لقد تم اكتشاف أنه حتى في الهيدروديناميكية المغناطيسية، هناك حالات معينة حيث تُحدث الطوبولوجيا تأثيرًا يشبه تأثير بوهم-أهرونوف، على الرغم من أن الهيدروديناميكا المغناطيسية هي نظرية كلاسيكية.
بقلم البروفيسور آشر ياهولوم
تم اكتشاف تأثير أهارونوف-بوم من قبل البروفيسور ياكير أهارونوف (الآن أستاذ فخري في جامعة تل أبيب) والبروفيسور ديفيد بوم (متوفى) أثناء العمل في جامعة بريستول في إنجلترا عام 1959. وفي عملهما، أظهر الاثنان أن مرور الإلكترون بالقرب من منطقة يوجد بها مجال مغناطيسي يتأثر بالمجال بالرغم من أن المغناطيس لا يشعر بالمجال المغناطيسي مباشرة إلا أنه يتم الحصول على هذه النتيجة فقط إذا تم حساب تأثير الإلكترون بمساعدة ميكانيكا الكم ولم يتم الحصول عليه إذا تم وصف الإلكترون بأنه جسيم متحرك بموجب قوانين الميكانيكا الكلاسيكية.
وقد تم اختبار التأثير تجريبياً مرات لا تحصى وتبين أنه حقيقي، ويعتبر أحد انتصارات ميكانيكا الكم على الميكانيكا الكلاسيكية. وفي العام الماضي عقد مؤتمر لإحياء الذكرى الخمسين لاكتشاف التأثير في جامعة تل أبيب، وتم ترشيح البروفيسور أهارونوف، وهو أحد مكتشفي التأثير، لجائزة نوبل.
يكشف الفحص الرياضي للتأثير أن المجال المغناطيسي يقسم أنواع الحلقات الموجودة في الفضاء إلى قسمين: حلقات لا تحيط بالمجال المغناطيسي وبالتالي يمكن تقليصها إلى نقطة دون عبور المجال المغناطيسي، مقارنة بالحلقات التي تكون ترتبط بالمجال المغناطيسي ولا يمكن أن تنكمش دون عبور المجال المغناطيسي. في الرياضيات، يُطلق على هذا الموقف اسم "الطوبولوجيا غير التافهة" (في الطوبولوجيا التافهة، يمكنك تقليص أي حلقة إلى نقطة معينة).
وبالتالي فإن تأثير آرونوف-بوم هو تأثير طوبولوجي لأنه ناتج عن مرور الإلكترونات عبر جانبي المجال المغناطيسي وتشكيل حلقة لا يمكن اختزالها إلى نقطة ما. حتى في الهيدروديناميكا المغناطيسية، التي تتعامل مع حركة التيارات تحت تأثير المجالات المغناطيسية، هناك حالات لا يمكن فيها تقلص الحلقة إلى نقطة ما، كما هو الحال في حالة خطوط المجال المغناطيسي أو خطوط التدفق والمجال المغناطيسي الذي متصلة ببعضها البعض كما هو موضح في الشكل أدناه (كل حلقة تمنع الحلقة الأخرى من الانكماش إلى نقطة ما).
في دراسة أجراها البروفيسور آشر ياهولوم في جامعة كامبريدج ومركز جامعة أريئيل في السامرة، تم اكتشاف أنه حتى في هذه الحالات، تحدث الطوبولوجيا تأثيرًا مشابهًا لتأثير بوهم-أهرونوف، على الرغم من أن الديناميكا المائية المغناطيسية هي نظرية كلاسيكية. نظرية. تم نشر النتائج الأولى في الأدبيات العلمية:
آشر ياهالوم ودونالد ليندن بيل "المبادئ المبسطة للتغيرات في الديناميكا المائية المغناطيسية الباروتروبية" [أرشيف لوس ألاموس - الفيزياء/0603128] مجلة ميكانيكا الموائع المجلد 607 صفحات 235-265 (2008) (مطبعة جامعة كامبريدج).
آشر ياهالوم "المبدأ التبايني للوظائف الأربعة للديناميكا المائية المغناطيسية الباروتروبية" رسائل الفيزياء الأوروبية 89 (2010) 34005، دوى: 10.1209/0295-5075/89/34005 [أرشيف لوس ألاموس – أرخايف:0811.2309]
تم تقديم النتائج أيضًا في الذكرى الخمسين لمؤتمر تأثير بوم-أهرونوف والمؤتمر السنوي لجمعية الفيزياء الإسرائيلية.
تعليقات 40
السلام عليكم للأستاذ آشر يهالوم،
لدي فكرة لكن يمكنني تفصيلها بإرفاق رسم.
يمكنني إرفاق الرسم بالبريد الإلكتروني.
سأكون ممتنًا لو أرسلت لي بريدك الإلكتروني حتى أتمكن من إرسال الرسم مع الشرح إليك.
إلى البروفيسور ياهولوم
شكرا على الرابط وآمل أن أتحقق منه غدا.
وسأعود مرة أخرى إلى موضوع تفرد الإلكترون. في رأيي أنه إذا تم وصف الإلكترون بمعادلة شرودنغر فإنه لا يمكن أن يكون نقطة مثل ويجب أن يتوافق مع مبدأ عدم اليقين عندما يمكن استبدال الزخم بالرقم الموجي (حتى hbar) وبالتالي يتم الحصول على طول موجي لل إلكترون.
حقيقة أن الإلكترون له طول موجي يمكن تعلمها، على سبيل المثال، من الدالة الموجية للإلكترون في الشبكة، وهي دالة بلوخ غير موضعية، بل على العكس، تمتد على الشبكة بأكملها.
الإلكترون هو جسيم أولي، أي أنه على حد علمنا لا يتكون من جسيمات أصغر، هذه الحقيقة لا تجعله مدببا.
فيما يتعلق بالتداخل، ليس لدي مشكلة في ربط حلين لمعادلة خطية والحصول على حل يكون تراكبًا، كما كتبت، يوجد مثل هذا الحل للمعادلة الموجية، لكن بالنسبة للمعادلة الموجية، فإن الكائن الذي يقوم بالتداخل هو موجة موصوفة بالسعة والطور (موجة حقيقية – بمعنى واقع فيزيائي، وليس رياضياً). ومن ناحية أخرى، إذا فهمتك بشكل صحيح، فأنت تعتقد أن الدالة الموجية تصف احتمال العثور على الإلكترون وليس الإلكترون نفسه. كيف تفسر أن الاحتمال له قيمة معقدة؟الاحتمال هو متغير مستمر بين 0 و 1، وليس رقما مركبا.
في الواقع، مربع القيمة المطلقة للدالة الموجية يعطي احتمالا، ولكن الدالة الموجية لديها المزيد من المعلومات. إذا استخدمنا القياس على حقل AM، فسيتم وصف اسم الحقل برقم مركب، لكن مربع القيمة المطلقة يعطي قوة المجال عند أي نقطة في الفضاء. ومن ناحية أخرى، فيما يتعلق بالدالة الموجية، فقد زعمت أنها لا تمثل الإلكترون نفسه، بل مجرد احتمال. سألت إذا كان الإلكترون جسيما نقطيا والدالة الموجية مرتبطة فقط باحتمال العثور عليه، فكيف تكون الدالة الموجية دالة تقبل القيم المركبة؟
في رأيي، يمكن الحصول على فهم أساسي لمعنى نظرية الكم من Masdia de Bergoli الذي أرجع الطول الموجي للإلكترون وكذلك Bohr الذي استخدم هذا الطول الموجي لشرح سبب وجود مدارات إلكترونية مستقرة في الذرات. على الرغم من أن نموذج بور غير صحيح، إلا أن قاعدة التكميم شبه الكلاسيكية الخاصة به لا تزال صالحة وتعتمد هذه القاعدة على الطول الموجي للجسيم، وخاصة الإلكترون الذي يتحرك حول النواة في الذرة. ولذلك، في رأيي، فإن مؤسسي نظرية الكم لم ينظروا إلى الإلكترون كجسيم نقطي.
إلى العاد 36
ليست كل مشكلة في ميكانيكا الكم مرتبطة بالطوبولوجيا، المشكلة التي تناولها آرونوف وبوم هي تلك المشكلة.
إن الروابط بين الديناميكا المائية ونظرية الكم معروفة وترتبط بشكل أساسي بصياغة بوم لميكانيكا الكم.
ولمزيد من المناقشة حول هذا الموضوع، انظر على سبيل المثال:
R. Englman وA. Yahalom "الحالات المعقدة للأنظمة الجزيئية البسيطة" فصل من مجلد "دور الحالات المتدهورة في الكيمياء" الذي حرره M. Baer وG. Billing في Adv. الكيمياء. فيز. المجلد. 124 (جون وايلي وأولاده 2002). [فيزياء أرشيف لوس ألاموس / 0406149]
قد تكون هناك روابط أعمق بين ميكانيكا الكم والديناميكا المائية المغناطيسية، وهذا موضوع يستحق الاستكشاف.
لحود 34
أولا، يمكن تحميل العرض التقديمي من الرابط
http://rcpt.yousendit.com/
856959525/abbe556ae73defbeb19e1bc78e771cd1
نأمل أن تكون هناك إجابات على بعض الأسئلة هنا.
وحقيقة أن الإلكترون جسيم نقطي ليس رأيي، هذا ما يدعيه خبراء الجسيمات الأولية.
لو كان الإلكترون جسيمًا "ملطخًا" مثل الدالة الموجية، لأصر علماء الجسيمات على ذلك في تجربة التشتت عالية الطاقة التي يجرونها.
الفوتون هو في الواقع ما يتم الحصول عليه من تكميم المجالات الكهرومغناطيسية، ومناقشة ذلك تخرج عن مناقشة تأثير أهارونوف-بوم، لأننا هنا نتعامل مع نظرية المجال الكمي وليس ميكانيكا الكم البحتة. وبالمناسبة، فإن الفوتون ذو الطول الموجي الدقيق ليس جسيمًا نقطيًا، بل إنه في الواقع يشغل مساحة كبيرة جدًا.
"التداخل" هو ربط حلين محتملين لمعادلة شرودنغر لإنتاج حل ثالث، لا أفهم لماذا تعتقد أن هذا مستحيل. هذه الظاهرة نموذجية لجميع المعادلات الخطية، فعندما تنتمي جميع المعادلات الموجية التي ذكرتها إلى هذه العائلة، لا أفهم ما هي المشكلة هنا. إذا اعترفت بصحة معادلة شرودنغر، فإن ظاهرة التداخل ستتبعها حتماً.
ينتمي دي برولي إلى فترة أخرى في تاريخ العلم قبل تطوير معادلة شرودنغر، وفي تلك الفترة تصارعوا مع مسألة سبب وجود الظواهر الموجية في تجارب الإلكترون. اقترح دي برولي أن الإلكترون له طول موجي يتناسب عكسيا مع زخمه. لكنه لم يوضح ماهية هذه الموجة ولماذا يظهر الإلكترون في ظواهر أخرى كجسيم نقطي. في وقت لاحق فقط اقترح شرودنغر معادلته التي تكون حلولها موجات. وفيما يتعلق بمعنى الحلول حتى اليوم هناك خلاف، فمدرسة كوبنهاجن ترى أن الحلول هي احتمالات وجود الإلكترون في مكان معين وبسرعة معينة، ووفقا لهذا النهج فإن الإلكترون ليس لديه "مسار" و مصطلح المسار صحيح فقط في التقريب الكلاسيكي. تحافظ مدرسة بوهم على مفهوم المدار وتشرح الفعل الموجي على الإلكترون من خلال مفهوم "الإمكانات الكمومية".
ايهود، بروفيسور اشير ياهولوم،
إن تكافؤ دالة الموجة الكمومية مع الديناميكا المائية المغناطيسية غير ميكرويان.
من الممكن جدًا أن تكون الطوبولوجيا أمرًا أساسيًا لما يفترض أن تصفه الدالة الموجية.
إن الازدواجية الكمومية لموجة الجسيمات التي من المفترض أن تمثلها الوظيفة ليست القصة بأكملها.
في رأيي، يجب أن تمثل الوظيفة ديناميكيات أكثر تعقيدًا من موجة الجسيمات.
الإمكانات والأبعاد الإضافية أو الطبولوجيا.
العاد
تحتوي الدالة الموجية على جميع المعلومات اللازمة لوصف العمليات. لا تنشأ مشكلة جوهر العمليات الكمومية إذا لم يتم طرحها. يمكن القول دائمًا أن ميكانيكا الكم هي الوصفة التي تعطي احتمالات النتائج التجريبية في ظل الظروف الأولية. إذا حاولنا إعادة إنتاج التجارب فقط وليس الواقع الموضوعي، فلن تكون هناك مشكلة في نظرية الكم.
أبعد من ذلك، لست على علم بأي تصحيحات مرت بها الدالة الموجية منذ شرودنغر أو ديرك.
لا توجد مشكلة على الإطلاق فيما يتعلق بعمليات الصراع. وفيما يتعلق بالقياس، هناك غموض أو حتى انعدام تام للوضوح.
معادلات نظرية الكم هي أدق المعادلات لدينا، فلا فائدة من توسيعها لتشمل المزيد من الحلول. ولعل ما ينقصنا هو فهمنا لما يمثلونه.
البروفيسور دايموند
أولاً، شكرًا لك على إجابتك وعلى استعدادك لتقديم مواد إضافية حول هذا الموضوع، وأفترض أن السؤال المتعلق بالقياس على تأثير آرونوف-بوم معقد جدًا بحيث لا يمكن إجراء مناقشة مبسطة ويمكن فهمه بشكل أفضل من الشرائح.
ومع ذلك أود أن أفهم لماذا تعتقد أن الإلكترون جسيم نقطي؟ وهل تعتقد أن الفوتون كذلك أيضًا؟ فيما يتعلق بالدالة الموجية، إذا كانت تحتوي فقط على معلومات حول موضع الإلكترون وزخمه، فكيف يمكن الخلط بينها؟ إن الظواهر الموجية معروفة لنا منذ مئات السنين ويمكن وصفها باستخدام دالة معقدة تصف طور الموجة واتساعها، ما هو تداخل المعلومات؟ سأكون سعيدًا أيضًا إذا أشرت إلى الطول الموجي لدي برجولي، ولماذا، على الرغم من أن الإلكترون له طول موجي، تسميه جسيمًا نقطيًا؟ هل يمكن أن يكون تعريفنا للمتقطع مختلفًا؟
" بقلم ايهود :
16-04-2010 בשעה 15:32
البروفيسور دايموند
اسمحوا لي أن أكون أكثر تفصيلا. أنت تدعي أن الجسيم في ميكانيكا الكم يشبه النقطة وأن ما يخضع للتشابك هو الدالة الموجية. سأكون ممتنًا لو أمكنك أن تشرح لي ما هي الدالة الموجية في رأيك. بقدر ما أعرف
المصارعة مادة فقط! الأمواج: الضوء أو الماء أو الصوت. ليس من الواضح بالنسبة لي كيف يمكن للدالة التي تعتبر رياضية وتمثل الاحتمال أن تؤدي إلى صراع؟ ربما فاتني شيء؟
مايكل
شكرًا، لكنني لم أجد أي ذكر لتأثير أهارونوف-بويم في المقال."
ايهود، أنا أتفق معك في أن هذه ليست كمية فيزيائية تتداخل مثلا مع موجات الصوت أو الضوء، بل دالة موجية تمثل المعلومات هي ما هو موجود في ميكانيكا الكم حسب تفسيرات كوبنهاجن وبوم. أعرف محاولة واحدة فقط لشرح أصل الدالة الموجية وهي محاولة نيلسون. حاول نيلسون شرح الوظيفة كنتيجة لعمل القوى العشوائية التي نشأت في الاصطدامات البراونية بين الإلكترون وبيئته.
لا يوجد أي ذكر لتأثير آرونوف-بوم في المقالات التي ذكرتها، هناك فقط ذكر للوظائف "متعددة القيم" التي تخلق التأثير التناظري ويتم تمييزها بالحرفين اليونانيين Nu وZeta. لرؤية الروابط بين هذه الوظائف وتأثير بوهم أهارونوف، قمت بتحميل شرائح محاضرتي حول الموضوع إلى أرشيفات لوس ألاموس، وعندما يتوفر الرابط سأرسله إليك.
البروفيسور آشر يهالوم:
خضعت الدالة الموجية للمراجعات منذ أن قدمها شرودنغر لأول مرة وأيضًا بعد ديرك.
ومع ذلك، لا يزال من غير الكافي شرح جوهر العمليات الكمومية.
لا يزال هناك قدر كبير من الغموض فيما يتعلق بعمليات التشابك والارتباط بين الجسيم والموجة.
ومن الممكن جدًا أن تشير هذه الكميات التناظرية في المجال غير الكمي إلى أن المعادلة الموجية لا تزال بعيدة عن الكمال.
لقد حان الوقت لتوسيع المعادلة الموجية بحيث تحتوي على عدد أقل من الحلول غير التافهة.
واليوم يصف بعض الأجزاء بشكل جيد للغاية من ناحية، ومن ناحية أخرى يفشل في تعميم أجزاء أخرى.
البروفيسور دايموند
بقدر ما أعرف في الفيزياء فقط موجات المادة هي التي تقوم بالتشابك وليس موجات المعلومات.
هل الفوتون أيضًا جسيم نقطي وفقًا لتصورك؟ أم أن هناك انفصال بين الضوء والمادة. أظهر لنا دي بيرجولي أنه حتى الجسيمات الضخمة تتصرف مثل الأمواج ويمكن تحديد طول موجي لها. إذا كان للإلكترون طول موجي، فهل هو جسيم نقطي؟
يحب
أنت تدعي أن "معظم التفسيرات المقبولة لا تفصل الدالة الموجية عن الإلكترون" ولكن هذا مستحيل من الناحية النظرية. بعد كل شيء، الإلكترون هو كيان مادي والدالة الموجية تحتوي فقط على معلومات حول الاحتمال
لوجود الجسيم في مكان معين وليس كياناً مادياً بذاته.
في تفسير بوم (الذي ذكرته)، لا تصف الدالة الموجية احتمالًا فحسب، بل تخلق أيضًا "جهدًا كميًا" والذي في رأي بوم (الذي يحمل التفسير الكلاسيكي بأن الإلكترون لديه "مسار") يسبب تغييرات في مسار الإلكترون بحيث يتم إنشاء صورة تشابك.
الكمية التي تخلق التداخل في الدالة الموجية هي طور الدالة الموجية، يمكن أن يكون لهذا الطور قيم خاصة في حالة أن الطوبولوجيا ليست قبلية وبالتالي تأثير آرونوف-بوم. هناك كميات مشابهة للمرحلة في نظرية المجال الموزون للديناميكا المائية المغناطيسية التي اكتشفها البروفيسور دونالد ليندن بيل مع مؤلف هذا المقال.
العاد ردا على سؤالك:
1. شرط ظهور الظاهرة التي اكتشفناها هو أن تكون خطوط المجال المغناطيسي متصلة ببعضها البعض، ولا توجد الظاهرة عندما لا تكون خطوط المجال المغناطيسي متصلة ببعضها البعض. وكما شرحت، هذه ظاهرة طوبولوجية
عندما تكون الطوبولوجيا تافهة تختفي الظاهرة.
2. فيما يتعلق بادعائك بأن هذه الظاهرة ليست نتيجة للخصائص الكمومية والدالة الموجية ولكنها نتيجة لتجميع النمط الطوبولوجي، أود أن أقول إنه من المستحيل أن نكون أكثر دقة. تحية للصياغة.
استبيان
الحلقات ليست حلقات مغناطيسية، ولكنها مسارات محتملة للإلكترونات حول منطقة يوجد بها مجال مغناطيسي.
على سبيل المثال، يمكن أن تقتصر حركة الإلكترونات على مناطق معينة عن طريق إنشاء حلقات من مادة موصلة حول مجال مغناطيسي. وللتوضيح، تخيل أن المجال المغناطيسي محصور في وجه أسطوانة طويلة وضيقة، ولا يمكن تقليص حلقات التيار التي تحيط بهذه الأسطوانة دون كسر الأسطوانة، بينما حلقات الكبس التي لا تحيط بالأسطوانة يمكن تقليصها إلى نقطة. إن كيفية إنشاء مجال مغناطيسي ضيق وطويل هو أمر خارج عن اهتمامنا، ولكن يمكن القيام بذلك باستخدام ملف لولبي يحتوي على العديد من حلقات التيار التي يقع في وسطها المجال المغناطيسي الذي ينتجه.
نقطة
في رأيك، ما هو الهدف من الجسيمات النقطية؟ ومثير للاهتمام لأنك تدعي أنه لم يتم وصفه بواسطة معادلة شرودنغر. بالمناسبة، هل قرأت عن دي برولي؟ أود أيضًا أن أسمع ما تستند إليه ادعاءاتك. كما أنك لم تشرح لي كيف يمكن لجسم رياضي (الدالة الموجية) أن يحدث تداخلا، وهي ظاهرة مخصصة للموجات المادية؟ وهل الفوتون، وهو أيضًا جسيم أولي، جسيم نقطي؟
ودي. أنت فقط تكتب كثيرًا. لقد كررت للتو نفس الأشياء التي قلتها. أنت لم تضيف أي شيء.
الجسيمات الأولية تشبه النقاط. وهي لا توصف بالمعادلة الموجية بل بالكميات الأساسية (مثل الكتلة والشحنة واللف المغزلي).
لقد أعجبني بشكل خاص "تصحيحك" بأنه مربع القيمة المطلقة وليس القيمة المطلقة، أنت ببساطة سخيف.
لم أفهم هذه الجملة في المقال:
"يكشف الفحص الرياضي للتأثير أن المجال المغناطيسي يقسم أنواع الحلقات الموجودة في الفضاء إلى قسمين: حلقات لا تحيط بالمجال المغناطيسي وبالتالي يمكن تقليصها إلى نقطة دون عبور المجال المغناطيسي، مقارنة بالحلقات التي تكون ترتبط بالمجال المغناطيسي ولا يمكن أن تنكمش دون عبور المجال المغناطيسي. في الرياضيات، يُطلق على هذا الموقف اسم "الطوبولوجيا غير التافهة" (في الطوبولوجيا التافهة، يمكنك تقليص أي حلقة إلى نقطة معينة).
أليس من المفترض أن تتشكل حلقات مغناطيسية بين قطبين؟ اذا فهمت بشكل صحيح
فهذه هي سمة النوع الثاني. لكن في النوع الأول قصد الشاعر الشمبانيا
لا توجد أعمدة، لذلك يمكن تقليص الحلقات؟
إذا كان شخص ما يمكن أن يفسر من فضلك؟
شكر
أعتذر أن التعليق الأخير كتب بواسطتي وليس بنقطة.
نقطة
بادئ ذي بدء، تكتب بدقة في التفاصيل: "القيمة المطلقة للدالة الموجية هي الدالة الموجية لاحتمال العثور على إلكترون (موجة). الإلكترون هو نقطة (جسيم)." كما يعلم كل طالب فيزياء جامعي، فإن القيمة المربعة المطلقة للدالة الموجية هي احتمال العثور على الجسيم عند نقطة معينة.
ثانيًا، الإلكترون هو بالفعل جسيم أولي، لكنه بالتأكيد ليس مدببًا، مع كل الحزن في الأمر خاصة بالنسبة لك (مدبب، نقطة ها ها ها). مربع القيمة المطلقة للدالة الموجية يعطي احتمالية العثور على الجسيم (في هذه الحالة الإلكترون) وبما أن هذه القيمة تختلف عن توزيع دلتا لديراك فإنه في معظم الحالات لا يمكن القول بأن الإلكترون هو جسيم نقطي. عندما يتم قياس موضع الإلكترون مثل أي جسيم من خلال موضعه
بالطبع إلى حد ما (نظريا على الأقل).
والحقيقة أن الدالة الموجية للإلكترون هي كمية رياضية معقدة، لكن مربع قيمتها المطلقة ليس كذلك، وهي تمثل احتمال العثور على الإلكترون. عندما تقوم الدالة الموجية بالتداخل، فهي عبارة عن إلكترون يقوم بالتداخل مع نفسه.
الفرق بين الميكانيكا الكلاسيكية وميكانيكا الكم هو أنه في الميكانيكا الكلاسيكية تكون الجسيمات نقطية ويتم وصف حركتها بواسطة معادلات نيوتن وفي ميكانيكا الكم يتم وصف الجسيمات بواسطة معادلة شرودنغر وهي نوع من المعادلات الموجية. إن مشكلة القياس هي في الواقع مشكلة تنتج تفسيرات مختلفة لميكانيكا الكم، لكن ثورة نظرية الكم تكمن في فهم أن كلا من الجسيمات: الإلكترونات والموجات: الفوتونات توصف بنفس المعادلة، أي معادلة شرودنغر. إذا كان الإلكترون يشبه النقطة، فهل يجب أن أفهم أن الفوتون يشبه النقطة أيضًا؟ أنصحك باستغلال يوم السبت لقراءة القليل عن دي برولي.
إن ثورة ميكانيكا الكم ليست في أي معرفة أرتيلية، بل في نوع المعادلات التي نستخدمها لوصف الجسيمات والأمواج. للعلم فقط، لا توجد اليوم آلية فيزيائية لانهيار الدالة الموجية، هذه مسلمة من نظرية الكم
الدالة الموجية هي كمية رياضية معقدة. الإلكترون هو شيء حقيقي.
القيمة المطلقة للدالة الموجية هي الدالة الموجية لاحتمال العثور على إلكترون (موجة). الإلكترون نقطة (جسيم).
إن ثورة ميكانيكا الكم هي معرفة أن هناك فجوة بين ما ندركه (العالم الحقيقي يقاس تجريبيا بأحجام حقيقية). وما هو الكون نفسه (العالم الحقيقي موصوف رياضياً بالأحجام المركبة).
إن آلية تحويل وظيفة مركبة إلى شيء حقيقي غارقة في الغموض.
العاد
أعني في الواقع التشابك الكمي للإلكترون مع نفسه. كما حاولت أن أجادل في تأثير أهارونوف-بوم، فإن الإلكترون يكافح مع نفسه. ويتجلى هذا التأثير في تداخل الدالة الموجية التي تصف الإلكترون ولا شيء غير ذلك.
خلافاً لما يقال:
1. في ميكانيكا الكم، الإلكترون ليس جسيمًا نقطيًا. هذه هي الثورة الأساسية في الانتقال من الفيزياء الكلاسيكية إلى فيزياء الكم.
2. الدالة الموجية تصف الإلكترون فقط ولا شيء غيره. الكائن الرياضي الذي يمثل احتمالًا لا يمكنه إجراء التشابك.
ولذلك فإن مقارنة نتائج المقالة فيما يتعلق بالديناميكية الهيدروديناميكية المغناطيسية تبدو غير ذات صلة بالنسبة لي. من الممكن أن نحصل في هذا المجال على طبولوجيا غير تافهة، ولكن في رأيي هذا لا يكفي لإجراء تشبيه لتأثير أهارونوف-بوم.
ودي:
في هذه الطوبولوجيا، التأثير ليس نتيجة للتداخل الكلاسيكي
يه * إيل
في رأيي، تأثير أهارونوف-بوم هو في الأساس تأثير كمي ناتج عن التداخل، فعندما يدعي كاتب المقال أنه يمكن الحصول على شيء مماثل بشكل كلاسيكي، أعتقد أن عبء الإثبات يقع عليه.
ودي:
تختلف معادلة الموجة الكمومية عن معادلة الموجة الكلاسيكية من حيث أن لها حلولًا غير تافهة مختلفة عندما تكون طوبولوجيا المجال كما هو موصوف. الارتباط بتأثير Bohm-Arhonov يتعلق بالطوبولوجيات من النوع الموجود في المقالة.
ودي:
صحيح. لا يوجد ذكر لتأثير أهارونوف بوهم ولكن هذا هو وصف الدراسة.
ما إذا كان هناك تشابه أم لا هو أمر للناظر (المقالة الحالية تدعي وجود تشابه فقط، ولا تدعي وجود تأثير آرونوف-بويم هناك).
البروفيسور دايموند
اسمحوا لي أن أكون أكثر تفصيلا. أنت تدعي أن الجسيم في ميكانيكا الكم يشبه النقطة وأن ما يخضع للتشابك هو الدالة الموجية. سأكون ممتنًا لو أمكنك أن تشرح لي ما هي الدالة الموجية في رأيك. بقدر ما أعرف
المصارعة مادة فقط! الأمواج: الضوء أو الماء أو الصوت. ليس من الواضح بالنسبة لي كيف يمكن للدالة التي تعتبر رياضية وتمثل الاحتمال أن تؤدي إلى صراع؟ ربما فاتني شيء؟
مايكل
شكرًا، لكني لم أجد أي ذكر لتأثير آرونوف-بويم في المقال.
http://arxiv.org/pdf/0811.2309v1
البروفيسور دايموند
معظم التفسيرات المقبولة لا تفصل الدالة الموجية عن الإلكترون باستثناء تفسير بوم. لا تفصل بين الدالة الموجية والإلكترون، فالمادة نفسها توصف بالدالة الموجية.
إن التغيير بين الميكانيكا الكلاسيكية وميكانيكا الكم يكون في الانتقال بين تصور الجسيم كجسيم نقطي ووصفه باستخدام دالة موجية. يصبح الجسيم في ميكانيكا الكم نقطة عندما يتم قياس موضعه.
معادلة شرودنغر هي نوع من المعادلات الموجية، لذلك لا يزال من غير الواضح بالنسبة لي ما الذي يسبب التداخل في الديناميكا المائية المغناطيسية، لذلك ليس من الواضح ما هو مصدر مقارنة آرونوف-بوم. وسأكون ممتنا لو أمكنك توضيح ذلك.
البروفيسور آشر يهالوم:
ومن الممكن أن هذه الظاهرة ليست نتيجة للخصائص الكمومية والدالة الموجية بل نتيجة لتجميع النمط الطوبولوجي.
البروفيسور آشر يهالوم:
في الظاهرة التي اكتشفتها (في الديناميكا المائية المغناطيسية) هل توجد حالات انتقالية بين الحالة التي تظهر فيها النتيجة والحالة التي تختفي فيها النتيجة والعكس صحيح. ما الذي يجب إضافته أو طرحه من النظام حتى ينتقل من حالة إلى أخرى.
وهل هو شرط واحد أم شروط مختلفة في كل مرة. يرجى التحديد إذا كان ذلك ممكنا.
ودي. انت أحمق.
تحميل
ما نقلته باللغة الإنجليزية باستثناء استخدام المصطلح القديم WAVE-PARTICLE DUALITY دقيق تمامًا. وكما هو واضح لأي فيزيائي، فإن ما يتعرض للتداخل هو الدالة الموجية نفسها وليس الإلكترون، الذي هو كما ذكرنا جسيم نقطي.
إن حل معادلة شرودنغر للدالة الموجية في وجود مجال مغناطيسي هو ما يؤدي إلى نتيجة أهارونوف-بوم ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بطوبولوجيا الحالة الفيزيائية. طوبولوجيا مماثلة في الديناميكا المائية المغناطيسية تؤدي إلى نتائج مماثلة.
البروفيسور دايموند
إن التفسير الذي نقدمه للدالة الموجية ليس له أي أهمية في التجربة. نتائج التجربة مستقلة عن التفسير. أبعد من ذلك، فإن الدالة الموجية هي سعة احتمالية وليست احتمالية، لذا يمكنها إحداث تداخل وتسبب تأثير آرونوف-بوم، وهو تأثير موجة. الدالة الموجية هي التي تكون حساسة للمجال المغناطيسي في تجربة آرونوف-بوم، لذلك أتساءل مرة أخرى كيف يمكن الحصول على تأثير مماثل بشكل كلاسيكي؟
فيما يتعلق بادعائك بأنني لم أكن دقيقًا عندما كتبت أن الإلكترون عبارة عن موجة وجسيم في نفس الوقت: "اعتبارًا من اليوم، عند الطاقات التي نصل إليها في أكبر المسرعات، نجد أن الإلكترون ليس له بنية على الإطلاق، ذلك أي أنه جسيم نقطي."
لا توجد علاقة بين حقيقة أن الجسيم هو جسيم أولي ولا يتكون من جسيمات إضافية، مثل النيوكليونات والجسيمات، وحقيقة أن الجسيم يمكن أن يتصرف كموجة أو كجسيم نقطي.
على سبيل المثال، يمكنك أن تقرأ عن الازدواجية بين الموجة والجسيم في:
http://en.wikipedia.org/wiki/Wave%E2%80%93particle_duality
عندما يكون القسم الفرعي بعنوان: العلاج في ميكانيكا الكم الحديثة ذو أهمية خاصة
أنا أقتبس
"إن ازدواجية الموجة والجسيم متأصلة بعمق في أسس ميكانيكا الكم، لدرجة أن الممارسين المعاصرين نادراً ما يناقشونها على هذا النحو. في شكلية النظرية، يتم تشفير جميع المعلومات المتعلقة بالجسيم في دالته الموجية، وهي دالة ذات قيمة معقدة تشبه تقريبًا سعة الموجة عند كل نقطة في الفضاء. تتطور هذه الدالة وفق معادلة تفاضلية (تسمى بشكل عام معادلة شرودنغر)، وتؤدي هذه المعادلة إلى ظهور ظواهر شبيهة بالموجة مثل التداخل والحيود
يحب
وفقا للتفسير المقبول لميكانيكا الكم (مدرسة كوبنهاجن) فإن الإلكترون هو جسيم نقطي يتحدد احتمال العثور عليه في مكان معين وبسرعة معينة من خلال دالته الموجية.
ولهذا السبب لم تكن دقيقا عندما كتبت أن الإلكترون عبارة عن موجة وجسيم في نفس الوقت، اعتبارا من اليوم عند الطاقات التي نصل إليها في أكبر المسرعات نجد أن الإلكترون ليس له بنية على الإطلاق، أي أنه عبارة عن جسيم النقطة.
ما أصبح معقدًا في تجربة الكراك الشهيرة وأيضًا في التجربة التي اقترحها آرونوف وبوم هو الدالة الموجية للجسيم.
إيدي أرسل لي عنوان بريد إلكتروني وسأرسل لك المزيد من المواد.
البروفيسور دايموند،
أواجه صعوبة في فهم التمييز الذي تقوم به بين الجسيم ووظيفته الموجية.
على حد علمي، الإلكترون عبارة عن موجة أو جسيم حسب التجربة التي أجريت عليه
في حين أن تجربة آرونوف-بوم تختبر الطبيعة الموجية للإلكترونات، وبالتالي فإن الإلكترون يعاني من صراع مع نفسه. ويحدث شيء مماثل في تجربة الشقوق الثنائية. ولذلك أجد صعوبة في فهم كيف يمكن الحصول على تأثير مماثل في النظام الكلاسيكي. وسأكون ممتنًا لو تفضلت بالتوضيح.
البروفيسور آشر ياهولوم،
ل 3:
ارجوك ارسل
شكرا لك مقدما.
أتساءل عما إذا كان من الممكن بناء أجهزة استماع تعتمد على تأثير أهارونوف-بوم.
إيدي سأكون سعيدًا بإرسال المزيد من المواد إليك.
لا تخضع الإلكترونات لصراع مع نفسها لأنها جسيمات نقطية. ما يمر بصراع مع نفسه هو الدالة الموجية للإلكترونات. معادلة شرودنغر التي تصف تطور الدالة الموجية لها حلول خاصة عندما تكون الطوبولوجيا غير تافهة، ومن هنا جاء تأثير آرونوف-بوم.
إيدي
أتفق معك أنه من المؤسف ألا يكون المقال أكثر تفصيلاً. في رأيي أن اكتشاف أنظمة ذات طوبولوجيا غير تافهة في الفيزياء الكلاسيكية لا يكفي لقبول فيزياء أهارونوف-بوم. يتم الحصول على فيزياء أهارونوف-بوم من جسيم يقوم بصراع مع نفسه (من الملائم وصف ذلك بلغة تكاملات مسار فاينمان). في الفيزياء الكلاسيكية، الجسيمات لا تتقاتل مع نفسها، لذلك لا أرى كيف يمكن أن يوجد تأثير آرونوف-بوم الكلاسيكي.
والأكثر من ذلك، يبدو لي أن الادعاء المقتبس في المقال خاطئ: "إن تأثير أهارونوف-بوم هو بالتالي تأثير طوبولوجي لأنه ناتج عن مرور الإلكترونات على جانبي المجال المغناطيسي وتشكيل حلقة لا يمكن اختزالها إلى نقطة". المجال المغناطيسي هو السبب وراء عدم إمكانية تقليص الحلقة إلى نقطة معينة والإلكترونات المتدفقة حساسة لذلك، ولكن على وجه الخصوص لا يتعلق الأمر بعدد كبير من الإلكترونات ولكن حقيقة أن كل إلكترون من الإلكترونات يقاتل بمفرده مع نفسه.
يبدو أن هذا الاكتشاف مهم لفهم تأثير أهارونوف-بوم من منظور كلاسيكي، وربما يكون له آثار جوهرية فيما يتعلق بالارتباط الأساسي الذي كان موجودًا في القرن السابع عشر بين الميكانيكيين. من الممكن أنه يلمح إلى ميكانيكا أكثر عمومية.
ومن المؤسف أن المقال ليس أكثر تفصيلاً ولا يسمح حتى بفهم عام.