Вернуться на главную страницу

Эксперимент для проверки теории эфиродинамики – эксперимент с двойной щелью с использованием макроскопических вихревых колец вместо электронов

English Русский


По этой ссылке приведено краткое описание теории эфиродинамики (автором этой теории является Владимир Акимович Ацюковский).

Эксперимент заключается в следующем.
Теория эфиродинамики утверждает, что электрон является тороидальным вихревым кольцом, состоящим из амеров.
Электрон – это маленькая частица, которая подчиняется законам квантовой физики.
Квантовая физика базируется на так называемом «эксперименте с двойной щелью», который показывает, что электрон проявляет себя и как волна и как частица:
1) когда электрон проходит через одну щель, то электрон проявляет себя как частица (создает на экране одну полосу);
2) когда электрон проходит через две щели, то электрон проявляет себя как волна (создает на экране интерференционную картину).

https://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment
The modern double-slit experiment is a demonstration that light and matter can display characteristics of both classically defined waves and particles; moreover, it displays the fundamentally probabilistic nature of quantum mechanical phenomena. The original experiment was performed by Davisson and Germer in 1927.

double-slit experiment
Photons or particles of matter (like an electron) produce a wave pattern when two slits are used
Wikipedia

Несколько фильмов объясняющих, что такое «эксперимент с двойной щелью», предоставлены ниже.

https://www.youtube.com/watch?v=e4KfHVJzJlM

Доктор Квантум Две шели
Продолжительность: 5 минут


https://www.youtube.com/watch?v=FSElmEq2Klk

Иллюзия Реальности
Продолжительность: 10 минут

Эксперимент с двумя щелями спровоцирует бурно зарождающуюся цепь вопросов. Иначе и быть не может.


https://www.youtube.com/watch?v=r8OJrorHCD8#t=8m30s

Explained ! The Double Slit Experiment (начиная со 8-й минуты 30-й секунды)
Продолжительность: 10 минут


https://www.youtube.com/watch?v=M4_0obIwQ_U

double slit experiment [NOVA]
Продолжительность: 6 минут

The double slit experiment explained by NOVA
Episode: Quantum Leap (The Fabric of the Cosmos)


https://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc

Dr Quantum - Double Slit Experiment
Продолжительность: 5 минут

Dr Quantum - Double Slit Experiment
This clip is from: "What The Bleep Do We Know!?: Down The Rabbit Hole" and is used for educational purposes.

Современная физика не в состоянии предъявить основополагающего механизма объясняющего, почему электрон проявляет себя и как волна и как частица в «эксперименте с двойной щелью».

Однако теория эфиродинамики вполне может объяснить эксперимент с двойной щелью.
Гипотеза следующая: когда тороидальное вихревое кольцо проходит через одну щель, то это вихревое кольцо создает вокруг себя «ветер» из амеров, и этот «ветер» проходит через вторую щель, и взаимодействует с оригинальным вихревым кольцом и отклоняет траекторию полета вихревого кольца, и в результате этого вихревые кольца, ударяясь на экран, создает на экране интерференционную картину.

Эту гипотезу можно легко проверить экспериментально следующим образом.
Надо провести «эксперимент с двойной щелью» в котором вместо электронов используются макроскопические вихревые кольца – надо проверить создается ли на экране интерференционная картина или не создается.
Для этого надо из Ящика Вуда (англ. «air vortex cannon») пускать вихревые кольца на стену с двумя щелями, и проверить создается ли на экране интерференционная картина или не создается.
Для этого надо пускать поочередно много вихревых колец через стену с двумя щелями и собрать статистику о координатах удара колец об экран.

Альтернативной версией такого эксперимента является поведение аналогичного эксперимента в жидкости (вместо газа) с вихревыми кольцами, состоящими из жидкости.
Простейшей версией такого эксперимента является эксперимент в воде с вихревыми кольцами из воды.
Техническая проблема с водяными вихревыми кольцами состоит в том, что они не видимы глазом, и эти вихревые кольца надо красит краской, что создает много технических проблем, ибо краска очень скоро засоряет сосуд с водой и препятствует собрании статистических данных о траекториях большого числа вихревых колец.
Однако есть простое решение этой технической проблемы – вместо целых колец можно использовать полу-колца на поверхности воды (т.е. на границе воды и атмосферы) – это так называемые «солитоны Фалако» (англ. «Falaco Soliton», эти полу-колца видны даже невооруженным глазом, потому, что они бросает хорошо видимую тень на дно бассейна, и никакая краска не нужна, чтобы их видеть.

Несколько фильмов о том, как создавать «солитоны Фалако» предоставлены ниже.

https://www.youtube.com/watch?v=wIHhL7uMcys

Кротовая нора моделируется в бассейне (солитон Фалако)
Продолжительность: 2 минуты

Используя тарелку, легко создать в бассейне солитон Фалако, который наглядно показывает как возникает связь между Вселенными в теории гравитации Эйнштейна.


https://www.youtube.com/watch?v=pnbJEg9r1o8

Crazy pool vortex
Продолжительность: 4 минуты

This unique phenomenon can be easily reproduced in a pool on a sunny day.


https://www.youtube.com/watch?v=72LWr7BU8Ao

Fun with Vortex Rings in the Pool
Продолжительность: 4 минуты

Create half-ring vortices in a pool by sliding a plate through water and adding food coloring to the ends.


https://www.youtube.com/watch?v=WFTvPByynv4

Mini Pool Vortex Rings
Продолжительность: 7 минут

After watching Physics Girl's awesome "Crazy Pool Vortex Rings" video I just had to scale this down for kids without a pool to try at home. Be sure to watch her video first- her graphics and explanation are excellent. These are actually traveling water vortex half-rings (also known as Falaco Solitons), just like smoke or fog rings in air (or check out our video to see how to do this with a plastic soda bottle and dry ice: https://www.youtube.com/watch?v=65GZ1iu1OwQ). To make water vortex rings inside all you need is a fairly large pan or tub you can fill with water, a spoon and a light bulb. The larger and deeper your tub, the bigger the rings you can make. An overhead light bulb makes it easy to see the dimples created at the water-air boundary as Snell projections (dark spots) on the bottom of the tub (you can also do it outside if the sun is overhead). With a little practice and experimentation you will master the dipping/dragging technique and easily produce vortex rings that persist for several seconds and travel across your tub. You can even perform tricks like shooting one ring through another, or making the ring disappear then reappear as shown in the video.

https://www.youtube.com/watch?v=PyjwZ39EDmw

Falaco Soliton
Продолжительность: 1 минута

R.M. Kiehn demonstrates a Falaco Soliton

https://www.youtube.com/watch?v=909o_kbCdFg

Quark pool (soliton "pairs")
Продолжительность: 4 минуты

I noticed this at some point--other people already knew about it. One source calls them Falaco solitons. Basically the surface of the water appears to have two opposing vortices stuck near to each other. What you can't see under the surface is basically half of a ring vortex like a smoke ring or something, which keeps the surface vortices from moving away from each other. This is caused when the circular disk (ceramic plate) is dragged through the water. The water in front of the plate is pushed forward, while the water to the sides of the plate stays where it is. At the boundary between these two relative flows there is a sheering force, a curl, which manifests as rotation of the little parcels of water in the area. So this invisible smiley face part of the vortex connects the two surface features in a single 3 dimensional soliton. The appearance of two separate features in both the 2-d surface of the water and the 2-d projection at the bottom of the pool is really neat in my view. The image on the floor is just the image of the sun projected through the lens formed by the surface of the water.

https://www.youtube.com/watch?v=tOqb8ztrmC0

Falaco Solitons (aka Frisbee Vortices)
Продолжительность: 2 минуты

"When a vertical plate is partially submerged in water and pulled in a direction normal to the plate, a pair of vortices is created in the surface of the water. Under certain conditions, these vortices travel along the surface for a long distance. Investigate the parameters influencing the motion and stability of these vortices."
Video created by the Ohminídeos Team from the International Young Physicist Tournament Brazil 2016.

«Солитоны Фалако» достаточно стабильны (существует до несколько минут) только когда их диаметр равен примерно с (кухонной) тарелкой и когда эксперимент проводится в бассейне.
В малом аквариуме или в стакане/блюдце «солитоны Фалако» тоже можно создать, однако они слишком нестабильны и очень скоро распадаются, и поэтому не годятся для проведения эксперимента (отношение объема к площади поверхности у полу-колца слишком малое).
Мы также пробовали проводить эксперимент в ванне. В ванне можно создать достаточно стабильные «солитоны Фалако» с помощью маленькой (кухонной) тарелки, однако в ванне не хватает места для экрана с двойной щелью, и не хватает места для разгонной траектории движения вихревых колец.
Эксперимент надо проводить в бассейне.
В бассейне надо создавать «солитоны Фалако» с помощью тарелки, и надо пускать эти «солитоны Фалако» на стену с двумя щелями, и проверить создается ли на экране интерференционная картина или не создается.

Никто в мире пока ещё таких экспериментов не проводил, однако эти эксперименты довольно простые и их вполне можно провести.

Современная физика считает, что квантовыми свойствами обладают только очень маленькие микроскопические объекты (такие, как например, электрон), а макроскопические объекты не могут обладать квантовыми свойствами.
Самое главное квантовое свойство – это корпускулярно-волновой дуализм (когда объект проявляет себя и как волна и как частица).
Современная физика считает, что макроскопические объекты не могут обладать корпускулярно-волновой дуализмом.

Однако на удивление физиков появились эксперименты, доказывающие, что корпускулярно-волновой дуализмом могут обладать и макроскопические объекты.
Впервые это было продемонстрировано на экспериментах с силиконовой каплей прыгающей над вибрирующей поверхностью жидкого силикона – капля силикона, пройдя через две щели, создавала интерференционную картину на экране.
Это происходит потому, что прыгающая капля создает вокруг себя волну на поверхности жидкого силикона, и когда капля проходит через одну щель, то волна проходит через вторую щель, и взаимодействует с каплей и отклоняет траекторию движения капли, и в результате этого капля, ударяясь на экран, создает на экране интерференционную картину.

Эксперименты с силиконовой каплей имеет мало общего с теорией эфиродинамики.
Однако аналогичный эксперимент можно произвести с тороидальными вихревыми кольцами – а это уже прямая аналогия с электроном, который является тороидальным вихревым кольцом, согласно теории эфиродинамики.

Иначе говоря, «эксперимент с двойной щелью», в котором вместо электронов используются макроскопические вихревые кольца – это очень хороший эксперимент для проверки правильности/ложности теории эфиродинамики.

Внизу предоставлены ссылки на описания об экспериментах с силиконовой каплей, которая, пройдя через две щели, создает интерференционную картину на экране.

https://www.youtube.com/watch?v=W9yWv5dqSKk

Yves Couder Explains Wave/Particle Duality via Silicon Droplets [Through the Wormhole]
Продолжительность: 4 минуты

Morgan Freeman's "Through the Wormhole" on the Science Channel.
Season II. Episode VI. How Does The Universe Work?


https://www.youtube.com/watch?v=WIyTZDHuarQ

Is This What Quantum Mechanics Looks Like?
Продолжительность: 8 минут

Silicone oil droplets provide a physical realization of pilot wave theories.


https://www.youtube.com/watch?v=50zJvQ43iTM

Pilot-Wave Hydrodynamics: Supplemental Video 1
Продолжительность: 3 минуты

A video from the 2015 review by John W.M. Bush, "Pilot-Wave Hydrodynamics," from the Annual Review of Fluid Mechanics
Shown: The pilot-wave dynamics of walking droplets.
Reproduced with permission from Harris & Bush (2014). Copyright 2014, AIP Publishing LLC.


https://www.youtube.com/watch?v=z7ebt-VIqM4

Through The Wormhole s02e07 How Does The Universe Work WTC SWE
Продолжительность: 49 минут

Hosted by Morgan Freeman, Through the Wormhole will explore the deepest mysteries of existence - the questions that have puzzled mankind for eternity.



https://ru.wikipedia.org/wiki/Теория_волны-пилота
В теоретической физике, теория волны-пилота является первым известным примером теории со скрытыми переменными. Она была представлена Луи де Бройлем в 1927 году. Её более современная версия в интерпретации Бома является попыткой интерпретации квантовой механики как детерминированной теории, в которой такие понятия, как мгновенный коллапс волновой функции и парадокс кота Шредингера находят своё объяснение.
Теория волны-пилота использует тот же математический формализм, что и другие интерпретации квантовой механики, и, следовательно, она подтверждается текущими экспериментальными доказательствами в той же степени, как и другие интерпретации.
Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment
Hydrodynamic pilot wave analogs
Hydrodynamic analogs have been developed that can recreate various aspects of quantum mechanical systems, including single-particle interference through a double-slit. A silicone oil droplet, bouncing along the surface of a liquid, self-propels via resonant interactions with its own wave field. The droplet gently sloshes the liquid with every bounce. At the same time, ripples from past bounces affect its course. The droplet’s interaction with its own ripples, which form what is known as a pilot wave, causes it to exhibit behaviors previously thought to be peculiar to elementary particles — including behaviors customarily taken as evidence that elementary particles are spread through space like waves, without any specific location, until they are measured.
Behaviors mimicked via this hydrodynamic pilot-wave system include quantum single particle diffraction, tunneling, quantized orbits, orbital level splitting, spin, and multimodal statistics. It is also possible to infer uncertainty relations and exclusion principles. Videos are available illustrating various features of this system. (See the External links.)
However, more complicated systems that involve two or more particles in superposition are not amenable to such a simple, classically intuitive explanation. Accordingly, no hydrodynamic analog of entanglement has been developed.[52] Nevertheless, optical analogs are possible.
Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrodynamic_quantum_analogs
The hydrodynamic quantum analogs refer to experimentally observed phenomena involving bouncing fluid droplets over a vibrating fluid bath that behave analogously to several quantum mechanical systems. A droplet can be made to bounce indefinitely in a stationary position on a vibrating fluid surface. This is possible due to a pervading air layer that prevents the drop from coalescing into the bath. For certain combinations of bath surface acceleration, droplet size, and vibration frequency, a bouncing droplet will cease to stay in a stationary position, but instead “walk” in a rectilinear motion on top of the fluid bath. Walking droplet systems have been found to mimic several quantum mechanical phenomena including particle diffraction, quantum tunneling, quantized orbits, the Zeeman Effect, and the quantum corral.
Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Pilot_wave
In theoretical physics, the pilot wave theory, also known as Bohmian mechanics, was the first known example of a hidden variable theory, presented by Louis de Broglie in 1927. Its more modern version, the de Broglie–Bohm theory, remains a non-mainstream attempt to interpret quantum mechanics as a deterministic theory, avoiding troublesome notions such as wave–particle duality, instantaneous wave function collapse and the paradox of Schrödinger's cat but introducing nonlocality.
The de Broglie–Bohm pilot wave theory is one of several equally valid interpretations of (non-relativistic) quantum mechanics. An extension to the relativistic case has been developed since the 1990s.
Wikipedia

https://phys.org/news/2006-09-single-particle-macroscopic.html
Single-particle interference observed for macroscopic objects
September 28, 2006

With a variation on the famous double-slit experiment of quantum mechanics, scientists Yves Couder and Emmanuel Fort from the University of Paris 7 are rewriting the textbooks. Their accomplishment, however, has less to do with quantum mechanics than with an observation once considered experimentally impossible: the wave-particle double nature of a macroscopic object (an oil droplet and its associated surface wave).
The droplet, which is about 1mm (10 million times larger than an atom), is also one million times larger than the second largest object--a 2-nm molecule called a buckyball--whose wave-particle duality was observed in 2003.
“The interest of our result comes from the fact that we observe single particle diffraction and interference with a classical system,” Couder told PhysOrg.com. “This phenomenon was thought to be reserved to the quantum scale.”
Although there is no specific dividing line between the quantum and macroscopic scales, an object larger than an atom generally has much too small a wavelength to be detected. Wave-particle duality, one disturbing chapter of quantum mechanics, means that all objects (quantum and macroscopic) sometimes behave like waves and show interference, and other times like particles--objects that have mass and obey conservation laws. Duality, though strange, could explain why objects seem to be in two places at the same time and communicate instantaneously across distances. These abilities, to scientists, would be even more difficult to reckon with than wave-particle duality, which is accepted as an "interpretation" of the world rather than a literal description.

droplet bouncing through one slit
This photo shows the droplet bouncing through one slit, while its trajectory is deflected by the interference of the reflected waves from two slits.

deviation of the walker's trajectory
This graph shows the deviation of the walker´s trajectory, even with the same initial conditions. The deviations are due to wave interference.

Couder and Fort have recently designed an experiment that enabled them to detect the interference pattern of an object they call a "walker"--a droplet of silicon oil and the surface wave packet it emits, which should be thought of as one entity. The scientists forced the droplet to bounce indefinitely on the surface of a vibrating fluid. At a certain instability threshold, the droplet emits a wave packet which in turn makes the droplet "walk" on the liquid surface.
“The breakthrough came when we found that a bouncing drop could ‘surf’ on its own wave and form what we called a ‘walker,’” said Couder. “A walker is an object having some properties due to the drop, together with others due to the wave. The walker’s wave is similar to the surface wave of a raindrop falling on a puddle, but here it is emitted periodically by the bouncing drop.”
To detect the walker's interference with itself, Couder and Fort glued three thick strips to the bottom of a cell placed in a tank, reducing the depth of the liquid above the strips. The intervals between two strips acted as a diffracting slit, much like the slits in the original double-slit experiment. The scientists observed that the wave emitted by the droplet "interfered with its own reflections," and that the droplet's normally straight trajectory deviated when passing through the slit. The remarkable feature was that even with identical initial conditions, the deviation of a given individual walker appeared random, while the deviation of many walkers revealed an interference pattern.
"There is a mysterious aspect to the single particle interference experiments in quantum mechanics,” Couder said. “When you have two slits, a single particle passes through one or the other (as checked experimentally by Grangier and Aspect). But interference patterns can also be observed as if each single particle had passed through both slits. In quantum mechanics, both measurements cannot be performed simultaneously. If one measures through which slit the particle passes, no interference is observed. But if one observes the interference, then everything is as if the particle had passed through both slits. These results are entirely predicted in the formalism of theoretical quantum mechanics, even though it is difficult to get an intuition for them.
"In our macroscopic experiment, even though we can observe the whole trajectory, we recover two features of the quantum mechanics experiments," Couder continued. "For one, the individual deviation of a given walker becomes uncertain because of the spatial limits imposed on its wave. Also, interference patterns are recovered in the statistics of successive individual events.”
While the scientists observed that each droplet goes through only one slit, the associated wave travels through both slits, with the wave interferences determining the walker’s trajectory. When creating a histogram based on the walkers’ deviations, the scientists found that the graph highly resembled that of a plane wave. In other words, this interference of the waves generated both individual uncertainty and statistical determinism in the trajectories of the material particles formed by the drops.
Citation: Couder, Yves and Fort, Emmanuel. "Single-particle diffraction and interference at a macroscopic scale." Physical Review Letters. Upcoming article.
By Lisa Zyga, 2006 PhysOrg.com


Ещё несколько фильмов об экспериментах с вихревыми кольцами в воде приведено ниже.

https://www.youtube.com/watch?v=ifY8WQ2cFCU

Smoke Rings Underwater // Homemade Science with Bruce Yeany
Продолжительность: 6 минут

Smoke rings or vortex rings can be formed underwater in an aquarium using the same principles that apply to rings formed in air. These are not bubble rings! These rings are made visible using paints, dyes, or best of all, in a weak acid (vinegar) base (ammonia) solutions and an indicator called phenolphthalein. This indicator is very common and maybe ordered online from science supply companies.


https://www.youtube.com/watch?v=XJk8ijAUCiI

Vortex Ring Collision
Продолжительность: 10 секунд


https://www.youtube.com/watch?v=oGGRxE2ijl0

Evolution and Breakdown of Elliptic Vortex Ring
Продолжительность: 3 минуты

Evolution and Breakdown of Elliptic Vortex Ring
Deepak Adhikari, Georgia Institute of Technology