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Cuando se mide la posición de un electrón en una energía en estado puro, ¿qué pasa con la energía?

Al medir la posición de un electrón que se encuentra en un puro estado de energía, lo que pasa que la energía se convierte en no-determinista. Que es el futuro de las mediciones de la energía sólo puede ser predicho con respecto a una distribución de probabilidad.

Este aparentemente viola la conservación de la energía, ya que las futuras mediciones de energía pueden dar resultados diferentes.

Asumo aquí que el proceso de medición de alguna manera, agrega un poco de no-determinismo o transfiere energía a los aparatos de medida. Pero esto es sólo una idea vaga. ¿Cómo se puede explicar claramente esto?

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Fernando Briano Puntos 3704

Al medir la posición de un electrón que se encuentra en un puro estado de energía, lo que pasa que la energía se convierte en no-determinista.

Un electrón en un puro estado de energía está en un estado asociado. Para "medir" usted tiene que excitar o , si está en un estado excitado medir el fotón de su deexcitation. Usted no puede medir su posición, mientras que el obligado, con una precisión mayor que la ubicación de los átomos en el cristal de donde vino , en cualquier caso, la incertidumbre de Heisenberg principio (HUP), es válido para todas estas mediciones.

En esta burbuja de la cámara de fotos

gamma beam

el desprendimiento de la espiral de la izquierda es un electrón expulsado de formar un átomo de hidrógeno de la cámara de burbujas de hidrógeno líquido. Usted puede medir su punto de partida, pero con una precisión de micras y las energías de kev, el principio de incertidumbre de Heisenberg será plenamente satisfecho.

Que es el futuro de las mediciones de la energía sólo puede ser predicho con respecto a una distribución de probabilidad.

Esta distribución de probabilidad en nuestros instrumentos y tamaños de trabajar es definitivo suficiente. Estos asuntos se vuelven importantes para la tecnología de nano problemas cuando los tamaños son comsensurate con los órdenes de magnitud del principio de incertidumbre.

Este aparentemente viola la conservación de la energía, ya que las futuras mediciones de energía pueden dar resultados diferentes.

Yo no veo ninguna violación de la conservación de energía en el átomo de fotones interacciones, excepto dentro de los límites de la HUP. Conservación de la energía es limitada por el HUP, que es el bruto de la envoltura de lo que las distribuciones de probabilidad de mecánica cuántica entidades/partículas en interacción decir.

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Si usted está buscando una solución general de la ecuación de schrödinger entonces sí, es posible que el átomo de estar en una superposición de estados de energía. Esto no viola la conservación de la energía. Puede usted ver por qué? Es un punto sutil.

Para empezar: ¿cómo medir la posición de los electrones en el primer lugar? Usted debe golpear con algo. Este "algo" es también la mecánica cuántica, y por lo tanto puede existir en una superposición de estados de energía...

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JRT Puntos 97

Si el electrón se encuentra en un estado puro, entonces es una eigenfunction, $\psi_e$, el Hamiltoniano que describe, $H_e$. El sistema de medición también, al menos en principio, ser descrito por algunos función de onda, $\psi_m$. Si los dos no interactúan, a continuación, el total de la función de onda será sólo un producto:

$$ \Psi = \psi_e\psi_m $$

y el sistema no cambian con el tiempo. Pero si el electrón y el sistema de medición no interactúan, no hay manera de que usted puede medir la energía de los electrones. Para que una medición sea posible debe existir algún tipo de interacción, y eso significa que el Hamiltoniano que describe el electrón cambios. debido a que el Hamiltoniano es no $H_e$ la función de onda $\psi_e$ no es un eigenfunction. Asimismo, $\psi_m$ no es un eigenfunction del sistema de medición y el total de la función de onda ya no ser separables:

$$ \Psi \ne \psi_e\psi_m $$

El electrón no tiene una bien definida de energía debido a que sólo podemos hablar de la energía de todo el sistema de $\Psi$.

En principio, el electrón y el sistema de medición se embrollan y se encuentran en una superposición de estados. Sin embargo, en el mundo real la enredado sistema rápidamente decohere y vamos a terminar con un sistema que es, una vez más separables:

$$ \Psi = \psi'_e\psi'_m $$

Pero en general $\psi_e \ne \psi'_e$$\psi_m \ne \psi'_m$. Tanto el electrón y la función de onda se han cambiado por el proceso de medición de modo que podemos esperar que sus energías se han cambiado. De energía se ha transferido desde el sistema de medición para el electrón o viceversa. Así que el electrón la energía no se conserva. Sin embargo, la energía total se conserva.

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