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글 쓴 이(By): soliton (김_찬주)
날 짜 (Date): 2002년 10월 15일 화요일 오후 08시 15분 19초
제 목(Title): "Uncertainty Principle is Untenable"


오늘 어떤 외국 (아마도) 재야 물리학자한테서 메일입니다.

주의: 저는 (무책임하게도) 안 읽어 봤습니다! 다만 이 보드 위에 있는 글들과
      어울리는 것 같아서...

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please reply to hdgbyi@public.guangzhou.gd.cn or bcpgong@hotmail.com,
thank you.




UNCERTAINTY  PRINCIPLE

IS

UNTENABLE


By reanalysing the experiment of Heisenberg Gamma-Ray Microscope and
one of ideal experiment from which uncertainty principle is derived ,
it is found that actually uncertainty principle can not be obtained from
these two ideal experiments . And it is found that uncertainty principle
is untenable.



Key words :

uncertainty principle; experiment of Heisenberg Gamma-Ray Microscope;
ideal experiment





Ideal  Experiment  1

Experiment  of  Heisenberg Gamma-Ray  Microscope

A free electron sits directly beneath the center of 
the microscope's lens (see the picture below or AIP page:
http://www.aip.org/history/heisenberg/p08b.htm). The circular lens forms
a cone of angle 2A from the electron. The electron is then illuminated
from the left by gamma rays--high energy light which has the shortest
wavelength. These yield the highest resolution, for according to a
principle of wave optics, the microscope can resolve (that is, "see"
or distinguish) objects to a size of dx, which is related to and to the
wavelength L of the gamma ray, by the expression:

dx = L/(2sinA)                                   (1)

However, in quantum mechanics, where a light wave can act like a particle,
a gamma ray striking an electron gives it a kick. At the moment the light
is diffracted by the electron into the microscope lens, the electron
is thrust to the right. To be observed by the microscope, the gamma ray
must be scattered into any angle within the cone of angle 2A. In quantum
mechanics, the gamma ray carries momentum, as if it were a particle. The
total momentum p is related to the wavelength by the formula

 p = h / L, where h is Planck's constant.               (2)

In the extreme case of diffraction of the gamma ray to the right edge of
the lens, the total momentum in the x direction would be the sum of the
electron's momentum P'x in the x direction and the gamma ray's momentum
in the x direction:

        P'x + (h sinA) / L', where L' is the wavelength of the deflected
        gamma ray.

In the other extreme, the observed gamma ray recoils backward, just
hitting the left edge of the lens. In this case, the total momentum in
the x direction is:

      P''x - (h sinA) / L''.

The final x momentum in each case must equal the initial x momentum,
since momentum is never lost (it is conserved). Therefore, the final x
momenta are equal to each other:

P'x + (h sinA) / L' = P''x - (h sinA) / L''              (3)
 
If A is small, then the wavelengths are approximately the same,

L' ~ L" ~ L. So we have

P''x - P'x = dPx ~ 2h sinA / L                     (4)

Since dx = L/(2 sinA), we obtain a reciprocal relationship between the
minimum uncertainty in the measured position,dx, of the electron along
the x axis and the uncertainty in its momentum, dPx, in the x direction:

dPx ~ h / dx    or   dPx dx ~ h.               (5)

For more than minimum uncertainty, the "greater than" sign may added.

Except for the factor of 4pi and an equal sign, this is Heisenberg's
uncertainty relation for the simultaneous measurement of the position
and momentum of an object

    .

Reanalysis

To be seen by the microscope, the gamma ray must be scattered into any
angle within the cone of angle 2A.

The microscope can resolve (that is, "see" or distinguish) objects to a
size of dx, which is related to and to the wavelength L of the gamma ray,
by the expression:

dx = L/(2sinA)                                   (1)

It is the resolving limit of the microscope, and it is the uncertain
quantity of the object's position.

Microscope can not see the object which the size is smaller than its
resolving limit dx.

Therefore, to be seen by the microscope, the size of the electron must
be larger than the resolving limit dx or equal to the resolving limit dx.

But if the size of the electron is larger than or equal to the resolving
limit dx, electron will not be in the range dx. dx can not be deemed
to be the uncertain quantity of the electron's position which can be
seen by microscope, dx can be deemed to be the uncertain quantity of
the electron's position which can not be seen by microscope only.

dx is the position's uncertain quantity of the electron which can not 

be seen by microscope

To be seen by the microscope, the gamma ray must be scattered into any
angle within the cone of angle 2A, so we can measure the

momentum of the electron.

dPx is the momentum's uncertain quantity of the electron which can be
seen by microscope.

What relates to dx is the electron which the size is smaller than the

resolving limit .The electron is in the range dx, it can not be seen by
the microscope, so its position is uncertain.

What relates to dPx is the electron which the size is larger than or
equal to the resolving limit .The electron is not in the range dx,
it can be seen by the microscope, so its position is certain.

Therefore, the electron which relate to dx and dPx respectively is not
the same.

What we can see is the electron which the size is larger than or equal
to the resolving limit dx and has certain position, dx = 0..

Quantum mechanics does not relate to the size of the object. but on the
Experiment Of Heisenberg Gamma-Ray Microscope, the using of the microscope
must relate to the size of the object, the size of the object which can
be seen by the microscope must be larger than or equal to the resolving
limit dx of the microscope, thus it does not exist alleged the uncertain
quantity of the electron's position dx.

To be seen by the microscope, none but the size of the electron is larger
than or equal to the resolving limit dx, the gamma ray which diffracted
by the electron can be scattered into any angle within the cone of angle
2A, we can measure the momentum of the electron.

What we can see is the electron which has certain position, dx = 0,
so that none but dx = 0,we can measure the momentum of the electron.

In Quantum mechanics, the momentum of the electron can be measured 
accurately when we measure the momentum of the electron only, therefore,
we can gained dPx = 0.

Therefore ,

dPx dx =0.                                     (6)


Ideal experiment 2

Experiment of single slit diffraction

Supposing a particle moves in Y direction originally and then passes a
slit with width dx . So the uncertain quantity of the particle position
in X direction is dx (see the picture below) , and interference occurs
at the back slit . According to Wave Optics , the angle where No.1 min
of interference pattern is , can be calculated by following formula :

sinA=L/2dx                                     (1)

and

L=h/p          where h is Planck’s constant.       (2)

So uncertainty principle can be obtained

dPx dx ~ h                                    (5)



Reanalysis

According to Newton first law , if the external force at the X direction
does not affect particle ,the particle will keep the uniform straight
line Motion State or Static State , and the motion at the Y direction
unchangeable .Therefore , we can lead its position in the slit form its
starting point . 

The particle can have the certain position in the slit, and the uncertain
quantity of the position dx =0 .

According to Newton first law , if the external force at the X direction
does not affect particle,and the original motion at the Y direction is
unchangeable , the momentum of the particle at the X direction will be
Px=0 , and the uncertain quantity of the momentum will be dPx =0.

Get:

dPx dx =0.                                     (6)

It has not any experiment to negate NEWTON FIRST LAW, in spite of quantum
mechanics or classical mechanics, NEWTON FIRST LAW can be the same with
the microcosmic world.

Under the above ideal experiment , it considered that slit’s width is the
uncertain quantity of the particle’s position. But there is no reason for
us to consider that the particle in the above experiment have position’s
uncertain quantity certainly, and no reason for us to consider that the
slit’s width is the uncertain quantity of the particle’s position.

Therefore,  uncertainty principle

dPx dx ~ h                                      (5)

which is derived from the above experiment is unreasonable .



Concluson

From the above reanalysis , it is realized that the ideal experiment
demonstration for uncertainty principle is untenable .

uncertainty principle is untenable.                      .



Reference book :

1.   Max Jammer. (1974)  The philosophy of quantum mechanics  (John
wiley & sons , Inc New York )   Page 65

2.  Max Jammer. (1974)  The philosophy of quantum mechanics  (John wiley &
sons , Inc New York )   Page 67

http://www.aip.org/history/heisenberg/p08b.htm



Author  :   Gong BingXin

Address :   P.O.Box A111 YongFa XiaoQu XinHua HuaDu 

         GuangZhou 510800 P.R.China

E-mail  :   hdgbyi@public.guangzhou.gd.cn

Tel:        86―20---86856616

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