Dwa tygodnie temu mniej więcej ja umieściłem w Dziale „Nauka” notkę zatytułowaną „Nie ma cząstek, sa tylko pola”.
W istocie, to nie był mój tekst, ja tylko zawiadamiałem o ciekawym artykule, który znalazłem w przedostatnim (wtedy) numerze American Journal of Physics, jak wziąłem go sobie do poczytania ze stojaka. Pomyślałem sobie, że niejednego z bywalców Działu „Nauka” może zainteresować. W notce zamiesciłem wiec kopię abstraktu i pierwszego akapitu z artykułu.
Chytrze jednak przemilczałem wtedy jedno – mianowicie, o niecałe 50 stron dalej, w następnym (czyli wtedy już ostatnim) numerze znalazłem inny artykuł, który reprezentuje, w pewnym uproszczeniu może mówiac, tezy diametralnie przeciwne do tego pierwszego: mianowicie, że cząstki są cząstkami, a nie żadnymi falami ani ploami – a fale, związane z cząstkami, owszem, są, ale są to owe „fale-piloty” z oryginalnej koncepcji de Broglie’a. Jak wiadomo, ksiażę de Broglie, na którejs tam Konferencji Solvay’owskiej, został zakrzyczany przez Bohra, Borna i Heisenberga. Ponoć Schroedinger i Einstein byli „po stronie de Broglie’a”, ale jakoś się wtedy nie wychylali i wyszlo na to, że zwycięstwo przypadło poglądom tamtej trójcy i ich wykładnia, później ochrzczona mianem „Interpretacji Kopenhaskiej”. Stała sie ona dominującym ujęciem mechaniki kwantowej i ta sytuacja trwa chyba do dziś. De Broglie schował się później ze swoimi „falami pilotującymi” w mysią dziurę i już wiecej z tym pomysłem nie wyskakiwał. Jednak koncept ten ożywił na nowo po ćwierci wieku niejaki Dawid Bohm (mówi się, że „niezależnie”, bo o szczegółach wykładni de Broglie’a i o wydarzeniach na owej Konferencji Solvay’a nie wiedział – ponoć protokoły z dyskusji na Konferencji nie zostały opublikowane w żadnym szeroko dostępnym czasopiśmie i mało kto w ogóle wiedział o tamtej dyspucie). Bohm na kanwie tego samego pomysłu stworzył coś, co sie teraz zwykle nazywa „Mechaniką kwantową Bohma”. Jest to ujęcie konkurencyjne w stosunku do „Interpretacji Kopenhaskiej”. Mechanika Bohma miała i ma nadal swoich zwolenników; do takich znańszych postaci z tego grona należał John Bell, ten od „Twierdzenia Bella”.
Ja broń Boże nie zamierzam sie opowiadac po jakiejkolwiek stronie, bo zdecydowanie nie czuję się kompetentny. Wiec tylko relacjonuję to, co wiem o tym całym sporze. Niewykluczone, że moja krótka opowieśc nie jest w 100% ścisła. O tamtej Konferencji Solvay’a gdzies czytałem, ale pewnie ze dwa-trzy lata temu i nie jestem pewien, czy wszystko dobrze zapamietałem. Dlatego, jakby kogoś to interesowało, to prosze sie za bardzo na mojej niniejszej opowiastce nie opierac, tylko raczej odszukać dokładniejsze relacje o sprawie.
A poniżej kopiuję tytuł, nazwisko autora, abstrakt i pierwsze dwa akapity z artykułu. Jest on wyraźnie „po linii de Broglie i Bohma”, czyli po linii zdecydowanie konkurencyjnej do tamtej z artykułu, o którym pisałem przed dwoma mniej wiecej tygodniami.
Nawiasem mówiąc, kiedy czytalem ten artykuł, o którym dzis mówię, to mi sie dziwnie czegoś przypomniał znany fragment z „Kwiatów Polskich” Juliana Tuwima, mianowicie:
„Niech prawo zawsze prawo znaczy,
A sprawiedliwość – sprawiedliwość!”
(wielu dzis chętnie by chyba „zapomniało”, że autorem tych słów był Tuwim – ale to tak na marginesie).
Przyszło mi na myśl, że, parafrazując, myśl przewodnią przedstawianego dzis artykułu mozna by było ując podobnie:
„Niech cząstka zawsze cząstka znaczy,
A fala niech zawsze falą będzie!
#############################################
The pilot-wave perspective on quantum scattering and tunneling
Travis Norsena
Smith College, Northampton, Massachusetts 01060(Received29 October 2012; accepted I February 2013)
The de Broglie-Bohm "pilot-wave" theory replaces the paradoxical wave-particle duality of ordinary quantum theory with a more mundane and literal kind of duality: each individual photon or electron comprises a quantum wave (evolving in accordance with the usual quantum mechanical wave equation) and a particle that, under the influence of the wave, traces out a definite trajectory. The definite particle trajectory allows the theory to account for the results of experiments without the usual recourse to additional dynamical axioms about measurements. Instead, one need simply assume that particle detectors click when particles arrive at them. This alternative understanding of quantum phenomena is illustrated here for two elementary textbook examples of one-dimensional scattering and tunneling. We introduce a novel approach to reconcile standard textbook calculations (made using unphysical plane-wave states) with the need to treat such phenomena in ten-ns of n6rmalizable wave packets. This approach allows for a simple but illuminating analysis of the pilot-wave theory's particle trajectories and an explicit demonstration of the equivalence of the pilot-wave theory predictions with those of ordinary quantum theory. (D 2013 American Association of Physics Teachers. [http://dx.doi.org/10.11 19/1.47923751
1. INTRODUCTION
The pilot-wave version of quantum theory was originated in the 1920s by Louis de Broglie, re-discovered and developed in 1952 by David Bohm, and championed in more recent decades especially by John Stewart Bell.' Usually described as a "hidden variable" theory, the pilot-wave account of quantum phenomena supplements the usual description of quantum systems-in terms of wave functions-with definite particle positions that obey a detenninistic evolution law. This description of quantum theory can be understood as the simplest possible account of "waveparticle duality:" individual particles (electrons, photons, etc.) manage to behave sometimes like waves and sometimes like particles because each one is literally both. In, for example, an interference experiment involving a single electron, the final outcome will be a function of the position of the particle at the end of the experiment. (In short, detectors "click" when particles hit them.) But the trajectory of the particle is not at all classical; it is instead determined by the structure of the associated quantum wave which guides or "pilots" the particle along its path.
The main virtue of the theory, however, is not its deterministic character, but rather the fact that it eliminates the need for ordinary quantum theory's "unprofessionally vague and ambiguous" measurement axioms[2]. Instead, in the pilotwave picture, measurements are just ordinary physical processes, obeying the same fundamental dynamical laws as other processes. In particular, nothing like the infamous "collapse postulate"-and the associatedCopenhagen notion that measurement outcomes are registered in some separately postulated classical world-are needed. The pointers, for example, on laboratory measuring devices will end up pointing in definite directions because they are made of particles-and particles, in the pilot-wave picture, always have definite positions.
