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/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / 12097 < prev    next >
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Text File  |  1992-07-30  |  5.0 KB  |  126 lines
  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!news.univie.ac.at!email!news
  3. From: gast@next.ben-fh.tuwien.ac.at (Gast)
  4. Subject: Re: Relative uncertainty principle?
  5. Message-ID: <1992Jul31.085041.1635@email.tuwien.ac.at>
  6. Sender: news@email.tuwien.ac.at
  7. Nntp-Posting-Host: next.ben-fh.tuwien.ac.at
  8. Organization: Technical University of Vienna
  9. References: <ARI.HUTTUNEN.92Jul31031010@saha.hut.fi>
  10. Distribution: sci
  11. Date: Fri, 31 Jul 1992 08:50:41 GMT
  12. Lines: 112
  13.  
  14. In article <ARI.HUTTUNEN.92Jul31031010@saha.hut.fi> Ari.Huttunen@hut.fi  
  15. (Ari Huttunen) writes:
  16.  
  17. [ shortened ]
  18.  
  19. > Consider a two-slit experiment (like the one shown in the July issue
  20. > of Scientific American that I have lying on the table). If you  
  21. observe/know
  22. > the photon all the way from the light source, through one of the slits  
  23. and
  24. > to the detector, you know with exactness that the photon is indeed a  
  25. particle,
  26. > but the wave-personality has become uncertain. Thus you cannot detect  
  27. any
  28. > interference pattern. [ ... ]
  29.  
  30. Well that's the first experiment: You have a detector at at least one of  
  31. the slits and one at the screen.
  32.  
  33. > [ ... ] If you
  34. > wait longer and observe only the effect of photons hitting the detector,
  35. > you will notice an interference pattern. You now know the photon is a  
  36. wave,
  37. > but you have lost knowledge of its particle-quality, thus you don't know
  38. > which slit it went through. (At the right of the picture.) If you  
  39. observe
  40. > the particles hitting the detector but not which slit they went through,  
  41. you
  42. > will have some knowledge of the particle-quality (you observe distinct
  43. > particles) and some knowledge of the wave-quality (you can calculate the
  44. > interference pattern by observing very many of the distinct particles.)
  45.  
  46. That's the second experiment: you remove the dtetector(s) from the slit(s)  
  47. and measure only the photons on the screen.
  48.  
  49. Untill now, everything is clear: There are two different kinds of  
  50. experiments which _cannot_be_performed_at_the_same_time_. The  
  51. 'personality' of the photon (see later) is dependent on the kind of the  
  52. experiment.
  53.  
  54. > But why did I write 'relative' in the subject?
  55.  
  56. Now the mess starts:
  57.  
  58. > Think about how the laboratory is observing the photon (as a wave). The  
  59. two
  60. > slits are uncertain through which of them the individual photon went  
  61. through.
  62. > Now, think what the photon observes.
  63. > The photon knows exactly where and when it goes.
  64.   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  65.  
  66. .. Oups: Quite an intelligent kind of a photon, isn't it?
  67. The key point is that the photon _does_not_know_ its way. As a matter of  
  68. fact there are experiments (with neutrons) that show that  
  69. _single_particles_ can interfere with themselves (-> Ref 1). This  
  70. confusing explaination becomes clearer if you talk about waves instead of  
  71. particles and then you are back to the dualism.
  72.  
  73. > It is the laboratory that is affected by uncertainty. The photon 
  74. > would see the two slits so vaguely that they would seem to be only one  
  75. slit, 
  76. > through which the photon goes.
  77.  
  78. Good idea. Yet, how do you explain the following phenomenas:
  79.  
  80. 1) The interference if you don't measure which slit is passed
  81. 2) The dependence of the outcome on whether you measure the passed slit or  
  82. not.
  83. 3) What about two small slits in a large distance?
  84.  
  85. > Both the wave-quality of the photon and the location in space of the  
  86. slits
  87. > are large scale phenomenon, the particle-quality of the photon and its
  88. > exact path through the slits are small scale phenomenon. You cannot  
  89. measure
  90. > both small and large scale events exactly.
  91.  
  92. Wave-qualtity means: momentum defined - position undefined
  93. particle-quality means: position defined - mementum undefined
  94.  
  95. This is the explaination to
  96.  
  97. > What if we say:
  98. >    "It is impossible to know simultaneously and with exactness
  99. >     both the personality of the photon as a wave and as a particle."
  100.  
  101. Ref 1: At last some comment on the neutron-experiment performed by Rauch,  
  102. Zeilinger at the Atominstitut of Vienna, Austria:
  103.  
  104. Neutrons are sendt through an interferometer with such a low flux that  
  105. only one after the othe could pass it. Yet there were interferences  
  106. observed (the spin was measured).
  107.  
  108. Remark: The dependence of the outcome on the kind of experiment leads to  
  109. some difficulties with special relativity:
  110. Suppose you seperate two wavefronts of one particle in space rather far  
  111. from each other like in the two-slit-experiment. Then you randomnly decide  
  112. wheter you perform a Type 1 or a Type 2 experiment as described above. You  
  113. can arrange the detector (which is turned on and off randomnly)  on one  
  114. slit so that the other slit won't know in time (with c as the  
  115. signal-velocity) which kind of experiment is performed. Yet it _has_ to  
  116. know because of the outcome of the experiment depends on the type.
  117.  
  118. So much fun with this
  119.  
  120. Harry
  121. --
  122. +-------------------------------+-------------------------------+
  123. ! Harald Lakatha                !    Please add to 'subject':   ! 
  124. ! gast@next.ben-fh.tuwien.ac.at !  'An Harald - nicht loeschen' !
  125. +-------------------------------+-------------------------------+
  126.