Se det første foto af lys som både partikel og bølge
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Se det første foto af lys som både partikel og bølge

Ifølge kvantemekanikken opfører lys sig både som en partikel og en bølge. At observere begge fænomener på samme tid er straks værre.

Men nu er forskere fra det schweiziske universitet EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) lykkedes med at fremtrylle et billede at begge tilstande samtidig, hvilket de har fået offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.

Løsningen viste sig at ligge i at bruge elektroner til at vise lyset. Når lys viser sig som partikler, sker det, når uv-lys rammer en overflade af metal. Herved sendes elektroner ud, der kan måles.

Her ses billedet af lys, der opfører sig som både en bølge og en partikel. Illustration: Foto: École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Forskeren, for hvem det lykkedes at få billedet i kassen, hedder Fabrizio Carbone, og han satte sit eksperiment op på den måde, at han fyrede en puls af laserlys ind mod en lille nanowire af metal. Som bølgerne bevægede sig i hver sin retning og ramte hinanden, opstod en ny bølge, som ser ud som om, at den står op.

Læs også: Nyt kvantetrick: Sådan fotograferer et kamera, hvad det ikke kan se

Han gjorde derefter det, at han skød en omgang elektroner ind tæt ved nanowiren og brugte dem til at vise den stående lysbølge. Når elektronerne ramte lysets fotoner, hævede eller sænkede de nemlig farten, og ved at bruge et mikroskop til at vise, hvor forskellene i hastighed opstod, kunne de vise, hvor den stående stråle befandt sig. Og derved kunne de demonstrere, at lysstrålen altså også bestod af partikler, fotonerne, som elektronerne interagerede med.

Fabrizio Carbone siger, ifølge phys.org, at denne evne til at vise og kontrollere kvantemekaniske fænomener på nanometerniveau kan blive en stor hjælp i arbejdet med kvantecomputere.

Se i videoen nedenfor, hvordan forskerne har gjort:

Emner : Lys
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Så vidt jeg har forstået siger Københavnerfortolkningen at lys ikke kan have begge egenskaber samtidig. Men det viser det her gengivne fysik-eksperiment jo at det godt kan.

  • 0
  • 2

Ah :). Det siger Københavnerfortolkningen ikke noget om. Københavnerfortolkningen udtaler sig om bølgefunktionen (som ikke har noget med denne type bølger at gøre, men er bølger i konfigurationsrummet), og dens kollaps.

På jævnt dansk betyder det at et system kan beskrives kvantemekanisk ved at forskellige udfald har forskellige sandsynligheder, og vi kun kan sige noget om sandsynlighederne indtil vi har målt på det faktiske udfald, og dermed bestemt resultatet.

  • 3
  • 0

"På jævnt dansk betyder det at et system kan beskrives kvantemekanisk ved at forskellige udfald har forskellige sandsynligheder, og vi kun kan sige noget om sandsynlighederne indtil vi har målt på det faktiske udfald, og dermed bestemt resultatet."

Det forstår jeg ikke. Kvantemekanisk beskrives sandsynligheden (bølgefunktionen) for et bestemt udfald udaf alle mulige udfald mens observationen giver det aktuelle udfald (bølgefunktionen kollapser). Svarende til at man kender sandsynligheden for hvert enkelt muligt udfald af en terning der kastes men først kender udfaldet - resultatet - når man løfter bægeret. Mao sandsynligheds funktionen bliver (kollapser) til en (1) for det resultat man observerer idet man løfter bægeret og nul for alle andre mulige resultater.

Det interessante er at mens sandsynligheds funktionen er kollapset for ham der kigger under bægeret, er den ikke kollapset for de andre ved bordet som ikke ved hvad der er under bægeret. Det observerende og observatøren er ikke uafhængige. Virkeligheden er ikke bestemt før den observeres. Der findes ikke en objektiv virkelighed.

Men at man kan observere to forskellige men samtidige udfald er jo helt uforståeligt.

  • 0
  • 2

Pointen er at partiken/bølge ikke har noget med forskellige udfald at gøre. Det er ikke sådan at det enten er en partikel eller en bølge. Det har egenskaber fra begge, hvilke egenskaber man ser afhænger af omstændighederne.

Analogien med terningerne og de andre der sidder om bordet tror jeg bliver lidt for filosofisk til mig. Men hvis du synes det er en sjov tanke, kan jeg glæde dig med at den forfølges af masser af seriøse teoretiske fysikere i det der hedder mange-verdens fortolkningen (many worlds interpretation hvis du vil google) der er et alternativ til københavnerfortolkningen.

  • 0
  • 0

Der findes ikke en objektiv virkelighed.


Tja- Ligesom den halvdøde kat. Rullepølsen i køleskabet er ikke rådden før man smager på den, selvom den er 3 måneder gammel.
Noget kvantemekanik minder mere om filosofi (når det er værst) end om videnskab.
Jeg er ikke helt sikker på, at der ikke er andre mere "naturlige" forklaringer på dette eksperiment.
Det baseres på måling af elektroner, som dog er reelle partikler, så koblingen til både lys og bølge lyder lidt søgt eller spektakulært.
Det minder lidt om at kalde et udsendt GSM RF-signal for gsm fotoner, fordi det bliver til enkelte bit i modtageren. En lidt ekstrem sammenligning, men dog med nogen relevans.

  • 5
  • 5

Noget kvantemekanik minder mere om filosofi (når det er værst) end om videnskab.
Jeg er ikke helt sikker på, at der ikke er andre mere "naturlige" forklaringer på dette eksperiment.
Det baseres på måling af elektroner, som dog er reelle partikler, så koblingen til både lys og bølge lyder lidt søgt eller spektakulært.

Ofte når jeg læser dine tanker Svend må jeg knibe mig i armen for at være sikker på at du er virkelighed eller jeg om lidt vågner med et skrig, badet i sved og med hamrende hjerte,

Jeg troede at elektroner har både bølge og partikel egenskaber og kan interferere ligesom fotoner. Men nu siger du det er reelle partikler - så det kan de altså ikke. Det er vel sådan det skal forstås.

Men sådan er Svend. Med et hurtigt blik ud af køkkenvinduet genneskuer han svindelen. 100 års teoretiseren og eksperimenter lagt i grus.

Nobelprisen til Svend.

  • 5
  • 3

Pointen er at partiken/bølge ikke har noget med forskellige udfald at gøre. Det er ikke sådan at det enten er en partikel eller en bølge. Det har egenskaber fra begge, hvilke egenskaber man ser afhænger af omstændighederne.

Det er også sådan jeg forstår det. Og omstændighederne defineres af måleopstillingen f.eks. enkelt spalte / dobbelt spalte. Mao egenskaberne kan kun beskrives ved at inddrage observatøren.

Men jeg kunne godt tænke mig hvordan det skal forstås at man kan observere forskellige egenskaber - bølge og partikel - samtidigt. Bryder det ikke med kvantemekanikken. Betyder det ikke at der er en objektiv virkelighed hvor partikler har begge egenskaber samtidigt - uafhængigt af observatøren?

  • 0
  • 1

Jeg troede at elektroner har både bølge og partikel egenskaber og kan interferere ligesom fotoner. Men nu siger du det er reelle partikler - så det kan de altså ikke. Det er vel sådan det skal forstås.


Elektroner er vel reelle partikler, det var jo dem som gav anledning til fotonen. Nemlig det lyskvant som frigav en elektron. Hvis de også er bølger så bliver det hele lidt cirkulært.
Elektronernes interferensmønster, som skulle bevise at de også er bølger, har den ulempe at de også har ladning, og derfor et EM-felt når de bevæger sig, så beviset for deres bølge-egenskab ligger ikke ligefor.
Man har vistnok set lignende for uladede partikler, men det er vel ikke et entydigt bevis for elektronens bølge-egenskab.
Måske min mistro skyldes diverse populariseringer af emnet, og dem er der mange af, men hvis det er så enkelt, må det da også kunne forklares ordentligt. Måske entanglement er virkeligt, men forklaringerne/visualiseringerne lader meget tilbage. Som bøtterne med blå og rød maling udsendt parvis. Det er logik for burhøns, at hvis du får en bøtte rød maling, så må den anden være blå.

  • 2
  • 6

Elektronernes interferensmønster, som skulle bevise at de også er bølger, har den ulempe at de også har ladning, og derfor et EM-felt når de bevæger sig, så beviset for deres bølge-egenskab ligger ikke ligefor.

Det gode ved kvantemekanikken er at den lader sig verificere eksperimentelt. Jeg forstår ikke din begrundelse for at interferensen for elektronen ikke skulle kunne fortolkes som en bølgeegenskab pga ladningen, men hjælper det hvis neutronen også laver interferens in passende opstilling: http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_inter... ?

Du siger rent ud at du kun kender kvantefysikken for forskellige populære forklaringer, men mener alligevel at din snusfornuft og kernesunde skepsis (jeg tillader mig at antage at du selv mener at din skepsis er kernesund, det har nok været med dig hele livet) er til strækkelig til - ikke bare at stille spørgsmål - men at blande dig med det formål at mistænkeliggøre teorien med udtryk som "søgt", "unaturlig", "filosofi når det er værst" osv. I en bedrevidende og nedladende tone forsøger du at skabe mistanke om urent trav - sådan som du iøvrigt forsøger at mistænkeliggøre alt hvad du ikke mener kan bekræftes ved at kigge på kålbedet ud af køkkenvinduet, vejrudsigten i lokalavisen eller et opslag i Det Bedste

  • 4
  • 3

Ofte når jeg læser dine tanker Svend må jeg knibe mig i armen for at være sikker på at du er virkelighed eller jeg om lidt vågner med et skrig, badet i sved og med hamrende hjerte,

Jeg troede at elektroner har både bølge og partikel egenskaber og kan interferere ligesom fotoner. Men nu siger du det er reelle partikler - så det kan de altså ikke. Det er vel sådan det skal forstås.

Så, så, Søren. Svend er nu ikke så tosset, så du kan godt spare dig dine nedladende bemærkninger. Kan du eller én af de andre "kloge" og "altvidende" fysikere ikke fortælle mig, hvordan man bærer sig ad med at danne en bølgefunktion i ingenting eller i én partikel? Det er jo det rene nonsense.

Enhver med bare den mindste kendskab til bølger ved, at bølger udbreder sig ved, at impulsen går fra den ene partikel til den anden og altså fordrer tilstedeværelse af et meget stort antal partikler. Når en lydbølge går fra A til B, er det jo ikke fordi, luften bevæger sig med ca. 340 m/s fra A til B, men fordi luftens elasticitetsmodul (E) i kombination med densiteren (p) betyder, at impulsen overføres med hastigheden v = sqrt(E/p). Det er fuldstændig ækvivalent med lysets hastiged, der fremkommer på nøjagtig samme måde som c = 1/sqrt(e0 x u0), dvs. at dielektricitetskonstanten e0 er et udtryk for det reciprokke af lysmediets elasticitetsmodul, og permeabiliteten u0 er et udtryk for densiteten. Jeg kunne pokkers godt lide at vide, hvordan man kan tale om elasticitetsmodul og densitet for vakuum! Svar lige på det Søren!

Men sådan er Svend. Med et hurtigt blik ud af køkkenvinduet genneskuer han svindelen. 100 års teoretiseren og eksperimenter lagt i grus.

Ja, og jo før jo bedre, for enhver, der gør sig den ulejlighed at kikke ud af køkkenvinduet og har tilstrækkelig viden og evner til at kunne regne på, hvad vedkommende ser, vil bl.a. hurtigt kunne konstatere, at galaksearmenes bevægelser ikke kan forklares ud fra forestillingen om et sort hul i midten af galaksen, men kræver tilstedeværelse af nogenlunde kontinuerlig fordelt usynlig masse (mørk masse). Hvordan fysikerne så kan lede efter mørk masse i noget, de påstår er fuldstændig tomt, er endnu én af vor tids store gåder, for mage til selvmodsigelse skal man vist lede længe efter! Er verdensrummet tomt Søren - ja eller nej?

Når man udfører dobbeltspalteeksperimentet med enkeltelektroner (eller C60 molekyler), kan man konstatere, at de altid kun går gennem én spalte - aldrig gennem dem begge på samme tid, hvilket man også må forvente af partikler, så Svend har fuldstændig ret! Når man foretager denne måling, forsvinder interferensmønstret godt nok; men det er en naturlig konsekvens af energibevarelsessætningen. Vi kan ikke konstatere tilstedeværelse af elektroner uden at ændre deres hastighed og/eller retning. Den bølgefunktion, som man ser, skyldes ikke, at elektronen i sig selv er en bølge, hvilket som beskrevet ovenfor er det rene nonsense, men at det lysbærende medie overfører bølgen, som derfor vil passere begge spalter, selv om partiklen kun passerer den ene. Hvis vi nu ændrer på elektronens hastighed og/eller retning, påvirkes bølgen gennem den ene spalte, men langt mindre gennem den anden. Dermed er de to bølger ikke længere synkroniseret, og det er indlysende, at interferensmønstret forsvinder. Det behøver man ikke kryptiske kvantemekaniske betragtninger for at forstå, og der er intet behov for at fortolke noget som helst. I makroverdenen er det almindelig kendt, at vi f.eks. aldrig kan måle en spænding korrekt, da intet kredsløb har impedansen 0, og intet voltmeter har uendelig høj indgangsimpedans. Jo færre elektroner, vi har at måle på, jo værre bliver det, og til sidst kommer man ind i, at den mindste energi ser ud til at være kvantiseret (jeg tror den er 6.626 x 10^-34 J), så enten påvirker vi med 0 og får så intet måleresultet, eller også påvirker vi mindst med denne minimumsenergi, og får så mindst en vis minimumspåvirkning.

  • 1
  • 5

Sammenligner du lydbølger med elektromagnetiske bølger, Carsten?

Ja,. Det, der sker, er fuldstændig det samme, og der gælder nøjagtig de samme formler, som ovenstående er et eksempel på. F.eks. er Cherenkov stråling bare lysets svar på et overlydsbrag med nøjagtig samme deltaformede bølgefront, og der findes også en optisk Bernoulli kraft. På trods af utallige opfordringer har ingen fysiker kunne forklare, hvordan den fremkommer - specielt fordi den er relateret til selve mediet, og man hævder jo, at der intet lysmedie er!

Da vi ved, at lyd kræver er medie for at kunne udbredes, og vi omvendt kan konstatere, at nøjagtig de samme formler gælder for lys, skal man være ualmindelig hjernevasket for ikke at kunne indse, at lyset også udbredes i et medie - specielt fordi man ellers ikke kan forklare dielektricitetskonstant og permeabilitet.

Fotonmodellen kan ikke forklare ét eneste af de fysiske fænomenet, vi ser omkring lys, radiobølger og elektrisk udbredelse på en ledning, og ingen fysikere incl. Søren har nogensinde været i stand til at forklare mine mange fotondilemmaer. Alligevel føler de sig berettiget til at komme med nedladende bemærkninger over for f.eks. Svend og mig.

  • 1
  • 6

Fotoner er altid både partikler og bølger - de er et bølgestykke. Du kan ikke have en bølge der er uendelig stor, da den vil skulle eksistere siden big-bang. En kort bølge, har ikke en veldefineret frekvens. Desto kortere bølgen er, desto større er usikkerheden på bølgens frekvens - eller rettere, bølgen har et spektrum, og har ikke en fast frekvens.

Det, som det så drejer sig om, er at når du måler på en bølge, der ikke har en bestemt farve, men spreder sig over et spektrum, så vil dit udstyr ikke måle dette spektrum, men kun en bestemt frekvens. Sandsynligheden afhænger af spektrummet. Det er derfor på måletidspunktet det bestemmes, hvilken frekvens der detekteres, men den er altid indenfor spektrummet, og du kan regne sandsynligheden ud, for frekvensen. Vælger du, at måle positionen, så er det naturligvis ikke muligt, da det er et bølgestykke - vi kan sige, at partiklen har udstrækning, da bølgen har udstrækning. Og vi ved, at vi detekterer den, inden for dens udstrækning.

Så det hele med københavnerfortolkningen osv. er noget vås. Der er intet at fortolke. Det vi har er et bølgestykke.

Et bølgestykke er dog ikke simpelt - den udbreder sig i rummet. Og møder en foton noget der bevæger sig, så kan der opstå yderligere frekvenser, udover dem vi kender som skyldes afgræsningen af udstrækning. En foton kan fint have to frekvenser samtidigt, afhængigt af hvor den er i rummet. Placerer du en detektor et sted, så måler du en frekvens. Placeres en detektor et andet sted, måles en anden, for samme foton.

  • 0
  • 6

Fotoner er altid både partikler og bølger - de er et bølgestykke.

Bølgestykke? Hvordan har du tænkt dig at noget sådant kan realiseres i praksis? Det er jo det rene nonsense.

Det, som det så drejer sig om, er at når du måler på en bølge, der ikke har en bestemt farve, men spreder sig over et spektrum, så vil dit udstyr ikke måle dette spektrum, men kun en bestemt frekvens.

Og hvad så med et prisme, som samtidig kan vise hele spektret?

Vælger du, at måle positionen, så er det naturligvis ikke muligt, da det er et bølgestykke - vi kan sige, at partiklen har udstrækning, da bølgen har udstrækning.

Og hvor stor er så denne udstrækning? Hvis vi antager, at dit "bølgestykke" indeholder energi, og bølgestykket har udstrækning, hvordan kan tidsforsinkelsen fra udsendelse af et signal til modtagelse så være 100% veldefineret, og hvis du mener, at bølgen kollapser til et enkelt punkt ved detektering, hvordan kan al energien i bølgen så overføres uendelig hurtigt til dette punkt?

Og møder en foton noget der bevæger sig, så kan der opstå yderligere frekvenser, udover dem vi kender som skyldes afgræsningen af udstrækning. En foton kan fint have to frekvenser samtidigt, afhængigt af hvor den er i rummet.

Hvordan har du tænkt dig, at en sådan multifrekvensfoton kan realiseres i praksis, og hvad energi har den?

Sagt lige ud - mage til sludder skal man vist lede længe efter.

  • 1
  • 6

Svar lige på det Søren!

Du definerer udbredelse af lys ved samme mekanisme som udbredelse af bølger i vand.

Så tror pokker du har brug for vand - øh æter.

Den eneste grund til at du har brug for æteren er at få din model til at passe med bølger- i-vand modellen. Mao du opstiller nogle forudsætninger som du herefter begrunder ved hjælp af samme forudsætninger.

Enhver det ved noget on bølger....osv.

Lillemor kan ikke flyve...osv

Holberg har levet forgæves.

NB. Svend er nedladende. Det er det sprog han bruger og det han får. Han er sikkert ikke utilfreds.

  • 3
  • 2

Bølgestykke? Hvordan har du tænkt dig at noget sådant kan realiseres i praksis? Det er jo det rene nonsense.

Du tager en laser, som giver en meget veldefineret frekvens. Du tager en saks, og klipper et stykke. Så har du et bølgestykke. Saksen, kan f.eks. laves med en elektromagnetisk lukkemekanisme. For at få den som éen foton, så tager du noget glas, der dæmper fotonens amplitude. Og sikrer, at den dæmper det nok, til at der kommer højst en foton ud. Når der kommer en foton ud, så er der netop en foton, og denne har netop udseende som det bølgestykke, du har skåret.

Og hvad så med et prisme, som samtidig kan vise hele spektret?

Ja, sådan en har jeg også. Jeg plejer at sætte radioen i venstre side, så går P1 bedre ind...

Og hvor stor er så denne udstrækning? Hvis vi antager, at dit "bølgestykke" indeholder energi, og bølgestykket har udstrækning, hvordan kan tidsforsinkelsen fra udsendelse af et signal til modtagelse så være 100% veldefineret, og hvis du mener, at bølgen kollapser til et enkelt punkt ved detektering, hvordan kan al energien i bølgen så overføres uendelig hurtigt til dette punkt?

Veldefineret? Hallo? Det meste af energien i kvantemekaniske eksperimenter noteres ikke.

Og hvor mange forsøg, har du egentligt set, at fysikkerne har bekymret sig om denne tidsmæssige kolaps's såkaldte veldefinerede tidsforsinkelse?

Når intensiteten er så svag, at vi måler enkelte fotoner, så måles fotonen over et stykke tid - energien opsamles over fotonen. Hvis vi måler det samtidigt, i to detektorer, er størst sandsynlighed for, at det skyldes samtidigt støj, der gør at vores detektorer kommer op og trigger samtidigt. Det er ganske enkelt umuligt, at to fotoner detekteres præcist samtidigt, uden der er fejlkilder.

Masser af målinger sorteres fra, fordi du ikke måler en foton ved begge detektorer samtidigt! Så noteres de ikke. De kan jo ikke bruges til noget, andet end til højst at notere forsøgets tab. Og tab er der mere af.

Hvordan har du tænkt dig, at en sådan multifrekvensfoton kan realiseres i praksis, og hvad energi har den?

Der er usikkerhed på alt - også på energien. Den energi, som du ikke måler, bliver enten absorberet, eller reflekteres.

Sagt lige ud - mage til sludder skal man vist lede længe efter.

Særligt den med transistorradioen...

  • 0
  • 4

Du definerer udbredelse af lys ved samme mekanisme som udbredelse af bølger i vand.

Nej, som bølger i luft. Bølger i vand kan formodentlig også bruges, men er lidt tricky pga. overfladebølgen (grænselaget mellem to medieimpedanser). Jeg har endnu ikke fundet et eksempel på, at der ikke er 100 % ækvivalens mellem udbredelse af en lydbølge i luft og udbredelse af lys. Man bruger jo f.eks. også en parabol til at fokusere lyd på samme måde som til at fokusere lys, og en luftspejling forklares ud fra nøjagtig de samme mekanismer som for en optisk linse.

Lillemor kan ikke flyve...osv

Tja, når man endnu engang ikke kan svare på de stillede spørgsmål, kan man jo prøve med den slags latterliggørelse, og hvis det heller ikke duer, kan man altid gå efter manden i stedet for bolden.

Du svarer stadig ikke på, hvor e0 og u0 kommer fra i det fuldstændig tomme rum, og du svarer ikke på det simple spørgsmål, om verdensrummet er tomt - ja eller nej.

  • 1
  • 5

Verdens rummet er da ikke tomt. Der er både stjerner, planeter og måner oma. Og noget der hedder virtuelle partikler. Men æteren kan jeg ikke se. Måske hvis jeg kunne se ind i dit hoved :-)

  • 2
  • 3

@ Jens Madsen

Du tager en laser, som giver en meget veldefineret frekvens. Du tager en saks, og klipper et stykke. Så har du et bølgestykke.

Nej, det, jeg har, er et signal med en given frekvens og en given længde. Da signalet stopper og starter momentant, har det et uendelig bredt frekvensspekter, men dog med laserfrekvensen som den dominerende.

For at få den som éen foton, så tager du noget glas, der dæmper fotonens amplitude.

Du kan ikke dæmpe en fotons amplitude. Hvis fotonens energi er E = hf, vil det kræve, at du ændrer frekvensen, da h jo er konstant; men det sker jo ikke. Lys, der dæmpes, bliver jo ikke rødligt. Da du ikke kan ændre hastighed på en foton, kan den kun detekteres ved en 100% destruktion. Fysikerne hader faktisk at tale om tab og spredning, for heller ikke her passer fotonmodellen med det, vi observerer. Hvordan kan et endeligt antal fotoner f.eks. dæmpes således, at feltstyrken falder med 2. potens af afstanden - uanset hvor man befinder sig. Et endeligt antal fotoner kan jo kun have et endeligt antal baner; men man har aldrig konstateret en sådan kvantisering. Kun udbredelse i et kontinuert medie kan forklare dette.

Resten af dit indlæg er lige så meget sludder, så det gider jeg ikke kommentere på.

  • 2
  • 5

Verdens rummet er da ikke tomt. Der er både stjerner, planeter og måner oma. Og noget der hedder virtuelle partikler.

Ja, men stjerner, planeter, måner etc. kan jo ikke forklare galaksearmenes bevægelser - heller ikke hvis du tager sorte huller til hjælp. Hvor er den manglende masse, e0 og u0?

Så længe virtuelle partikler ikke rammer noget, er de virtuelle dvs. ikke eksisterende, og de er derfor ikke et brud på energibevarelsessætningen; men hvis de rammer, er de pludselig reelle og får uendelig hurtigt energi nok til at udøve en kraft. Ja, man kan sgu få sig et billigt grin ved at læse moderne fysik. Virtuelle partikler et vist det mest rablende vanvittige, man indtil videre har fundet på. Hvordan intelligente mennesker kan tro på sådan en gang sludder er mig en gåde.

  • 2
  • 6

Så længe virtuelle partikler ikke rammer noget, er de virtuelle dvs. ikke eksisterende, og de er derfor ikke et brud på energibevarelsessætningen; men hvis de rammer, er de pludselig reelle og får uendelig hurtigt energi nok til at udøve en kraft.

Det er ikke en helt korrekt opfattelse af hvad virtuelle partikler er. Sådan noget som at sige at partiklerne "rammer" noget er uholdbart når man snakker kvantemekanik. Virtuelle partikler er først og fremmest et matematisk koncept. Casimir-effekten er et godt eksempel på hvor man kan bruge virtuelle partikler forklarer fænomenet.

Hvis man vil diskutere kvantemekanik er man nødt til at gøre det ud fra matematikken. Vi kan ikke benytte vores newtonske verdensbillede, da det giver os helt forkerte intuitioner om hvad der foregår.

Start med Schrödinger Ligningen.

Alt andet følger derfra.

  • 4
  • 1

Vi kan ikke benytte vores newtonske verdensbillede, da det giver os helt forkerte intuitioner om hvad der foregår.

Det tror jeg faktisk ikke på. Jeg kan ikke se nogen grund til, at de fysiske love, som gælder på makroniveau, ikke også gælder på nanoniveau.

Når naturen på nanoniveau ser ud til at opføre sig underligt, skyldes det bare, at man ikke forstår, hvad der sker, fordi man ikke har fat i den rigtige fysiske model. Ud fra traditionel fysik, kan man f.eks. ikke andet end at måbe over dobbeltspalteeksperimentet udført med enkeltelektroner; men ud fra ætermodellen og forestillingen om, at æteren giver al andet en tilsyneladende masse, er det helt elementært.

Det er som om, at når der er noget, man ikke forstår, kalder man det bare kvantemekanik, og så er selv de mest rablende vanvittige forklaringer pludselig tilladt. Jeg tror ikke på 10 dimensionale, vibrerende superstrenge, virtuelle partikler, fotoner og andet matematisk spin, som ikke bunder i en fysisk opfattelse af, hvordan verden reelt set er skruet sammen. Det kan da godt være, at Ole Keller med matematiske formler kan give en foton uendelig mange frekvenser samtidig og sætte den i stand til at være uendelig mange steder på samme tid; men hvordan i alverden har man tænkt sig at en sådan partikel kunne realiseres i praksis? Iøvrigt kan man ikke forklare den nedre grænsefrekvens i den fotoelektriske effekt, hvis man gør fotonen så bredspektret, at det svarer til den stepfunktion, som genererer den.

  • 1
  • 7

Har nogle egentlig haft adgang til artiklen, så de kunne fortælle hvad der sker.
Af og til er de kvantemekaniske forklaringer lidt for udspekulerede, og det sker også af og til at forskerne selv siger, det måske også kunne forklares uden kvantemekanik.
Elektroner interagerer fint med RF-felter i et vandrebølgerør eller en magnetron uden at man behøver kvantemekanik. Bortset fra at frekvensen er højere, hvori består så forskellen.

  • 2
  • 3

Nej, som bølger i luft. Bølger i vand kan formodentlig også bruges, men er lidt tricky pga. overfladebølgen (grænselaget mellem to medieimpedanser). Jeg har endnu ikke fundet et eksempel på, at der ikke er 100 % ækvivalens mellem udbredelse af en lydbølge i luft og udbredelse af lys.


Der er stor forskel. Eksempel: Det nye TV har polariseret lys - har det polariseret lyd?
Hvis lydbølger rammer hinanden, kan de omdannes til varme. Har du set lysbølger, der omdannes til varmeenergi, når de mødes? Blæser du til lyden, med andet lyd, så kan du styre lydens vinkel.
Kan du styre lys, ved at lægge et magnetfelt, eller et elektrisk felt på det?

  • 0
  • 0

Det nye TV har polariseret lys - har det polariseret lyd?

Transversalbølger, hvor udsvinget er på tværs af bevægelsesretningen, kan opfattes som polariseret lyd.

Hvis lydbølger rammer hinanden, kan de omdannes til varme. Har du set lysbølger, der omdannes til varmeenergi, når de mødes?

Jeg forstår ikke, hvad du mener. Hvis der ikke er tab i det lydtransmitterende medie, vil et signal fra A mod B og et signal fra B mod A blot krydse hinanden uden at blive til varme.

Blæser du til lyden, med andet lyd, så kan du styre lydens vinkel.
Kan du styre lys, ved at lægge et magnetfelt, eller et elektrisk felt på det?

Ja. Det er almindelig kendt, at et magnetfelt kan dreje lysets polarisation, og man kan også flytte lys ved at flytte på det lysbærende medie.

  • 1
  • 1

@ Jens Madsen
Du tager en laser, som giver en meget veldefineret frekvens. Du tager en saks, og klipper et stykke. Så har du et bølgestykke.

Nej, det, jeg har, er et signal med en given frekvens og en given længde. Da signalet stopper og starter momentant, har det et uendelig bredt frekvensspekter, men dog med laserfrekvensen som den dominerende.

Og du har så en meget hurtig saks?
Laserfrekvensen er dominerende, men desto kortere stykke, desto mindre spids er den, og en kort puls, har bredere frekvensspektrum, end en lang.

Du kan ikke dæmpe en fotons amplitude. Hvis fotonens energi er E = hf, vil det kræve, at du ændrer frekvensen, da h jo er konstant; men det sker jo ikke.

Hvis du sender lyset igennem et halvgennemsigtigt glas, så absorberes nogle af fotonerne, og lyset dæmpes i amplitude. Der ændres ikke på frekvensen, fordi du bruger dæmpet glas. Det er fotonerne som afsættes. Og, hvis du har et tilstrækkeligt dæmpende glas, så kommer kun en foton ud. Men, den har samme bølgeudseende. Og bølgens udseende betyder noget for, hvilken frekvens(energi) du detekterer. Du vil således se, at en foton fra en rød laser stadigt er rød, når dens farve måles. Der kan godt ske lidt med bølgen når den går igennem en optisk komponent som glas, men det er sideeffekter. Faktum er, at en foton er et bølgestykke i rummet. Og, når du detekterer den, så er beregnes sandsynligheden ud fra bølgefunktionen. Det gælder både sandsynligheden for at måle bølgen på et given sted - og sandsynlighed for at detektere bølgen, med en given frekvens.
Har du en kort foton, er det mere sandsynligt, at du detektere fotonen på en anden frekvens, end for en lang foton. Enhver foton har et frekvensspektrum. Og dette frekvensspektrum kombineret med detektoren, fortæller hvor stor sandsynlighed du har for at detektere en given frekvens.

Hvordan kan et endeligt antal fotoner f.eks. dæmpes således, at feltstyrken falder med 2. potens af afstanden - uanset hvor man befinder sig.

Når amplituden, eller feltstyrken falder, så er det ikke fotonens energi som påvirkes. Det som påvirkes, er sandsynligheden for at måle fotonen. Og denne sandsynlighed er IKKE kvantificeret. Dine feltstyrker, er således ikke kvantificeret.

  • 0
  • 2

Hvis fotonens energi er E = hf, vil det kræve, at du ændrer frekvensen, da h jo er konstant; men det sker jo ikke.


Fotonens energi er ikke E = h*f.
Som tidligere nævnt, er usikkerhed på såvel E som f, og lighedstegnet giver derfor kun begrænset mening. Der findes ingen foton med frekvensen f, og derfor ingen foton med energien E. Der findes en foton med en frekvens f, og en usikkerhed på delta f. Og der er derfor altid lidt usikkerhed på E. Vi kan imidlertid opnå et delta f, der er meget lille, og derfor også et meget godt tal for E. Men det gælder aldrig helt præcis. Det afhænger af usikkerheden. Skal vi lave et godt kvantemekanisk forsøg, bruger vi ofte meget snævre filtre, netop for at gøre delta f så snæver som vi formår.

Omvendt, kan du heller ikke med energien E, lave en foton der har frekvensen f. For der er altid usikkerhed på E.

Afhængigt af vores eksperiment, så søger vi at "dyrke" fotoner, med de egenskaber vi ønsker, for at bevise det vi ønsker.

  • 0
  • 4

Det tror jeg faktisk ikke på. Jeg kan ikke se nogen grund til, at de fysiske love, som gælder på makroniveau, ikke også gælder på nanoniveau.

Så du mener at Schrödinger ligningen er noget bras? Hvordan forklarer vi se alle de gode forudsigelser der kommer af kvanteteori? Tror du på tunnel-effekten?

http://www2.lbl.gov/Science-Articles/Archi...

Billedet jeg har linket til viser hvordan elektroner opfører sig som stående bølger når de er fanget af en potentialemur - hvordan forklarer vi det?

  • 3
  • 0

Hvis du sender lyset igennem et halvgennemsigtigt glas, så absorberes nogle af fotonerne, og lyset dæmpes i amplitude. Der ændres ikke på frekvensen, fordi du bruger dæmpet glas. Det er fotonerne som afsættes. Og, hvis du har et tilstrækkeligt dæmpende glas, så kommer kun en foton ud. Men, den har samme bølgeudseende.

Og hvad så hvis det bølgestykke, du har klippet ud, ikke indeholder en konstant frekvens, men et moduleret signal. Vil en enkelt foton i princippet kunne indeholde et helt TV program, hvis bølgestykket er langt nok?

Beklager, man jeg synes stadig, at dit bølgestykke er vrøvl.

  • 1
  • 5

Måske entanglement er virkeligt, men forklaringerne/visualiseringerne lader meget tilbage. Som bøtterne med blå og rød maling udsendt parvis. Det er logik for burhøns, at hvis du får en bøtte rød maling, så må den anden være blå.

Jeg tror https://www.youtube.com/watch?v=ta09WXiUqcQ er en af de bedste videoer om entanglement. Den angriber netop Einsteins forslag om, at hvis den ene bøtte var blå må den anden være rød.

  • 1
  • 0

Billedet jeg har linket til viser hvordan elektroner opfører sig som stående bølger når de er fanget af en potentialemur - hvordan forklarer vi det?

Billedet viser præcis det billede af stående bølger, som man f.eks. også kender fra transmissionslinier, som ikke er afsluttet med den karakteristiske impedans. Jeg har selv linket til et tilsvarende billede som bevis på, at nøjagtig de samme fysiske regler gælder på makro- og nanoniveau. Det var netop på baggrund af mine studier af transmissionslinier, hvor udbredelseshastigheden er bestemt af isolationsmaterialet, at jeg indså, at fotonmodellen umuligt kunne passe, og at energien ikke kunne ligge i elektronerne, men måtte ligge udenfor, og hvor energien er, er massen også (m = E/c2).

Billedet viser ikke elektroner med bølgeegenskaber, men interferens mellem en fremadgående og reflekteret bølge som følge af mistilpasningen ved det, du kalder en potentialmur. Ryst et glas vand og du ser et tilsvarende interferensmønster på overfladen - og helt uden brug af elektroner.

  • 1
  • 4

Det tror jeg faktisk ikke på. Jeg kan ikke se nogen grund til, at de fysiske love, som gælder på makroniveau, ikke også gælder på nanoniveau.

Så start med at forklare den fotoelektriske effekt.

Eller skriv nye lærebøger. Artikler til tidsskrifter. Gå på universitetet og fortæl fysikerne om din lære. Hvor spilder du tiden med at blogge? Du opnår intet ved at komme farende igen og igen med den samme gamle æter hver gang der er en tråd om fysik.

  • 4
  • 2

Men Svends nedladende kommentarer generer dig åbenbart ikke.

Er det denne kommentar, du mener:

Tja- Ligesom den halvdøde kat. Rullepølsen i køleskabet er ikke rådden før man smager på den, selvom den er 3 måneder gammel.
Noget kvantemekanik minder mere om filosofi (når det er værst) end om videnskab.
Jeg er ikke helt sikker på, at der ikke er andre mere "naturlige" forklaringer på dette eksperiment.?

Nej, den generer mig ikke, for jeg er helt enig.

Der er imidlertid enorm forskel på at gå efter bolden (kvantemekanikken) og så gå efter manden:

Ofte når jeg læser dine tanker Svend må jeg knibe mig i armen for at være sikker på at du er virkelighed eller jeg om lidt vågner med et skrig, badet i sved og med hamrende hjerte,

Jeg er ikke modstander af al kvanteteori; men visse dele som f.eks. de virtuelle partikler er bare for langt ude.

  • 1
  • 3

Hvis virtuelle partikler ikke er en gåde for dig, kan du jo prøve at forklare det


Nix, det gider jeg godt nok ikke. Det er umuligt at forklare noget for nogen, der baserer deres såkaldte liv på en halvreligiøs opfattelse af, at alt, hvad de ikke selv kan forstå, må være forkert.

Ethvert pædagogisk forsøg er dødsdømt på forhånd på nær et kursus i at folde sølvpapir.

I øvrigt mener jeg ikke, at bare fordi noget er en gåde for mig, er det nødvendigvis forkert. Jeg lider ikke af megalomani, som blandt andet er kendetegnet ved en uhyrlig overvurdering af egne evner.

  • 2
  • 3

Og hvad så hvis det bølgestykke, du har klippet ud, ikke indeholder en konstant frekvens, men et moduleret signal. Vil en enkelt foton i princippet kunne indeholde et helt TV program, hvis bølgestykket er langt nok?

Beklager, man jeg synes stadig, at dit bølgestykke er vrøvl.


Ja, det vil den faktisk. Men, endnu har ingen en måde, hvorpå de kan måle en enkelt fotonens hele udseende i kun en måling. Når fotonen detekteres, så dør den, og du kan ikke få et helt program ud med en enkelt måling. Der skal mange målinger til, før du har indformation nok.

Sender du fotonerne enkeltvis igennem et dobbeltspalte eksperiment, er nemt at afsløre, at ikke alle fotoner er ens. Nogle giver ikke så meget interferens, eller de giver ikke interferens. Så det er ganske nemt at teste: Tag f.eks. noget hvidt lys, og dæmp det, så du kun får enkelte fotoner ud. Så får du ingen striber, selvom det er enkelte fotoner. En anden måde, er at tage en afklippet foton - så er nemt at se når du måler på den, at den er afklippet - for der er ingen sandsynlighed for at detektere fotonen udenfor bølgestykket. Du kan spå om, indenfor hvilket område fotonen detekteres. Det skyldes, at den har et frekvensspektrum. Fotonen er ikke ensfarvet.

  • 0
  • 4

Jeg tror aldrig jeg har sagt at jeg ikke tror på kvanteteorien, men jeg er meget kritisk til mange af forsøgsresultaterne og deres fortolkning. I særdeleshed er jeg kritisk til at alt lys kaldes fotoner over en bred kam.


Jeg er enig i, at der ses mange halvdårlige forsøg, hvor der drages konklusioner, som der ikke helt er belæg for, når rapporten nærlæses. Det er muligt, at der er, hvis man har de samlede forsøgsresultater, men i så fald, er det for dårligt at forskere ikke offentliggør netop de data i artiklen, som faktisk behøves, for at opnå deres konklusion.

  • 0
  • 2

I særdeleshed er jeg kritisk til at alt lys kaldes fotoner over en bred kam.

Photon definitions

  • The elementary particle of light and other electromagnetic radiation; the quantum of electromagnetic energy. The photon is the massless, neutral vector boson that mediates electromagnetic interactions.
    American Heritage® Dictionary of the English Language, Fifth Edition. Copyright © 2011 by Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Published by Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. All rights reserved.

  • a quantum of electromagnetic radiation, regarded as a particle with zero rest mass and charge, unit spin, and energy equal to the product of the frequency of the radiation and the Planck constant
    Collins English Dictionary – Complete and Unabridged © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003

  • a quantum of electromagnetic radiation, usu. considered as an elementary particle that is its own antiparticle and that has zero rest mass and charge and a spin of one.
    Random House Kernerman Webster's College Dictionary, © 2010 K Dictionaries Ltd. Copyright 2005, 1997, 1991 by Random House, Inc. All rights reserved.

  • A photon is an elementary particle, the quantum of light and all other forms of electromagnetic radiation. http://en.wikipedia.org/wiki/Photon

  • Svend: ?

  • 2
  • 2

Og hvad så hvis det bølgestykke, du har klippet ud, ikke indeholder en konstant frekvens, men et moduleret signal. Vil en enkelt foton i princippet kunne indeholde et helt TV program, hvis bølgestykket er langt nok?

Beklager, man jeg synes stadig, at dit bølgestykke er vrøvl.


Jeg vil lige pointere, at det jeg påstår kan vises eksperimentelt. Har du det rette udstyr, kan du "skabe" en foton, der indeholder f.eks. en lille melodi, hvor du har helt styr på toner og faser, og du kan skubbe den op i det optiske område. Det er vigtigt, at melodien afspilles meget hurtigt, for at du kan bevise noget, i et eksperiment. Du dæmper lyset, således du kun får enkelte fotoner ud. Nu kan du vise, at to toner, der er ens - f.eks. første og sidste tone i melodien, faktisk er i stand til at interferere med hinanden. Altså, du har bevist, at hele melodien er i fotonen.

  • 0
  • 5

Kunne vi venligst komme tilbage til hvad det egentlig er han har "fotograferet"?
Lad nu være med at lægge mere i anførselstegnene end at det ikke er et almindeligt fotografi taget med et almindeligt kamera.

  • 1
  • 1

Kunne du ikke lige skitsere en forsøgsopstilling der kan dette ? Eller endda henvise til et konkret udført forsøg ?


Dels, så skal du kunne styre lyset, så du får det kodet med en melodi. Du kan bruge fasemodulation til f.eks. at lave fase eller frekvensændringer. Herefter dæmpes lyset, så du kun får enkelte fotoner ud - der er lang tid, imellem hver foton. Du viser nu, ved hjælp af et interferens forsøg, at to ens toner i din foton kan interferere. Dette svarer til dobbelt-spalte eksperimentet men hvor du forsinker lyset til den ene spalte. Det kræves naturligvis at melodien afspilles så hurtigt, at det er realistisk at forsinke lyset optisk indenfor melodien. Og, at dit laserlys som du konstruerer fotonen med er god kvalitet, således den ikke tilfører støj. Ved du, hvornår du starter melodien, så er du i stand til at filtere fotonerne, så interferens mønsteret ses tydeligt. Du kan konstruere melodier, hvor der er interferens afhængigt af forsinkelsen mellem de to spalter, også for enkelt fotoner. Stilles forsinkelsen velvalgt, på baggrund af melodien, så vil du opnå interferens. Du ser således tydeligt, at en foton har forskellig indformation i sig, fordi at fotonen kan interferere med sig selv forsinket, og give et interferensmønster, mens der ikke opstår interferens, hvis du vælger en anden forsinkelse. Ved at lave mange forsøg, og vælge forskellige forsinkelser, kan du med statistik vise, at den lever op til karakteristika for melodien.

  • 0
  • 5

Dels, så skal du kunne styre lyset, så du får det kodet med en melodi. Du kan bruge fasemodulation til f.eks. at lave fase eller frekvensændringer. Herefter dæmpes lyset, så du kun får enkelte fotoner ud - der er lang tid, imellem hver foton. Du viser nu, ved hjælp af et interferens forsøg, at to ens toner i din foton kan interferere. Dette svarer til dobbelt-spalte eksperimentet men hvor du forsinker lyset til den ene spalte. Det kræves naturligvis at melodien afspilles så hurtigt, at det er realistisk at forsinke lyset optisk indenfor melodien. Og, at dit laserlys som du konstruerer fotonen med er god kvalitet, således den ikke tilfører støj. Ved du, hvornår du starter melodien, så er du i stand til at filtere fotonerne, så interferens mønsteret ses tydeligt. Du kan konstruere melodier, hvor der er interferens afhængigt af forsinkelsen mellem de to spalter, også for enkelt fotoner. Stilles forsinkelsen velvalgt, på baggrund af melodien, så vil du opnå interferens. Du ser således tydeligt, at en foton har forskellig indformation i sig, fordi at fotonen kan interferere med sig selv forsinket, og give et interferensmønster, mens der ikke opstår interferens, hvis du vælger en anden forsinkelse. Ved at lave mange forsøg, og vælge forskellige forsinkelser, kan du med statistik vise, at den lever op til karakteristika for melodien.

Så du har altså ikke nogen skitse af forsøgsopstillingen ? Eller en reference til et udført forsøg ?

Nej, det tænkte jeg nok !

I din lange og omstændige "redegørelse" glemmer du ganske, at din oprindelige påstand var at du kunne encode en enkelt foton med en melodi. Hvorefter du fabler om at "dæmpe lyset indtil der kun kommer een foton (ad gangen, må man formode ?). Men den går ikke ! Du starter med en og kun en foton - og så koder du melodien ind.

  • 3
  • 0

I din lange og omstændige "redegørelse" glemmer du ganske, at din oprindelige påstand var at du kunne encode en enkelt foton med en melodi. Hvorefter du fabler om at "dæmpe lyset indtil der kun kommer een foton (ad gangen, må man formode ?). Men den går ikke ! Du starter med en og kun en foton - og så koder du melodien ind.

I praksis, laver man enkelte fotoner som jeg beskriver. Det gør du også, når du laver dobbeltspalte eksperimentet, og viser at en foton kan interferere med sig selv. Du tager en laser, eller et prisme så farven er velbestemt, og herefter dæmper du lysets intensitet.

Du kan også dæmpe lysets intensitet først, og bruge enkeltfotoner - men hvor vil du få enkeltfotoner fra? Skal du bruge enkeltfotoner til formålet, er meget væsentligt, at du har styr på hvordan de ser ud. Så kan du godt kode melodien ind bagefter.

Hvis du vil bruge enkeltfotoner, så er det muligt - men du skal først have styr på fotonens udseende. Det kan opnås, ved at sætte den igennem et meget snævert filter. Med et filter, er du i stand til, at lave fotoner der har en helt bestemt bølgelængde, og som strækker sig over lang afstand. Disse fotoner, kan du herefter indkode melodien i. Men den skal igennem et meget godt filter først, da fotonerne ikke er rene nok uden. Normalt, vil man sende fotonen ind i et filter, bestående af to spejle, der "renser" fotonen for støj, så den bliver lang og får veldefineret frekvens. De fleste fotoner - selv dem fra en normal laser - er ikke gode nok.

For at lave fotoner der skal bruges, vil laserlyset altid gå igennem et snævert filter, før melodien lægges ind.

  • 0
  • 6

Jeg tænker selvfølgelig på andre metoder end en fotodetektor, nærmere en konventionel radiomodtager.
Fra omkring 6THz (50um bølgelængde) er fotonens energi større end den almindelige termiske støjenergi/bit.
Hvis man kunne lave en sådan modtager, så ville hver foton jo give et detekterbart spjæt, og dermed endegyldigt bevise at lys optrådte i kvanter.
Man kunne sågar se, at hvis højfrekvente fotoner blev konverteret til den halve bølgelængde, så ville de optræde som dobbelt-par, altså man ville altid detektere to ad gangen og ikke bare dobbelt så mange.
Det er formodentlig ikke muligt, at en sådan halvering i frekvens medfører at den ene af de nydannede fotoner bliver forsinket i sin udsendelse. I så fald er ideen om entanglement formodentlig død.

  • 0
  • 2