7. Paolo Rocchi and Orlando Panella, Methodological requirements .....

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Volume 35: Pages 32-38, 2022

Methodological requirements and some basic issues of quantum mechanics

Paolo Rocchi1,2,a) and Orlando Panella3

1IBM, via Luigi Stipa 150, 00148 Roma, Italy

2LUISS University, via Romania 32, 00197 Roma, Italy

3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, via Pascoli 23c, 06123 Perugia, Italy

Waves and particles are alternative modes of being for the elements of atomic dimensions. This feature appears to be evident at the experimental level but remains a conundrum at the theoretical level. The squared wavefunction |W|2 yields the probability of finding a particle at a particular position and time, namely, the wave is conceived as a derivation or a physical condition of the particle and not a condition of the quantum. What the wavefunction represents, whether it really exists, whether it is a purely formal representation and if the observer influences the wavefunction are the major arguments of quantum mechanics (QM). The double nature of electrons, photons, and so on has been clearly recognized, and the two natures should be established by precise formulations. This work adheres totally to this methodological criterion and puts forward two formal definitions. The measurement process and wave collapse problems are also discussed. Finally, we verify the theoretical conclusions using the double slit experiment and the photoelectric effect. Probability plays a crucial role in the quantum literature, and the definitions of the wave and the particle should be illustrated by exploiting the probability theory; however, the various probability theories are not univocal and propose irreconcilable views. Therefore, in a preliminary stage, we have unified the ontological and epistemic interpretations of probability. Four theorems, already published, are used here. In summary, this work is developed on the basis of two methodological criteria, which require to improve the probability theory and to fix the definitional formulas of QM

 

Les ondes et les particules s'avèrent être des modes alternatifs d'être des quanta. Le phénomène est évident au niveau expérimental mais apparaît comme une énigme au niveau théorique. La fonction d'onde au carré |Ψ|2 donne la probabilité de trouver la particule à cette position à ce moment-là. Fondamentalement, l'onde est conçue comme une dérivation ou une condition physique de la particule et non une condition du quantum. Ce que la fonction d'onde représente, si elle existe réellement, s'il s'agit d'une représentation purement formelle, si l'observateur influence la fonction d'onde, etc. sont des arguments majeurs de la mécanique quantique. Les expérimentateurs reconnaissent la double nature des éléments de dimensions atomiques et les deux natures soient décrites par des précises formulations. Cet article entend respecter ce correct méthodologique critère et propose deux formelles définitions, après discutons du problème de mesure et de la réduction du paquet d'onde. Enfin, nous vérifions les conclusions théoriques en utilisant l'expérience des fentes de Young et l'effet photoélectrique. La probabilité dans la littérature quantique est fondamentale et les définitions de l'onde et de la particule devrait être illustré en exploitant la théorie des probabilités qui n'est pas univoque. La littérature propose des vues inconciliables and dans une étape préliminaire, nous avons unifié les interprétations ontologiques et épistémiques de la probabilité. Nous utilisons ici des résultats déjà publiés. En bref, ce travail a été développé sur la base de deux critères méthodologiques qui ont conduit à améliorer la théorie des probabilités et à fixer les formules définitionnelles de la mécanique quantique.

 

Key words: Particle–Wave Duality; Probability Theory; Wave Collapse; Quantum Measurement; Two-Slits Experiments; Photoelectric Effect.

Received: October 2, 2021; Accepted: January 5, 2021; Published Online: February 4, 2021

 

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