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Vecchio 02-10-2007, 17.31.26   #1
nexus6
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Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Vorrei discutere un poco dell’esperimento di interferenza con singoli elettroni, alla luce dell’interpretazione di Copenaghen ed in particolare del principio di complementarietà così come enunciato originariamente da Bohr, perché d’altronde è quello che nella divulgazione viene propagandato con l’altisonante nome di “dualismo onda-corpuscolo”.

Cito:

"Bohr è solito dire: gli aspetti corpuscolare e ondulatorio sono complementari. Con questo egli intende: se noi proviamo il carattere corpuscolare di un'esperienza, allora è impossibile contemporaneamente provarne il carattere ondulatorio, e viceversa."
"Il contenuto filosofico dell'interpretazione statistica consiste nel riconoscimento che il dualismo dell'immagine ondulatoria e dell'immagine corpuscolare porta a descrizioni mutuamente escludentesi e complementari delle situazioni sperimentali, la cui relazione è definita quantitativamente dal principio di incertezza."

Fisica Atomica - Max Born

"Bohr si fece sostenitore dell'uso di entrambe le raffigurazioni che egli definì complementari l'una all'altra. Naturalmente le due concezioni si escludono a vicenda, poichè una cosa non può essere nello stesso tempo un corpuscolo (vale a dire una sostanza limitata in un piccolissimo volume) ed un'onda (vale a dire un campo che si propaga per un ampio spazio). Ma l'una può essere il complemento dell'altra."
Fisica e Filosofia - Werner Heisenberg

°°°

Physics World, una famosa rivista specialistica (http://physicsweb.org/articles/world/15/9/1) ha votato come “esperimento più bello della Fisica” quello di Pozzi-Matteucci-Missiroli, riguardante l’esperimento di interferenza con singoli elettroni; qui in italiano: http://www.torinoscienza.it/img/pdf/...1/000011d1.pdf e una applet Java divulgativa sull'esperimento: http://www.ba.infn.it/~fisi2005/anim...azione023.html

E’ stato costruito un apparato sperimentale tale da realizzare un sistema di due “fenditure” attraverso il quale singoli elettroni venivano fatti passare, per poi essere rivelati sul solito schermo fluorescente posto dietro. In realtà lo schermo “vedeva” una sorgente elettronica sdoppiata (idealmente le due “fenditure”), anche se quest’ultima è singola, poiché l’apparato sperimentale prevedeva un filamento di quarzo connesso ad un potenziale variabile (che fungeva da “separatore” di distanza per le “fenditure”) verso il quale venivano sparati gli elettroni.

Ora io, tempo fa, ho visto il filmato originale dell’esperimento. Inizialmente tutto va come ci si attenderebbe e per il "senso comune", dato che gli elettroni sono “particelle”, passano o per una fenditura o per l'altra, producendo singoli lampi luminosi sullo schermo, che permangono per un certo tempo. Non c’è nulla, dunque, che faccia pensare ad un comportamento ondulatorio degli elettroni, come figure d’interferenza o altro. Accade, però, che quando gli eventi iniziano ad accumularsi, la distribuzione del lampi luminosi si nota che non è gaussiana, ma a poco a poco sullo schermo iniziano magnificamente ad intravedersi le classiche frange di interferenza tipiche di un esperimento con doppia fenditura, che ne so, svolto per esempio con luce laser; i lampi, dunque, si osserva a posteriori, vanno a disporsi formando una figura di interferenza... ed è incredibile osservare anche come variando il potenziale del filo, anche le figure varino, così come ci si attenderebbe se variassimo la distanza tra le fenditure.

Il sistema di "fenditure" macroscopico dovrebbe costituire per il sistema microscopico "elettrone" l'obbligo di una "scelta" sul futuro modo di comportarsi dell'elettrone ed eliminare gli aspetti quantistici di quest'ultimo dato che la funzione d'onda dovrebbe irreversibilmente collassare (è così, mi chiedo?). Prendendo per buono il principio ortodosso di complementarietà di Bohr (o onda o corpuscolo) se l'interazione fenditure-elettrone è tale da "selezionare" il comportamento ondulatorio, allora sullo schermo non dovrò osservare alcun lampo, ma solo una tenue figura di interferenza a poco a poco più intensa; nel caso contrario, invece, se osservo i lampi vuol dire che l'elettrone ha "scelto" di comportarsi come particella e non dovrebbe essere possibile osservare contemporaneamente il comportamento dell'elettrone come onda fisica.

Ma nell'esperimento capita, invece, che le singole particelle non possano andare a sbattere sullo schermo dove gli pare, ma a posteriori se ne osserva contemporaneamente il carattere ondulatorio, dunque a posteriori l'esperimento nel suo complesso prova contemporaneamente il carattere ondulatorio e corpuscolare degli elettroni, andando, dunque, a violare il principio di complementarietà di Bohr. Nel preciso istante in cui l'elettrone va a sbattere sullo schermo si comporta come una particella. Secondo Bohr, dunque, l'elettrone non può mostrare anche il suo aspetto ondulatorio che però si rivela dopo un numero sufficiente di impatti! Se invece si "tappa" una delle due fenditure, la figura di interferenza, come ci si attende, scompare, cioè quell'unico passaggio "seleziona" naturalmente l'aspetto corpuscolare dell'elettrone.

Ora mi chiedo cosa avvenga nell'interazione singolo elettrone-fenditure; considerando il nostro protagonista come un "qualcosa" di diffuso nello spazio, passerà per entrambe le fenditure e dovrà rivelare questo comportamento ondulatorio sullo schermo... e lo fa, ma solo come distribuzione statistica. Perchè, invece, sullo schermo avvengono singoli lampi? Che sia lo schermo, invece, a provocare il collasso della funzione d'onda? Ma se seleziona il "modo corpuscolo" come mai, poi, vedo che questo corpuscolo è in realtà come fosse "guidato" nel suo percorso, dalle fenditure allo schermo?

Forse pensando al lancio di una moneta, nel singolo evento trovo o testa o croce e non un po' testa ed un po' croce (ciò potrebbe idealmente costituire il collasso della funzione d'onda che rappresenta il sistema "monete"), ma a posteriori dopo un sufficiente numero di lanci vedo che circa una metà dei risultati sarà testa e l'altra metà croce, osservo, dunque una distribuzione di probabilità, ma non c'è connessione tra lanci successivi... dunque la figura d'interferenza con elettroni osservata potrebbe interpretarsi come solo uno dei possibili risultati maggiormente probabili, ma in linea di principio come su 1000 lanci potrebbero uscire 999 teste e solo una croce, così con un esperimento con migliaia di "lanci" di elettroni potrebbe visualizzarsi una semplice disposizione gaussiana dei lampi sullo schermo, ma questo con una probabilità bassissima... potrebbe essere corretta tale interpretazione?

O forse che non esista un "singolo" elettrone, ma esso è legato agli altri? Ciò sarebbe in "accordo" con la possibile spiegazione anche del quantum entanglement, in cui sembra vi sia un'azione a distanza istantanea tra due sistemi separati spazialmente... e dunque i "due" sistemi non sono in realtà due, ma uno solo, anche se noi fisicamente li possiamo sperimentare come "due". Un singolo elettrone è uno, ma in realtà non è un'unità completa, ma è uno con tutti gli altri e collettivamente tale "incompletezza" potrebbe essere rappresentata proprio dal fatto che nel singolo evento non posso vederne anche la natura "ondulatoria" (il singolo elettrone non produce una figura d'interferenza), ma solo considerando collettivamente l'insieme degli elettroni posso rivelarla. Ma ancora l'elettrone non è solo "uno" con tutti gli altri, ma anche con il sistema di "fenditure", con l'apparato da cui viene prodotto e sparato e d'altronde con lo sperimentatore, senza il quale l'"elettrone" neanche esisterebbe...

°°°

Comunque sia, l'enunciazione della scuola di Copenaghen del principio di complentarietà è superata, come si accorse pure lo stesso Bohr, alla fine della sua vita: The attribution of particle and wave properties to an object may, however, occur in a single experiment; for instance, in the double-slit experiment where the interference pattern consists of single dots. So within less than ten years after his Como lecture Bohr tacitly abandoned “wave-particle complementarity” in favor of the exclusivity of “kinematic-dynamic complementarity” (Held 1994)." (da http://plato.stanford.edu/entries/qm-copenhagen/)

Trad. mia: "L'attribuzione delle proprietà di particella e di onda ad un oggetto può, a volte, verificarsi in un singolo esperimento; per esempio, nell'esperimento della doppia fenditura in cui la figura d'interferenza è formata da singoli punti (ndt: lampi). Così meno di 10 anni fa dopo la sua "Como Lecture" (ndt: conferenza alla Scuola di Fisica sul lago di Como), Bohr ha tacitamente abbandonato "la complementarietà onda-particella" in favore dell'esclusiva "complementarietà cinematico-dinamica"... che aggiungo, io, non è altro che la pura espressione del formalismo matematico della teoria, depurata dalla filosofia esistenzialista di Soren Kierkegaard, alla quale, è stato chiarito, Bohr evidentemente si rifaceva.

°°°

In realtà, dunque, la complentarietà-dualità onde-corpuscoli, così come viene spiegata in divulgazione, oltre ad essere molto vaga, perchè naturalmente non può far certo uso della matematica, è sostanzialmente scorretta là dove afferma e si sofferma nell'evidenziare che i due aspetti "corpuscolare" ed "ondulatorio" della materia sono in ogni caso mutuamente escludentesi.

Oggetto e soggetto sono inscindibilmente legati ed un’interrogazione alla "realtà" (-> esperimento) è anche <in realtà> una richiesta a noi, ai nostri concetti, alla nostra idea, in questo caso, di cosa sia l’entità “elettrone”.

In verità, credo... la "realtà" si lasci non facilmente afferrare dalle categorie, dai nomi e dalle filosofie della mente umana ed anche quando crediamo di padroneggiarla e di controllarla, non manca mai di scivolare via, sorprendendoci...

Un saluto.
nexus6 is offline  
Vecchio 02-10-2007, 18.28.10   #2
Jongleur
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Ulteriore domanda

Non è che non vi siano elementi interessanti in tutto ciò. Tutt'altro.
Un problema passa però per valichi teorici.
L'ultima ipotesi presa in considerazione, e cioè la complementarietà cinetica e l'inclusione dell'osservatore nel tutto, non tiene conto di un'ulteriore sguardo, che è quello che qui ci parla.
Le ipotesi sono plausibili, e dotati di un indubbio interesse. Il problema è che sono empiriche, ma pretendono arrivare a un punto di vista assoluto, metafisico-trascendentale, concernente tutto il reale e le condizioni del nostro sguardo. Ma una teoria siffatta è quindi auto-distruttiva perché da un esperimento che passa ancora attraverso un ulteriore sguardo, non vi è assoluto che possa esistere - tentazione umanamente comprensibile: anche tra gli scientisti vi sono coloro i quali si curano di cose filosofiche. Die Grundversuchung...

Mi piacerebbe comunque avere una risposta al riguardo.
Jongleur is offline  
Vecchio 02-10-2007, 20.53.43   #3
Marius
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Riferimento: Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Non so quanto pertinenti, tuttavia espongo queste personali considerazioni.

Il più semplice modello orbitale quello di un elettrone attorno a un protone, è descritto dalla funzione di Shroedinger, che prevede che a un dato istante, in un dato punto dello spazio, esiste una certa probabilità che, attorno al protone, possa manifestarsi la carica elettrica negativa e, quindi, la natura corpuscolare dell'elettrone.....
Questa natura di tipo, direi, "ondulatorio" della "particella" elettrone (almeno dal punto di vista dell'oscillazione di probabilità), è alla base dell'effetto tunnel, per il quale due nuclei schermati da una nube elettronica che tenderebbe a respingerli possono sfruttare una "finestra probabilistica" e scontrarsi, se indirizzati l'uno contro l'altro a una certa velocità. In pratica superano una barriera energetica superiore alla propria "passandoci in mezzo".

Tutto ciò dovrebbe far riflettere sulla natura della materia........Non credo che sia logico pensare a un brusco "salto" da particelle a onde (fotone compreso ).

Io ripropongo ancora una volta il concetto di materia continua, fino a che non saranno trovati i monopoli magnetici o i mediatori quantistici della gravità....E la vedo dura......

(Fra l'altro il "punto" è solo un concetto matematico, perchè fisicamente non ha estensione).
Marius is offline  
Vecchio 02-10-2007, 21.48.31   #4
nexus6
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Riferimento: Ulteriore domanda

Citazione:
Originalmente inviato da Jongleur
Non è che non vi siano elementi interessanti in tutto ciò. Tutt'altro.
Un problema passa però per valichi teorici.
L'ultima ipotesi presa in considerazione, e cioè la complementarietà cinetica e l'inclusione dell'osservatore nel tutto, non tiene conto di un'ulteriore sguardo, che è quello che qui ci parla.
Le ipotesi sono plausibili, e dotati di un indubbio interesse. Il problema è che sono empiriche, ma pretendono arrivare a un punto di vista assoluto, metafisico-trascendentale, concernente tutto il reale e le condizioni del nostro sguardo. Ma una teoria siffatta è quindi auto-distruttiva perché da un esperimento che passa ancora attraverso un ulteriore sguardo, non vi è assoluto che possa esistere - tentazione umanamente comprensibile: anche tra gli scientisti vi sono coloro i quali si curano di cose filosofiche. Die Grundversuchung...

Mi piacerebbe comunque avere una risposta al riguardo.
Per me, invece, sarebbe interessante tu riformulassi la tua questione perchè, penso, poco l'ho intesa...

Quando parli di quella "pretesa" intendi le "mie" ipotesi? Avrebbero la pretesa di giungere ad un punto di vista "assoluto", "metafisico-trascendente"? Beh... quali accidenti d'ipotesi umane non hanno in sostanza questa pretesa... ... ma comunque il mio ultimo tendere... "Ma ancora l'elettrone non è solo "uno" con tutti gli altri, ma anche con il sistema di "fenditure", con l'apparato da cui viene prodotto e sparato e d'altronde con lo sperimentatore, senza il quale l'"elettrone" neanche esisterebbe... " ... era piuttosto un mio anelare di cuore, più che di mente razionale... ... poco a che vedere con il tema del presente thread...

Non comprendo cosa intendi con "la complementarietà cinetica e l'inclusione dell'osservatore nel tutto, non tiene conto di un'ulteriore sguardo, che è quello che qui ci parla..."

... mi spieghi, se vuoi?

Dunque sei interessato... ed allora cosa ne pensi della plausibilità di ciò che ho scritto, a parte il volo di cuore?



p.s. se comunque intendi parlare di "scientismo" non è questo il thread adatto e francamente poco m'interessa attualmente, c'è la sezione Filosofia oppure anche qui in Scienze, in un altro thread magari aperto da te... in cui brevemente potrò dire la mia.

p.s.2 se poi vuoi appiccicarmi addosso quell'etichetta... ti assicuro... caschi proprio male... ... in questo forum penso qualcuno ve ne sia, ma non sono io...
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Vecchio 02-10-2007, 23.34.54   #5
Rainboy
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Riferimento: Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Citazione:
O forse che non esista un "singolo" elettrone, ma esso è legato agli altri? Ciò sarebbe in "accordo" con la possibile spiegazione anche del quantum entanglement, in cui sembra vi sia un'azione a distanza istantanea tra due sistemi separati spazialmente... e dunque i "due" sistemi non sono in realtà due, ma uno solo, anche se noi fisicamente li possiamo sperimentare come "due". Un singolo elettrone è uno, ma in realtà non è un'unità completa, ma è uno con tutti gli altri e collettivamente tale "incompletezza" potrebbe essere rappresentata proprio dal fatto che nel singolo evento non posso vederne anche la natura "ondulatoria" (il singolo elettrone non produce una figura d'interferenza), ma solo considerando collettivamente l'insieme degli elettroni posso rivelarla. Ma ancora l'elettrone non è solo "uno" con tutti gli altri, ma anche con il sistema di "fenditure", con l'apparato da cui viene prodotto e sparato e d'altronde con lo sperimentatore, senza il quale l'"elettrone" neanche esisterebbe...

Nella mia ignoranza, anche io ho sempre teso come Nexus a vedere i risultati di esperimenti simili a quello lui descritto, come una conferma dell'enigmatica capacità di interazione di queste particelle fra loro tramite stati della realtà differenti da quelli percettibili. Il fatto che siano particelle capaci di muoversi a velocità luce (fotoni) o quasi-luce (elettroni) e che siano verosimilmente sottoposte agli estremi effetti della teoria della relatività, naturalmente, aiuta questa visione con un po' di sano "misticismo spaziotemporale"... ma proprio perché con il misticismo non si combina molto, e dato l'assunto che io sono un nulla in meccanica quantisitca, è bene lasciar parlare chi ne sa più di me.
Spirito!libero a suo tempo mi spiegò l'inconciliabilità di questo tipo di visione, per certi versi non troppo dissimile dai tentativi einsteiniani sulle "variabili nascoste", con i modelli attualmente accettati e con i risultati sperimentali.
Io resto convinto della veridicità di alcune ipotesi filosofiche che contrastano con l'interpretazione di Copenhagen e i suoi derivati, ma in campo scientifico, che siano legittimi paladini, ovvero i fisici, ad esprimersi per avere l'ultima parola... e che siano loro a rompercisi sopra la capoccia
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Vecchio 03-10-2007, 00.42.41   #6
Jongleur
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Che ne dici?

Io ho ovviamente una formazione filosofica, ma la questione che tu sollevi è molto più interessante di quelle abbozzate della sezione filosofia (capirai). Ciò non toglie che io poco riesca a controllare la tua ipotesi dal punto di vista strettamente scientifico. Ma mi sembra verosimile, e con un po' di sforzo posso seguirla fino alle sue conclusioni. Il problema che ti ponevo è comunque il problema di metodo. Se non ti interessa, non preoccuparti, vedo che la discussione avanza bene e anzi mi rincresce non essere in grado di contribuirvi partendo dal vostro "continente". Continuerò comunque a leggervi e cercare di carpirvi.

Sai qual è il fatto? E' che a un certo punto non vi è più distinzione tra scienza e filosofia. Frase di cui si abusa volentieri, ma vorrei spiegarti.
Quello che tu sollevavi mi sembrava una questione sorpassante i confini della scienza applicata, proponendosi come teoria base del reale. Ora, in questo campo non vuol dire che la scienza si "intersechi" con la filosofia ma che, più profondamente forse, è obbligata a perdere i contatti con la semplice interpretazione dell'esperimento, per porsi, per così dire, auto-includente. Da questo momento, la posta in gioco è alta, perché viene a mancare il circolo calcolo-risultati, in quanto questi ultimi vengono ri-interpretati a favore di un'ulteriore teoria che include, come dicevo, anche il rapporto osservatore/risultati-che-si-sono-trovati.
Con "scientismo" non intendevo una connotazione necessariamente negativa (à la Bergson); piuttosto il semplice atteggiamento che vede nella scienza empirica un procedimento adatto ad indagare in metafisica in altre attività umane.
L'inversione della tua tesi che ti propongo qui, l'umstuelpen per dirla con Marx, sarebbe questa: tu che vuoi rimettere tutto in un'unica realtà nella tua Sehnsucht, saresti il primo a non poterlo fare, visto che prima dividi la realtà secondo degli schemi scientifici precostituiti attraverso lo sguardo empirico, e poi vuoi reinterpretarli prescindendo da essi al punto da includere lo spettatore stesso.
La mia risposta, che è provocatoria ma anche amichevole, è: non puoi fare questo perché non puoi dividere il reale sulle basi della scienza (che ha mai detto che esistono delle particelle o delle onde "staccate" da un tutto? Presupposto dello sgurdo scientifico che deve agire sulle cose dalle evidenze empiriche). Il tuo errore non sarebbe un errore di plausibilità (sei plausibile, mi sembra), ma di approccio, di fondo. Non puoi rimettere insieme qualcosa che magari non è mai stata separata, insomma (magari, perché neanche questo è sicuro! Siamo quindi fuori da tutti i gangheri!)
Spero di essere stato più chiaro di poc'anzi.
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Vecchio 03-10-2007, 01.37.42   #7
spirito!libero
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Riferimento: Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Citazione:
“Il sistema di "fenditure" macroscopico dovrebbe costituire per il sistema microscopico "elettrone" l'obbligo di una "scelta" sul futuro modo di comportarsi dell'elettrone ed eliminare gli aspetti quantistici di quest'ultimo dato che la funzione d'onda dovrebbe irreversibilmente collassare (è così, mi chiedo?).”

Il sistema delle fenditure non è una “misurazione” perché non ci fornisce alcuna “osservabile” della funzione d'onda, per questo motivo quest’ultima non collassa quando attraversa le fenditure. Se collassasse non avremmo la figura di interferenza nemmeno con le due fenditure.

Dunque quando l’elettrone attraversa l’ostacolo con la doppia fenditura si comporta come un’onda perché la sua funzione non è collassata in un autostato dell’osservabile posizione.

Citazione:
“l'elettrone non può mostrare anche il suo aspetto ondulatorio che però si rivela dopo un numero sufficiente di impatti!”

Credo siamo a livello interpretativo del linguaggio. Penso che Bohr si riferisse al singolo elettrone non alla totalità di essi che danno la figura di interferenza, almeno quando comprese più a fondo la questione.

Citazione:
“cioè quell'unico passaggio "seleziona" naturalmente l'aspetto corpuscolare dell'elettrone.”

Non è il passaggio che lo seleziona. Durante il passaggio l’elettrone è ancora onda anche se passa da una sola fenditura, la figura scompare semplicemente perché un’onda che attraversa una singola fenditura non interferisce con se stessa, al massimo diffrange se la fenditura è dell’ordine della lunghezza d’onda e questo accade anche con gli elettroni che passano da una singola fenditura. L’elettrone si comporta come particella solo quando si imprime sulla lastra fotografica, cioè quando la funzione d’onda collassa in uno dei probabili autostati dell’osservabile posizione.

Citazione:
Che sia lo schermo, invece, a provocare il collasso della funzione d'onda?”

Esatto.

Citazione:
“vedo che questo corpuscolo è in realtà come fosse "guidato" nel suo percorso, dalle fenditure allo schermo?”

Perché quando passa dalle fenditure è un onda e dunque la sua probabilità di trovarsi in un punto “dell’onda” è data proprio dall’equazione di Shroedinger che è appunto una funzione d’onda.

Saluti
Andrea
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Vecchio 03-10-2007, 16.53.10   #8
nexus6
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Onde?

Citazione:
Originalmente inviato da Spirito!libero
Il sistema delle fenditure non è una “misurazione” perché non ci fornisce alcuna “osservabile” della funzione d'onda, per questo motivo quest’ultima non collassa quando attraversa le fenditure. Se collassasse non avremmo la figura di interferenza nemmeno con le due fenditure.
Domanda aperta... ti chiedo: ma l'interazione peculiare tra l'oggetto microscopico "elettrone" e l'oggetto macroscopico "fenditure" non dovrebbe provocare un fenomeno di decoerenza? Mi spiego e propongo poi, se vorrai ed avrai tempo di seguirmi con calma (posso attendere, eh... )

Citazione:
Originalmente inviato da Spirito!libero
Dunque quando l’elettrone attraversa l’ostacolo con la doppia fenditura si comporta come un’onda perché la sua funzione non è collassata in un autostato dell’osservabile posizione.
Come fai a sapere, senza una misurazione, che l'elettrone si comporta come un'onda (fisica)? (Non è molto da Bohr, questo). Se pretendi d'affermare "si comporta come..." allora hai misurato e se hai misurato c'è stata una proiezione della funzione di stato, cioè un collasso. Se dal comportamento postumo puoi dedurre che l'elettrone nell'attraversare le fenditure si è comportato come un'onda (fisica), allora deve essere avvenuto un processo di "misura" da qualche parte. Il discorso è lungo, leggi tutto e non fermarti a questa affermazione, se vuoi. Affermi che il collasso avviene sullo schermo e non prima e lì la funzione d'onda diviene autostato dell'osservabile posizione; ma mi chiedo e ti chiedo: se nel processo di "misura" sullo schermo si riesce a localizzare l'elettrone, allora perchè collettivamente le localizzazioni (i lampi) vanno a disporsi secondo le solite frange d'interferenza? So mi dirai "perchè l'elettrone è un'onda", ma quando affermi ciò penso che tu intenda onda (fisica) e NON il vettore di stato (matematico) che rappresenta il sistema nello spazio di Hilbert. Dunque se l'elettrone si comporta come onda fisica nel passaggio attraverso le due fenditure (e non vedo come tu possa affermarlo dato che nell'unica singola misura che pretendi avvenga l'elettrone si comporta come una particella), esso dovrebbe "colpire" ogni zona delle frange, dando luogo, anche il singolo elettrone, ad una tenue figura d'interferenza, poi rafforzata dai successi arrivi. Ed invece ciò non succede, perchè l'interazione elettrone-schermo è tale che avviene una proiezione della sua funzione d'onda (matematica) nel sottospazio generato dagli autostati dell'operatore relativo all'osservabile "posizione".

Penso, non so, tu abbia mescolato onda (fisica), con funzione d'onda (matematica); prima di una misura non posso dire nulla sullo stato (fisico) di quel sistema, ma solo fare affermazioni probabilistiche tramite lo strumento matematico della funzione d'onda e dell'equazione di Schrodinger che ne descrive l'evoluzione temporale, ma questo penso tu lo sappia (pssst: dire che "l'equazione di Schrodinger è appunto una funzione d'onda" non ha alcun significato... o forse non ho ben compreso il significato della tua frase).

Insomma facciamo il solito gedankenexperiment: se pongo un rivelatore subito dopo le fenditure per sapere "dove" è passato l'elettrone, non avrò nessuna figura d'interferenza osservabile a posteriori, perchè "costringerò" l'elettrone a comportarsi come una particella; la successiva evoluzione dell'elettrone sarà determinata dalla sua funzione d'onda, autostato dell'osservabile posizione e sullo schermo nada frange d'interferenza... su questo siamo d'accordo? (Se il collasso è irreversibile, come affermano i sacri postulati... ma se non lo fosse?... sai qualcosa riguardo a questo? Perchè qualche tempo fa in verifiche sperimentali mi pare si sia potuta osservare la reversibilità del collasso della funzione d'onda; ho letto purtroppo tempo fa e non ricordo granchè... magari andrò a cercare).

Ora SpiritoLibero, lo schermo è effettivamente un processo di misura che determina un collasso, come quello del nostro virtuale rivelatore posto subito dietro alle fenditure, ma allora mi richiedo: se, come affermi, l'unico processo di misura è quello che avviene sullo schermo e si trova che le funzioni d'onda di tutti i singoli elettroni divengono autostati della variabile posizione, cioè è possibile localizzare l'elettrone come "particella", allora "dove" sta, dove risiede FISICAMENTE, e non solo matematicamente, quello che poi a posteriori si scopre? Cioè che non "tutte" le posizioni sono ugualmente probabili? Perchè se nei singoli impatti io affermo, come posso, che "l'elettrone si comporta come una particella", allora "dove" sta fisicamente il suo comportamento ondulatorio fisico? Perchè lo osservo collettivamente? Hai compreso queste domande?

E mi spingo pure un poco oltre, ma qui si entra ancor più nell'interpretazione e nella filosofia: credo che anche la peculiare interazione singolo elettrone-fenditure provochi un fenomeno di decoerenza, con la soppressione dell'interferenza, a cui potrebbe dar luogo anche il singolo elettrone dato che si potrebbe anch'esso comportare come onda fisica, ma NON si comporta così poichè il singolo dà luogo ad un impatto non già a frange d'interferenza, che si osservano solo a posteriori. Vi sarebbe dunque un collasso non "vero e proprio", non una misura fisica, in corrispondenza delle fenditure, ma comunque un'interazione tale da impedire che sullo schermo si osservi l'interferenza anche con singolo elettrone. Mi paiono plausibili tali conclusioni visto che sia il sistema di fenditure, fatto in quel peculiare modo, che lo schermo provvedono ad un meccanismo di "misura", due "misure" dunque, la prima delle quali non è possibile immediatamente visualizzare, perchè "spontanea", la seconda invece sì, dato lo schermo fluorescente... ma, pur ammettendo che lo stato del singolo elettrone sia completamente indeterminato sino al momento dell'impatto, come credo tu sostenga, allora da dove si può dedurre il comportamento collettivo ondulatorio osservato a posteriori, visto che il singolo evento di misura fa collassare il vettor d'onda su un autostato dell'osservabile posizione? Che si debba considerare una funzione d'onda collettiva, somma di quelle di tutti gli elettroni coinvolti e non quella del singolo elettrone?

D'altronde anche credo sia opportuno estendere il concetto di "misura"... anche un fotone che incide sulla superficie di un pianeta alieno è sottoposto ad un procedimento di "misura"... credo ciò vada proprio nella direzione di rendere meno antropocentrica questa "questione", considerando molto, ma molto più labile la suddivisione tra "osservatore" ed "osservato".

Concordo con Jongleur e RainBoy... ad un certo punto non vi è più distinzione tra scienza e filosofia, non abusando di tale frase... e forse quel "punto" proprio non vi è, ovvero tale distizione è illusoria... e dettata solo dalla mente umana... ed anche un po' di <<sano>> misticismo spaziotemporale magari permette di gettare luce sui tanti aspetti ancora bui e "contradditori" presenti... sano e moolto <<accorto>>, però, eh..!

Per Jongleur e le sue interessanti considerazioni... post successivo a parte... ... perchè le dita richiedono riposo... ...

Citazione:
Originalmente inviato da Jongleur
ma la questione che tu sollevi è molto più interessante di quelle abbozzate della sezione filosofia (capirai).
Capisco, capisco... e non sai quanto... ... lo prendo, infatti, come un grande, anzi "grosso" complimento...

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Vecchio 03-10-2007, 18.23.18   #9
spirito!libero
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Riferimento: Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Citazione:
“l'interazione peculiare tra l'oggetto microscopico "elettrone" e l'oggetto macroscopico "fenditure" non dovrebbe provocare un fenomeno di decoerenza?”

Gli elettroni e tutte le particelle interagiscono con il macroscopico continuamente. Anche quando l’elettrone attraversa l’emettitore “interagisce” teoricamente con esso. Non è la semplice interazione che crea decoerenza (che ricordiamo ancora deve essere ben compresa), vi sono dei requisiti precisi perché avvenga: l’interazione deve essere termodinamicamente irreversibile ed essere tale da interrompere la relazione di fase dell’onda.

Ripeto, qualsiasi sistema utilizziamo per “simulare” la doppia fenditura, se esso facesse collassare la funzione d’onda non avremmo alcuna figura di interferenza, giacchè gli elettroni non si comporterebbero più come onde.

Questa obiezione fu già posta da Einstein a Bohr nel famoso dibattito, ti invito a prenderne visione.

Citazione:
“Come fai a sapere, senza una misurazione, che l'elettrone si comporta come un'onda”

Lo so perché effettuo una misurazione a posteriori, cioè, so che ho un puntino su una lastra fotografica e che questo puntino va a impattare in un punto della lastra nel quale, se non si comportasse come un’onda ma come un proiettile, non potrebbe affatto impattare. Cioè la traiettoria di molti elettroni che poi formeranno la figura di interferenza, è spiegabile unicamente se consideriamo che esso si comporta con tutti gli altri elettroni come un’ onda prima dell’impatto.

Se non si comportassero come un’onda come spieghi la figura di interferenza ?

Inoltre, G.P. Thomson non avrebbe ricevuto il Nobel per aver mostrato che l’elettrone è un’onda.

Ogni tentativo di mettere in evidenza gli aspetti corpuscolari dei quanti distrugge ogni possibilità di evidenziarne contemporaneamente gli aspetti ondulatori e viceversa.

Citazione:
“onda Fisica”

Non si conosce perfettamente la natura dell’onda, alcuni la ritengono prevalemntemente “probabilistica” altri “fisica”.

Citazione:
“Non è molto da Bohr, questo”

Nonostante io consideri Bohr il più grande fisico del secolo scorso, non sono così ingenuo da fermarmi alla sua teoria, io vivo nel 2007.

Citazione:
“perché collettivamente le localizzazioni (i lampi) vanno a disporsi secondo le solite frange d'interferenza?”

Perché seguono le leggi probabilistiche delle soluzioni dell’ eq. di S. e perchè si comportano come un'onda.

Citazione:
“dove risiede FISICAMENTE”

La domanda non ha senso, perché concettualmente stai pensando all’elettrone come un puntino. La risposta, dal punto di vista classico, non ha senso perché è la seguente: in tutti i probabili autostati posizione, è cioè plurilocato, mentre una risposta sensata dal punto di vista della MQ è che si trova in sovrapposizione di tutti i possibili stati dell’osservabile posizione.

Saluti
Andrea
spirito!libero is offline  
Vecchio 03-12-2007, 18.25.09   #10
Il_Dubbio
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Riferimento: Sul dualismo onde-corpuscoli: un punto di vista e domande.

Citazione:
Originalmente inviato da nexus6
Vorrei discutere un poco dell’esperimento di interferenza con singoli elettroni, alla luce dell’interpretazione di Copenaghen ed in particolare del principio di complementarietà così come enunciato originariamente da Bohr, perché d’altronde è quello che nella divulgazione viene propagandato con l’altisonante nome di “dualismo onda-corpuscolo”.

Il_Dubbio

ciao -
E' la prima volta che scrivo in questo forum quindi la prima cosa che si fa è salutare -
La seconda è prendersi le responsabilità di ciò che si dice, ed io me le prendo nella maniera in cui non sono un fisico, e come tale ragionerò. Non sono però totalmente sprovveduto e in qualche maniera riesco a difendermi

Primo dubbio (è un dubbio minore) il vero principio (di cui esiste credo un teorema) è quello di indeterminazione in cui si pone un limite alla precisione con cui si possono misurare certe proprietà fisiche "complementari".

La conoscenza "esatta" di una proprietà fa cadere l'altra nell'assoluta indeterminatezza.
Esistono però le vie intermedie.

Citazione:
Originalmente inviato da nexus6
Ora mi chiedo cosa avvenga nell'interazione singolo elettrone-fenditure; considerando il nostro protagonista come un "qualcosa" di diffuso nello spazio, passerà per entrambe le fenditure e dovrà rivelare questo comportamento ondulatorio sullo schermo... e lo fa, ma solo come distribuzione statistica. Perchè, invece, sullo schermo avvengono singoli lampi? Che sia lo schermo, invece, a provocare il collasso della funzione d'onda? Ma se seleziona il "modo corpuscolo" come mai, poi, vedo che questo corpuscolo è in realtà come fosse "guidato" nel suo percorso, dalle fenditure allo schermo?

Il_Dubbio

Ripeto (poi sarà qualcuno che abbia una conoscenza migliore della mia a dire l'ultima parola), il principio di cui parli non è un principio, nessun teorema esiste, l'unico teorema esistente è quello che dice che più vogliamo conoscere esattamente una proprietà più l'altra proprietà complementare sarà indeterminata. Esistono però gli stadi intermedi.



Citazione:
Originalmente inviato da nexus6
O forse che non esista un "singolo" elettrone, ma esso è legato agli altri? Ciò sarebbe in "accordo" con la possibile spiegazione anche del quantum entanglement, in cui sembra vi sia un'azione a distanza istantanea tra due sistemi separati spazialmente... ...


Il_Dubbio

Ogni misurazione effettivamente sembra una situazione del tipo entanglement. Come se il corpuscolo sappia, anche se non vi è alcun scambio di informazione, cosa lo sperimentatore abbia deciso. Quando l'esperimento è tale che l'informazione della traiettoria della particella è certa, la figura di interferenza scompare, non solo lì, ma anche in tutte le possibili direzioni in cui si stava allontanando l'onda.

Citazione:
Originalmente inviato da nexus6
In realtà, dunque, la complentarietà-dualità onde-corpuscoli, così come viene spiegata in divulgazione, oltre ad essere molto vaga, perchè naturalmente non può far certo uso della matematica, è sostanzialmente scorretta là dove afferma e si sofferma nell'evidenziare che i due aspetti "corpuscolare" ed "ondulatorio" della materia sono in ogni caso mutuamente escludentesi

Il_Dubbio

E' molto vaga certo (io ne so qualcosa non essendo un fisico), perché essenzialmente non si capisce che natura abbia l'onda, rimane però essenziale la natura complementare senza la quale non si spiegherebbe il principio di indeterminazione. Infatti appena il corpuscolo è individuato esattamente, l'onda scompare in tutto l'universo.
Di diverso rispetto alla natura complementare di posizione e quantità di moto vi è che nel caso visto fino ad ora (almeno così io l'intendo)l'onda scompare ma essa stessa rappresentava anche la posizione della particella per cui non si può più parlare di sovrapposizioni di posizione, mentre nella natura complementare del secondo caso (posizione e quantità di moto) è determinabile sì la posizione, ma si può decretare la contemporanea sovrapposizione della quantità di moto.
Questo è ciò che ho capito io.

Citazione:
Originalmente inviato da nexus6
Oggetto e soggetto sono inscindibilmente legati ed un’interrogazione alla "realtà" (-> esperimento) è anche <in realtà> una richiesta a noi, ai nostri concetti, alla nostra idea, in questo caso, di cosa sia l’entità “elettrone”.

Il_Dubbio

L'esperimento della doppia fenditura va, secondo me, letta per capire la duplice essenza del sistema quantistico, come corpuscolo e onda. Il Dubbio rimane quando dobbiamo stabilire chi o cosa ci faccia osservare la posizione esattamente, se la singola fendidura aperta o la lastra infondo. Io credo entrambe. Esiste forse anche qua una specie di entanglement tra la chiusura della fenditura e la lastra in fondo. In base a questo ragionamento si potrebbe pensare (o almeno io penso così sino a prova contraria) che la particella sappia cosa noi vogliamo conoscere.

Pensiamo ad un possibile esperimento:tentiamo di chiudere una fenditura quando l'onda è gia passata ma prima che impatti sulla lastra. Come deve comportarsi l'onda che ormai è passata dalla doppia fenditura quando si trova difronte, e all'improvviso, una lastra fotografica che la individua?
Se la risposta è quello che prevedo, cioè il singolo corpuscolo, significa che la chiusura della fenditura è fondamentale e agisce come in una situazione entanglement, ovvero tra fenditure, lastra e osservatore.
Infatti non si spiega perchè l'onda scompaia improvvisamente in tutto l'universo appena io ho una conoscenza esatta sulla traiettoria.


Per finire, hai chiesto se la funzione d'onda è irreversibile oppure no. Come te io so che pare esistano esperimenti che indicano che la funzione d'onda può essere reversibile, fatti nel 90' dal gruppo di Chiao dell'Università di Berkeley. Purtroppo altro non so.

Ciao -
Il_Dubbio is offline  

 



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