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¿Por qué decoherencia Inicio en primer lugar?

Nos enteramos de que la función de onda cuántica $\Psi$ se derrumba cuando se interactúa con un clásico de objeto (de la medición).

Mi pregunta es:
¿Por qué hay clásico de los objetos después de todo, ¿cómo empezó todo? En un universo cuántico (y entiendo que vivimos en uno de ellos), solo debe haber superposición, ¿cómo estas clásico seres vino a la existencia (que "decohere" los otros) en el primer lugar? Es una estadística necesidad como la entropía , o lo que no, simplemente, alguien sabe la respuesta a esta adivinanza?

26voto

Jack Snipes Puntos 328

En la mecánica cuántica necesita el objeto clásico para la formulación de la teoría. Para este tipo de preguntas necesita una teoría más general, probablemente incluyendo gravedad. Dicen que la verdadera teoría de gravedad cuántica dará la respuesta.

26voto

Nick Puntos 583

no hay ningún Dios "clásica" objetos en nuestro Universo. Todo el Universo - y aún multiverso, si existe -, obedece a las leyes de la mecánica cuántica. Uno de los postulados de la mecánica cuántica - que son universalmente válidos - es que para cualquier par de estados en el espacio de Hilbert, que, en general complejas superposiciones lineales son posibles estados.

La física clásica es sólo una aproximación y la decoherencia es un proceso importante que aclara la aparición de la aproximada de la descripción clásica. La decoherencia explica por qué algunos objetos de repente empiezan a comportarse en un muy buen acuerdo con los clásicos de la intuición. La verdad fundamental es nunca clásica, sin embargo.

La decoherencia escoge un privilegio de la base del espacio de Hilbert de un objeto macroscópico. Pero cual es depende el Hamiltoniano que describe la evolución de los objetos y sus interacciones con el Hamiltoniano. La base preferida es definido por la condición de que en esta base, la matriz de densidad se convierte rápidamente en diagonal si se traza sobre el ambiental grados de libertad. La diagonal de las entradas de una matriz de densidad puede ser interpretado como ordinario "clásica" de probabilidades. La mecánica cuántica aún predice probabilidades sólo, incluso en este límite: sin embargo, la coherencia de la información sobre la relación de las fases de los estados - desaparece. Que nos permite asumir que uno de los preferidos de los estados fue ya realizada "antes" de que alguien la miraba.

Que vectores de la base son los preferidos? Por ejemplo, incluyen la de Schrödinger del gato muerto-vector y la vida-cat-vector, en el famoso experimento de pensamiento. ¿Por qué son estos vectores preferido? Es porque cada uno de ellos "huellas" de la información sobre sí mismo y su forma en el espacio-tiempo - en el ambiental de los grados de libertad de tal manera que el estado del medio ambiente que son ortogonales a los estados del medio ambiente producida por otros preferido de los vectores. Debido a que los Hamiltonianos son generalmente locales, el preferido de los estados difieren de las posiciones de los objetos macroscópicos.

Es por eso que cuando se traza sobre el ambiental grados de libertad, los elementos de la diagonal ir rápidamente a cero (porque el correspondiente enredados estado del medio ambiente que son ortogonales).

Ver

http://www.karlin.mff.cuni.cz/~motl/entan de interpretar.pdf

para algunos pedagógico explicaciones de la decoherencia y su impacto en los problemas interpretativos de la mecánica cuántica. Una vez más, no hay ningún clásica estados o "a priori clásica de los estados" en cualquier mecánico-cuántica del sistema - o el mundo real. Que los estados se ven como el aparentemente base preferida depende del Hamiltoniano, es decir, se que esta pregunta se determina dinámicamente (debido a que el Hamiltoniano es lo que genera la dinámica).

La aparición de un legítimo clásica descripción lo suficientemente grande como objetos no tiene nada que ver con la gravedad. De hecho, Newton constante nunca aparece en la descripción de la decoherencia y su velocidad. Y las funciones de onda nunca "colapso". De hecho, la decoherencia es exactamente la descripción de los derechos que sustituye a la conocida ideas falsas como el "colapso de la función de onda", así como ad hoc separaciones de los objetos en "microscópico cuántica" y "macroscópica clásica de" objetos " que es lo que la escuela de Copenhague tenía que hacer en la década de 1920. Ese enfoque fue efectiva para corregir, y es confirmado por la decoherencia - a excepción de que la decoherencia también explica que este límite viene y a dónde (en qué tamaño u otras cantidades) de este límite (poco a poco) emerge.

Los mejores deseos Lubos

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Daniel Broekman Puntos 1951

NOTA: esto comenzó como una respuesta rápida y amable que se salió de las manos... pero todo por debajo de la segunda línea es probablemente opcional


En realidad, todo es cuántico. El término clásico "objeto" en el sentido de que sólo se refiere a un sistema en el que la clásica aproximación es válida, es decir, donde los efectos cuánticos como de la incertidumbre son insignificantes.

Piense en ello como esto: cuando usted hace una medición, los cambios de la wavefunctions tanto de la partícula medido y el detector. Por ejemplo, supongamos que usted está midiendo el impulso de una partícula elemental. Cuando se realice la medición, la partícula se va a perder algo de impulso y el detector de ganancias el importe correspondiente de impulso (o viceversa). Sin embargo, el detector consta de un gran número de partículas, generalmente algo en el $10^{20}$-ish gama, por lo que si va a agregar o eliminar una partícula de la pena de momento, el cambio en el detector de la función de onda es bastante insignificante. Debido a esto, usted puede usar la aproximación clásica de que el detector no se modifica por medio de la medición, y por lo tanto decir que es un clásico objeto.


Usted puede incluso hacer un análisis cuantitativo de este. Pero primero, una rápida de lado en la decoherencia. Suponga que la partícula comienza en un estado de $\int\mathrm{d}p_p\ f_p(p_p)|p_p\rangle$ y el detector se inicia en un estado de $\int \mathrm{d}p_d\ f_d(p_d)|p_d\rangle$ donde $f_p$ $f_d$ son el impulso de espacio wavefunctions de la partícula y el detector, respectivamente. El proceso de medición básicamente convolves los dos estados con un parámetro que representa el impulso transferido, por lo que el estado final termina siendo

$$\int\mathrm{d}p_p\mathrm{d}p_d\mathrm{d}q\ f_p(p_p)f_d(p_d)f(q) |p_p - q\rangle |p_d - q\rangle$$

donde $f(q)$ es alguna función de onda que describe la relación de las probabilidades de los distintos resultados de la medición. En la práctica, vamos a leer un determinado valor de $q$, se $q_0$, desde el dispositivo de medición, que es matemáticamente mediante la inserción de una función delta $\delta(q - q_0)$ bajo la integral. Que es lo que hace que los estados del detector y de partículas parecen decohere,

$$\int\mathrm{d}p_p\mathrm{d}p_d\mathrm{d}q\ f_p(p_p)f_d(p_d)f(q)\delta(q - q_0) |p_p - q\rangle |p_d + q\rangle$$ $$\propto\int\mathrm{d}p_p\ f_p(p_p)|p_p - q_0\rangle\int\mathrm{d}p_d\ f_d(p_d)|p_d + q_0\rangle$$

Ahora, supongamos que el detector contiene 150 partículas del mismo tipo como el que está siendo medido. Cada uno de estos 151 partículas tiene una Gaussiana distribución de impulso $g(p)$, todos con la misma varianza. Para la función de onda de la partícula, $f_p(p_p) = g(p_p)$. Pero el detector de la función de onda es un poco más complicado, ya que se tienen que obtener por la adición de hasta 150 copias de la función de onda $g(p)$ el uso de la media aritmética de las variables aleatorias; que termina siendo una Gaussiana con $\sqrt{150}$ veces el ancho y $150$ veces la media.

De todos modos, con la configuración establecida, vamos a pasar a los resultados. Antes de la medición, la partícula (verde) y el detector (rojo) wavefunctions este aspecto,

Wavefunctions pre-measurement

Aquí he escalado el detector de la función de onda por 150 en el eje horizontal, por lo que realmente estás buscando el promedio de impulso por la partícula en el detector. De esta manera es más fácil conseguir un sentido de la relación del efecto de cualquier cambio en el momento.

Supongamos ahora que se me ocurre para medir el $q_0 = 5$ en cualquiera de las unidades que estamos trabajando. Utilizando la fórmula anterior, aquí está lo que el decohered wavefunctions aspecto:

Wavefunctions post-measurement

Observe que la función de onda de la partícula ha cambiado un poco, pero el (escalada) detector de la función de onda apenas se ha movido en absoluto. De modo que todavía es probablemente una aproximación razonable decir que el detector de cero, con el impulso, es decir, se puede tratar como un clásico objeto.

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