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/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / physics / 18617 < prev    next >
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Text File  |  1992-11-10  |  6.9 KB  |  127 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!well!sarfatti
  3. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  4. Subject: Feynman 29 INTERFERING ALTERNATIVES 
  5. Message-ID: <BxIpwo.4GF@well.sf.ca.us>
  6. Sender: news@well.sf.ca.us
  7. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  8. Date: Tue, 10 Nov 1992 20:50:47 GMT
  9. Lines: 116
  10.  
  11.  
  12. Feynman 29  INTERFERING ALTERNATIVES
  13. from Feynman and Hibbs, QUANTUM MECHANICS AND PATH INTEGRALS:
  14. "These early inquiries were involved with the problem of the infinite self-
  15. energy of the electron.  In working on that problem, a 'least-action'
  16. principle using half advanced and half retarded potentials was discovered.
  17. The principle could deal successfully with the infinity arising in the
  18. application of classical electrodynamics." p.vii
  19.  
  20. Thus, even on classical level the advanced electromagnetic potential wave
  21. propagating at the speed of light but backward in time is required along
  22. with its retarded partner propagating forward in time.  This same theme
  23. reappears at the level of quantum amplitudes for histories when we go from
  24. amplitude to probability using the absolute square.  The non-classical
  25. interference contributions to the probability are from loops in time for
  26. information flow around two different spacetime paths that start and end at
  27. the same two events.
  28.  
  29. The key idea behind my conception of how the nonlocal quantum connection is
  30. a practical communication channel in standard quantum mechanics in spite of
  31. the bogus mathematical arguments to the contrary is right here.  Feynman's
  32. "sum over histories" Lagrangian multiple-time formulation may not be
  33. equivalent to the Hamiltonian operator fixed-time formulation of quantum
  34. mechanics. The latter emerges from the former as a special case just like
  35. the Schrodinger fixed-time wave function emerges from the sum of path
  36. amplitudes.  The commutativity of the hermitian observables is necessary
  37. for compatibility (i.e., non-interference) of measurements but not
  38. sufficent in the presence of both "entanglement" and "interfering
  39. alternatives".  It is the last that is essential.  It is correct to say
  40. that if there is commutativity and entanglement but no interference (the
  41. situation in the actual experiments of Clauser, Aspect et-al) then there is
  42. no quantum connection communication.  But, if the interference is
  43. engineered correctly then such communication across spacelike intervals and
  44. backward along timelike and lightlike intervals is possible.  Indeed, the
  45. origin and evolution of the universe depend upon quantum connection
  46. communication.
  47.  
  48. p.13 1-3 INTERFERING ALTERNATIVES
  49. Two Kinds of Alternatives.
  50. ... p.14 In order to make definite the new rules for combining
  51. probabilities, it will be convenient to define two meanings for the word
  52. 'alternative'.  The first of these meanings carries with it the concept of
  53. exclusion.  Thus holes 1 and 2 are exclusive alternatives if one of them is
  54. closed or if some apparatus that can unambiguously determine which hole is
  55. used is operating.  The other meaning of the word 'alternative' carries
  56. with it a concept of combination or interference. (The term 'interference'
  57. has the same meaning here as it has in optics, i.e., either constructive or
  58. destructive interference.)  Thus we shall say, holes 1 and 2 present
  59. 'interfering alternatives' to the electron when (1) both holes are open and
  60. (2) no attempt is made to determine through which hole the electron passes.
  61. When the alternatives are of this interfering type, the laws of probability
  62. must be changed to the form
  63.  
  64. P = |A|^2         (1-1)
  65.  
  66. A = A(1) + A(2)   (1-2)
  67.  
  68. The concept of interfering alternatives is fundamental to all of quantum
  69. mechanics.  In some situations we may have both kinds of alternatives
  70. present.  Suppose we ask, in the two-hole experiment, for the probability
  71. that the electron arrives at some point, say, within 1 cm of the center of
  72. the screen.  We may mean by that the probability that if there were
  73. counters arranged all over the screen (so one or another would go off when
  74. the electron arrived), the counter which went off was within 1 cm of x = 0.
  75. Here the various possibilities are that the electron arrives at some
  76. counter via some hole.  The holes represent interfering alternatives, but
  77. the counters are exclusive alternatives.  Thus we first add A(1) + A(2) for
  78. a fixed x, square that, and then sum these resultant probabilities over x
  79. from -1 to +1."
  80.  
  81. Now let's apply this Feynman lesson to my quantum connection communicator.
  82. On the receiver side there are only two counters which catch all the light
  83. to a good approximation. Therefore x' is not a continuous variable but a
  84. discrete one x' = +1 or x' = -1, and they are exclusive alternatives.  On
  85. the opposite transmitter side, there is only one counter that catches all
  86. the light to a good approximation. So there is only on alternative, say, x
  87. = 0.
  88.  
  89. What corresponds to the "holes" which "represent interfering alternatives"?
  90. Because of the half-wave plate one of the narrow beams emerging from the
  91. transmitter calcite, the "holes" correspond to the two small area regions
  92. (i.e., e & o) on the back-face of the transmitter calcite rhomb from which
  93. the extraordinary and ordinary collimated beams emerge.  Both of these
  94. beams are brought together to the same transmitter counter whose photo-
  95. sensitive surface is shaped like a little cube. Each beam impinges on one
  96. of the faces of the cube, but it is impossible to tell if an ejected photo-
  97. electron is caused by a photon hitting one face or the other.  There must
  98. be no entanglement of the state of the photo-electron with orthogonal
  99. localized "face" states of the cube for this device to work.
  100.  
  101. What are the indistinguishable Feynman histories (.i.e. interfering
  102. alternatives) A(1) and A(2).  Thes probability amplitudes are nonlocal
  103. representing the histories of both connected (i.e. entangled) photons in
  104. the same pair. Let us focus attention on the the receiver photon being
  105. detected at the x' = +1 receiver counter. Then A(+,e (o)) is the amplitude
  106. in which the receiver photon is detected in the +1 counter and its twin
  107. transmitter photon has taken the e (o)-path at the faraway transmitter
  108. calcite before it is detected at the single cubical x = 0 counter.  The
  109. space-time interval between these two detections is irrelevant!
  110.  
  111. The quantum connection signal at the x' = +1 receiver is simply
  112.  
  113. S = |A(+,e) + A(+,o)|^2 - |A(+,e)|^2 - |A(+,o)|^2
  114.  
  115. Since x = 0 is the only exclusive alternative on the transmitter side (i.e.
  116. the the classical probability distribution over exclusive alternatives is
  117. essentially a Dirac delta function) S is locally measureable without having
  118. to get data from the tramsitter by ordinary light-speed limited signals.
  119. That is we are tracing over a Dirac delta function.
  120.  
  121. Now the skeptics will say that the Delta function model is impossible in
  122. principle. That the interference terms will always be zero in the sum over
  123. exclusive alternatives on the transmitter side. But this is adhoc there is
  124. nothing in quantum mechanics to demand that.  Some say that the Heisenberg
  125. principle demands it, but I say it demands just the opposite. Let
  126. experiment decide!
  127.