Mechanika kwantowa zajmuję się relacjami pomiędzy falową własnością materii i falową własnością cząstek, Nie wyjaśnia zaś natury tych fal.
Mechanika kwantowa jest najlepszym modelem opisującym rzeczywistość na poziomie subatomowym jaki do tej pory wymyślił człowiek.
Nie znam autorów tych cytatów ale są to słowa ludzi którzy obiektywnie patrzą na MQ i z którymi się zgadzam w 100%.
Prawda
Materia ma własności które można opisać za pomocą równań falowych.
Fałsz
Zostało udowodniona iż materia ma falowa podstawę bytu.
Prawda
Mechanika kwantowa jest najlepszym modelem, jaki do tej pory wymyślił człowiek
Fałsz
Natury działania MQ nie da się zrozumieć i nikt nigdy tego nie zrozumie.
Kiedyś myślałem że w miarę gdy będę zwiększał swoją wiedzę, to zacznie mi się kreować falowa natura bytów. Jednak im głębiej wchodzę tym bardziej kreuje mi się w głowie klasyczna natura własności falowych.
W notce tej postaram się złamać argumenty jakie często stawia się na poparcie założenia, że podstawą bytu są fale i jakoby tych zjawisk nie da się wytłumaczyć na gruncie Fizyki klasycznej.
Zacznę od złamania pewnego schematu z fizyki klasycznej który według mnie wiele zawinił. Założenie jest proste. Bryła sztywna na poziomie atomowym nie ma własności bryły sztywnej. Poszczególne punkty materialne poruszają się względem siebie. Powodem tych przemieszczeń są oscylacje spowodowane możliwością gromadzenia energii wewnętrznej. Możliwość gromadzenia energii wewnętrznej daje wewnętrzna struktura złożona z wielu obiektów, które mają punkty równowagi względem siebie i zaabsorbowanie energii skutkować będzie oscylacją tej struktury wokół wielu środków równowagi. Licząc że struktura atomu zaczyna się od kwarków, to w samym atomie wodoru elementów tych jest cztery. W pierwiastku żelaza licząc co najmniej 55 nukleonów po trzy kwarki każdy i 26 elektronów daje 191 elementów. Kwarki dodatkowo mogą mieć swoją strukturę co zwiększa ilość elementów. Dla mnie to nic dziwnego że z naszego punktu widzenia ruch ten jest chaotyczny i raczej niemożliwy do eksperymentalnego zbadania na obecnym zaawansowaniu technologicznym. Skoro wyliczenie poszczególnych stanów jest praktycznie niemożliwe, najlepszym co można zrobić jest wyznaczenie prawdopodobieństwa występowania tych stanów i tu jest właśnie siła MQ.
Następnym argumentem jest zjawisko tunelowania, czyli przejście cząstki przez barierę potencjału większą od energii cząstki. Na wstępie przypomnę ważne założenie wymyślone już przez filozofów Greckich, którymi kierował się Newton jak i Fizyka aż do XIX wieku. Zakłada ona istnienia niepodzielnych bytów mające swoje cechy, oraz różne stany tych bytów które mogą osiągać, a wszelkie zmiany stanów tych bytów należy upatrywać w oddziaływaniu między tymi bytami.
Czym jest bariera potencjału w praktyce? Dla ułatwienia podam barierę potencjału złożoną z trzech takich samych atomów. Energią potencjalna jest zależna od odległości między atomami. Z tego co rozumiem to zakłada się iż bariera jest bryłą sztywną i odległości między cząstkami się nie zmieniają. Jest to w praktyce stan nie osiągalny. A wyliczanie w ten sposób energie są wartością średnią. W rzeczywistości cząstki oscylują. Należy więc określić maksymalne wychylenie oscylatora i na podstawie tego wyliczyć minimalną barierę potencjału. Średnia minimalna energia potencjalna się nie zmienia ale występują minima mniejsze od średniej bariery potencjału (rys1).
(ΣEpn)/n=Epś
Epś - średnia energia potencjalna
n – ilość cząstek
I Znów przy bardzo skomplikowanych oscylacjach dużo łatwiejszym sposobem jest wyliczenie prawdopodobieństwa ich występowania. Przedstawiony tu przykład pokazuje pewien schemat który charakteryzuje bariery potencjałów. Bariery potencjałów są wyznaczane w polach oddziaływań centralnych i oscylacje cząstek czyli zwiększanie odległości między nimi będą miały wpływ na wartość energii potencjalnej.
Kolejnym stereotypem jest brak możliwości postawienia ołówka na ostrzu, co rzekomo nie jest możliwe do wyjaśnienia w sposób klasyczny. Niektóre naprawdę inteligentne osoby z ogromną wiedzą powtarzają ten argument nie zastanawiając się nad nim. Pokazuje to słabość ludzkich umysłów. Argument ten był wymyślony ponad 120 lat temu i na tamtejszą wiedzę wydawał się słuszny, jednak obecnie prosta analiza go obala. Ołówek jak i podłoże nie są bryłami sztywnymi, a składa się z wielu punktów materialnych które oscylują względem siebie. Wraz z oscylacją punktów materialnych oscyluje też środek ciężkości całego ołówka (rys2). Maksymalne wychylenie środka ciężkości nie może być większa niż suma maksymalnych wychyleń wszystkich oscylatorów
Qxmax=Σ(Qnxmax)/n
Q – wektor siły środka ciężkości
n – ilość oscylatorów
Wiem że podana definicja jest mocno przesadzona, ale obecnie nie umiem stworzyć bardziej precyzyjnej definicji.
Następnym zagadnieniem jest fakt iż podłoże jak i grot ołówka nie mają kształtów liniowych a składają się ze oscylujących sferycznych atomów. Obiekt „leżący” na podłożu i mający w danej chwili zerową energie potencjalną, czyli stan stabilny, wyniku oscylacji cząstek podłoża zwiększa swoją energie potencjalną i przechodzi w stan niestabilny rys3.
Do tego dochodzi efekt Casimira i niech teraz ktoś spróbuje obronić tezę iż brak możliwości postawienia ołówka na ostrzu jest sprzeczne z mechaniką klasyczną,
Prawo Bragga. Według wielu podręczników prawo te jest dowodem na falowa naturę materii i jest sprzeczne z Fizyką klasyczną. Tu z pomocą przychodzi prof. Gryziński Fizyk zapomniany. Do tej pory był on dla mnie za trudny ale powoli zaczynam go rozumieć.
Założył on że własnością fotonu jest oscylacja pola elektrycznego. I wyprowadził wzór na oddziaływanie przebiegającej z dużą prędkością cząstki ze zmiennym polem elektrycznym, a nieruchomym centrum siły z ładunkiem elektrycznym Q.
F=((QKsin(ωt+ϕ)/r^k)ř
Przyznam że nie wiem czemu jest tu r^k według mnie powinno być r^2. Czytelników proszę o podpowiedź.
Znając tą siłę podał wzór na zmianę wektora pędu
δp=∫+∞-∞ F(D,t)│z=ct dt
(Znów nie wiem skąd się wziął człon │z=ct)
po wycałkowaniu wyszło mu
δp=δpmax sinf
gdzie kąt f określa fazę oscylacyjnego pola fotonu odpowiadającą momentowi mijania jądra, a czynnik δpmax zależny od parametru zderzenia D, ma postać:
δpmax(D)=(ƘQKe^(-ωD/c))/(cD^(k-1)) gdzie Ƙ≈1
(Przyznam że tego momentu nie rozumiem ale zakładam że Gryziński wie co robi.)
Następnie patrząc na geometrie przejścia pod kątem fotonu rys 4, pomiędzy jednoimiennymi ładunkami oddalonymi od siebie o odległość d (uporządkowana struktura kryształu) można wyznaczyć zmianę kierunku lotu jako sumę zmian pędów δpa δpb pochodzących od ładunków Qa i Qb.
Dla fotonu który przejdzie w odległości 1/2d mamy
δpab=δpmax(sinfa-sinfb)
Gdzie fa i fb są kątami fazowymi fotonu w momencie mijania ładunków Qa i Qb.
Oznaczamy teraz przez f kąt fazowy w momencie przechodzenia fotonu przez punkt centralny pomiędzy ładunkami, a przez Df przesunięcie fazowe na odcinku 1/2dsinq. Zmiana kąta fazowego Df zależy od okresu drgań pola elektrycznego fotonu T i od interwału czasu Dt potrzebnego na przebycie odcinka drogi 1/2dsinq, który przy stałej prędkości c wynosi:
Dt=1/2dsinq(1/c)
daje to
Df=2pDt/T
Zakładając że
fa=f-Df oraz fb=f+Df
równanie opisujące rozproszenie przyjmuje postać
δpab=2δpmaxcosϕ dla sindϕ i sin(2Πdt/T)
Z powyższego wynika, że dpab=0, to znaczy foton przejdzie pomiędzy centrami nie zmieniając kierunku ruchu, o ile argument funkcji sinus będzie całkowitą wielokrotnością liczby p, a więc kiedy będzie mieć miejsce następująca relacja czasowa
Dt=n1/2T
Biorąc pod uwagę zależność Dt=1/2dsinq(1/c) i oznaczając przez L odcinek drogi jaki przebiega foton w czasie jednego okresu drgań (L = cT) otrzymujemy odpowiednik formuły Bragga:
dsinq=nL
Brakującej dwójki Gryziński szuka w fakcie że istnieją dwa rodzaje ładunków. Ja upatrywałbym rozwiązania z faktu że kształt powierzchni odbijającej nie jest linią prostą lecz funkcją okresową. Tak więc nie wystarczy że foton przejdzie pomiędzy atomami z niezmienionym kierunku lotu musi jeszcze zostać symetrycznie odbity tak by kąt padania równy był kątowi odbicia. Tylko w ten sposób foton może się wydostać z kryształu. Musi więc istnieć symetria między wiązaniem wejścia, wyjścia oraz kątem padania i odbicia.
We wzorze dsinq=nL w miejscu gdzie powinien się odbić foton nie ma powierzchni która może go odbić. Symetria ta zachodzi dopiero przy 2dsinq=nL. Rys 5.
Przyznam się że nie umiem sprawdzić poprawności tych wyliczeń, ale w ten sam sposób szukałbym rozwiązań klasycznych dla tego zjawiska. Dlatego też prawo Bragga należy traktować jako klasyczne przejście oscylatora magnetycznego między dwoma ładunkami. Dodam jeszcze że na tych samych zasadach Gryziński stworzył również model przejścia oscylatora magnetycznego przez podwójna szczelinę. Model który przewiduje powstawanie obrazu interferencyjnego punkt po punkcie i który przewiduje pojawianie się bocznych odbić tego obrazu. Czyli dokładniej opisujący zdarzenie niż ogólnie przyjęty model interferencji falowej.
Przyczyną sukcesu MQ jest wytłumaczenie wielu zjawisk za pomocą równań falowych, które to nie da się wytłumaczyć na bazie fizyki klasycznej. Tak myślano ponad sto lat temu i ten dogmat nadal jest z głównych argumentów jakoby na podstawie fizyki klasycznej nie można było opisać mikroświata. Zastanówmy się więc co to są równania falowe. Podstawą do tych równań jest analiza Fouiera. Szereg Fouiera pozwala rozłożyć funkcje okresową na sumę funkcji trygonometrycznych. Wniosek: trzeba znaleźć klasyczne formy funkcji okresowych.
Czy oscylator można opisać za pomocą funkcji okresowej? Absolutnie tak
Czy potencjał elektrostatyczny powierzchni kryształu można opisać za pomocą fali stojącej? Absolutnie tak
Czy istnieją klasyczne cząstki sztywne? Nie znam takich
Czy istnieją liniowe kształty, geometrie w mikroświecie klasycznym? Nie znam takich.
Niech mi więc ktoś wytłumaczy czemu równania falowe są sprzeczne z mechaniką klasyczną?
Sprzeczna z mechaniką klasyczną jest interferencja cząstki samej z sobą i przejście jej przez obie szczeliny naraz. Problem polega na tym że jak do tej pory nikt nie udowodnił tych zjawisk.
Nikt nigdy nie udowodnił że jakakolwiek cząstka znalazła się w dwóch szczelinach naraz.
Nikt nigdy nie udowodnił że jakakolwiek cząstka mogła oddziaływać sama ze sobą.
Obraz interferencyjny powstaje zawsze punkt po punkcie nie ma żadnego rozejścia się cząstki.
Jeżeli przysłonimy część obrazu interferencyjnego, to cząstki które ominą zasłonę nie odtworzą obrazu interferencyjnego w miejscach zasłoniętych.
Eksperymenty z liczbą szczelin większą niż dwa nie potwierdzają nakładania się super pozycji z fali powstałej przy każdej szczelinie. Ważna jest odległość między szczelinami. Nie ważna jest ilość szczelin.
Pytanie jest proste, czemu cząstki interferują jedynie po przejściu przez podwójna szczelinę, a nie wykazują interferencji w innych przypadkach. Odpowiedź jest nad wyraz prosta. Zjawisko interferencji zachodzi w szczelinie której własności determinują zmianę toru lotu cząstki. I to w oddziaływaniu szczeliny z cząstką należy szukać rozwiązań tego zagadnienia. I tak właśnie zrobił Gryziński.
Dualizm korpuskularno-falowy nie ma odniesienia w otaczającej nas rzeczywistości. Dla mnie fala oceaniczna przejawia dualizm korpuskularno-falowy. Czy ktoś uzna fale oceaniczną za cząstkę? Mimo to gdy fala jest mała energia niesiona przez nią może odbić się na przykład od statku, z takimi samymi konsekwencjami jakby w statek uderzyła cząstka posiadająca taką samą energie jak fala. Jeżeli fala będzie odpowiednio duża podniesie statek przejdzie pod nią nie zmieniając kierunku pędu statku. Idealny dowód na dualizm korpuskularno-falowy.
Jak na bloga to tekst jest już zbyt długi więc przerwę na tym. W najbliższym czasie postaram się napisać klasyczne alternatywy dla przeskoku kwantowy, rozpadu jąder atomowych, oscylacje struktury atomowej, energia termiczna, promieniowanie elektromagnetyczne choć kazdy z tych tematów wymaga sporego poświęcenia czasu.
Podsumowując.
Im bardziej poznaje ten fantastyczny mikroświat tym bardziej utwierdzam się w przekonaniu że mechanika kwantowa jest klasycznym opisem świata subatomowego.
Inne tematy w dziale Technologie
