En busca de aclaraciones sobre la superposición

Question

Siempre he tenido un tiempo difícil aceptar el concepto de superposición de la mecánica cuántica. Sé que el líder de los físicos dicen que el gato está vivo y muerto hasta que es observada y que un electrón se encuentra en varios lugares a la vez (es una onda) hasta que es observado, pero yo lamentablemente nunca han sido convencidos. Me he tomado un curso básico sobre el tema y visto un sinnúmero de documentales que explican esto, pero tengo un tiempo difícil aceptar que podemos cambiar el estado del mundo mediante la observación. Las preguntas que me han venido a mi cabeza son cosas como:

1. ¿Qué pasa si un cerebro muerto la persona se ve y no comprender?
2. Lo que si puedo tomar una foto y no me veo en esa foto, años más tarde? Es el gato de ambos vivos y a los muertos para todos los años porque no me fijé en la foto?
3. Lo que si es un amigo y me lanza una moneda, y sólo me veo? Cuando se le preguntó que le había salido, yo diría que los "Jefes" y él decía "Tanto". Estamos a la derecha? No mi conocimiento absoluto de hacer lo malo?
4. Parece que la tendencia en la ciencia ha sido siempre nos muestran cómo los pequeños e irreverente que somos. De descubrir que no estamos en el centro del universo, para que se entere de que estamos sólo a un planeta de muchos, en un sistema solar de muchos, en una galaxia de muchos, y posiblemente incluso en un universo de muchos, para descubrir que toda la vida en la tierra llegó desde el mismo lugar (nos hace menos especial de lo que pensábamos), para descubrir que nuestro código genético está lleno de genética de la hinchazón y el poco de sobra es casi idéntica a la de un plátano. Después de todo eso, me doy cuenta de que yo, de hecho, tan especial, que toda la materia en el universo deja de existir cuando cierro mis ojos!

Actualmente soy una de esas personas que piensan que la luna está ahí, incluso cuando no estoy mirando. Puede alguien que me señale un argumento convincente para todo esto, así que por fin puedo estar convencido?

EDITAR:

Lo que se reunieron a partir de las respuestas hasta ahora es que la superposición es una manera de representar nuestro incertidumbre de una respuesta. Al decir que un gato está en un estado entre la vida y la muerte, en realidad estamos diciendo que no sabemos en un matemáticamente se puede describir. Esto implicaría que nuestra observación no cambia la realidad, sólo cambia nuestra certeza.

Pero, ¿qué acerca de los electrones actúan como ondas (ir a través de 2 ranuras a la vez) cuando no estamos observando y como partículas (visible electrones) cuando estamos observando en el experimento de doble rendija? Esto parece demostrar que ambos son en realidad y se indica que nuestra observación no cambia la realidad (la cual de los dos es en el momento).

Esta es la contradicción que lucho. (Y si estoy equivocado acerca de mi interpenetración, por favor me corrija.)

RE-EDITAR:

Creo que estoy entendiendo esto ahora. La única cuestión es este: Los electrones en el experimento de doble rendija, que actúan como ondas, antes de buscar y partículas similares después miramos están expuestas al medio ambiente (gas, fotones, etc.) todo el tiempo. No debería ser un o el otro todo el tiempo debido a esta exposición?

Answer 1

Yo diría que usted está sufriendo de un poco de pop-ciencias de la fatiga. Usted no necesita ser convencido de estas cosas, porque la gran mayoría de de trabajo de los físicos no pensar acerca de la mecánica cuántica en este camino.

1. ¿Qué pasa si un cerebro muerto la persona se ve y no comprender?

Esto se llama "petición de principio", creo. Excepto para un puñado de personas que tienen (en mi opinión) descarriado, no de trabajo físico cuántico va a decir que nuestra conciencia tiene nada que ver con los resultados de las mediciones. El "colapso de la función de onda" o lo que sea que quieras llamarlo no es una consecuencia de nosotros, consciente de cambiar las cosas. Es más bien una consecuencia de la interacción/correlación entre el dispositivo de medición y el sistema que está siendo medido. (A menos que usted es un quantum Bayesiano y pensar que un mecánico-cuántica del estado es el estado de una persona de conocimiento, pero, a continuación, la mecánica cuántica es una teoría acerca de cómo podemos obtener información sobre el universo en lugar de una descripción de cómo funciona el universo, e incluso dentro de esa subjetivo marco (que, seamos claros, es la opinión de una minoría sobre los fundamentos de la mecánica cuántica), nadie está sugiriendo que la falta de comprensión acerca de un objeto, de alguna manera los cambios de las propiedades de los objetos!

2. Lo que si puedo tomar una foto y no me veo en esa foto, años más tarde? Es el gato de ambos vivos y a los muertos para todos los años porque no me fijé en la foto?

No. Usted no sabe si el gato está vivo o muerto, pero el gato está muerto o vivo, porque es un objeto macroscópico. Tan lejos como la mecánica cuántica va, no decimos, "el electrón está en dos lugares a la vez." Podemos decir que es en una superposición de estados cuánticos diferentes y que no podemos predecir el resultado de una medición realizada sobre el electrón. Edit: y para ser claros, la superposición de dos estados cuánticos es en sí mismo un estado cuántico, por lo que no es nunca el caso de que nada es en dos estados a la vez.

3. Lo que si es un amigo y me lanza una moneda, y sólo me veo? Cuando se le preguntó que le había salido, yo diría que los "Jefes" y él decía "Tanto". Estamos a la derecha? No mi conocimiento absoluto de hacer lo malo?

Esperemos que su amigo dice "no sé", "no Tanto", porque "Tanto" es una absurda respuesta. Una vez más, la superposición no es (en mi opinión) acerca de lo que-el-electrónica-es-haciendo-a la derecha-ahora, es acerca de los-resultados-de-medidas-son impredecibles. (Esto es, por supuesto, no es del todo correcto, porque los fundamentos de la mecánica cuántica aún no se entiende bien, si eso es aún posible. Sólo estoy tratando de corregir algunos de los errores que usted está visualizando.) De todos modos, usted no tiene el conocimiento absoluto de que la moneda es la cabeza; su cerebro podría estar mintiendo.

4. Parece que la tendencia en la ciencia ha sido siempre nos muestran cómo los pequeños e irreverente que somos. De descubrir que no estamos en el centro del universo, para que se entere de que estamos sólo a un planeta de muchos, en un sistema solar de muchos, en una galaxia de muchos, y posiblemente incluso en un universo de muchos, para descubrir que toda la vida en la tierra llegó desde el mismo lugar (nos hace menos especial de lo que pensábamos), para descubrir que nuestro código genético está lleno de genética de la hinchazón y el poco de sobra es casi idéntica a la de un plátano. Después de todo eso, me doy cuenta de que yo, de hecho, tan especial, que toda la materia en el universo deja de existir cuando cierro mis ojos!

Primero de todo, la ciencia no dice nada acerca de cómo pequeñas e irrelevantes que somos. Nos acaba de pasar a ser una de las especies que los valores de nuestra singularidad, por alguna razón, y no somos tan únicos como creemos que somos. A quién le importa que no estamos en el centro del universo?

Pero en cuanto a tu última afirmación: NO. Los físicos no creo que el universo deje de existir si no estás observando. Esta es una extraña especie de pop bastardización de los principios de la mecánica cuántica que de alguna manera se ha hecho en el mundo, debido a (1) los científicos no hacer un buen trabajo de explicar lo que están haciendo (lo cual es difícil, y ellos no están capacitados para hacer este tipo de comunicación), (2) las personas no se dan cuenta de que los científicos a menudo utilizan analogías para obtener su punto a través y por lo tanto confuso en la analogía con la realidad, y (3) la gente que usa el lenguaje de la mecánica cuántica para justificar su propia mascota creencias acerca de las cosas.

Answer 2

Creo que el malentendido fundamental de superposición, que tiene mucho que ver con la popular interpretación de la mecánica cuántica. Es decir, cómo el gato de Schrödinger es retratado en la ciencia popular. Cuando un sistema cuántico está en un estado de superposición, esto significa que el resultado de una medición de alguna propiedad del sistema que es incierto. El extravagante cosa acerca de la mecánica cuántica es que se comporta como si estuviera en ambos estados al mismo tiempo. Sin embargo, esto sólo es cierto cuando el sistema está siendo coherente. Lo que la ciencia popular explicación de las llamadas "observaciones" no tiene nada que ver con la conciencia o un observador de tomar una medida. Tiene que ver con un fenómeno llamado cuántica decoherencia. Básicamente, el sistema existe en un estado de superposición hasta que los sistemas que interactúa con el medio ambiente en un termodinámicamente irreversible. Esta interacción es lo que hace que la función de onda del colapso y el gato de Schrödinger para estar vivo o muerto. Que la interacción podría ser un electrón lograr un detector, o podría ser al azar neutrinos pasadas a través del sistema, o de fotones, que interactúan con él, o apenas sobre cualquier cosa. Esto es por qué es tan difícil construir una computadora cuántica; usted tiene que asegurarse de que el sistema no interactúan con el medio ambiente para asegurar que se mantenga coherente (en un estado de superposición). Así que para responder a sus preguntas:

1. ¿Qué pasa si un cerebro muerto que se mira y no comprender? De la observación de la conciencia humana no es un requisito de la decoherencia. La función de onda ya estaba colapsado por los fotones de golpear lo que permitió que el cerebro de la persona muerta a ver.

2. Lo que si puedo tomar una foto y no me veo en esa foto, años más tarde? Es el gato de ambos vivos y a los muertos para todos los años porque no me fijé en la foto? Igual que el anterior, la función de onda se derrumbó en un determinado estado en el momento en que se interactúa con los fotones de la luz.

3. Lo que si es un amigo y me lanza una moneda, y sólo me veo? Cuando se le preguntó que le había salido, yo diría que los "Jefes" y él decía "Tanto". Estamos a la derecha? No mi conocimiento absoluto de hacer lo malo? Primero, un tirón de la moneda no es un ejemplo de superposición cuántica. Supongamos que "volteado" y de electrones de modo que aterrice en un giro o spin down estado, con 50% de probabilidad. Cuando se realiza una medida de la vuelta, la función de onda se colapsa debido a la interacción con cualquier herramienta que están utilizando para realizar la medición. Entonces se puede decir "arriba" o "abajo", pero su amigo le dice "no sé". Su amigo puede entonces medir el giro de la misma electrones y él recibiría la misma respuesta que le dieron. Una vez que la función de onda se colapsa la vuelta ya no está en un estado de superposición. No hay ninguna manera de que usted podría conseguir "arriba y abajo" con una sola medición.

4. No importa continuar existiendo después de cerrar los ojos? Sí. Una vez más, tener un observador humano no es un requisito para tener la función de onda colapso. También, los efectos cuánticos generalmente no son observables en el nivel macroscópico (con algunas excepciones). No pido que este las preguntas de cualquier filósofos, sin embargo.

El punto entero de el gato de Schrödinger experimento era demostrar lo absurdo de que los efectos cuánticos que sería en una escala macroscópica. Para hacer realidad el trabajo en la práctica, el gato en la caja tendría que ser completamente aislado del ambiente exterior, o de lo contrario la función de onda no se quedaría en un estado de superposición.

Answer 3

En cuanto a la pregunta número 3:

1) Si tu amigo sabe nada en absoluto acerca de la mecánica cuántica, que no voy a decir que "Ambos", debido a que la mecánica cuántica no permite que nada para estar en dos estados a la vez, nunca.

2) Si tu amigo sabe que una pequeña cantidad sobre la mecánica cuántica, que podría cometer el error de decir "No", porque, después de todo, la mayoría de las monedas (al menos la mayoría muy pequeñas monedas) son, de hecho, en ninguno de estos dos estados (de una cantidad no numerable de otras posibilidades).

3) Pero si tus amigos realmente entiende la mecánica cuántica, que probablemente dirá "Uno o el otro, pero no sé que", siempre, naturalmente, que él es consciente de que has hecho a tu medida, que cambia el estado de la moneda. (Y siempre que el estado de la moneda no ha tenido la oportunidad de evolucionar desde que te has hecho a tu medida --- en que caso de que él va a decir "Uno de X o Y, pero no sé que", donde X e y están las evoluciones de los "Jefes" y "Colas".) (Suponiendo, claro, que sabe que la correspondiente de Hamilton y se puede calcular.)

(Como alternativa, se puede tomar el punto de vista de que usted y la moneda está en una enredada estado. Pero una vez más, usted está en uno, y sólo uno se enreda estado. )

Respecto a la Pregunta 2 (y el tono general de todas sus preguntas): es (obviamente, debo pensar yo) no es posible que un gato para ser a la vez vivo y muerto. Esto es posible, en principio, para que sea en uno de un gran número de estados de otros que vivos y muertos (por ejemplo, 2*+3*Muertos, o (3i+1)en Vivo-(6i)Muertos), pero solo puede estar en un estado en un momento. No hay nada más fundamental de la mecánica cuántica que eso.

Answer 4

El proceso de "colapso" puede, casi totalmente, de ser tratada mediante la inclusión de su aparato de medición en una descripción cuántica. Es el quantum de la interacción entre observador y observado que las causas del colapso. Para las matemáticas de este proceso, es posible que desee ver en mi respuesta a interacciones de Partículas que NO son consideradas las observaciones? para más información sobre esto. Ahora, incluso si sus ojos están cerrados, todo está en constante interacción con todo lo demás (las moléculas de gas golpes, radiación, sonido, lo que sea) así que si usted sabe el estado de la moneda (es decir, si el estado cuántico de la moneda ha decohered y ahora está vinculado con el estado del medio ambiente), entonces su amigo "sabe" demasiado, porque ha interactuado con la moneda - si sólo a través de las moléculas de gas. Así que si este cuántica de la materia es sólo un "regular" de la interacción, ¿cuál es el problema?

Has visto lo que sucede a un electrón. Causa real de los efectos de interferencia con sí mismo, y por lo tanto pasa a través de ambas rendijas a la vez.

Has que (esperemos) visto lo que le ocurre a un átomo de plata cuando pasa a través de una de Stern-Gerlach aparato. Mientras que un clásico macroscópica imán puede tener un momento magnético en cualquier dirección, de un átomo de plata sólo tienen un momento magnético a lo largo de la dirección de medir, de $+$ alguna unidad o $-$ que unidad. Extraño, pero tal vez simplemente no estamos lo suficientemente inteligente como para averiguar el totalmente clásica reglas que rigen el átomo de plata.

Esperemos que he escuchado (cita de wikipedia) "Feynman era aficionado a decir que todos los de la mecánica cuántica se puede extraer de pensar cuidadosamente a través de las implicaciones de este experimento." Pero tal vez usted es más difícil de vender que eso y quiere aferrarse a la mecánica clásica para salvar su vida.

Hay pruebas más concretas, pero puede ser una historia larga. Recomiendo el tratamiento de la Campana de la desigualdad de aquí:

1. Una gran exposición de los problemas implicados por veritasium en youtube: https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c

2. Una conferencia, bastante avanzada, por Sidney Coleman http://media.physics.harvard.edu/video/?id=SidneyColeman_QMIYF que ilustra claramente: Si eres un curmudgeon'que quiere usar la mecánica clásica y odia a la mecánica cuántica, usted debe violar la velocidad finita de la luz (local realismo). Esto, a su vez viola el principio de la relatividad (que no hay ningún marco de referencia preferido) o la causalidad (que los acontecimientos en el futuro seguimiento de eventos en el pasado). Lleve a su selección.

3. un riguroso y avanzado exposición sobre las desigualdades de Bell http://physics.ucsd.edu/~mcgreevy/w15/130C-2015-chapter01.pdf Importante, la idea es: Si se supone que la partícula tiene tanto una posición y el impulso de valor a la vez, sólo que no lo saben, entonces usted puede entrar en contradicciones. (A menos que, por supuesto, usted utiliza su curmudgeon'de la relatividad de einstein-una violación de la teoría).

Answer 5

En el momento en que se observe un estado, no el estado de colapso, pero es nuestro conocimiento acerca de este estado, que se derrumba. Este es el adecuado para gatos en cajas con veneno relojes.

Otra cosa es, si tiene que ver con la superposición de estados cuánticos. En una de Bose-Einstein de condensado de todos los involucrados átomos están en un superosition y un potente enouth observación de un átomo de destruir la superposición de este átomo en el BEC.

Editar

Edita tu pregunta y señaló, que si uno observa un electrón se comporta como una partícula. Si se encuentra en algún especial de interacción (con ranuras {o una hendidura o un solo filo}), la secundaria, la observación de los márgenes muestra una onda como de distribución.

Para concluir, a partir de esta distribución estacionaria sobre las olas entrantes tiene algunas debilidades. Para las ondas en el agua, si un disparo en una imagen en este olas detrás de una doble rendija, habrá una distribución de la intensidad con el doble de amplitud en algunos puntos y entre los puntos con la onda de la extinción. Pero si un disparo más imágenes en una aperiodical manera, el mínimo y el máximo de puntos en diferentes posiciones, se mueven.

Comparar este comportamiento de las ondas en el agua con los electrones o los fotones, lo que tenemos que concluir?

Quiero darle una segunda respuesta (la primera sería, que en el caso de los electrones y los fotones de la intensidad de los patrones de tener que mover demasiado). Si todas las ondas iniciar desde el mismo punto, y este punto es el muy borde afilado (no importa, es esta de un solo filo o una hendidura o múltiples ranuras), entonces podemos ver una distribución estacionaria. Para conseguir un resultado tenemos que considerar la interacción entre las partículas y el borde. Los bordes contienen electrones de la superficie con su potencial eléctrico y aristas tiene un alto potencial. Los electrones tienen un campo eléctrico también, por supuesto, y los fotones de un campo eléctrico oscilante. Es un hecho, que al margen de los electrones detrás de una rendija de ampliar la geometría de las sombras, cuando para los fotones algunos sectores laicos dentro de la sombra geométrica. Pensar un poco más acerca de este hecho.

La interacción de los campos eléctricos de partículas que vuelan y los bordes es cuantificada y esta es la razón por la distribución de la intensidad de detrás de los bordes.