться определить массу нейтрино.
24.09.2011 08:55#
Быстрее скорости света?
Да, множество экспериментов с наверняка различными результатами тут просто необходимы, чтобы попытаться найти истину. У статьи 174 автора. Вопрос: сколько из этих авторов могут самостоятельно посчитать все аппаратные задержки, суммирование которых привело к столь фундаментальному выводу? Боюсь, что ни одного. Наверняка возникла задача посчитать поправки, одна небольшая группа посчитала для кабелей, другая - для детекторов, и так далее. Потом кто-то главный всё просуммировал и получил наблюдаемый результат. Небольшая ошибка в 60 нс в расчетах одной из групп могла легко остаться незамеченной. Читатели статьи проверить расчеты самостоятельно тоже, разумеется, не могут. Так что только другие эксперименты, проводимые другими физиками, которые будут делать иные, собственные и независимые ошибки, могут проверить эти результаты. Вывод про единицы наносекунд систематической погрешности представляется сомнительным, так как наверняка недоучитывает вероятные человеческие ошибки.
23.09.2011 08:12#
voix
Быстрее скорости света?
Статья в архиве - "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam"

И семинар в ЦЕРН - EP Seminar

"New results from OPERA on neutrino properties"
by Dario Autiero (Institut de Physique Nucleaire de Lyon)

Friday, September 23, 2011 from 16:00 to 18:00 (Europe/Zurich)
at CERN ( Council Chamber )

Please note that this event will be available live via the Webcast Service
23.09.2011 22:57#
voix
Быстрее скорости света?
25.09.2011 16:52#
borag
Быстрее скорости света?
Пустой комментарий. Одно дело талдычить зазубренное из учебников, и совершенно иное комментировать результат, противоречащий этим учебникам.
26.09.2011 17:03#
Быстрее скорости света?
31 год назад студент 4 курса физфака КуГУ написал курсовую:
"Пересмотр ОТО. Гравистатика".
Я её на днях оцифровал: http://terentii.livejournal.com/189074.html
Мне и моим знакомым физикам по образованию не хватает компетенции понять насколько это серьёзная работа.
Но она явно имеет отношение к опубликованной новости про нейтрино.

Вот заключение из этой курсовой:
"На этом общий анализ противоречий ОТО и предварительный обзор НТГ можно считать законченным. Основными итогами работы являются:
1. Доказательства несостоятельности постулата о тождестве ГП искривлению пространства-времени.
2. Открытие пути дедуктивного построения НТГ без принятия новых постулатов.
Перечислим ещё раз все полученные новые результаты (новые в том смысле, что они не упоминаются в приведённом ниже списке литературы).
1. Дана математическая формулировка физичности псевдоримановой геометрии. С её помощью показано, что решение уравнений Эйнштейна для сред физического смысла не имеет.
2. Показано, что световые часы на испытывают в ГП релятивистского замедления времени.
3. Показано, что полное красное смещение частоты электромагнитного излучения в ГП, согласно ОТО, в два раза больше наблюдаемого на опыте.
4. Показана полная бессвязность уравнений ОТО для геодезических, из чего следует их неверность.
5. Показано, что ОТО не удовлетворяет ЗСЭ-И.
6. Показано, что физические объекты, называемые «черными дырами» не возникают даже в самой ОТО, тем более они отрицаются новыми представлениями ГП в НТГ.
7. Сформулирован и решён основной вопрос теории относительности.
8. Введено новое представление о ГП. Найден путь формального построения НТГ на основе ЗСЭ-И и СТО.
9. Впервые точно решена задача энергообмена вещества и поля, показывающая полную внутреннюю согласованность НТГ.
Итак, можно сказать, что внутренняя бессвязность ОТО вскрыта со всей очевидностью. Гипотетические свойства, приписанные ГП Эйнштейном при всестороннем анализе оказываются не только противоречивыми между собой но и не согласующимися с другими фундаментальными физическими законами.
Гравистатика – всего лишь простейшая часть НТГ, и хотя здесь достигнута полная внутренняя непротиворечивость, но на пути окончательной формулировки НТГ стоят ещё значительные трудности, некоторые из которых имеют даже принципиальный характер. Тем не менее, естественная логичность всего построения этой теории позволяет надеяться, что данные трудности удастся всё-таки успешно преодолеть."
28.09.2011 17:16#
Быстрее скорости света?
30.09.2011 13:05#
vladimir.z
Быстрее скорости света?
Из статьи следует, что первоначально замеренное "опережение" скорости света вылетевшими нейтрино было уменьшено с 1050 нс до 60 нс за счёт учёта запаздывания электросигнала в кабелях приборов. Осталось 5-6% от начально измеренной величины, что сравнимо с обычными допусками на ошибку, принятыми в технике.
Но если дальнейшие эксперименты, например при стрельбе пучком куда-нибудь подальше, скажем, в Фермилаб, подтвердят опережение, то объяснение может быть в осцилляции нейтрино на маршруте из мюонных в электронные, которые, предположительно менее массивные, значит должны лететь быстрее мюонных - отсюда разница, а скорость света тут ни при чём.
30.09.2011 14:46#
voix
Быстрее скорости света?
>объяснение может быть в осцилляции нейтрино на маршруте из мюонных в электронные, которые, предположительно менее массивные, значит должны лететь быстрее мюонных

А как это будет выглядеть в системе отсчета, которая движется со скоростью мюонных нейтрино?
Мюонное нейтрино покоится, потом вдруг превращается в электронное нейтрино и начинает движение? А потом снова останавливается?
30.09.2011 15:20#
vladimir.z
Быстрее скорости света?
>как это будет выглядеть в системе отсчета, которая движется со скоростью мюонных нейтрино?

Если нейтрино движется со скоростью света, то понятие системы отчета движущейся вместе с ним неприемлемо. А вообще, если у нейтрино есть какая-то масса, может у него есть и своя постоянная скорость, немного отличная от скорости света ?
24.10.2011 21:25#
voix
Быстрее скорости света?
«Физики, работающие с итальянским детектором OPERA, еще раз проверят собственные выводы, касающиеся сверхсветовой скорости нейтрино..
При этом эксперимент планируется модифицировать, в частности, пучки протонов, которые испускает протонный суперсинхротрон (их длительность составляет 10,5 микросекунды), планируется разбить на два с промежутком между ними от 1 до 2 наносекунд. Для сравнения, перерыв между пучками составляет около 500 наносекунд. По мнению ученых, это позволит значительно увеличить точность эксперимента.

По данным ScienceNOW, новая серия опытов начнется достаточно скоро, вероятно, уже на следующей неделе и продлится 10 дней. За это время OPERA зарегистрирует порядка 12 нейтрино - этого, как надеются физики, будет достаточно для того, чтобы опровергнуть полученные результаты или, наоборот, их подтвердить»
25.10.2011 21:07#
Быстрее скорости света?
>Автор: Александр Юрьевич ( voix )
------------------------------
Обсуждение этого вопроса:
http://www.science20.com/alpha_meme/million_times_speed_light-83202
25.10.2011 21:39#
voix
Быстрее скорости света?
Если бы не было эксперимента со сверхсветовой скоростью нейтрино, то его стоило бы выдумать :)
17.11.2011 21:48#
voix
Быстрее скорости света?
«Научная группа OPERA повторила эксперимент по измерению скорости нейтрино и подтвердила ранее полученные сенсационные данные о превышении скорости света; согласно новым результатам, нейтрино пролетали дистанцию в 730 километров на 57 наносекунд быстрее света, сообщила РИА Новости участница проекта Наталья Полухина, глава лаборатории элементарных частиц Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН).

"Известны результаты проверки, коллаборация и независимые эксперты проверяли все очень тщательно, был специально организован дополнительный пучок нейтрино из ЦЕРНа, результат остался практически тем же - не 60, а 57 наносекунд.

Коллаборация ошибку в измерениях не нашла, статья будет опубликована, будет более широкое обсуждение. Неизвестно, что не так, потому что проверено все мыслимое и немыслимое. Посмотрим, что скажет общественность, потому что этот результат все слишком переворачивает", - сказала Полухина

Она рассказала, что проверкой данных OPERA будут также заниматься участники нейтринного эксперимента MINOS в американской Лаборатории имени Ферми.

"Они сказали, что в течение трех месяцев повторят этот результат, но я сомневаюсь, что это возможно, потому что техника серьезная, ее нужно установить, отладить. У OPERA два года ушло на то, чтобы систему отладить. С другой стороны, OPERA готова передать свое оборудование, и помогать готова"»
18.11.2011 06:14#
Быстрее скорости света?
>Автор: Александр Юрьевич ( voix )
Неизвестно, что не так, потому что проверено все мыслимое и немыслимое.

Ну, это-то вряд ли... Для этого нужно заново откалибровать весь измерительный тракт буквально поприборно. Заново промерить расстояние и точность хода часов. Это кошмарный труд!
Лично меня смущает малость полученного результата. Если уж нейтрино пустились во все тяжкие и наплевали на СТО, то преград им нет. Изменили бы энергию пучка - скорость должна как-то измениться...
Теперь, я думаю, все так и застынет. Они будут проверять и перепроверять, и будут получать то же самое. И так будет, пока кто-то на стороне совершенно независимый не проведет аналогичный эксперимент, и не получит аналогичный результат. А если не получит, все это так и останется научным артефактом.
И все же, согласитесь, противопоставить что-то путное преобразованиям Лоренца довольно трудно.
Я вот думаю, не является ли среда земной коры для нейтрино активной средой, с аналогичным эффектом.
18.11.2011 06:32#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> Я вот думаю, не является ли среда земной коры для нейтрино активной средой, с аналогичным эффектом.

В таком случае импульсы должны дифференцироваться. Но они наоборот в статистике сглажены, так как, как писал Игорь Иванов, протонный пучек пускали короткими импульсами, а в статистике нейтрино их нет. Интересно, каким именно образом возникает сглаживание? Физически вроде бы оно невозможно, значит, артефакт обработки?
18.11.2011 18:33#
Быстрее скорости света?
>Автор: AnotherEugene ( anothereugene )
В таком случае импульсы должны дифференцироваться.

Пожалуй...
По идее, им сейчас надо, по возможности, варьировать параметры исходящего пучка, и смотреть на форму принятого импульса. То есть, обнюхивать эффект со всех сторон.
Тут мой приятель высказался в том смысле, что за счет вращения Земли скорости места излучения и приема разные, и однажды проделанная синхронизация часов со временем теряется (часы в точке приема отстают - скорость больше). А сколько времени прошло с момента синхронизации до эксперимента - неизвестно. Вообще говоря, показания часов надо сверять непрерывно - об этом ни слова.
18.11.2011 19:23#
Быстрее скорости света?
Владимир Дрыжак соглашается: "Пожалуй..."

Напрасно Вы так бездумно соглашаетесь с неверным высказыванием. Почитайте лучше специалистов: С.Н.Молотков "О сверхсветовой групповой скорости и передаче информации" (Письма в ЖЭТФ, том 91, вып. 12, с. 762 - 768). Молотков, в частности пишет: "Сверхсветовая групповая скорость может также наблюдаться в неравновесной оптической среде, где инверсная заселённость поддерживается внешней накачкой... Сверхсветовая групповая скорость не является чем-то экзотическим. Существует множество примеров физических систем, как правило, находящихся в неустойчивом равновесии, от теории поля до квантовой оптики, в которых групповая скорость элементарных возбуждений превышает скорость света в вакууме [17 - 21]... такое поведение сигнала означает, что вершина огибающей сигнала... обгоняет вершину сигнала, прошедшего через вакуум... форма сигнала почти не меняется [15]".
18.11.2011 19:31#
Быстрее скорости света?
> Автор: Владимир Дрыжак ( dvb000 )

> А сколько времени прошло с момента синхронизации до эксперимента - неизвестно.

Так вроде бы ничего не известно про то, как именно измеряют время, и как именно измеряют расстояние. Так что посторонний человек проверить результаты не может.

Что касается синхронизации хода часов - как-то должны синхронизировать, потому что в сутках почти 10^14 наносекунд.

Меня другое смущает. Наблюдаемое относительное превышение скорости света нейтрино гораздо меньше относительного замедления радиоволн в атмосфере. По идее, в GPS должны это учитывать, но действительно ли при помощи GPS возможно измерить относительное расстояние в тыщу километров с точностью до пары десятков метров? Ведь для всех более ранних применений была важна стабильность, а не абсолютная точность координат.
18.11.2011 11:59#
Быстрее скорости света?
Владимир Дрыжак пишет: "Я вот думаю, не является ли среда земной коры для нейтрино активной средой, с аналогичным эффектом."

Это наиболее подходящее объяснение наблюдаемого эффекта. Мы уже обсуждали в данной теме этот вариант. Применительно к лазерам, у которых в активной среде тоже наблюдается многократное превышение групповой скоростью скорости света, найдено объяснение. Оказалось, что активная среда с инверсной заселённости эквивалентна цепи с отрицательной производной фазовой характеристики, т.е. обладает отрицательной задержкой сигналов. Радиоактивные граниты земной коры тоже могут оказаться для нейтрино средами с инверсной заселённостью.
18.11.2011 12:05#
borag
Быстрее скорости света?
Владимир Дрыжак ( dvb000 )
"...не является ли среда земной коры для нейтрино активной средой..."
Просто активностью это не объяснить. Еще при обсужденнии первого сообщения о превышении скорости света, я заметил, что толщина ядерной материи, разделяющая источник и приемник нейтрино, превышает величину пути проходимую светом за 60 нс (~20м). Из чего следует, что в ядерной среде нейтрино движутся быстрее скорости света в вакууме.
18.11.2011 19:14#
Быстрее скорости света?
>Автор: Борискин Александр (
Из чего следует, что в ядерной среде нейтрино движутся быстрее скорости света в вакууме.

Довольно смелая гипотеза... Это равносильно утверждению, что "диаметр", скажем, протона нейтрино "форсирует" в ускоренном темпе. Но внутри протона мы имеем кварк-глюонную плазму и, возможно, условия при которых с пространством и временем могут происходить всякие квантовые неприятности в духе петлевой гравитации. Но мне кажется еще не все ресурсы "штатного" объяснения исчерпаны. Вот если факт надежно подтвердится, тогда...
18.11.2011 22:09#
borag
Быстрее скорости света?
Владимир Дрыжак:"Но внутри протона мы имеем кварк-глюонную плазму..."
Владимир, нейтрино элемент семейства лептонов, и "чихало" оно на сильные взаимодействия. А как возмущение среды, скорость его распространения через кварк-глюонную плазму может сильно отличаться от его скорости в вакууме. Как раз во столько, во сколько сильное взаимодействие превосходит электрослабое.
18.11.2011 06:27#
Быстрее скорости света?
> Автор: Александр Юрьевич ( voix )

Слухи сочатся, акценты более правильные.

> Неизвестно, что не так, потому что проверено все мыслимое и немыслимое.

"Экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств". Наталья Полухина это явно понимает, поэтому пишет не о том, что "всё ясно", а о том, что всё неясно.

> С другой стороны, OPERA готова передать свое оборудование, и помогать готова"

Как мне кажется, корректнее этого не делать.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 654

Пользователей
в системе: 2783

Всего записей
и комментариев: 50264

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 17

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия