quote:
Op dinsdag 9 januari 2007 09:46 schreef jogy het volgende:En dat gedoe met die neutronen door een dubbele spleet vuren die dan een heel ander resultaat geeft als je het observeert, is dat waar of onwaar? ( als je het niet direct observeerde kreeg je een patroon en als het wel bekeken werd kreeg je hetzelfde effect als wanneer je verfballetjes erdoorheen schiet ( 2 spleet-afdrukken bedoel ik dus ) Iemand hier een idee over. Anyway, leuk om te kijken.
"dat gedoe met die neutronen door een dubbele spleet vuren" klopt inderdaad, zij het met een aanpassing.
Het blijkt dat als men licht (of water) door een dubbele spleet laat gaan, men twee soorten patronen kan zien. Of een patroon met veel afzonderlijke strepen, of een grote vlek, ongeveer even "groot" als het oppervlak van die afzonderlijke strepen. Als men twee spleten open heeft, krijg je die banden, doe je dan een spleet dicht, dan krijg je de vlek.
De strepen waren te verklaren door het fenomeen interferentie. In het geval van water of licht kun je zeggen dat op de positie van de strepen de licht/water golven zichzelf versterken en in de donkere strepen doven de golven elkaar uit.
![]()
Dit is vrij logisch en belangrijk, vrij simpel te bewijzen.
Echter na een tijdje kwam men erachter dat licht bestaat uit golven, maar ook uit "deeltjes". Het is mogelijk om deeltjes licht te produceren en die door de spleten te schieten. Ook kan dit gedaan worden met elektronen of neutronen (en andere deeltjes). Indien deze deeltjes gebruikt worden, blijken ze precies hetzelfde gedrag te vertonen als water of licht.
Men kan zeggen dat als men maar genoeg deeltjes door de spleten laat gaan deze elkaar afstoten of op een andere manier elkaar beïnvloeden en dusdanig weer een strepen patroon vormen.(net zoals water of licht doet)
Als je nu echter elk deeltje (elektron) afzonderlijk afschiet en op de achterwand registreert, dan krijg je ook dezelfde patronen, ook al kan elk deeltje geen ander deeltje meer beïnvloeden, aangezien je het volgende deeltje pas afschiet, als het voorgaande deeltje al op de achterwand is aangetroffen.
Nu wordt het wat vreemd. Als je het patroon bekijkt, zie je dus banden waar het deeltjes wel terecht komen en banden waar het niet, of bijna niet terecht komen.
op de plek van de lichte banden zijn veel meer deeltjes terechtgekomen dan op de donkere bandenBlijkbaar heeft elke deeltje afzonderlijk een voorkeur terecht te komen op de plekken van de lichte banden. Als je nu 1 spleet dicht maakt, terwijl je nog steeds afzonderlijke deeltjes afschiet, dan zul je zien dat de donkere banden langzaam opvullen. Uiteindelijk krijg je een uniforme vlek van deeltjes, waarbij elk deeltje nu geen voorkeur meer heeft.
Dus als een deeltje afgeschoten wordt en twee spleten zijn open, dan "mogen" ze alleen op de licht banden terecht komen, is er 1 spleet dicht, dan "mogen" ze overal terecht komen.
Dit geldt dus ook als het deeltje in beide gevallen dezelfde, open, spleet had genomen. Voor het deeltje maakt het dus niet uit of de andere spleet dicht is of niet, maar toch kan het de plek waar het terecht komt wel beïnvloeden.
Het kan nog vreemder. Deze strepen komen dus alleen voor als beide spleten open zijn. Je weet dan ook niet welke spleet het deeltje genomen heeft. Mocht je nu willen weten welke spleet het deeltje neemt, dan zul je zien dat, hoe je ook gaat kijken, het patroon verdwijnt.
Je kunt zeggen dat als ik achter 1 van de spleten een detector zet, ik weet of het elektron die spleet heeft genomen. Echter daarmee beïnvloed je het experiment (je houdt het elektron tegen), waardoor er geen "interferentie" meer kan optreden en het patroon zal verdwijnen. (In het geval van licht of water kun je dus zeggen dat de ene golf er niet doorkomt, en niet kan interfereren met de andere golf, waardoor er geen banden van versterking en uitdoving ontstaan en je dus geen strepen, maar een vrij uniform vlak ziet.)
Tot nu toe is er nog geen enkele mogelijkheid gevonden om zowel de weg van het deeltje te weten en toch het patroon te krijgen. En geloof me, dit is nog steeds iets wat men graag wil bewijzen en er wordt nog steeds veel onderzoek naar gedaan. (ook Einstein was er in zijn tijd mee bezig, maar ook hij kwam niet tot een opstelling waarin men beide kan aantonen)
Het blijkt dus dat de strepen alleen voorkomen, indien er niet gekeken wordt naar welke spleet het afzonderlijke elektron genomen heeft. Het is zelfs zo dat indien het mogelijk is om te weten welke spleet het elektron neemt,
ook al kijk je niet in praktijk, de afzonderlijke strepen verdwijnen en je een grote vlek krijgt.
Dus als er ooit, ergens in het universum ook maar de mogelijkheid bestaat om erachter te komen welke spleet in jouw opstelling gebruikt is, zul je nooit strepen zien.
Dus samenvattend:
Observeren is niet genoeg. Pas als je kunt
weten, of je dat nu wel of niet observeert, welk pad het deeltje genomen heeft, dan verdwijnen de strepen. Als je allen maar toekijkt, maar het is niet te weten welke spleet het deeltje nam, dan zul je strepen krijgen.
quote:
Maar iemand hier zei dat de reacties op de microschaal van dingen niet te vergelijken zijn met die van de macro-wereld. Dat is toch onzin? Alles heeft met elkaar te maken want de micro-realiteit zullen we maar zeggen zijn de bouwstenen van de macro-realiteit.
Dat zou ik wel eens gezegd kunnen hebben
![]()
Toch kun je het gedrag van deeltjes in het klein niet zomaar vertalen naar het groot.
Een groot punt in de kleine deeltjes fysica is het onzekerheidsprincipe (van Heisenberg). Simpel gesteld zegt dit principe dat je niet
tegelijk de snelheid (grootte en richting, impuls) en de plek kunt weten/meten van een deeltje. De meting aan het een, zal de ander dusdanig veranderen dat blijkt dat hoe nauwkeuriger je de plek weet, hoe onnauwkeuriger de snelheid is (en omgekeerd)
Voorbeeldje om dit te illustreren:
Je wilt de plek en snelheid van een elektron weten.
Om een plek te bepalen moet je het deeltje "zien". Er moet dus licht op vallen. (om te weten waar een boom staat, moet je hem ook eerst zien. Licht is dan het makkelijkst en nauwkeurigst, maar een andere manier is ook te bedenken, voelen bijvoorbeeld) Door er licht op te laten schijnen, weten we waar het is.
Probleem is echter dat licht energie heeft. En deze energie wordt overgedragen aan het deeltje. Bij kleine deeltjes is dat een vrij grote factor. Ons elektron zal dus "weggestoten" worden door het licht wat wij gebruiken voor de plaatsbepaling. De plek weten we dan (voor de wegstoting), maar de snelheid is veranderd. Hoe meer licht we erop laten schijnen, hoe erger die wegstoting is en daarmee veranderd dus de snelheid ook.
Als we nu minder licht op het laten vallen, wordt het deeltje ook minder hard "weggestoten", waardoor de snelheid ook weer nauwkeuriger wordt. Er blijkt een minimale hoeveelheid licht te bestaan, die noemen we een foton. Er is geen halve foton. 1 is minimaal. Als we die ene foton dus op ons deeltje schijnen, is de invloed op de snelheid minimaal (maar nog steeds niet nul). Echter, helaas blijkt dat die minimale licht hoeveelheid niet meer voldoende is voor een nauwkeurige plaatsbepaling. Dus de nauwkeurigheid van de snelheidbepaling neemt toe met minder licht, maar de nauwkeurigheid van de plaatsbepaling neemt af.
Dus ook hier moet je kiezen wat je wilt meten, snelheid of plek.
Nu is dit niet zomaar te vertalen naar macro objecten. Een rechter zal er niet intrappen dat je na een flistboete zegt dat de foto wel nauwkeurig bepaald heeft waar je reed (A10, hectometer paaltje 10,1 etc), maar daarom niet meer kan bepalen hoe hard je reed. Hoe groter het object, hoe kleiner de invloed van het onzekerheidspricipe.
Er zijn meer van dit soort voorbeelden die van grote invloed zijn op kleien systemen, maar in de macro wereld niet meer "meedoen"
Toeval is nog zo'n voorbeeld. In het experiment met de dubbele spleten, is het niet aan te tonen
waarom een deeltje voor de spleet kiest waar hij doorheen gaat. Dit noemen ze toeval. Er zijn meer voorbeelden te vinden waarbij het gedrag van deeltjes geen reden heeft en dus zuiver toevallig is. Vaak is er inderdaad in het geval van twee mogelijkheden een 50% verdeling te zien, maar elk deeltje afzonderlijk heeft dus geen voorkeur.
Dit valt weg in de macro wereld. Dat jij "toevallig" iemand tegenkomt op de hoek van de straat is terug te voeren naar hoe laat jullie weggegaan zijn, welke route je hebt genomen, waarom je zo laat bent weggegaan etc. Er is, als je maar ver genoeg terug gaat, een reden te vinden. Helemaal toevallig is het dus niet meer. Ook in het geval van een munt optossen, is het terug te voeren naar de vorm van je duim/hand, de snelheid van het tossen, de lucht condities. etc. Heel veel variabelen, maar uiteindelijk te reproduceren en dus geen toeval meer.
In de praktijk blijkt dat men wel met steeds grotere deeltjes het dubbele spleet onderzoek kan doen, maar het zal (nog) niet lukken met voetballen of bowlingballen, omdat deze niet meer voldoen aan het gedrag wat nodig is. Ook op dit vlak is weer veel onderzoek gaande, waar nu de grens ligt, en of er überhaupt wel een grens is.
Een vrij lange post over een extreem lastig onderwerp. Deels omdat de wetenschap zelf nog niet weet hoe het zit en deels omdat het ons voorstellingsvermogen ver te buiten gaat.
Mocht je nu echt geinteresseerd zijn, dan kan ik je de boeken van
Anton Zeilinger aanraden. Hij heeft al vrij veel baanbrekend onderzoek gedaan en in een tweetal boeken op simpele wijze proberen uit te leggen hoe het nu zit.
Zeker zijn boek
Toeval! is een mooie inleiding in de quantumfysica. Aan de hand van het dubbele spleten experiment legt hij uit hoe het een en ander in elkaar zit. Niet altijd volledig te snappen, maar geeft wel een leuk inzicht.
You can't convince a believer of anything; for their belief is not based on evidence, it's based on a deep seated need to believe
C. Sagan