¿Por qué necesitamos el tercer axioma de QM para explicar la función de onda colapse? ¿Por qué don ' t utilizamos el proceso de decoherencia como axioma?

Question

Siempre he visto que la interpretación estándar y los axiomas de QM en cierto modo, difícil en un nivel filosófico. Que el estado de el colapso de la función de onda es causada por la medición.

3.b Si $A$ es un observable, con autovalores $a_k$ y vectores propios $|k\rangle$ $(A|k\rangle = ak|k\rangle$), dado un sistema en el estado $|\psi\rangle$, la probabilidad de obtener la $a_k$ como el resultado de la medición de $A$$p(a_k) = |\langle k | \psi \rangle|^2$. Después de la medición, el sistema permanece en el estado proyecta sobre el subespacio de las autovalor $a_k$ (colapso de la función de onda)

fuente: https://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-51-quantum-theory-of-radiation-interactions-fall-2012/lecture-notes/MIT22_51F12_Ch3.pdfen la página 15

He conocido el consenso general es que el colapso de la función de onda es una manifestación de un proceso más general llamado decoherencia. Así, en la interpretación estándar, la función de onda se parece a colapsar debido al medio ambiente, pero en realidad se derrumba debido a la medición. Tal vez porque en los primeros experimentos de los físicos del siglo 20 la medición aparato causó el colapso de la función de onda, por lo que podría haber parecido la mejor manera de definir los axiomas..

¿Por qué no usar el proceso de decoherencia, como un axioma de alguna manera? De esta manera, se podría evitar algunas malas interpretaciones de la mecánica cuántica y tener una comprensión más profunda del tema.

Answer 1

Muchas personas tienen muchas maneras diferentes de decir que los axiomas de la mecánica cuántica, incluyendo algunas de las formulaciones que no se parecen en nada a la típica presentación en un estudiante de primer año de la física de libros de texto. No preocuparse demasiado acerca de la integridad y perfecto rigor, una bonita forma estándar de la formulación de un conjunto de axiomas sería:

1. Wavefunctions existen en un espacio de Hilbert.

2. El tiempo de evolución de la función de onda es unitaria.

No hay nada acerca de Copenhague o el colapso de función de onda, y nada de eso es necesario. Si desea que el colapso de función de onda, eres libre de agregar que, como un axioma. Para un tratamiento de este estilo, incluyendo opcional Copenhague cosas, ver Carroll y Sebens, "Muchos Mundos, el Nacido de la Regla, y la Auto-Localización de la Incertidumbre," https://arxiv.org/abs/1405.7907 .

La decoherencia no es un adicional de hipótesis para ser añadido a la norma axiomas de la mecánica cuántica. La decoherencia simplemente los resultados de los axiomas. Para la comparación, el estándar de los axiomas de la aritmética implica que 2+2=4. Se podría añadir un axioma diciendo que 2+2=4, y para que el sistema sea consistente, pero el axioma adicional sería superfluo.

Un interesante artículo sobre este tipo de cosa es Allahverdyan, Balian, y Nieuwenhuizen, "Un sub-conjunto de la teoría de ideales cuántica de la medición de los procesos," el 2017, https://arxiv.org/abs/1303.7257 . Ellos hacen un juguete modelo en el que se puede ver la decoherencia y elegir los procesos que se parecen mucho a la función de onda colapso de la interpretación de Copenhague. Una cosa que sale de forma natural es que existen varias escalas de tiempo involucradas. Desde la interpretación de Copenhague es normalmente descrito en términos de colapso instantáneo, un posible punto de vista es que Copenhague es sólo una aproximación, que puede fallar para mantener en el mundo real.

La más austera de las versiones de los Muchos Mundos de la interpretación ("MWI-lite") son inmunes a este tipo de ataque, ya que sólo se postulan los postulados 1 y 2 de arriba, que todo el mundo está de acuerdo en de todos modos. (Este es el punto de vista defendido por Carroll y Sebens.) En este punto de vista, nunca llegamos a hablar de cosas como "mundos" o "ramificación" de los mundos. Si, por el contrario, usted desea un más barroco versión de MWI ("MWI-pesado") en la que hablamos de estas cosas, entonces MWI-pesado es probablemente sólo una aproximación a los resultados exactos de estándar de la mecánica cuántica, por las mismas razones que la IC no se puede esperar para ser exactos.

Answer 2

Así que mi pregunta es: ¿por qué no usar el proceso de decoherencia, como un axioma de alguna manera?

El tercer axioma de que usted cita es necesaria en la relación de las matemáticas con números reales medibles en el laboratorio. Es responsable para la descripción de los espectros atómicos, una de las principales razones de la mecánica cuántica tuvo que ser inventado.

La decoherencia podría ser en forma de un axioma, con mucho de matemáticas, no de uno a uno relación a las características observables. Se trata de un "teorema", y como en la matemática pura, un teorema puede convertirse en un axioma, y el axioma de que se convierte en un teorema demostrado a partir de los axiomas, pero uno elige la forma más simple de axiomas.

Imo el término "colapso" es lamentable, convirtiendo la función de onda en un globo. Sólo significa que una instancia ha sido la muestra de una distribución de probabilidad. El término "colapso" trata de describir, es un desafortunado de la taquigrafía, por el hecho de que después de una medición, las condiciones de contorno de la mecánica cuántica problema han cambiado, una nueva función de onda se describe el sistema, no el antiguo. Si la partícula se desintegra, los productos de desintegración son descritos por una nueva función de onda. Si un emocionado átomo emite un fotón, lo mismo. A "observar" a nivel de las partículas, los medios para "interactuar" y que introduce nuevas condiciones de contorno.

Así imo el paréntesis no debería haber estado allí, ya que lleva demasiados malentendidos.