Pregunta:
¿Dónde propuso Einstein interpretar el cuadrado de amplitud como densidad de probabilidad (regla de Born)?
Dave
2019-09-07 08:06:31 UTC
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En la conferencia Nobel de Max Born, alude a la interpretación propuesta por Einstein de la amplitud de onda EM (al cuadrado) como la densidad de probabilidad de detectar un fotón:

Una vez más, una idea de Einstein me dio la dirigir. Había tratado de hacer comprensible la dualidad de partículas (cuantos de luz o fotones) y ondas interpretando el cuadrado de las amplitudes de onda óptica como densidad de probabilidad para la aparición de fotones.

¿En cuál de sus artículos, ¿Einstein propuso primero esa interpretación?

One responder:
Conifold
2019-09-07 10:30:44 UTC
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No hay artículos publicados donde tal interpretación se haga explícitamente. La mención de la conferencia Nobel de Born aparece por primera vez en su célebre Quantenmechanik der Stossvorgange (1926, Zeitschrift fur Physik 38, 803-827), también sin referencia. Según Pais, conocido biógrafo de Einstein, la inspiración vino de los comentarios nunca publicados de Einstein sobre el "campo fantasma" de principios de la década de 1920, que no existen. Su existencia es conocida por Wigner, quien tampoco da muchos detalles. Como escribe Pais en Inward Bound:

" No obstante, es cierto que la inspiración de Born vino de Einstein: no los artículos estadísticos de Einstein relacionados con la luz, sino su Nunca publicó especulaciones a principios de la década de 1920 sobre la dinámica de los campos de ondas y cuantos de luz. Born afirma esto explícitamente en su segundo artículo: 'Empiezo con una observación de Einstein sobre la relación entre [un] campo de ondas y los cuantos de luz; dijo aproximadamente que las ondas solo están ahí para mostrar el camino hacia los cuantos de luz corpuscular, y habló en este sentido de un "campo fantasma" [Gespensterfeld] [que] determina la probabilidad [mi cursiva] para que un cuanto de luz ... tome un camino definido '.

[...] Se sabe poco sobre sus ideas de un campo fantasma o campo guía (Führungsfeld La mejor descripción que tenemos es de Wigner, quien conoció personalmente a Einstein en la década de 1920: 'La imagen [de Einstein] tiene una gran similitud con la imagen actual del yo cuántico chanics. Sin embargo, Einstein, aunque en cierto modo le gustaba, nunca lo publicó. Se dio cuenta de que está en conflicto con los principios de conservación ... Esto Einstein nunca pudo aceptar y, por lo tanto, nunca tomó su idea del campo rector muy en serio ... El problema fue resuelto, como sabemos, por la teoría de Schroedinger '.

Born fue aún más explícito sobre su fuente de inspiración en una carta a Einstein escrita en noviembre de 1926 (por razones que no tengo claras, esta carta no se encuentra en la correspondencia publicada de Born-Einstein): 'Acerca de mí Se puede decir que, desde el punto de vista físico, estoy completamente satisfecho, ya que mi idea de considerar el campo de ondas de Schroedinger como un "Gespensterfeld" en su sentido, resulta cada vez mejor. Pauli y Jordan han hecho hermosos avances en esta dirección .'... "

Por supuesto, otra conexión que me viene a la mente es el" artículo de fotoefectos "de Einstein de 1905 (historiadores considera este apodo como un nombre inapropiado). Pero no tiene ni "fotoefecto" ni "fotones", y ciertamente no tiene ondas de valor complejo. Estudia la radiación en un recinto, e incluso la ecuación fotoeléctrica se deriva de pasada cuando se trata la radiación termodinámicamente, ver Una revolución en la física: los artículos de Einstein de 1905 simplificados. Pais también es escéptico de esta conexión:

" A primera vista, esto parece para ser una explicación perfectamente natural. ¿No había dicho Einstein que la luz de baja intensidad se comporta como si consistiera en paquetes de energía $ h \ nu $ ? ¿Y la intensidad de la luz no es una función cuadrática en los campos electromagnéticos? ... Recuerde que Born pensó inicialmente, aunque sea brevemente, que $ | \ psi | $ en lugar de $ | \ psi | ^ 2 $ fue una medida de la probabilidad. Encuentro esto imposible de entender si fuera cierto que, en ese momento, había sido estimulado por las brillantes discusiones de Einstein sobre las fluctuaciones de las cantidades cuadráticas (en términos de campos) que se refieren a la radiación ".

En Creación de probabilidades modernas, von Platón establece una conexión algo tenue con la Teoría cuántica de un gas ideal monoatómico de Einstein, Segunda comunicación (1925, p.9). Este artículo, y su predecesor de 1924, son más conocidos por desarrollar una teoría basada en lo que ahora se llama estadísticas de Bose-Einstein. En el segundo, Einstein deriva una fórmula para la fluctuación cuadrática media en el número de moléculas,

$ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ overline {\ left (\ frac {\ Delta_ \ nu} {n_ \ nu} \ right) ^ 2} = \ frac1 {n_ \ nu} + \ frac1 {z_ \ nu} $ ,

donde $ n_ \ nu $ es el número de moléculas y, como escribe Einstein, " ... un campo de ondas escalares se puede unir a un gas, y me he asegurado a mí mismo a través del cálculo que $ \ frac1 { z_ \ nu} $ es el cuadrado medio de fluctuación de este campo de onda ". La objeción de Pais todavía se aplicaría a esta conexión, pero, quizás, este campo es un eco del "campo fantasma" antes mencionado, como von Platón especula (p.146):

" Al unir un campo de ondas escalares a la materia, Einstein llegó a un cálculo de su 'fluctuación de interferencia' $ \ frac1 {z_ \ nu} $ , escribiendo presumiblemente teniendo en cuenta la interferencia que 'aquí está involucrado más que una mera analogía' (1925, p. 9). ¿Para qué usó las ondas de materia? Las usó para determinar la fluctuación cuadrática media de $ n_ \ nu $ . Pero esto solo puede ser si el campo de onda determina una ley estadística que obedece al número de partículas en el volumen $ V $ . Como veremos, de alguna manera esta conexión entre la onda de materia y la probabilidad se utilizó en la interpretación probabilística de Born de la función de onda de Schrodinger. Al mismo tiempo, señaló un rasgo característico de la probabilidad cuántica: t la aparición de términos de interferencia. "

Otros artículos de Einstein que presentan tanto estadísticas como mecánica cuántica son Sobre el estado actual del problema de la radiación (1909, Physikalische Zeitschrift , 10, 185-193) y Sobre la teoría cuántica de la radiación (1917, Physikalische Zeitschrift , 18, 121-128), pero su relevancia parece aún más remota.



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