Az elektron valószínűség eloszlásának megértését hogyan tudnám megérteni? Hogyan tudnál erre rávezetni?

"Szóval a kérdezőnek ismét azt javaslom, hogy felesleges elképzelnie, mert a kvantumfizika csupán egymásmellé írt szavak összessége, ami köszönőviszonyban sincs a valóságos, létező világgal."

Ha ezt nem írtad volna le, akkor okosabb maradtál volna. Ez csak egy tudatlan laikus hozzászólása.

" Igen, leír jól jelenségeket, ettől még nem lesz igaz."

A fizika egy empírián alapuló, modellalkotó tudományág. Azt tekintjük benne igaznak, amelyet ellentmondásmentes, sok mérési eredménnyel alátámasztott, bármikor és bárki által megimételhető kísérletekkel ellenőrizhető olyan modellel tudunk leírni, amely illeszkedik a korábbi fizikai ismereteinkhez. A kvantummechanika ezt teljesíti, tehát ilyen értelemben igaznak tekinthető.

"A valós világ jelen LEGJOBB modellezése. [...] És ezt remekül teszi."

Jó, akkor a világ legjobb modellezése, de vannak emberek, akik a valóságra kíváncsiak, nem pedig modellekre.

"Azt tekintjük benne igaznak, amelyet ellentmondásmentes, sok mérési eredménnyel alátámasztott, bármikor és bárki által megimételhető kísérletekkel ellenőrizhető olyan modellel tudunk leírni, amely illeszkedik a korábbi fizikai ismereteinkhez."

Jó, akkor te tekintsd ezt igaznak, ettől még vannak emberek, akik intellektuálisan nem elégednek meg annyival, hogy az elektron egy függvény, mert le lehet vele írni dolgokat.

"vannak emberek, akik a valóságra kíváncsiak, nem pedig modellekre"

Hát ezt cseszheted. Az érzékszerveid alapján az agyad is csak egy modellt csinál a világról és te azt tartod valóságnak.

Amit az érzékszerveid nem tudnak a fejedbe juttatni, nem tudod megfogni, megnézni, megnyalni, azt még indirektebben modellezve kapod.

A valóságfogalmaddal van a baj, nem a fizikával.

#12

A fizika nem varázslat, és nem mindentudó. Akik a "valóságra" kíváncsiak, azok filozófiával foglalkoznak.

De azért én előbb megkérdezném tőlük/tőled, hogy mit kell valóság alatt érteni. Mert ezt sem te, sem más nem tudja úgy definiálni, hogy annak ne legyen köze a valóságról szerzett tapasztalatokhoz, mérési eredményekhez. És máris a fizikánál tartunk...

"Jó, akkor te tekintsd ezt igaznak, ettől még vannak emberek, akik intellektuálisan nem elégednek meg annyival, hogy az elektron egy függvény, mert le lehet vele írni dolgokat."

Az intellektuális elégedettség egy szubjektív dolog és az ún. valóságot vajmi kevéssé hatja meg. Attól, mert személy szerint neked nem tetszik az, hogy az elektront egy hullámfüggvénnyel írjuk le, és ezen a leíráson alapul a modern fizika és technológia is, nem befolyásolja a tényt, hogy ez a most rendelkezésre álló legjobb leírás. És ilyen értelemben ezt kell igaznak tekinteni, és nem azt, amiben az elektron egy kis golyóbis. Ez bizonyos esetekben kielégítő kép, de általában nem. Mivel ilyen a valóság.

Úgy gondolom, fölösleges kiemelni a kérdést.

A valóságot jobban leírja a kvantummechanika, mint a golyóbis modell a klasszikus fizikában.

Ezek után, ha téged a valóság érdekel, akkor a kvantummechanikát fogod megnézni.

Ha nem érted, akkor is, mert amit ezzel számolsz, az pontosabb lesz - esetenként csak ez lesz a pontos - ellentétben a klasszikus fizikával.

Ahogy korában már elmondták (többek között én is, lásd az 5., 7., 11. és 14. válaszokat), a hullámfüggvény egy mikrofizikai rendszer teljes leírását adja meg, de csak valószínűségi szinten.

A hullámfüggvény általában komplex, és abszolútérték négyzete adja meg egy (vagy több) részecske megtalálási valószínűség-sűrűségét az adott pontban (vagy akár adott impulzusállapotban, ugyanis a hullámfüggvénynek nemcsak koordináta-reprezentációja létezik). Egy rendszer hullámfüggvénye bizonyos

fizikai mennyiségek függvénye, amelyeknek egy adott értéke mellett lehet beszélni a rendszer hullámfüggvényéről. Pl. egy elektronnak egy atomban van főkvantumszáma, mellékkvantumszáma, mágneses kvantumszáma és spin kvantumszáma is. Ha ezeket adottnak tekintjük, akkor az egyben az elektron hullámfüggvényét is meghatározza az adott atomban.

Ugyanakkor a hullámfüggvény időfejlődését leíró egyenlet, a Schrödinger-egyenlet lineáris, ami azt jelenti, hogy ha van két különböző megoldása, akkor azok lineáris kombinációja is megoldás, vagyis ez is lehet hullámfüggvény. Ebből következően egy rendszer több olyan állapot szuperpozíciójában is lehet egyidejűleg, amelyek különböző kvantumszám-együttessel írhatóak le, azaz egy elektron lehet pl. két pályán egyszerre, vagy lehet két helyen egyszerre. A teljes hullámfüggvényt ilyenkor az egyes elemi állapotok lineáris kombinácója adja meg, és ennek a lineáris kombinációnak az abszolútérték négyzete lesz az, ami ténylegesen is mérhető valószínűségeloszlás formájában. Amikor ezt a lineáris kombinációt abszolútérték négyzetre emeljük, akkor az egyes elemi állapotok abszolútérték négyzete mellett megjelennek benne az egyes elemi állapotok egymással vett szorzatai is, ezeket hívják interferencia tagoknak. Ezeknek a tagoknak a jelenléte különbözteti meg a szuperponált állapotot attól, mintha csak az egyes elemi állapotok külön-külön vett valószínűség-eloszlásait egymésra tettük volna. Pl. a kétrés kísérletben a két résen való áthaladáshoz tartozó hullámfüggvény interferenciája miatt lesz teljesen más a két rés által alkotott kép az egy rés által alkotott képhez viszonyítva. És az, hogy ez az interferenciatag mekkora, az függ a két (vagy több) elemi hullámfüggvény fázisától, ami viszont tipikusan a hely függvénye.

Ezáltal kódol tehát egy komplex hullámfüggvény olyan összetett információhalmazt, mint pl. egy elektron megtalálási valószínűsége. A hullámfüggvény egyrészt más fizikai paramétereknek a függvénye, másrészt komplex, tehát fázis információt is hordoz, és ezáltal interferenciára képes. És ez utóbbi képesség - a Schrödinger-egyenlet linearitásával együtt - az, ami garantálja azt, hogy mikrofizikai szinten a valóság nem olyan egyértelműen meghatározott, mint a mi hétköznapi világunkban makro szinten.

Megpróbálom elmagyarázni, hogy én miképp értelmezem az ismereteiteket a jelen ismert fizikájáról. Az egyszerűsített modell "matrjoska baba" elvű gömbmodell (hidrogén).

Képzeld el, hogy van egy piros gömböd! Van egy átlátszó gömbhéjad, benne egy kék pöttyel, és ebbe a piros gömböt pont beletudod tenni úgy, hogy az forgásképes marad. Van továbbá két kendőd, egy átlátszó és egy áttetsző. A piros gömböt beleteszed a pöttyös héjba és letakarod az átlátszó kendővel, majd az áttetszővel is. Ez a klasszikus ókori görög atom. Ha közelebb hajolsz, látod, hogy a belseje piros, ez a modernkori atommag, ahol nem piros az az elektronhéj, ha a "héj" forog, és leveszed az első kendőt, akkor a forgó pötty a klasszikus elektron, a piros gömb a proton. Most ha leveszed az átlátszó kendőt, és visszateszed az áttetsző kendőt megkapod a kvantummechanikai megközelítést. Ami piros az a proton, ami nem az pedig az elektron valószínűségi hullámfüggvénye. De ekkor odajön Schrödinger és Heisenberg, és együttes erővel leveszik a kendőt, és ott van a kis pötty valahol, azaz az elektron.

Erősen leegyszerűsítve ennyi a történet. Ugye milyen egyszerű?

És milyen kár, hogy szerintem nem így van.

#18

Már te is kezded ezt a hülyeséged? A kvantumfizikai elektront nem lehet semmivel se szemléltetni, mivel a világban semmi más ismert dolog nem viselkedik úgy, mint egy elektron. A kendős példádból a kérdező sehogy se fogja megérteni az elektron viselkedését.

Olyan ez, mint mikor a téridőt egy kifeszített lepedővel akarják szemléltetni. Odateszik a lepedő közepére a nagy vasgolyót majd megmutatják, hogy a kisebb golyó is begurul ekkor a nagy golyó mellé. Ez nem szemléltetése a téridőnek, hanem ez egy nagy SEMMI. Ha az űrben végzed el ezt a "szemléltetést", akkor nem is fog semmit szemléltetni, mert oda se gurul a kis golyó a nagy golyóhoz.

De hogy valami szemléltetésszerű azért mégis legyen:

Képzeld azt, hogy az íróasztalodnak lehet olyan állapota, amely a létezés és a nem létezés között van. Tehát az íróasztalod kicsit van, kicsit nincs. Na, az elektron is ilyen.

Nem sikerült elképzelned? Nem csoda, hisz logikailag sincs értelme a létezés és nemlétezés közti állapotnak, mégis a fizikusoknak szükségük van erre, mert a tudományuk másképp csődöt mond.