KVANTUM ÉS KLASSZIKUS HATÁRÁN

KVANTUM ÉS KLASSZIKUSKVANTUM ÉS KLASSZIKUS

HATÁRÁNHATÁRÁN

Planck 150 emlékülésMTA Fizikai Osztály2008 május 14

ELVEZETETT MINKET KVANTUM-ORSZÁGBA

HONNAN JÖTTÜNK?

• „Korrespondencia-elv”: nagy kvantumszámokra xxvisszajön a klasszikus mechanika

• WKB-közelítés: kis hullámhosszakraXxvisszajön a klasszikus mechanika

Csak az a baj, hogy nem igaz rövid hullámok is

interferálnak! a klasszikus-szerű mozgás nem a nagy kvantumszámhoz, xxxxxxhanem a koherens állapotokhoz tartozik

Shut up and calculate!

Tartsátok magatokat távol a kvantum-klasszikus határ bonyodalmaitól,

érezzétek jól magatokat a kvantumos birodalomban,

használjátok bizalommal a Born-szabályt,

és magyarázzatok meg minél többet a világból!

• A klasszikus és kvantumos világ egymás xmellett létezik, különböznek egymástól; • amikor érintkeznek (a mérés folyamatában), xakkor életbe lép a Born-szabály;

• mi csak a világ klasszikus felét láthatjuk, a xkvantumos világ csak árnyék

(„koppenhágai interpretáció”)

John Stewart Bell 1928-1990

A kvantummechanika tökéletes, minden gyakorlati célra

For All Practical Purposes FAPP

FAPP theories are incomplete or lackly-based theories that nevertheless have very high agreement with experiments and tend to be very useful for all practical purposes.

(WIKIPEDIA)

DEKOHERENCIA ÉS KÖRNYEZETI ZAJ

KOLLAPSZUS ÉS VIDÉKE

BOHMIAN MECHANICS

SPONTÁN KOLAPSZUS

A GRAVITÁCIÓS VONAL

A Schrödinger-egyenlet világán belül :

A Schrödinger-egyenleten túllépve :

Heinz-Dieter Zeh 1970-től

KÖRNYEZETI DEKOHERENCIA

1981-től

Az interferencia „láthatósága”:

LASSÚ DEKOHERENCIA elmélet: master-egyenletek kísérlet: fotonok, ioncsapdák, mikromézerek, Josephson-qubitek…

Kvantum-információ

Mi nem dekoherál???

mutató-állapotok… jósolhatósági szita… kvantum-darwinizmus… környezet-indukált szuperszelekció…

• a Schrödinger-egyenlet lineáris• a Born-szabály kvadratikus

Lehet ez a kettő egyetlen dinamikai törvénykétféle határesete?

(véletlent generálni nemlineáris jelenségek szoktak!)

MÉRÉS ÉS KOLLAPSZUS

Louis de Broglie David Bohm („Bohmian mechanics”)

Pontszerű részecskék mozognak, néha keletkeznek és eltűnnek, egy nemlokális „vezérhullám” vagy „kvantumpotenciál” hatása alatt, szigorú determinizmusban

SPONTÁN KOLLAPSZUS = mérés nélkül, folyton

Ghirardi, Rimini, Weber (1986) Pearle Diósi Gisin …

MITŐL????

Kísérleti ellenőrizhetőség? Kis zaj a nagy környezeti zaj hátán!

próbálkozások a 70-es évektől

A gravitációs alternatíva

Feynmann Lectures on Gravitation 1962-63

Károlyházi Frigyes 1966

Diósi Lajos 1984,1987, Roger Penrose 1996 „Newton-Schrödinger”

G.T. 2004

Miért éppen gravitáció? (vonzás ~ kollapszus?)

• méretben nincs kvantum-klasszikus határ,• tömegben lehet, hogy van

60C molekula interferencia: Zeilinger-Arndt 1999 10 Kg-24

Legkisebb nanomechanikai oszcillátorok: 10 Kg kvantumállapot preparálása, mérése, és HŰTÉS!!!

-15

Közötte? Csapdázott hideg atomgázok, szén nanocsövek …

Planck-hossz, xxPlanck-tömeg, xxxxPlanck-idő

Ramsey-interferometria detektálja a gyenge, nemrezonáns atom-foton kölcsönhatást mikromézerben

(Haroche et al. 1994)

A gravitáció gyenge: • erő• interferencia

Károlyházi: gravitáció és interferencia

frekvenciamérés ~ időmérés ~ helymérés

HATÁROZATLANSÁGI RELÁCIÓ

kis x ~ nagy p ~ (kinetikus energia)

tömegbizonytalanság

GRAVITÁCIÓS IDŐDILATÁCIÓ

időbizonytalanságt ~ t 1/3

Diósi (+Penrose): gravitáció és energia

x-nyire felhasadt hullámcsomag („Schrödinger-macska)két fele között U gravitációskölcsönhatási energia

τ ~ ћ/U időskála,

ezt tesszük a spontán lokalizáció dinamikai egyenletébe

Newton-Schrödinger

a gravitációt egy potenciál írja le:

VONZÓ, TÁVOLHATÓ ÖNKÖLCSÖNHATÁS!

Klasszikus külső tér a Schr-egyenletben

A Newton-Schrödinger séma direktebb változata: (ez is Diósi)

nemlineáris Schrödinger-egyenlet;a gravitáció kívül áll a kvantummechanikán

G.T., PRA 69, 032110 (2004)

Kollapszus helyett gravitációs összetartás;

nemlineáris dinamika, ami véletlenszerűséget hoz létre

megoldatlan kérdések a kvantumos nemlokalitás kezelésében:honnan tudja az egyik detektor, hogy a másik már megszólalt?

Végül is, a gravitáció gyenge vagy erős? Durván vezérli a mozgást, vagy az interferencia finomabb eszközeivel?

A hullámfüggvény szétválása kis eltávolodással kezdődik, ott pedig lehet, hogy a gravitáció sokkal erősebb, mint a newtoni skálán (becsavarodott extra dimenziók?)

Fényes Imre 1917-1977

• A KVANTUM-KLASSZIKUS HATÁR MEGISMERÉSE KEMÉNYEBB DIÓ, MINT ATYÁINK GONDOLTÁK, • IDEJE LENNE MÁR MEGTALÁLNI A BIZTONSÁGOS ÁTJÁRÁST KVANTUM ÉS KLASSZIKUS KÖZÖTT,

• LESSÜK A KÍSÉRLETEKET A SENKIFÖLDJE-TÖMEGEK VILÁGÁBÓL,

• ADDIG IS GYÁRTJUK AZ ELMÉLETEKET