Fyzikálne teórie a experimenty -

David Chalmers

Známy fyzik Richard Feynman bol fascinovaný Youngovým dvojštrbinovým experimentom, často tvrdil, že experimentálne výsledky sa nedajú vysvetliť z hľadiska jedného alebo viacerých zrozumiteľných fyzikálnych princípov.

Ak však kliknete sem získate spustiteľný súbor (PC formát), ktorý preukáže, že Feynman sa mýli. Program predstavuje jednoduchý fyzikálny jav. Presne rovnaké algoritmy sa uplatňujú bez ohľadu na to, či je otvorená jedna alebo dve štrbiny, takže v oboch prípadoch platia rovnaké fyzikálne princípy. Ako uvidíte, 1 otvorená štrbina vedie k vzoru bez interferencie, zatiaľ čo 2 otvorené štrbiny vedú k štandardnému interferenčnému vzoru, rovnako ako v skutočnom experimente.

Jednoduchý fyzikálny jav použitý v tejto demonštrácii tu nie je vysvetlený, pretože jeho podrobnosti nie sú relevantné pre Feynmanovo tvrdenie, že nie je možné si predstaviť žiadny fyzikálny jav, ktorý produkuje rovnaký základný výsledok ako skutočný dvojštrbinový experiment. Takýto jav bol vytvorený ako dokazuje demonštrácia.

Táto demonštrácia dokazuje, že experiment možno vysvetliť jednoducho a má mnoho následkov. Teraz môžeme bez výhrady konštatovať, že kvantová mechanika potrebuje aspoň určité vylepšenie.

Tu uvedené experimenty a demonštrácie ukazujú, že teória vĺn aj kvantová mechanika si vyžadujú úpravu.

Vlnová teória

Intenzita svetelného lúča meria intenzitu energie lúča. Amplitúda lúča sa počíta na základe znalosti intenzity, ale amplitúda nie je skutočná entita. Je to iba pohodlný matematický symbol. Ak majú dva lúče rovnakú polarizáciu, ďalší matematický koncept, potom, ak sú lúče zmiešané, musia sa pridať amplitúdy, potom sa získa modul na nájdenie novej intenzity kombinovaného lúča. Na druhej strane, ak sú lúče ortogonálne polarizované, intenzity sa musia iba spočítať. Toto je všetko štandardná teória a nie teória vlastníka stránok. Po preštudovaní experimentov a ukážok na tomto mieste bude zrejmé, že pozorovaná intenzita NIE je rovnaká ako intenzita vlny alebo fotónu.

Kvantová mechanika

Znovu tu existuje koncept nazývaný Amplitúda, známy aj pod niekoľkými inými menami, s ktorým sa zaobchádza rovnakým spôsobom ako je už uvedené vyššie, ale keď sa vytvorí modul, hovorí sa, že predstavuje pravdepodobnosť nájdenia fotónu v konkrétnom bode v priestore. Pravdepodobnosť fotónu je ekvivalentná intenzite a ako je uvedené vyššie, je tu ukázané, že je úmerný intenzite fotónu.


Zámer experimentu. Preukázať, že v interferenčnom obrazci zobrazenom na plátne existuje plynulá distribúcia dopadajúcich fotónov a energie. Na prvú a najdôležitejšiu časť experimentu sú potrebné iba tri kusy vybavenia, ktoré sa zvyčajne dajú nájsť v ktoromkoľvek školskom fyzikálnom laboratóriu, alebo sa dajú jednoducho získať inde.
Nízkoenergetický laser, napr. hélium-neón, je nastavený tak, že jeho lúč naráža na veľké plátno vzdialené asi 3 až 4 metre. Hrana úplne novej žiletky s vertikálnym ostrím sa zavedie do laserového lúča blízko jej začiatku. Je nastavená tak, že približne dve pätiny lúča sú blokované. Usporiadanie je zobrazené na obrázku 1 dole.

Svetlo, ktoré prechádza veľmi blízko k okraju čepele, je rozptylené, ako je to znázornené na obrázku. Radšej používam slovo vychýlené, pretože „rozptylené“ vyvoláva dojem, že presný mechanizmus, ktorý spôsobuje vychýlenie svetla, je pochopený - nie je pochopený. Pri ďalšom porozumení experimentu je nevyhnutné uvedomiť si, že zvyšok lúča, ktorý nie je blokovaný, prechádza od hrany žiletky príliš ďaleko, aby bol okrajom ovplyvnený alebo vychýlený.
Na plátne nevychýlené svetlo vytvára iba svetlý bod, zatiaľ čo vychýlené svetlo vytvára súvislý lúč svetla, ktorý sa rozprestiera rovnomerne na oboch stranách svetelného bodu.

Druhá hrana žiletky je teraz zavedená do časti laserového lúča asi 5cm ďalej pozdĺž laserového lúča. Zavádza sa však na druhú stranu lúča, ale opäť tak, že blokuje asi dve pätiny pôvodného lúča. Zostáva teda jedna pätina lúča, ktorá zostáva neovplyvnená a nevychýlená. Druhá hrana, identická s prvou hranou, má presne rovnaké charakteristiky vychýlenia svetla a energie. Jej vplyv nie je ovplyvnený prvou hranou a prvá hrana nie je ovplyvnená druhou hranou. To všetko vyplýva zo skutočnosti, že existuje nevychýlená jedna pätina pôvodného lúča, ktorá prechádza oboma okrajmi v rovnakej vzdialenosti - príliš ďaleko od hrán aby bola ovplyvnená. Všimnite si, že telo druhej žiletky bude blokovať polovicu vychýleného svetla od prvého okraja. Druhá hrana však musí spôsobovať rovnaké rozloženie svetla a energie na plátne ako prvá hrana. Keď preskúmame zložený obraz na plátne, vidíme, že v časti A, kde vychýlené svetlo prichádza iba z druhej hrany, je vidieť očakávaná súvislá línia svetla. Keď preskúmame obraz v bode, kde svetlo prichádza z obidvoch hrán (časť B), vzniká typický interferenčný obrazec spôsobený svetlom z obidvoch hrán žiletky, ako je ukázané na obrázku 2.

Vieme, že obe hrany musia mať rovnaké rovnomerné rozloženie svetla a energie na plátne v bode B, preto musí existovať rovnaká distribúcia energie vo svetlých okrajoch ako v tmavých okrajoch. Najprv sa to zdalo nemožné, ale musíme pamätať na to, že experimentálne výsledky musia mať vždy prednosť pred teóriami, bez ohľadu na to, ako dobre a ako dlho tieto teórie existujú a ktorým verilo množstvo univerzitných študentov. Na dvoch zostávajúcich obrázkoch sú znázornené spôsoby, ktoré potvrdzujú, že prítomnosť ktorejkoľvek jednej hrany nemá na druhú hranu žiadny vplyv. Nie sú uvedené žiadne podrobné vysvetlenia obrázkov, pretože metodika bude zrejmá každému, kto je oboznámený s postupmi optických laboratórií.

Závery

Aj keď štandardné teórie tvrdia, že v tmavých okrajoch je málo svetla a energie, tento experiment ukazuje, že to tak nie je a že v tmavých aj svetlých okrajových oblastiach existuje rovnaké množstvo energie. Existuje však známy štandardný „dôkaz“, že takmer všetka energia je vo svetlých okrajoch a takmer žiadna v tmavých oblastiach, ale je to „dôkaz“ závislý od štandardných teórií. Pretože tu sú tieto teórie diskutabilné, nemožno ich citovať proti experimentálnym výsledkom, inak by sme mali kruhový, a teda nezmyselný argument.

Tu nenavrhujem žiadne podrobné vysvetlenie pozorovaného javu, okrem toho, že používam svoje osobné vysvetlenie pre všetky experimenty a tiež pri demonštrácii Youngovho dvojštrbinového experimentu, ktorý si môžete stiahnuť, ak ste tak ešte neurobili. Hovorím tomu Akumulátorový efekt. Pretože tak vlnová teória, ako aj kvantová teória obsahujú túto chybu, pokiaľ ide o distribúciu fotónov v interferenčnom modeli, bude potrebné ich modifikovať, ak sa majú naďalej vyučovať na školách a univerzitách. Po prvé, bude potrebné prekonať predsudky a úzkoprsosť. Po druhé, bude potrebné prekonať stres a strach, ktorý súvisí s kariérnymi vyhliadkami všetkých učiteľov týchto chybných teórií.

Zámer experimentu. Preukázať, že lúč fotónov môže byť neviditeľný, a teda takmer nezistiteľný.

Tento experiment je modifikovanou formou Michelsonovho interferometra. Má dve pridané časti. Najprv sa pridá ďalšie zrkadlo (zrkadlo 3 v diagrame), ktoré odráža späť do interferometra svetlo, ktoré zvyčajne tvorí hlavný výstup interferometra. Druhou časťou je pridanie druhého rozdeľovača lúčov umiestneného medzi laserový výstup a vlastný interferometer. Tento druhý rozdeľovač lúčov nasmeruje polovicu svetla z jediného výstupu, ktorý smeruje späť k laseru, z interferometra na plátno. Jeho funkciou je poskytnúť prostriedok na pohodlné sledovanie svetelného výstupu interferometra. Šošovka rozširuje obraz na plátne a opäť je tu len pre lepšie pohodlie. Všetky zrkadlá interferometra sú nastavené tak, aby boli dokonale zarovnané. Význam zabezpečenia tohto zarovnania sú zrejmé tým, ktorí sú oboznámení s prácou s interferometrami, takže žiadne ďalšie vysvetlenie. Aktuálny experiment sa teraz vykonáva pohybom jedného alebo viacerých zrkadiel 1 až 3, takže svetlo viditeľné na plátne je minimálne. Tieto úpravy sa samozrejme vykonávajú pomocou špecializovaných manipulátorov. Bez ohľadu na to, ako presne sa vyrábajú optické komponenty, v obraze bude určitá nedokonalosť, takže nulové svetlo na plátne nebude pravdepodobné, minimum však bude normálne veľmi blízko nuly. Otázka znie: Čo sa stalo so všetkým svetlom a pridruženou energiou, ktorá vstupuje do interferometra?

Interpretácia: - Dvaja profesori analyzovali tento výsledok pomocou teórie vĺn a ich závery sú poučné. Najprv spočítajú všetky zložky svetla, ktoré sa odrážajú späť k laseru a k plátnu. Súhlasia, že pre určité polohy týchto troch zrkadiel sú tieto súčty v súlade s experimentálnym súčtom nulové. Na otázku, kde sa svetlo a energia stratili, odpovedali, že sa rozptýlili na povrchoch zrkadiel, pretože dochádza k viacerým odrazom. S týmto „vysvetlením“ však existujú dva problémy. Po prvé, ak sa svetlo rozptýli v zrkadlách, ako je možné spočítať jeho súčasti smerujúce k laseru? Ako môže svetlo stratené v troch zrkadlách existovať aj na svojej ceste k plátnu, keď sa rozptýlilo v zrkadlách? Druhým spôsobom, ako ukázať, že táto interpretácia je nesprávna, je použitie zrkadiel, ktoré prepúšťajú veľmi malú časť svetla dopadajúceho na ich povrch. Toto prepustené svetlo musí byť len 1 %, aby sa zvyšok, mínus straty, odrazil. Toto prepustené svetlo sa môže monitorovať detektormi citlivými na svetlo. Prepustené svetlo je samozrejme malá časť svetla v troch ramenách interferometra. Ak to urobíme, zistíme že celkové prepustené svetlo je prakticky konštantné bez ohľadu na nastavenie zrkadiel. Môžeme teda nastaviť intenzitu svetla na plátne na maximum alebo minimum (nula) a pozorovať, že intenzita svetla v troch ramenách, a teda straty v týchto troch ramenách, sú v oboch prípadoch rovnaké. Teraz, keď je na plátne jasné svetlo a straty sú rovnaké ako keď na plátne nie je nič, znamená to, že straty nemôžu zodpovedať za miznúce svetlo.

Správna interpretácia je samozrejme jednoduchá a ľahko zrozumiteľná za predpokladu, že človek odmietne predchádzajúcu poučku, ktorej sme sa všetci raz podriadili. Nie je nič zlé na poskytnutej poučke ak si uvedomíme, že je to len poučka, a že sme pripravení ju vyradiť, keď bude k dispozícii lepšie vysvetlenie alebo bude dostupný pôvodný experimentálny výsledok: - ako tu.

Rovnako ako v prvom experimente vidíme, že je možné mať lúč vĺn/fotónov, ktoré nie sú viditeľné, ale existujú.

Tento experiment ukazuje, že dve hlavné teórie svetelného javu, vlnová a kvantová teória, sú chybné a ako také by sa mali rozpoznať, aby bolo možné formulovať modifikované verzie. Pokračovať vo výučbe teórií, ktoré sa experimentom ukázali ako chybné, je anti-vedecké.

Vždy sa tvrdilo, že keď dôjde k zmene intenzity interferujúcich lúčov, v dôsledku zmeny fázového vzťahu medzi lúčmi, potom sa zvýšenie intenzity v jednom bode kompenzuje znížením intenzity v inom bode. V experimente opísanom nižšie sa v jednom bode intenzita zmení z tmavej na svetlú o 0,736, zatiaľ čo jediný ďalší bod, ktorý zmení intenzitu, sa zmení iba o 0,0032. Z toho vyplýva, že obvyklé tvrdenie je nesprávne a vyplýva z toho, že postuláty, teórie a matematické procesy založené na tomto nesprávnom presvedčení musia byť do istej miery chybné.

Experimentálne usporiadanie je veľmi podobné známemu Michelsonovmu interferometru. Namiesto obvyklého rozdeľovača lúčov 50%/50% je však použitá hrubá sklenená doska. Jej skutočná hrúbka nie je dôležitá, pokiaľ je dostatočne hrubá, aby umožnila oddelenie určitých rôznych odrazov. Časť obrázku označená „first reflections“ ukazuje, ako je laserový lúč rozdelený na tri lúče, keď sa prvýkrát stretne so sklenenou doskou. Odraz 4% intenzity nastáva na prednom povrchu dosky a je absorbovaný optickým zastavením „Stop“ (1), pretože nie je potrebný vo zvyšných častiach experimentu. Ďalšie približne 4% sa odrazia od vnútorného povrchu dosky, z ktorých väčšina opúšťa dosku v smere ku zrkadlu M1. Zostávajúcich 92% laserového lúča opúšťa vzdialený povrch dosky v smere ku zrkadlu M2. Časť obrázku označená „second reflections“ ukazuje, čo sa stane s dvoma lúčmi po odrazoch od M1 a M2. Lúč z M1 sa odrazí dvakrát tak ako sa odrazil pôvodný lúč z lasera, takže 4% z neho sa najskôr odrazia ku zastaveniu „Stop“ a druhé 4% sa odrazia späť smerom k laseru. Tieto intenzity sú také malé, že pre naše účely ich možno zanedbať. Zvyšných 92% (zo 4% z M1) opúšťa dosku smerom ku plátnu. Medzitým lúč odrazený od M2 odráža 4% (z jeho 92%) smerom k clone, súosovo s lúčom od M1. 92% z 92%, čo sa rovná 84,64% tiež prechádza späť k laseru. Existujú teda dve sady lúčov, ktoré môžu konštruktívne alebo deštruktívne interferovať podľa fázového vzťahu nastaveného polohou M2. Tabuľka „Table“ na obrázku uvádza výsledné intenzity dvoch lúčov pre dve krajné polohy M2. Tieto polohy sú určené pre maximálnu a minimálnu intenzitu na plátne. Vidíme, že zmena intenzity smerovania lúča smerom k laseru je iba 0,0032, zatiaľ čo zmena na plátne je 0,736, je to pomer 1 ku 23. Teda pohyb M2 z jednej polohy do druhej mení intenzitu na plátne zo svetlej na tmavú, zatiaľ čo žiadna zodpovedajúca zmena intenzity lúča smerom k laseru neexistuje. Neskôr sa to dá pohodlne monitorovať nahradením tretieho zastavenia „Stop“ za plátno, pretože svetlo v tomto bode predstavuje malý zlomok svetla smerujúceho späť k laseru. Všimnite si, že existujú aj niektoré ďalšie odrazy, ktoré neboli spomenuté, ale majú veľmi nízku intenzitu a čo je dôležitejšie, nespôsobujú žiadne rušivé účinky. Experiment veľmi jednoduchým spôsobom ukazuje, že dva lúče môžu interferovať, aby poskytli neviditeľný lúč (tmu) bez akýchkoľvek ďalších kompenzačných vplyvov.

Zámer experimentu Preukázať, že v oblasti zodpovedajúcej tmavému prúžku sa energia a fotóny, ktoré sú „neviditeľné“, môžu pretransformovať na viditeľný obraz.

Hoci prístroj, podobne ako v iných experimentoch, je jednoduchý a ľahko prístupný, obsahuje jedno špeciálne vybavenie - zrkadlo. Toto zrkadlo je trochu neobvyklé, lebo je špeciálne tvarované tak, aby zodpovedalo tvaru iba jedného interferenčného prúžku. Na vytvorenie prúžkov sa používa Michelsonov interferometer, v ktorom sú odrazové zrkadlá veľmi mierne vychýlené, v spojení s krátkou ohniskovou vzdialenosťou šošoviek. Usporiadanie a vzor prúžkov sú znázornené na obrázku.

Na nastavenie interferenčného obrazca sa používa obrazovka, aby sa v kruhu s priemerom 3 palce vytvorili asi štyri prúžky. Bolo by možné vybrať iba jeden prúžok, svetlý alebo tmavý, vytvorením vhodne tvarovanej štrbiny na plátne, čo by však malo nešťastný účinok na súčasné vytvorenie veľkého množstva rozptýleného svetla spôsobené okrajmi štrbiny. Na prekonanie tejto ťažkosti sa používa špeciálne tvarované zrkadlo na výber a odrazenie prúžku, ktoré sa má jednoducho umiestniť tesne pred obrazovku do tmavej alebo svetlej strapcovej oblasti. Efekty rozptýlenia sa stále vyskytujú, ale žiadne z rozptylového svetla sa neodráža do dráhy zvyšných optických komponentov, ktoré pozostávajú zo súboru vhodných šošoviek (v mojom prípade 3). Sú vybrané a umiestnené tak, aby poskytovali oveľa zväčšený obraz zaostrený na dva virtuálne svetelné zdroje, ktoré spôsobujú interferenciu. Obrazy týchto dvoch zdrojov by mali byť od seba vzdialené asi 1 cm a mali by sa objaviť na plátne, čo je možné pohodlne pozorovať v tlmených svetelných podmienkach počas zvyšku experimentu.

Experimentálna metóda

1) Špeciálne zrkadlo je umiestnené presne tam, kde sa vyskytujú svetlé prúžky, pred obrazovkou a systém šošoviek je nastavený tak, aby vytváral jasný obraz dvoch svetelných zdrojov. Teraz je zrkadlo posunuté do polohy, kde bol predtým na plátne tmavý prúžok. Pozorujeme, že dva obrázky zostávajú v podstate rovnaké. To je v rozpore so štandardným učením, ktoré trvá na tom, že v oblasti s tmavými prúžkami je veľmi málo energie v porovnaní s oblasťou s jasnými prúžkami.

2) Teraz systém šošoviek nastavíme na rozostrenie obrázkov tak, aby sa prekrývali, čím sa výrazne zníži celkový jas obrázkov. Ak je malé zrkadlo umiestnené tak, aby odrážalo svetlý prúžok, potom prekrytie poskytne jasnejší obraz, ako keď sa odrazí tmavý prúžok. Je zrejmé, že energia prechádzajúca systémom šošoviek je rovnaká bez ohľadu na to, či sú obrázky zaostrené alebo neostré, ale intenzita sa dramaticky mení. Štandardné teórie tento efekt nepredpovedajú ani nepriznávajú.

3) V záverečnej časti experimentu sa použije malý kúsok tmavej karty na blokovanie dráhy svetla v interferometri, ktorý je zodpovedný za jeden zo svetelných zdrojov. Za týchto podmienok zostáva len jeden svetelný zdroj, takže nemôže dôjsť k žiadnemu rušeniu. To znamená, že tam, kde bola oblasť s tmavými prúžkami, teraz musí byť stredná intenzita svetla. Táto intenzita je rovnomerná na ploche s priemerom 3 palce, kde boli pôvodné prúžky. V prípade tmavého prúžku sa teda jas tejto oblasti zvýši, keď je niektorý zo svetelných zdrojov zablokovaný. Pozorujeme, že jediný efekt na obrazovke je, že jeden alebo druhý z dvoch obrazov zmizne/znovu sa objaví. To znamená, že celkový jas obrazu sa (zníži na polovicu)/zdvojnásobí, zatiaľ čo intenzita vo zvolenom tmavom prúžku sa zníži/zvýši. Opäť to nebolo možné predvídať podľa štandardného učenia.

Záver:- Každá z troch variácií experimentu demonštráciou dokazuje, že to, že nie je možné vidieť svetlo na určitom mieste, neznamená, že tam nie je žiadna svetelná energia a že aspoň v niektorých situáciách je možné premeniť túto skrytú energiu späť na pozorovateľné svetlo.

Cieľom experimentu je ukázať jednoduchým argumentom, založeným na klasickej vlnovej analýze, že tvrdenie Diraca, že každý fotón prechádza nejakým nešpecifikovaným spôsobom oboma / v / a interferuje sám so sebou.

Zariadenie experimentu, ktoré je tu zobrazené by mohlo byť klasifikované ako experiment typu Vymazávač kvôli poslednému polarizátoru. Vymazávač sa aplikuje na polarizátor tesne pred obrazovkou. Laser dodáva svetlo a výstupný lúč je rovinne polarizovaný pod uhlom 45 stupňov listovým polarizátorom. Svetlo potom vstupuje do usporiadania, ktoré je v podstate / Najprv sa svetlo rozdelí rozdeľovačom lúčov a neskôr sa rekombinuje druhým rozdeľovačom lúčov. Existujú dva výstupy z druhého rozdeľovača lúčov, ale používa sa iba jeden, druhý dopadá na zarážku, a preto nehrá žiadnu ďalšiu úlohu v experimente. Jedna z dvoch ciest má vertikálne orientovaný polarizátor, cez ktorý prechádzajú fotóny, zatiaľ čo v druhej dráhe je umiestnený horizontálny polarizátor. Vymazávací polarizátor je umiestnený v ceste operatívneho výstupného lúča orientovaného pod uhlom 45 stupňov. V oboch prípadoch fotóny, ktoré prechádzajú hornou / musia byť vertikálne polarizované, a preto nemôžu súčasne prechádzať spodnou / Bez vymazávacieho polarizátora by nevznikol žiadny interferenčný obrazec, pretože je dobre známe, že ortogonálne polarizované lúče nemôžu interferovať. Avšak s vymazávacím polarizátorom v polohe, nastavenej na 45 stupňov, majú dva lúče dosahujúce na obrazovku rovnakú polarizáciu, a preto sa na obrazovke vytvorí interferenčný obrazec.

Analýza

Je nemožné, aby fotón mohol akýmkoľvek spôsobom prechádzať hornou aj spodnou cestou kvôli svojej špecifickej polarizácii. Preto každý fotón prechádza len jednou / no stále dochádza k interferencii. Interferencia je teda medzi fotónmi, ktoré prešli opačnými / Toto je v kontrakcii s tvrdením Diraca. Toto tvrdenie je však jadrom modernej kvantovej mechaniky, ktorá preto musí mať nejaké úpravy, ak sa má v budúcnosti brať vážne.

Nižšie sú uvedené niektoré z častých dôvodov, prečo sú niektoré experimenty chybné.
Tiež uvádzam základný dôvod, prečo sú tieto typy argumentov neplatné.
1) Experimentálne výsledky musia byť nesprávne, pretože nie sú v súlade so štandardnými teóriami.

2) Primárne experimentálne pozorovania sú také, aké by predpovedala štandardná teória.

3) Experimenty možno vysvetliť nasledujúcou [ad hoc] teóriou.

4) Námietky založené na nedostatočnom prečítaní vysvetlení experimentov.

5) Čistý predsudok založený na dlhých rokoch indoktrinácie a neochote priznať si, že sa mýlim.