Противоречивость, КМ и СТО.

Сообщение №46792 от Fw: Kostya 27 июня 2007 г. 22:12
Тема: Противоречивость, КМ и СТО.

[Перенесено модератором из форума "Форум по физике"]

Сообщение №49524 от Kostya 26 июня 2007 г. 13:47
Тема: Противоречивость, КМ и СТО.

1.О противоречивости

Физика -- наука экспериментальная.
Физическая теория должна однозначно и непротиворечиво предсказывать результаты данного конкретного эксперимента.
Если одна система постулатов предсказывет два разных результата одного и того-же эксперимента, то эта система внутренне противоречива и не может быть верной.
Если имеются две системы постулатов, дающие различные предсказания результатов одного и того-же эксперимента, то одна система постулатов неверна (или неверны обе эти системы).
(Разумеется, логическая непротиворечивость теории не означает, что эта теория верна. Если в теории нет логческих изьянов, то нужно производить её экспериментальную провеку.)

2.СТО

Рассмотрим два самолета, которые находятся на расстоянии l от начала координат лабораторной системы отсчета и летят в разные стороны со скоростью v, на каждом и самолетов расположен наблюдатель с часами, синхронизованными в лабораторной системе в момент t=0. В этот момент в лабораторной системе из начала координат испусается световой импульс, который одновременно достигнет самолетов в момент времени tr = l/(c-v). С другой стороны, по часам одного из самолетов время приёма будет tr'=l/c*√(1+v/c)/(1-v/c).

Противоречие? Ведь если самолет вернется, и мы сравним записи показаний наблюдателя, покоющегося в точке приема, и наблюдателя, который двигался, то будут обнаружены разные результаты. Разумеется нет -- покоющийся может посмотреть на часы движущегося наблюдателя и обнаружить, что они показывают время, отличное от его часов. То, что часы рассинхронизуются -- это одно из предсказаний СТО.
Кроме того, в системе одного из самолетов, сигнал дойдет до другого самолета позже -- события приёма не будут одновременны -- это также является предсказанием СТО.

3.СТО и мгновенная передача сигнала

Вообразим, что у нас есть возможность передавать сигнал мгновенно из одной точки пространства в другую. Поставим такой приемо-передатчик на наши самолеты и дадим наблюдателям следующие инструкции:

1.Если наблюдатель видит световой сигнал, то он должен передать об этом по нашему "нуль-передатчику".

2.Если наблюдатель получает сверхсветовой сигнал то он должен "закрыть все окна" на самолете и не принимать больше никаких сигналов.

Попытка предсказать результат такого эксперимента приведет к трем разным ответам:

В лабораторной системе оба наблюдателя зафиксируют световой сигнал.

В системе первого самолета будет зафиксирован световой сигнал, а наблюдатель на втором самолете успеет "закрыть окно" и сигнала не получит.

В системе второго самолета будет зафиксирован световой сигнал, а наблюдатель на первом самолете успеет "закрыть окно" и сигнала не получит.

Наличие нескольких взаимоисключающих предсказаний говорит о том, что наша система постулатов противоречива -- возможность мгновенной передачи сигнала противоречит СТО.

4.Подытоживая вышесказанное.
Противоречие - это различие в предсказаниях хода всего эксперимента в целом. Различие же (или наоборот -- неожиданная корелляция) результатов измерений участников эксперимента не является противоречием. Напротив, это -- предсказание нашей теории.

5.Квантовая механика и СТО

Одной из отличительных особенностей квантовой механики является тот факт, что она не может предсказать результат единичного измерения над квантовой системой. Более того, утверждается невозможность предсказания результата такого измерения -- квантовая механика позволяет только найти вероятности появления того или иного результата. Поставив серию одинаковых экспериментов, и, сравнивая частоты появлений различных результатов, можно судить об адекватности предсказаний такого вероятностного характера.

Ещё одной особенностью квантовой механики является введение волновой функции -- принципиально ненаблюдаемого объекта. К волновой функции можно относиться по-разному:
-- можно считать её удачной математической абстракцией, которая наиболее хорошо описывает реальность,
-- можно считать её вполне реальной и "материальной",
-- можно придумать более "изощренные" трактовки этого понятия.
Но неизменным является то, что никаким образом нельзя узнать волновую функцию данной системы.

.В момент произведения измерения происходит редукция (или коллапс) волновой функции. Редукция происходит одновременно для всех компонент системы, даже если они сильно разнесены в пространстве. Но одновременность относительна -- говоря об одновременности нужно обязательно указывать систему отсчета, а квантовая механика утверждает одновременность коллапса для любой системы отсчета, нет ли здесь противоречия между кватновой механикой и теорией относительности?

Используем в нашем эксперименте вместо обычного светового сигнала "запутанную" пару фотонов -- систему из двух фотонов, которая описывается единой волновой функцией. Квантовая механика предсказывает, что (при определенном положении поляризаторов) наблюдатель с вероятностью 50% обнаружит одну из поляризаций данного фотона. При этом произойдет редукция -- вторая частица перейдет во вполне отределенное состояние и результат аналогичного измерения над второй частицей предсказывается со 100% вероятностью.

Учитывая мгновенность редукции, по аналогии с п.3 получаем три различных предсказания хода эксперимента:

В лабораторной системе оба наблюдателя произведут измерение над несколлапсировавшей системой.

В системе первого самолета будет будет произведено измерение, вызвавшее редукцию, наблюдатель на втором самолете будет измерять состояние уже "редуцированного" фотона.

В системе второго самолета будет будет произведено измерение, вызвавшее редукцию, наблюдатель на первом самолете будет измерять состояние уже "редуцированного" фотона.
Если бы можно было узнать волновую функцю системы, то мы бы получили "сверхстовой телеграф" и все те противоречия, которые получаются в п.3. Однако волновая функция принципиально неизмерима. С точки зрения каждого наблюдателя результат наблюдения имеет чисто вероятностный характер. Если они запишут результаты своих экспериментов и, после сравнят их, то обнаружат 100% совпадение между ними. Наличие этой корелляции между результатами первого и второго наблюдателя не является противоречием согласно утверждению п.4. Напротив, эта корелляция является неожиданным предсказанием нашей теории.

Отклики на это сообщение:


> 1.Если наблюдатель видит световой сигнал, то он должен передать об этом по нашему "нуль-передатчику".

> 2.Если наблюдатель получает сверхсветовой сигнал то он должен "закрыть все окна" на самолете и не принимать больше никаких сигналов.

> Попытка предсказать результат такого эксперимента приведет к трем разным ответам:
>

> В лабораторной системе оба наблюдателя зафиксируют световой сигнал.

> В системе первого самолета будет зафиксирован световой сигнал, а наблюдатель на втором самолете успеет "закрыть окно" и сигнала не получит.

> В системе второго самолета будет зафиксирован световой сигнал, а наблюдатель на первом самолете успеет "закрыть окно" и сигнала не получит.

> Наличие нескольких взаимоисключающих предсказаний говорит о том, что наша система постулатов противоречива -- возможность мгновенной передачи сигнала противоречит СТО.

Противеречивых предсказаний не будет если считать, что все три мгновенные передачи сигнала мгновенны в одной выделенной системе отсчета (например, лабораторной) а не каждая в своей.


Отклики на это сообщение:

> [Перенесено модератором из форума "Форум по физике"]


1.Я считаю, что моё изложение в полной мере соответствует общепринятой интерпретации квантовой мехники -- Копенгагенской интерпретации. О противоречивости я говорю только в иллюстративном смысле. Ни в каком смысле моё изложение нельзя назвать "новой теорией", поэтому я не понимаю, почему тема была перенесена в этот раздел.

2. Другой мой топик "О смещении перигелия Меркурия" описывал решение классической задачи о движении в центральном поле и общие утверждения получающиеся в рамках классической механики. Мне непонятна причина по которой тема была удалена.

Если дело в вашей личной неприязни, то просто сообщите мне об этом и я больше на этом форуме появляться не буду.


> > [Перенесено модератором из форума "Форум по физике"]


> 1.Я считаю, что моё изложение в полной мере соответствует общепринятой интерпретации квантовой мехники -- Копенгагенской интерпретации. О противоречивости я говорю только в иллюстративном смысле. Ни в каком смысле моё изложение нельзя назвать "новой теорией", поэтому я не понимаю, почему тема была перенесена в этот раздел.

> 2. Другой мой топик "О смещении перигелия Меркурия" описывал решение классической задачи о движении в центральном поле и общие утверждения получающиеся в рамках классической механики. Мне непонятна причина по которой тема была удалена.

> Если дело в вашей личной неприязни, то просто сообщите мне об этом и я больше на этом форуме появляться не буду.

"О смещении перигелия Меркурия" по просьбе участников форума перенесена на математику. Другое сообщение о противоречиях в КМ и СТО перенесена сюда по чисто формальному критерию. Просто если в сообщении идёт речь о противоречиях, заблуждениях, ошибках и пр. общепризнанных теорий, то я переношу сообщение на новую физику. Так что если считаете это ошибкой, то сформулируйте как-то в ином виде чтобы не складывалось впечатление, что вы их опровергаете.


> Рассмотрим два самолета, которые находятся на расстоянии l от начала координат лабораторной системы отсчета и летят в разные стороны со скоростью v, на каждом и самолетов расположен наблюдатель с часами, синхронизованными в лабораторной системе в момент t=0. В этот момент в лабораторной системе из начала координат испусается световой импульс, который одновременно достигнет самолетов в момент времени tr = l/(c-v). С другой стороны, по часам одного из самолетов время приёма будет tr'=l/c*√(1+v/c)/(1-v/c).

Ну да...

> Противоречие? Ведь если самолет вернется, и мы сравним записи показаний наблюдателя, покоющегося в точке приема, и наблюдателя, который двигался, то будут обнаружены разные результаты.

Совершенно верно. Но что видел наблюдатель "покоящийся в точке приема" - что световой импульс достиг самолета, а каким, извините, образом?

Представьте себе, что Вы стоите на земле, а прямо у вас над головой пролетает самолет. И в момент, когда самолет оказался для вас точно в зените, вы слышите выстрел пушки, которая находится где-то далеко. Можете ли вы утверждать, что в самолете услышат выстрел в это же самое время?
То, что неподвижный наблюдатель, покоящийся в точке приема, получил световой импульс вовсе не означает, что движущийся наблюдатель, находящийся в этой же точке, тоже его получил...


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100