Op dit forum zijn er mensen die van mening zijn dat de onzekerheidsrelaties van Heisenberg niet bestaan, of niet fundamenteel zijn: Zij denken dat deze onzekerheden met betere meetapparatuur te verkleinen zijn.
Aan deze mensen zou ik willen vragen de uitslag van de volgende experimenten te verklaren.
We beginnen met het eerste experiment: Een elektronenkanon schiet 1 voor 1 elektronen op een dubbelspleet af. Dit is een scherm met 2 smalle spleten erin. Achter de spleten staat een scherm dat elke inslag van een elektron detecteert. De positie van deze inslagen (afstand van het midden) wordt enige tijd bijgehouden, en er wordt een statistisch verantwoord aantal inslagen gemeten. Zoals de quantummechanica voorspelt, ontstaat op het scherm het bekende interferentiepatroon: Een hoge "berg" midden tussen de spleten, met aan beide kanten een aantal minder hoge bergen, waartussen dalen liggen waar nooit een elektron inslaat. Het is nu onbekend door welke van de spleten elk elektron gaat.
Dit experiment wordt herhaald, maar nu wordt vlak achter de spleten een felle lamp geplaatst. Deze zendt zoveel fotonen uit dat elk elektron getroffen wordt door een foton, en de richting van dit foton 90 graden verandert. Dit komt dus naar de waarnemer toe, en wordt daar gemeten als een lichtflitsje. Aan de hand van de positie waar het foton vandaan kwam, kan dan gezien worden door welke spleet het elektron gaat.
Op het scherm ontstaat nu geen interferentiepatroon, maar ontstaan 2 pieken, 1 van elektronen die door de eerste spleet zijn gegaan, en 1 van elektronen die door de tweede spleet zijn gegaan. De interferentie is weg.
Nu zou je kunnen concluderen dat de fotonen de baan van de elektronen veranderd hebben, en dat daardoor de interferentie verdwijnt. Om dit te onderzoeken, wordt een derde experiment uitgevoerd. In plaats van een felle lamp wordt een zwakke lamp geplaatst tussen de spleten. De helft van de elektronen wordt nu getroffen door een foton, de andere helft niet.
Op het scherm ontstaat nu een mix van de patronen van de vorige experimenten. De bult van de fotonen die getroffen zijn door een foton (en waarvan dus bekend is door welke spleet ze gingen) is zichtbaar, maar tegelijkertijd is er ook een interferentiepatroon daar dwars doorheen.
Kennelijk is het dus niet mogelijk om te meten door welke spleet een elektron gaat met behoud van het interferentiepatroon.
Het volgende experiment gaat weer uit van een sterke lamp, maar nu met langgolvigere fotonen. Het idee daarachter is dat deze minder energie bevatten en dus misschien de elektronen minder beinvloeden.
Er is nu wel een ander probleem: Met de toenemende golflengte neemt ook de resolutie af. De resolutie is de maximale afstand die met fotonen van een bepaalde grootte nog waar te nemen is. Hoe groter de golflengte, hoe groter de resolutie.
In het begin is de resolutie groot genoeg om de afstand tussen de spleten waar te kunnen nemen: het is dus mogelijk om te bepalen vanaf welke spleet een foton komt, de beide plaatsen waar elektronen fotonen reflecteren zijn apart zichtbaar als ronde vlekjes. Deze vlekjes worden groter naarmate de golflengte toeneemt.
Zolang de vlekjes niet overlappen, is er geen interferentiepatroon: Van elk electron is bekend door welke spleet het gaat, maar er is geen interferentie. Pas wanneer de vlekjes beginnen te overlappen, begint het interferentiepatroon te ontstaan: Van enkele elektronen die oplichten in het gebied dat binnen beide vlekjes ligt, is onbekend door welke spleet ze gaan, en dus is hun golffunctie niet ingestort en geven ze een interferentiepatroon. Naarmate de vlekjes meer gaan overlappen bij grotere golflengte, gaat het interferentiepatroon steeds meer overheersen, en is van steeds minder elektronen bekend welke spleet ze doorgegaan zijn. Uiteindelijk is dit van geen enkel elektron meer bekend en overheerst het interferentiepatroon volledig.
Het blijkt dus niet mogelijk tegelijk de interferentie en door welke spleet het elektron ging te meten, wat een rechtstreeks gevolg is van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. En hoe je dit experiment ook doet, ditzelfde resultaat zal eruit blijven komen: Het lukt je niet om de baan van een elektron te meten met behoud van het interferentiepatroon.
Het onzekerheidsprincipe is dus fundamenteel. Of heeft iemand een bewijs waarom het dat niet is?
Aan deze mensen zou ik willen vragen de uitslag van de volgende experimenten te verklaren.
We beginnen met het eerste experiment: Een elektronenkanon schiet 1 voor 1 elektronen op een dubbelspleet af. Dit is een scherm met 2 smalle spleten erin. Achter de spleten staat een scherm dat elke inslag van een elektron detecteert. De positie van deze inslagen (afstand van het midden) wordt enige tijd bijgehouden, en er wordt een statistisch verantwoord aantal inslagen gemeten. Zoals de quantummechanica voorspelt, ontstaat op het scherm het bekende interferentiepatroon: Een hoge "berg" midden tussen de spleten, met aan beide kanten een aantal minder hoge bergen, waartussen dalen liggen waar nooit een elektron inslaat. Het is nu onbekend door welke van de spleten elk elektron gaat.
Dit experiment wordt herhaald, maar nu wordt vlak achter de spleten een felle lamp geplaatst. Deze zendt zoveel fotonen uit dat elk elektron getroffen wordt door een foton, en de richting van dit foton 90 graden verandert. Dit komt dus naar de waarnemer toe, en wordt daar gemeten als een lichtflitsje. Aan de hand van de positie waar het foton vandaan kwam, kan dan gezien worden door welke spleet het elektron gaat.
Op het scherm ontstaat nu geen interferentiepatroon, maar ontstaan 2 pieken, 1 van elektronen die door de eerste spleet zijn gegaan, en 1 van elektronen die door de tweede spleet zijn gegaan. De interferentie is weg.
Nu zou je kunnen concluderen dat de fotonen de baan van de elektronen veranderd hebben, en dat daardoor de interferentie verdwijnt. Om dit te onderzoeken, wordt een derde experiment uitgevoerd. In plaats van een felle lamp wordt een zwakke lamp geplaatst tussen de spleten. De helft van de elektronen wordt nu getroffen door een foton, de andere helft niet.
Op het scherm ontstaat nu een mix van de patronen van de vorige experimenten. De bult van de fotonen die getroffen zijn door een foton (en waarvan dus bekend is door welke spleet ze gingen) is zichtbaar, maar tegelijkertijd is er ook een interferentiepatroon daar dwars doorheen.
Kennelijk is het dus niet mogelijk om te meten door welke spleet een elektron gaat met behoud van het interferentiepatroon.
Het volgende experiment gaat weer uit van een sterke lamp, maar nu met langgolvigere fotonen. Het idee daarachter is dat deze minder energie bevatten en dus misschien de elektronen minder beinvloeden.
Er is nu wel een ander probleem: Met de toenemende golflengte neemt ook de resolutie af. De resolutie is de maximale afstand die met fotonen van een bepaalde grootte nog waar te nemen is. Hoe groter de golflengte, hoe groter de resolutie.
In het begin is de resolutie groot genoeg om de afstand tussen de spleten waar te kunnen nemen: het is dus mogelijk om te bepalen vanaf welke spleet een foton komt, de beide plaatsen waar elektronen fotonen reflecteren zijn apart zichtbaar als ronde vlekjes. Deze vlekjes worden groter naarmate de golflengte toeneemt.
Zolang de vlekjes niet overlappen, is er geen interferentiepatroon: Van elk electron is bekend door welke spleet het gaat, maar er is geen interferentie. Pas wanneer de vlekjes beginnen te overlappen, begint het interferentiepatroon te ontstaan: Van enkele elektronen die oplichten in het gebied dat binnen beide vlekjes ligt, is onbekend door welke spleet ze gaan, en dus is hun golffunctie niet ingestort en geven ze een interferentiepatroon. Naarmate de vlekjes meer gaan overlappen bij grotere golflengte, gaat het interferentiepatroon steeds meer overheersen, en is van steeds minder elektronen bekend welke spleet ze doorgegaan zijn. Uiteindelijk is dit van geen enkel elektron meer bekend en overheerst het interferentiepatroon volledig.
Het blijkt dus niet mogelijk tegelijk de interferentie en door welke spleet het elektron ging te meten, wat een rechtstreeks gevolg is van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. En hoe je dit experiment ook doet, ditzelfde resultaat zal eruit blijven komen: Het lukt je niet om de baan van een elektron te meten met behoud van het interferentiepatroon.
Het onzekerheidsprincipe is dus fundamenteel. Of heeft iemand een bewijs waarom het dat niet is?
:strip_icc():strip_exif()/u/2060/crop5f441ab454be9_cropped.jpeg?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/25814/camus_small.jpg?f=community)
