A kvantumfizikán kívül létezik más terület, ahol valódi véletlenről beszélünk?

A lóverseny simán ilyen szerintem... :D

Meg a nők viselkedése is bizonyos téren... :D

Az értetlenkedők kedvéért: a kérdező arra kíváncsi, hogy a jelenleg ab ovo indeterminisztikusnak tekinthető kvantumfizikán kívül van-e más olyan része a fizikának, amely szintén indeterminisztikus alapon nyugszik.

A válasz: nincsen. Kvantumosság szempontjából a világ kétfelé osztható: olyan rendszerekre, amelyek kvantumfizikai modellekkel írhatók csak le, és olyanokra, amelyek klasszikus fizikaival (is). Az előbbiek a fizika mai állása szerint eredendően indeterminisztikusak, az utóbbiak pedig egyértelműen determinisztikusak, és az esetleges bizonytalanságok vagy a kezdeti feltételek nem kielégítő pontosságú ismeretén, vagy a rendszer dinamikájának "exponenciális mértékben történő követhetetlenségén" (lásd kaotikus rendszerek), vagy szimplán csak a rendszert alkotó részecskék rendkívül nagy számából adódnak. Ekkor célszerűbb egy statisztikus jellegű leírás, már csak azért is, mert álatlában más módszerünk nem is nagyon van. De ettől még az a fizikai modell, amely elvileg lehetővé tenné a rendszer pontos leírását, még determinisztikus marad.

Öröm volt olvasni a hozzászólásokat.

El kell, hogy keserítsek mindenkit, de sajnos a kvantummechanikai leírást megpróbálják mindenhol alkalmazni ahol csak lehet, statisztikus fizikától kezdve a részecskefizikáig, beleértve a magfizikát is.

(A statisztikus fizika , ha lehet így fogalmazni akkor a nagy számú részecskét (~6*10^23) tartalmazó rendszerek leírásával foglalkozik. A kvantummechanika az egyik legalapvetőbb eszköze. A részecskefizikában pedig még a vizsgatételek között is szerepelni szokott kvantum térelméletes tétel is. A kvantumfizika a modern elméletek egyik alapja.)

A kérdésre a válaszom, hogy még pontosan nem ismert hogy mik a határok. A "valódi véletlen" tényleg a kvantummechanikai rendszerek vizsgálatánál jelent meg először. A kvantummechanika Koppenhágai értelmezésével jutott el a köztudatig. A korábbi manapság klasszikus elméleteknek az volt az alapja, hogy a világ determinisztikus és akkor folyamodunk valószínűségszámításhoz, ha nem ismerjük a részleteket.

(Például klasszikus kockadobás.)

Manapság az a legelfogadottabb felfogás, hogy a mikrovilágban a folyamatok véletlenszerűen zajlanak, ilyenre jó példa a radioaktív bomlás is. Viszont, mint kiderült nem olyan egyszerű meghúzni a határt a kvantumos és klasszikus leírás érvényességi köre között.

A mai napig sem tisztázott teljesen, hogy pontosan hol és hogyan szűnik meg a kvantumfizika és hol kezdődik a klasszikus fizika.

Sok olyan kísérlet is született azóta ahol nagyobb rendszerek is mutatnak kvantumos viselkedést, ilyenre példa a fullerén interferenciakísérlete, vagy a szupravezetésnél jelentkező Josephson effektus is.

(Nem beszélve olyan dolgokról, hogy mi a kvantum összefonódás.)

Habár a klasszikus jelenségek leírására még mindig a klasszikus fizika a legegyszerűbb, úgy tűnik, hogy a világ matematikai leírására a kvantumfizika pontosabb eredményt ad és a kvantumfizika törvényei egyenletei a klasszikus határátmenetbe visszaadják a klasszikus képleteket. ( A molekulafizikában is a kvantumfizikát alkalmaznánk a nagyméretű molekulák leírására. A molekuladinamikai szimulációk esetén azért számolnak például a fehérjemolekulákra még mindig elsősorban klasszikus képletekkel, mert a számítási kapacitás nem teszi lehetővé a kvantummechanikai számításokat. Közeljövőben azért majd el lehet kezdeni kvantumosan is számolni, hála a jobb számítógépeknek.)

Vannak elméletek, nagyon is sok, de egységes elfogadott elmélet jelenleg nincs, ami a kvantumos klasszikus átmenetről szólna és tényleg világos és mindenki által elfogadott lenne.

Annak ellenére, hogy bizonyos problémákra igen pontos eredményt ad a kvantumos leírás filozófiailag nagyon idegen és nehezen érthető és elfogadható még a tudományokban jártas ember számára is. Sokszor az ember a "Shut up and calculate!" elv szerint kénytelen dolgozni. Amit Feynman-nak tulajdonítanak.

Igazából ez egy érdekes és rendkívül fontos kérdés, amit a kérdező feltett. Azt hiszem a valódi válasz még várat magára. Amint megszületik, akkor arről még sokáig fognak vitatkozni a tudósok.

22-es vagyok és a kérdezőnek üzenem, hogy igen, fizikus végzettségem van.

Az előttem szólónak pedig azt, hogy valóban, a kvantumos és klasszikus rendszerek közti határ nem egyértelműen definiált. Kis túlzással azt mondhatjuk, hogy mivel a klasszikus fizika is a kvantumfizikában gyökerezik, lényegében minden rendszerre érvényes a kvantumfizikai bizonytalanság, azaz a valódi véletlen. De mégis azt tapasztaljuk, hogy van értelme Newton törvényeiről, ideális gáz állapotegyenletéről és Maxwell-egyenletekről beszélni, és ezek nagyon jól alkalmazhatók a makroszkopikus világban. Valamilyen értelemben tehát ezek a kvantumos véletlenek kiátlagolódnak illetve eltűnnek, és ami marad, az jól leírható determinisztikus elméletekkel. Eszerint tehát mondhatjuk, hogy a makroszkopikus, hétköznapi valóságunkban végbemenő folyamatokban nincs "igazi" véletlen, csupán statisztikai alapú leírás, és objektív véletlen jelenlegi ismereteink szerint csupán a kvantumos világban fordul elő.

Amennyiben a klasszikus káoszelméletre és soktestproblémára gondol a kérdező akkor nem. Ott igazából valami olyasmi van, hogyha kicsit megváltoztatjuk a kezdeti feltételeket, akkor differenciálegyenlet megoldása nagyon különböző is lehet. Léteznek Markov folyamatok is, amiknek leírásához sztochasztikus differenciálegyenleteket használunk. Ilyen a klasszikus Brown mozgás, véletlen bolyongások. Ezekben az esetekben az adott időpillanatbeli állapot határozza meg a későbbi állapotokat. A rendszernek nincs memóriája, mindegy, hogy hol volt korábban.

A Brown mozgás azért is érdekes, mert a klasszikus leírás jó eredményt ad. Pedig valójában a mikroszkóp alatt megfigyelt virágporszemet a molekulák lökdösik. (Rájuk a kvantummechanika érvényes. Itt valójában, hiába oldotta meg a problémát Einstein és Langevin. Valahogy a porszem kölcsönhatásba áll az apróbb molekulákkal, itt most mi van. )

(Mostanában már foglalkoznak kvantumkáosszal is, illetve kvantummechanikai soktestproblémával is. Ott azt gondoljuk, hogy "valódi véletlenről" beszélünk.)

A klasszikus elméleteknek a hátterében azt feltételezzük, hogy ha ismernénk minden körülményt akkor egy kezdeti állapotból kiindulva kiszámíthatnánk a trajektóriát.

Vizsgán is ezt kell mondani, ha megkérdezik, hogy a klasszikus elgondolás szerint véletlen vagy determinisztikus-e a világ.

Viszont más kérdés, hogy mit mondhatunk úgy általában a világról, hogy determinisztikus-e vagy véletlen.

Itt ezekben a kérdésekben még változás állhat be a jövőben. Hiszem, hogy majd az utókor ledönti, hogy valójában mi van.

Jelenleg ez inkább filozófiai kérdés.

Jobban meggondolva azt kell, mondjam, hogyha a kvantummechanika érvényes és mögötte valódi véletlen van, akkor az egész világot a véletlen mozgatja, mert hiába beszélünk kiátlagolódásról, ebben az esetben soha nem kaphatunk meg minden kezdeti feltételt 100%-os pontossággal, és így elviekben sem tudnánk kiszámítani klasszikusan a dolgokat, mert a parányi részekre nem érvényes a klasszikus fizika. Az eredeti elképzelés az volt, hogy ha a mikroszkopikus részecskéknek ismernénk a sebességét koordinátáit stb akkor megkapnánk a trajektóriát, ezt gondolták régen.

Jelenleg úgy gondolják, hogy ez nincs így nincsenek rejtett paraméterek stb.

A klasszikus kaotikus rendszerek is determinisztikus rendszerek, csak egyrészt rendkívül érzékenyek a kezdeti feltételekre, másrészt a differenciálegyenletek megoldásának eredményeként a rendszer állapota a fázisteret rövid időn belül bejárja, azaz az egyes kezdeti állapotoknak egy későbbi időpontba való leképeződése nem folytonos jellegű (kis kicsi eltéréshez kis végső eltérés), hanem diffúz: bármilyen kicsi eltérés egy adott kezdőállapottól elegendően sok idő elteltével az eredeti kezdőállapothoz tartozó végállapottól való tetszőlegesen nagy eltérésű állapotot eredményezhet. Ez most kicsit pongyola volt, mert itt minden fogalmat pontosan definiálni kéne, de a lényeg az, hogy a mindig létező puszta mérési pontossági határ miatt sosem kellő mértékben ismert kezőállapotokból kiindulva (amelyek így valójában nem azonos kezdőállapotok) egy idő után mindig más végállapotba jutunk, azaz a rendszer látszólag véletlenszerűen viselkedik. Valójában azonban determinisztikus, hiszen egyértelmű leírását adják az adott differenciálegyenletek. Csak a fizikai modell matematikai szerkezete olyan, hogy egy idő után a gyakorlatban követhetetlen a dolog.

Vagyis a káosz matematikai fogalom, míg egy rendszer viselkedésének determinisztikussága fizikai fogalom olyan értelemben, hogy ez utóbbit az az objektív kényszer dönti el, hogy egy rendszer leírható-e determinisztikus fizikai modellel vagy sem. A klasszikus fizikai rendszerek (legalább elvi szinten) igen, a kvantumosak nem.

Most még egyszer végigolvastam a válaszokat.

Egyet kell értenem az előttem szóló kolléga úrral vagy hölggyel. Sikerült összeszedett módon és röviden válaszolnia a kérdésre.

"A válasz: nincsen. Kvantumosság szempontjából a világ kétfelé osztható: olyan rendszerekre, amelyek kvantumfizikai modellekkel írhatók csak le, és olyanokra, amelyek klasszikus fizikaival (is). "

Nekem sajnos nem erősségem a tudomány kommunikáció a "külvilág" felé. (Kicsit elkalandoztam a válaszaim megírása közben. Rájöttem, hogy túl sok az információ és nehéz precízen röviden összeszedetten leírni a gondolataimat, úgy hogy kevésbé képzett ember is megérthessen.)