О соотношении непределенности Гейзенберга

Вероятностная интерпретация строения элементарных частиц во многом базируется на принципе неопределенности Гейзенберга. Для придания физического смысла волновой функции ᴪ в уравнении Шредингера Гейзенберг выдвинул принцип (и соответствующее ему соотношение) неопределенности, в соответствии с которым теоретики декларировали, что некоторые из характеристик квантового объекта невозможно измерить точнее, чем квант действия h, именуемый постоянной Планка.
Современная формулировка принципа неопределенности гласит:
"Принцип неопределённости Гейзенберга в квантовой механике — фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих квантовую систему физических наблюдаемых, описываемых не коммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). Соотношение неопределенностей задаёт нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых."
Как правило соотношение неопределенности и соответствующий принцип применяют к параметрам электрона.
Поскольку электрон является не только квантовым объектом, но еще и непосредственно не наблюдаемым эмпирически, то формулировка «точнее, чем …» вызывает недоумение. Если характеристики квантового объекта нельзя измерить, в силу не наблюдаемости и недоступности объекта для измерения, то откуда возьмутся результаты измерения? Откуда возьмутся ошибки измерения? И тем более - откуда возьмутся среднеквадратические ошибки отсутствующего измерения ненаблюдаемого объекта? Ведь сама операция измерения является сугубо эмпирической операцией. Мысленные измерения представляются в принципе абсурдными.
Измерение - это соотнесение величины измеряемого параметра с эталоном, либо с количеством эталонных мер параметра, и получение результата, выраженного неким материальным знаком. В условиях эмпирической ненаблюдаемости электрона сама операция измерения невозможна в принципе, кроме того для осуществления операции измерения параметров электрона в реальных условиях, например, в составе атома - нет ни измерительных приборов, ни эталонов, ни наблюдателя, ни самого акта измерения, ни выраженного информационным знаком результата.
В современной науке соотношение неопределенности имеет статус принципа, а не физического закона. При́нцип (основа, начало, первоначало) — постулат, утверждение, не требующее доказательств, на основе которого создают научные теории и законы. Принцип неопределенности Гейзенберга именно такой постулат, который игнорирует эмпирическую ненаблюдаемость квантовых объектов, но утверждает, что невозможно измерить параметры «не вообще», а всего лишь «точнее, чем». Данная неувязка, что в основу вероятностной квантовой механики заложен вовсе не физический закон, а всего лишь принцип, вызывает не только недоумение, но необходимость дополнительной и тщательной проверки положений принципа неопределенности Гейзенберга.
Проверим принцип и соотношение неопределенности на примере измерения характеристик фотонов зрительной системой человека. Зрительная система человека позволяет определять не только местоположение фотона на сетчатке глаза, но и цвет воспринимаемого света, тем самым, позволяет определять длину волны и жестко связанные с ней другие энергетические параметры – энергию и импульс фотонов.
Фотоны тоже относятся к квантовым объектам, поэтому замена электронов на фотоны не должна повлиять на справедливость (или не справедливость) ПНГ, поскольку ПНГ претендует на статус общего правила, работающего для всех квантовых объектов. А зрительную систему человека вполне можно считать измерительной системой, поскольку она дает конкретный результат измерения параметров фотонов.
Напомню соотношение неопределенности:
ΔХ · ΔР ≥ ħ, где ΔХ - ошибка в определении местоположения квантового объекта, ΔР - ошибка в определении его импульса.
Местоположением фотона, параметры которого измеряются, в зрительной системе можно считать местоположение того электрона, который был выбит из светочувствительного белка приемника света в зрительной системе, то есть местоположение электрона в светочувствительной колбочке или палочки сетчатки глаза.
Это примерно 0,1 нм или в условных единицах 0,02 % от средней длины волны фотона видимого спектра, например, в 500 нм. За локализацию места попадания фотона на сетчатку можно принять и весь светочувствительный белок родопсин (размеры ~75×35×45 Å), который является той молекулой, которая поглощает фотон, соответственно это будет около 0,1 % от длины волны измеряемого фотона или 0,001· λ. Напоминаю, что длина волны взята в качестве условной меры пространственной характеристики, и взята для обеспечения совместимости с положениями соотношения неопределенности.
В части определения величины импульса фотона экспериментально установлено что, цвет обычный человек различает примерно с цветочувствительностью 5 нм, что составляет около 1 % от условной длины волны в 500 нм. Эта величина цветочувствительности в 5 нм, видимо, также определяется размером белка (для колбочек – йодопсина), поскольку длина волны и импульс фотона связаны между собой соотношением Р = ħ/λ, соответственно, различия в определении импульса коррелируются с различиями в определении длины волны. Предельная цветочувствительность зрения наблюдается в центре спектра видимого света – до 1 нм или 0,2 % от самой длины волны, а по краям спектра снижается до 10 нм. В данном случае примем усредненную величину различения цвета ΔР = 0,01Р.
Подставляем в соотношение неопределенности ΔХ·ΔР ≥ ħ численные значения реальных характеристик зрительной системы человека в условных единицах и получаем: ΔХ·ΔР = 0,001·λ · 0,01·Р = 0,00001·λ·P, где λ и P – параметры фотона.
Поскольку импульс фотона и длина волны фотона связаны уравнением фотона Р = ħ/λ, получаем величину произведения ошибок измерения координаты и импульса фотона зрительной системой человека = 0,00001·ħ. Это произведение величин ΔХ · ΔР оказывается в 100000 раз меньше, чем полагается по соотношению неопределенности.
Если взять предельные величины цветочувствительности и локализации места попадания фотона на рецептор, то неувязка с декларированным Гейзенбергом соотношением получается около миллиона раз. Если же взять, наоборот, минимальную цветочувствительность, например, в 100 нм, что соответствует различению цветов светофора (красный – желтый – зеленый), а локализацию попадания фотона увеличить раз в 10, то все равно получим громадное несоответствие требованиям ПНГ - больше тысячи раз.
Вывод из этого расчета простой: соотношение неопределенности для определения параметров фотонов количественно не выполняется, следовательно, принцип неопределенности Гейзенберга неверен. Зрительная система человека, обладающего цветным зрением, нарушает соотношение неопределенности в сотни тысяч раз. Природа попросту проигнорировала придуманный Гейзенбергом принцип и создала измерительную систему, позволяющую одновременно измерять, якобы неизмеримые параметры координаты местоположения и импульса каждого фотона в потоке видимого света.
Приведенные расчеты показывают лишь количественную сторону параметров и рассмотрены пока только для измерения параметров электромагнитных волн. Поэтому необходимо продолжить рассмотрение проблемы и показать, что выявленное нарушение ПНГ касается не только количественной стороны соотношения, но и содержательной. А также показать, что несостоятельность принципа неопределенности распространяется и на другие квантовые объекты.

Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать

Код: выделить все

<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/physics/o-sootnoshenii-nepredelennosti-geyzenberga-t6797.html">О соотношении непределенности Гейзенберга</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>


За это сообщение автора Сергей Заикин поблагодарил:

AleksandrDudin (03 окт 2023, 23:04)

Ответ на комментарий №1.

Сергей Заикин писал(а):В современной науке соотношение неопределенности имеет статус принципа, а не физического закона. При́нцип (основа, начало, первоначало) — постулат, утверждение, не требующее доказательств, на основе которого создают научные теории и законы.

Уважаемый Сергей Заикин. Начну с импульса фотона. Всем известно, что фотон не имеет массы покоя, но зато обладает инертной массой, возникающей в момент начала движения фазы ЭМ возмущения поля физ. вакуума, вызывающего возбуждения структуры поля физ. вакуума на частоте, определяемой ЭМ свойствами физ. вакуума - f=1/√εμ·λ²=1/√C‧L=1,235‧10²⁰ гц, с временем зарождения фотона равным – Т=1/f=8,09·10⁻²¹ сек.
А также со скоростью распространения этой ЭМ энергии, равной – с=1/√εμ=2,998·10¹⁰ см/сек.
Кроме того, как стало известно, что квант наименьшего взаимодействия, определенный Планком, образуется за счет первичной энергии возникающей за счет объединения скорости света в четвертой степени - с⁴, с космологической постоянной Λ=1,0135·10⁻⁴⁸, тогда - Е₀= с⁴·Λ=80,78·10 с⁴⁰×1,0135·10⁻⁴⁸=8,187·10⁻⁷ гсм²/сек².
Эта первичная энергия и определяет наименьшую инертную массу фотона через через выражение - m=Е₀/с²=9,109·10⁻²⁸ г. А квант действия определяется полученной первичной энергией Е₀, приходящейся на время образования фотона, через выражение – h=Е₀·T=8,187·10⁻⁷·8,09·10⁻²¹=6,626·10⁻²⁷ гсм²/сек.
А теперь вернемся к принципу неопределенности Гейзенберга, записанное как ∆x·∆p ≥ћ, что по вашему, в физическом плане, ограничивает значения получаемых результатов в меньшую сторону?
Лично я считаю, что ограничение в меньшую сторону накладывает величина первичной массы, заложенной в квант действия, величина которой ограничена порядком равным – m=9,109·10⁻²⁸ г, это связано с тем, что массы меньше указанной, в Природе не бывает. Ну а неопределенность уже относится к физической невозможности одновременного определения меняющихся во времени показателей. Логически получается все просто. С уважением, Борис.

Уважаемый Александр Рыбников, эмпирическая ненаблюдаемость является всего лишь одной из причин невозможности измерения параметров квантовых объектов, заявленных в перечне условий принципа неопределенности Гейзенборга.
В данной теме (для начала) обращается внимание на некорректность самого перечня условий, предъявляемых к осуществлению заявленного принципа.

Если внимательно проанализировать приведенное выше определение принципа неопределенности, то складывается впечатление, что ПНГ содержит подборку сомнительных условий, выполнение которых, по мнению сторонников принципа, позволяет обосновать именно вероятностную природу квантовых объектов. Похоже других задач на ПНГ не возлагается. При этом выявленное выше отклонение от заданных условий не только нарушает принцип, но и показывает надуманность и безосновательность его условий.
1. Зачем-то требуется одновременность измерения двух параметров квантовых объектов.
2. Измеряемые параметры зачем-то должны быть некоммутируемыми.
3. Утверждается, что параметры не могут быть измерены «точнее, чем …», хотя квантовые объекты, как правило, эмпирически не наблюдаемы непосредственно, тем самым, не измеряемы вовсе не «точнее, чем …», а не измеряемы совсем.
4. Для параметров, измерение которых невозможно по причине их ненаблюдаемости или недоступности, невозможно получить результаты измерений, соответственно, невозможно получить ошибки измерений, и тем более среднеквадратические ошибки, которые указаны в формулировке принципа.
5. В качестве одного из параметров требуется измерить координату квантового объекта. Однако координата по определению есть число, означающее местоположение точки на оси координат. При этом надо понимать, что квантовый объект не является точечным, поскольку внутри у объекта есть энергия и импульс. Соответственно, все точки в пределах объема, занимаемого квантовым объектом, будут иметь разные координаты. Так что задавать измерение координаты - просто некорректно.
Кроме того, значение координаты, как числа на оси системы отсчета, зависит не только и не столько от местоположения самого квантового объекта, сколько от выбора точки начала отсчета. Выбор другой точки в качестве начала отсчета даст совсем другое значение координаты.
Следует также отметить, что местоположение квантового объекта в пространстве вселенной вообще не является параметром самого квантового объекта.
6. В качестве второго параметра квантового объекта выбирается энергетический параметр (энергия, импульс или его составляющая – скорость). Однако энергетический параметр в принципе невозможно измерить или оценить одновременно (единовременно). Энергия, как количественная мера движения, не может рассматриваться вне времени. Поэтому требовать измерения энергетического параметра «одновременно» - просто бессмысленно.
7. Рассуждения, приводимые обычно при рассмотрении ПНГ, содержат безосновательные утверждения, что один из параметров все же можно измерить точно, но тогда второй будет измерен с большой ошибкой. Однако такое утверждение справедливо лишь для самих параметров некоторой рассматриваемой системы, например, длины волны и импульса фотона, которые действительно связаны между собой гиперболической связью. В частности, для фотонов эта связь выражается уравнением λ·P=ħ.
При этом для ошибок измерения гиперболической связи нет, ошибки измерения разных параметров полностью независимы друг от друга, поскольку ошибки измерения обуславливаются вовсе не квантовыми объектами или их спецификой, а измерительными приборами и разными методиками измерения.
Следует особо подчеркнуть, что получить ошибку измерения параметров квантового объекта просто невозможно. Ошибка измерения есть разность между действительным значением параметра и измеренным значением. Ни действительное, ни измеренное значение в условиях ненаблюдаемости квантового объекта определить невозможно. Но главное – некому измерять и вычислять разность между ними в реальных условиях. Человеку эти величины недоступны, а соседние объекты не умеют ни измерять, ни вычитать.
8. Умножать ошибки измерения друг на друга вообще бессмысленно. Приведенные выше вычисления произведения возможных неточностей при определении местоположения попадания фотонов на сетчатку и при определении импульса (цвета) фотона показали полную несостоятельность умножения этих ошибок друг на друга. Сопоставляться с величиной постоянной Планка должно произведение самих параметров квантового объекта, а вовсе не ошибок их измерения. Именно собственные параметры квантового объекта обладают тем свойством, что их значения связаны гиперболической связью между собой. И эта связь имеет вполне логическое объяснение – чем энергичнее идут процессы внутри квантового объекта, тем быстрее процессы замыкаются сами на себя, образуя саму исследуемую квантовую систему, тем меньше размер квантового объекта. Вопреки этому, гиперболическая связь между собственными параметрами квантового объекта переносится на ошибки измерения и делается нелепое утверждение, что точное измерение одного параметра якобы приводит к уменьшению точности измерения смежного параметра. Это означает, что сторонники ПНГ, как истинные дальтоники, не различают физический смысл применяемых в соотношении параметров. Собственные параметры квантовых объектов, которыми квантовый объект действительно обладает, и которые действительно подчиняются гиперболической зависимости между собой, сторонники ПНГ перепутали с ошибками возможного измерения пространственных и энергетических параметров квантового объекта. Причем спутали не только сами параметры с ошибками их измерения, но спутали измеряемый пространственный параметр по его смыслу: вместо размера квантового объекта (λ) взяли ошибку измерения координаты местоположения квантового объекта ΔХ.
И эту путаницу теоретики возвели в фундаментальный принцип квантовой механики. Как признает один из современных теоретиков ПНГ (М.В. Иванов): «Неопределенность» здесь не связана с какой-либо процедурой измерения, а является свойством самой системы. . Тем самым, вся эта неопределенность измерений искусственно подстроена и искусственно навязана самим квантовым объектам. Для сторонников ПНГ, оказывается, не нужны ни измерения, ни определение параметров квантового объекта, им нужно было просто приписать неопределенность самим квантовым объектам. И они эту задачу с помощью ПНГ выполнили. Более того, эту путаницу с параметрами, ошибками, неопределенностью, вероятностью они перенесли на строение квантовых объектов в целом, и продолжают приписывать неопределенность квантовым объектам - теперь под термином квантовой запутанности.
Однако запутались вовсе не квантовые объекты, а ученые запутались в своих рассуждениях. Элементарные частицы, наоборот, имеют вполне определенное строение и настолько строгие значения своих параметров – заряда, массы, внутренней энергии, спина, магнетона, размеров, что многие из них признаны фундаментальными константами.
9. Применительно к электрону ПНГ тоже не работает. Если для фотона ситуация с осуществлением операции измерения параметров вполне благоприятна – он сам прилетает в измерительную систему, то для электрона возможности что-либо измерять просто не существует. Оба объекта (и фотон, и электрон) не наблюдаемы непосредственно эмпирически. Но если фотон сам прилетает в измерительную систему, каковой является сенсорная зрительная система живого организма, то электрон в измерительную систему сам не прилетает. И заманить его в измерительную систему не удастся. Встроить измерительный прибор (для измерения параметров электрона) во внутрь атома тоже не представляется возможным. А соседние с электроном объекты не обладают необходимыми для осуществления операции измерения способностями. В результате все навороты, перечисленные в современной формулировке принципа неопределенности Гейзенберга, оказываются неприменимыми ни к фотону, ни к электрону.

За это сообщение автора Сергей Заикин поблагодарил:

AleksandrDudin (03 окт 2023, 23:04)

наш мир квантовый!

Совершенно верно. В нашем мире квантуется практически все, даже непрерывное движение, непрерывное поле, непрерывное пространство и т.д.
Квант означает - порция. Термодинамическое движение квантуется (делится на порции) столкновениями.
Распространение света тоже квантуется путем периодических электромагнитных колебаний. Каждый период электромагнитных колебаний - есть порция (квант) движения - каждая порция именуется фотоном.
Собственно квантование света и позволяет измерять его энергетические параметры.
Энергия электромагнитных колебаний (в том числе света) определяется именно определенным интегралом, задающем начало и конец суммирования.

Если не задать пределы интегрирования, то вместо энергии всегда будет получаться бесконечность.

Добавлено спустя 55 минут 36 секунд:

Александр Рыбников писал(а):

измерение положения квантовой частицы изменяет её импульс [/quote]

Во-первых, местоположение квантовой частицы в пространстве вселенной не является характеристикой самой частицы. Местоположение частицы это параметр (характеристика) некой более общей системы.

А во-вторых, что из того, что измерение изменяет импульс частицы?
Зрительная система человека при измерении параметров фотона вообще уничтожает сам фотон вместе с его параметрами. Параметры фотона определяются по следам поглощения фотона в измерительной системе, каковой является зрительная система человека.
Следы поглощения фотона рецептором глаза как раз наиболее точно скажут какие параметры были у фотона, в том числе и импульс.
Задача измерительной системы измерить параметр. У нее нет задачи "не исказить" измеряемый параметр.
Такую задачу измерительной системе навязали авторы и последователи принципа неопределенности, который в данной теме критикуется и разоблачается.
Это же принцип неопределенности утверждает, что нельзя измерить параметры квантового объекта. Да еще и добавляют, что нельзя измерить одновременно, и указывают какие именно параметры нельзя измерить одновременно.
А на самом деле - измерить можно, и одновременно, и с необходимой пользователю точностью.
Об этом и речь в данной теме, что требования, записанные в формулировке принципа неопределенности - надуманы, ангажированы позицией вероятностной КМ.
Реальная процедура измерения параметров квантовых объектов, заложенная природой в зрительную систему живых существ, обладающих цветным зрением, без проблем преодолевает эти надуманные принципом неопределенности условия. Тем самым разоблачает сам надуманный принцип неопределенности.

Борис Шевченко писал(а):Ответ на комментарий №1.

Начну с импульса фотона. Всем известно, что фотон не имеет массы покоя, но зато обладает инертной массой


А теперь вернемся к принципу неопределенности Гейзенберга, записанное как ∆x·∆p ≥ћ, что по вашему, в физическом плане, ограничивает значения получаемых результатов в меньшую сторону?
Лично я считаю, что ограничение в меньшую сторону накладывает величина первичной массы, заложенной в квант действия

Мысль про инертную массу у фотона интересна, но требует специального осмысления. С одной стороны, фотон перемещается с постоянной скоростью, то есть как бы по инерции, а с другой стороны, все электрические и магнитные явления не имеют инерции к перемещению - приобретают сразу скорость света.

Что касается соотношения неопределенности ∆x·∆p ≥ћ, то еще раз обращаю Ваше внимание, что в нем фигурируют ошибки измерения параметров, а вовсе не сами параметры квантового объекта.
Сами пространственные и энергетические параметры действительно соотносятся друг с другом и с постоянной Планка в гиперболическом соотношении. и эта связь выражается уравнением λ·P=ħ.
Однако эту связь параметров логичнее называть соотношением определенности. Именно в таком соотношении определенности находятся внутренние параметры всех частиц. Эта связь между пространственными и энергетическими параметрами квантовых объектов имеет логическое объяснение - чем энергичнее идут процессы внутри квантового объекта, тем быстрее они замкнутся сами на себя и создадут сам квантовый объект.

Добавлено спустя 41 минуту 56 секунд:

alexandrovod писал(а):атом натри излучает фотон 600 нм, а сам атом имеет размер 0,3 нм.
получается, если фотон квант то по классике атомы не излучать ни поглощать его не имеют права. Это спасает только принцип неопределённости

Коллизия понятна - атом размером 0,3 нм, а излучает фотон длиной 600 нм.

Только принцип неопределенности в разрешении этой коллизии принципиально не поможет. В ПНГ в соотношение неопределенности вместо длины волны фотона вставлена ошибка измерения координаты местоположения исследуемого квантового объекта. Осуществлена банальная подмена понятий, и это представляется полной нелепостью.

Разрешить отмеченную коллизию можно с помощью как раз электромагнитной природы фотона. В нем указана только длина волны, только один размер трехразмерного пространства. Однако фотон, как объемная частица, должен иметь все три измерения. Должен иметь еще и толщину.
Вот толщина фотона и должна определяться размером излучающего объекта. А длина волны определяется периодом - интервалом времени формирования объекта, именуемого фотоном.

За это сообщение автора Сергей Заикин поблагодарил:

alexandrovod (04 окт 2023, 09:14)