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/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / physics / 18263 < prev    next >
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Text File  |  1992-11-07  |  10.6 KB  |  228 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!well!sarfatti
  3. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  4. Subject: More Super Debate! Sarfatti vs. Svetlichny
  5. Message-ID: <BxA8Lq.1u4@well.sf.ca.us>
  6. Sender: news@well.sf.ca.us
  7. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  8. Date: Fri, 6 Nov 1992 06:56:13 GMT
  9. Lines: 217
  10.  
  11.  
  12. Let experiment decide! This is getting Medieval - how many phases can
  13. land on the head of a photo-sensitive pin and will they all cancel each
  14. other out?
  15.  
  16. With Sarfatti's comments:
  17. From: svetlich@math.rutgers.edu (George Svetlichny)
  18. Newsgroups: sci.physics,alt.sci.physics.new-theories
  19. Subject: No FTL signal proofs still good.
  20. Summary: Sarfatti's objections to no FTL signal proofs do not stand.
  21. Keywords: superluminal, signal, quantum, correlation, Heisenberg,
  22. uncertainty
  23. Date: 5 Nov 92 17:47:41 GMT
  24. Followup-To: sci.physics
  25. Organization: Rutgers Univ., New Brunswick, N.J.
  26. Lines: 135
  27.  
  28. Sarfatti's argument against the validity of the contention that standard
  29. quantum mechanics (SQM) forbids superluminal quantum-correlation signals
  30. is apparently based on two allegations:
  31.  
  32. 1. Besides dynamical equations there are boundary conditions and
  33. Sarfatti uses novel boundary conditions.
  34.  
  35. Sarfatti replies."No I have not used 'novel' conditions unless Feynman's
  36. sum over histories picture of sqm is 'novel."
  37.  
  38. 2. Commuting observables are nevertheless incompatible due to state
  39. entanglement as was shown by Schroedinger in 1930 and by de la Torre in
  40. the past two years.
  41.  
  42. Neither of these allegations stand up as an argument for SQM implying
  43. superluminal signals.
  44.  
  45. Sarfatti replies: "I have made an explicit computation showing
  46. communication between commuting observables in sqm. 2 does show that the
  47. raison d'etre for using the commutativity criterion is false."
  48.  
  49. In relation to the first one should call attention to the fact that SQM
  50. _does_ impose restrictions on boundary conditions, usually through
  51. precise domain requirements on unbounded operators in hilbert space.
  52. Such requirements are usually to the effect that any putative operator
  53. (generally differential) that is to represent an observable should be
  54. essentially self adjoint, and this translates itself into boundary
  55. conditions on the vectors in its domain. Imposing any other "novel"
  56. boundary conditions is as much a deviation from SQM as is using
  57. non-unitary evolution (and in particular cases can amount to the same
  58. thing).
  59.  
  60. More to the point though is that considerations of evolution for the
  61. no-signal theorem is secondary. The theorem is basically a consequence
  62. of two main assumptions:
  63.  
  64.    a) The mean value of any observable is given as a matrix element
  65.    (F,AF) of a self-adjoint operator A in the state F.
  66.  
  67.    b) Operators corresponding to observations carried out at space-like
  68.    separation commute.
  69.  
  70. Now an observation can be carried out by a complex arrangement of
  71. physical object which may interact among themselves and with the system
  72. being observed. The functioning of such an arrangement can then be
  73. described by appropriate dynamical laws, evolution equations, boundary
  74. conditions, etc. If these do not follow SQM rules one may end up with an
  75. arrangement that doesn't satisfy a) above. But then such an arrangement
  76. by definition does not realize a SQM observable. The role of evolution
  77. in the no-signal theorem is thus indirect and the argument does not
  78. essentially depend on it. One just has to ask if the arrangements on
  79. both sides of Sarfatti's experiment satisfy a) above or not. If not, SQM
  80. has been abandoned, if yes, all arguments concerning evolution and
  81. boundary conditions are irrelevant.
  82.  
  83. If Sarfatti admits that his arrangements satisfy a) he must now face b).
  84. Since he apparently doesn't deny this, the no-signal theorem follows and
  85. his device can't work.
  86.  
  87. Well, what about Schroedinger and de la Torre? Sarfatti doesn't supply us
  88. with references and I've not located Schroedinger's argument, but for
  89. de la Torre (where one finds some mention of Schroedinger's expression)
  90. he probably means:
  91.  
  92.         A. C. del la Torre, P. Catuogno and S. Ferrando
  93.  
  94.         "Uncertainty and nonseparability"
  95.         Found. Phys. Lett. 2, 235 (89)
  96.  
  97.         and
  98.  
  99.         "Nonseparability and noncommutativity in quantum systems"
  100.         Found. Phys. Lett. 4, 49 (1991)
  101.  
  102. Now these papers are certainly within the realm of SQM and though the
  103. authors seem to derive some of their motivation from philosophical
  104. considerations usually found in hidden-variable arguments, their
  105. calculations are within SQM. Their calculation is nothing more than to
  106. derive what appears to be a Heisenberg-type uncertainty relation for
  107. commuting observables in a given state, that is if A, B are quantum
  108. mechanical observables (commuting or not) then in a state F one can
  109. derive that
  110.  
  111.         Delta A Delta B >= |T(A,B,F)|
  112.  
  113. where Delta A  is the root mean square of the observed values of A in F
  114. and similarly for B. (Delta A)^2 = (F, A^2F) - (F, AF)^2, and T(A,B,F)
  115. = (F, ABF)-(F, AF)(F, BF).
  116.  
  117. This is nothing more than the Cauchy Schwartz inequality. Similarly if X
  118. and Y are two  _classical_ random variables then
  119.  
  120.         s(X)s(Y) >= |C(X,Y)|
  121.  
  122. where s(X) is the standard deviation of X, likewise for Y. and C(X, Y)
  123. is the covariance. Thus _classical_ random variables satisfy (shall we
  124. say it?) a Heisenberg-type inequality.
  125.  
  126. De la Torre et al. have a curious phrase in their second paper:
  127.  
  128. "In the last section we have shown that there are physical states where
  129. commuting observables are incompatible due to the nonseparability or
  130. non-PI." (non-PI translates to T(A, B, F) not vanishing). This is a very
  131. strange idea of incompatibility. They seem to feel a Heisenberg-type
  132. inequality implies incompatibility. They missed a few essential points
  133. about Heisenberg uncertainty relations (like being able to give a
  134. state-independent lower bound to the right hand side).
  135.  
  136. Sarfatti asks: "In terms of communication, why do we need a 'state-
  137. independent lower bound'?  My assertion is that the connection signal is
  138. state-dependent - one needs a special kind of entanglement to do the job."
  139.  
  140. One cannot derive from their inequality for commuting observables the same
  141. type of conclusions that one derives from the Heisenberg uncertainty
  142. relations.
  143.  
  144. Sarfatti replies: "I don't see why not. And your analogy that follows is
  145. not relevant I believe."
  146.  
  147. If one could, all statisticians would have to study quantum mechanics
  148. as classical random variable would then behave like quantum
  149. observables.. For instance, knowing that incidence of lung cancer and
  150. smoking are correlated one deduces an a-priori inequality relating the
  151. standard deviations of the number of cigarettes smoked and of the
  152. severity of lung lesions, making their product bounded below by the
  153. modulus of the covariance. Does does this means these two variables are
  154. incompatible? Does it mean reducing the one number (holding smoking to
  155. zero, hence zero standard deviation) will make the other standard
  156. deviation (severity of lung lesions) go infinite?
  157.  
  158. Sarfatti replies: "Maybe not, but in the quantum case I show by explicit
  159. computation that it does.  I mean probability of detection for ideal
  160. transmitter counter is 1 and the complementary "fringe" detection
  161. probabilities for the two receiver counters are
  162.  
  163. [1 + sin(2theta)cos (phi)]/2 and [1 - sin(2theta)cos (phi)]/2
  164.  
  165. respectively. If there is a classical probability distribution for phi
  166. I don't like <cos(phi)> = 0, and there may be a way to avoid it by clever
  167. phase compensation, but even if it is true one still gets receiver photo-
  168. current fluctuations proportional to sin(2theta) where theta is a nonlocal
  169. un-hidden parameter (global boundary condition shift) that can be
  170. manipulated from the distant transmitter to shift the local receiver
  171. currents - and I claim that this is sqm in the Feynman history sense."
  172.  
  173. PS "Your use of "statistics" below is clever and well written but not
  174. convincing - but to those who wish to keep the faith of retarded physics it
  175. may be a convincing placebo."
  176.  
  177.  
  178. Do people with perfect lungs invariably smoke a widely varying number of
  179. cigarettes a day?
  180.  
  181. The cited results (and probably Schroedinger's as well) have nothing to
  182. do with superluminal signals as the same reasoning would apply to states
  183. and experimental arrangements conforming to Bell's inequalities for
  184. which a common cause explanation for the correlations can be given, and
  185. no one believes that common-cause correlations can be used for
  186. superluminal signals. Otherwise one could build a superluminal telegraph
  187. utilizing a "source" that randomly picks matched pairs of socks and
  188. sends each one in opposite directions. There would be an observer
  189. catching one of the socks, and by analyzing it, would determine if the
  190. space-like separated observer was looking at the color or at the
  191. weave-pattern of the other mate. If a state-dependent seemingly
  192. Heisenberg-like inequality was all that was needed to send signals, this
  193. would work.
  194.  
  195. Sarfatti's final comment:"Look I gave an explicit model. Transmitter is
  196. calcite. Ordinary beam passes half-wave plate, then extraordinary and
  197. ordinary beams brought together at a single finite area counter. I have
  198. shown elsewhere how I get above-cited results."
  199.  
  200. --
  201. George Svetlichny                    /\      On leave from:
  202. Department of Mathematics          /***|     Departamento de Matematica
  203. Hill Center, Rutgers University   /****|     Pontificia Universidade
  204. Catolica
  205. New Brunswick, 08903 NJ          /*****|     Rio de Janeiro, Brazil
  206.  
  207. One more "final" comment by Sarfatti: I start with standard photon pair
  208. state. I then use local unitary evolutions at the transmitter to distort
  209. it - many half-wave plate to bring the two linear polarizations into
  210. alignment. Then I combine then two beams into one counter and compute
  211. the non-unitary collapse (i.e. the expectation value of projection
  212. operator for photon to hit same counter, only one counter not two on
  213. transmitter side) - provided that there is no superselection rule
  214. forbitting coherence between extraordinary and rotated ordinary beams (no
  215. such rule in Stern Gerlach for neutrons or electrons) then the effect
  216. I predict will happen.  It's all like the double slit experiment. The
  217. extraordinary and ordinary paths of the transmitter photon is like the
  218. ordinary photon passing one slit or another. However, it is the twin
  219. receiver photon that behaves like the ordinary photon hitting the screen.
  220. Quantum action at a distance through the entangled connection makes the
  221. receiver photon show the complementary fringes - local probabilities add
  222. up to 1 on both sides! The fringes are not found at the transmitter side.
  223. They are stolen by the receiver via the connection. The connection signal is
  224. a phase interference or "fringe" signal. It's a "teleportation" of fringe
  225. information from transmitter to receiver. Think physically guys. I can
  226. visualize all this. It's very physical. It's very beautiful - and it
  227. may even be true!
  228.