[논문 리뷰] On A New Formulation of Micro-phenomena: The Double-slit Experiment

Afshin Shafiee, Abouzar Massoudi외 1명|ArXiv.org|2008. 10. 06.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 8인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 입자가 에너지의 일부를 지닌 필드와 연관되어 있으며, 결정론적 운동 방정식에 의해 지배되는 미세현상에 대한 결정론적이고 인과적인 모델을 제안한다. 이중스lit 실험에서 각 입자는 하나의 슬릿을 통과하며 자신의 필드로 에너지를 전달하고, 입자-필드 시스템을 형성하는데, 이 시스템의 운동은 결정론적 역학에 의해 지배된다. 그 결과로 나타나는 간섭 무늬는 양자 예측과 일치하는 각도 분포에서 기인하며, 확률적 결과는 입자-필드 시스템의 국소적 운동 에너지 변화에 의해 설명된다.

ABSTRACT

Based on the novel view that a micro-entity could be considered as a particle associated with a field partaking of the energy of particle which are both described by deterministic causal equations of motion, we examine the success of our new theory in elucidating the underlying physics of the double-slit experiment. Here, we explain with clear details how each micro-particle scatters from one of the slits at a given time. After the scattering through one of the slits, the particle shares some of its energy with its surrounding field and a particle-field system is again formed which its motion is governed by a deterministic dynamics during its flight towards the detecting screen. The interference pattern is then explained by showing how the final location of each particle-field system at the time of reaching the detecting screen is distributed according to an angular distribution (equal to the what quantum theory predicts for the fringe effects in a two-slit experiment). The probabilistic nature of such a distribution can be explained by considering the variations of the kinetic energy of the particle-field system at different local situations.

연구 동기 및 목표

• 표준 양자역학의 확률적이고 비국소적인 특징을 피하는 결정론적이고 인과적인 미세현상 기반의 수식을 개발하는 것.
• 파동-입자 이중성이나 중첩을 도입하지 않고도 이중슬릿 실험에서 간섭 무늬의 기원을 설명하는 것.
• 검출 결과의 확률적 성격이 입자-필드 시스템의 국소적 운동 에너지 변화로부터 어떻게 유도되는지 보여주는 것.
• 입자의 일부 에너지를 지닌 필드 성분을 도입함으로써 미립자에 대한 고전적 유사 역학을 제공하는 것.

제안 방법

• 모든 미립자를 에너지를 공유하는 필드 성분을 지닌 입자로 모델링하며, 이 둘 모두를 결정론적 운동 방정식으로 기술한다.
• 슬릿에서의 산란 과정을 국소적 사건으로 기술하여 입자가 자신의 필드로 에너지를 전달하고 입자-필드 시스템을 형성한다.
• 입자-필드 시스템의 비행 역학을 결정론적 인과 방정식으로 기술하여 연속적이고 예측 가능한 운동을 보장한다.
• 입자-필드 시스템이 검출 스크린에 도달할 때의 각도 분포를 유도하여, 이가 간섭 무늬에 대해 양자역학적 예측과 정확히 일치함을 보여준다.
• 다양한 국소 조건에서 입자-필드 시스템의 운동 에너지 변화를 분석함으로써 검출 위치의 확률적 성격을 설명한다.
• 최종 위치 분포를 모델링하기 위해 각도 분포 함수를 사용하며, 이는 양자 간섭 무늬와 동치이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 파동함수 붕괴나 비국소성을 도입하지 않고 이중슬릿 간섭 무늬를 어떻게 설명할 수 있는가?
• RQ2 입자의 필드가 간섭 무늬 형성에 어떻게 기여하는가?
• RQ3 입자-필드 시스템의 결정론적 운동이 어떻게 양자 예측과 일치하는 확률 분포를 유도하는가?
• RQ4 결정론적 프레임워크 내에서 입자 검출 위치의 명백한 무작위성의 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 슬릿 통과 중 입자와 필드 간의 에너지 전달이 관측된 간섭 무늬를 설명하는 데 충분한가?

주요 결과

• 슬릿을 통과한 후 입자-필드 시스템의 운동은 결정론적 방정식에 의해 지배되어 명확한 궤적을 갖는다.
• 각 입자-필드 시스템의 최종 검출 위치 분포는 간섭 무늬에 대해 양자역학적 예측과 정확히 일치하는 각도 분포를 따른다.
• 검출 결과의 확률적 성격은 다양한 공간 구조에서 입자-필드 시스템의 국소적 운동 에너지 변화에서 기인한다.
• 간섭 무늬가 중첩에 기인하는 것이 아니라, 환경과 상호작용하는 입자-필드 시스템의 결정론적 역학에서 기인한다.
• 이론은 비국소성이나 확률적 가정을 기본 수준에서 도입하지 않고도 표준 양자역학 결과를 성공적으로 재현한다.
• 슬릿 통과 중 입자에서 필드로의 에너지 전달은 간섭 무늬를 생성하는 필드 매개 역학을 형성하는 데 필수적이다.