¿Es posible definir un observable "fue a través de dos rendijas"?

Question

Se trata de las famosas dos-experimento de la rendija. Los electrones o los fotones, o su favorito de la partícula, no importa. Como todos sabemos, el intento de detectar que se raja el quanta pasar a través conduce a la pérdida del patrón de difracción.

La parte interesante del experimento es describir lo que sucede cuando ni rendija tiene un detector de partículas. Se suele decir que cada partícula pasa a través de las dos rendijas al mismo tiempo. A nivel popular esto hace QM parecer extraño y místico, y a nivel profesional, podríamos citar la Interpretación de Copenhague, que se reduce a: no hacer preguntas sobre cosas que no se pueden observar, y así no hablamos de esas cosas, simplemente hacer las matemáticas.

Cómo el sonido de este razonamiento está en un nivel fundamental? ¿Realmente podemos concluir cada cuanto pasa por las dos rendijas sin embargo, como toda la entidad? Podemos definir un "pasó a través de las dos rendijas" observable? Existe una adecuada Hermitian operador con (supongo) valores 0 y 1, que se puede distinguir un quantum de ir a través de dos rendijas vs sólo una rendija, pero sin decir que uno?

Tal vez tendría más sentido pensar que un N-experimento de la rendija, y preguntar acerca de Hermitian operador que puede informar a n, el número de ranuras de un cuanto tarda?

Sospecho que no estoy haciendo esta pregunta muy bien, pero tengo la intuición de que hay algo que aún no ha desenterrado a partir de esta edad antigua gedankenexperiment.

Answer 1

No son observables correspondientes a la luz que pasa a través de las dos rendijas.

Usted puede escribir una base: "fue a través de la rendija Un + rendija B", y "se pasó a través de la rendija de Una rendija B". Aunque tal vez usted no puede detectar estos observables fácilmente con un experimento, son perfectamente observables, son ortogonales, y lo suficientemente inteligente como experimento debe ser capaz de medir de ellos (al menos aproximadamente). Algo como esto fue hecho en la Afshar experimento y en el borrador cuántico experimento.

Pero no se puede medir simultáneamente tanto las características observables "pasó a través de la rendija Un + rendija B". y "se fue sólo a través de la rendija Un" porque los dos observables no son ortogonales. Las características observables "se pasó a través de la rendija de Una" y "pasó a través de la rendija B" son ortogonales, por lo que constituyen una base. Por lo tanto, si se mide en base a esto, se encuentra que iba siempre a través de una rendija o el otro. Si usted quiere medir "pasó a través de las dos rendijas" versus "sólo fue a través de una rendija," esto no corresponde a una base ortogonal, por lo que no se puede realizar dicha medición.

Si esto fuera la luz polarizada en lugar de franjas, de la medición que desee realizar correspondería a "esto es polarizada verticalmente u horizontalmente polarizada" versus "este es el botón derecho en diagonal con luz polarizada".

Answer 2

Es una muy buena pregunta, pero la respuesta es No, No hay nada como "pasó a través de las dos rendijas" observable (es decir, no lineal operador que corresponden a esta pregunta Sí/No). La razón es que este tipo de "información" no puede ser observado, ni siquiera en principio, y ni siquiera estadísticamente.

Mucho más general, no existe ninguna observables que diría "el sistema físico hizo X o Y antes de que se observó". Es la misma razón por la que el término "observables" fue elegido porque las cosas que son, por definición, no observables, ya que sólo se produce en la mitad del experimento, simplemente, no son observables.

Todas estas afirmaciones están muy de manifiesto por ejemplo en Feynman de la ruta integral de la formulación de la mecánica cuántica. Uno siempre tiene que la suma de las amplitudes de probabilidad sobre todo concebible historias. En este sentido, el uso de la doble rendija ejemplo, la partícula siempre pasa a través de las dos rendijas. Para algunos lugares particulares donde la partícula puede ser detectado, la primera o la segunda hendidura puede contribuir cero a la densidad de probabilidad. Pero el conjunto de la distribución de probabilidad siempre se ve afectada por las dos rendijas.

Escribí que esta pregunta es buena porque estos temas son incomprendidos por la mayoría de los laicos - y no sólo a aquellos que admitir que son laicos, pero también muchos de los autores de libros filosóficos acerca de la mecánica cuántica, etc. Usualmente quieren simplificar su vida y la de imaginar que la partícula, después de un cierto momento, se garantiza a "comportarse como una partícula". Cuando el experimentador hace algo, él puede olvidar que la partícula tiene cuántica y propiedades de onda, y se puede imaginar que sólo ha ido a través de una de las rendijas.

Pero como el "retraso de la elección cuántica borrador" experimentos muestran, este razonamiento es válido. La partícula siempre puede "recordar" que tiene propiedades de onda, y por la modificación de las futuras partes de su recorrido, la otra hendidura y la interferencia entre las dos rendijas - siempre puede llegar a ser importante una vez más. No hay ninguna razón por qué la Naturaleza debe tener respuestas a preguntas que no puede ser medido, como por ejemplo "de lo que estaba sucediendo antes de la medición" - y, de hecho, cada vez que estamos en el régimen cuántico y la aproximación clásica es inaplicable, la Naturaleza elige no tener respuestas a cualquiera de estas preguntas.

Los Observables son cantidades que pueden ser mostrados como los valores reales de medición de los aparatos y de la mecánica cuántica sólo se puede predecir la probabilidad de que el valor de un observable va a ser el número uno o el otro. Todo lo demás que algunas personas pueden imaginar como la "descripción detallada de la historia" que "precedido" la medición es no físico.

Answer 3

La primera cosa que me gustaría señalar es que la idea de la partícula que va a través de las dos rendijas a la vez, es de plano mal. (Bueno, supongo que se podría argumentar puntos de vista distintos; esto es mío) Es una onda que pasa a través de las dos rendijas; específicamente, una ola en el campo cuántico, que representa la partícula, y no hay confusión acerca de cómo una ola puede ir a través de dos rendijas. Además, la ola siempre pasa por las dos rendijas - que es lo que ondas, que se propagan en cualquier dirección. Un poco de la onda incluso se propaga directamente a través de la pared!

De hecho, la única razón por la que tenemos esta idea de las partículas a todos es que la interacción entre el campo cuántico de la partícula y el campo cuántico de cualquier otra cosa (por ejemplo, un detector) se lleva a cabo en un punto específico. Esencialmente, sólo se puede tener una interacción con un punto en la onda, no con toda la onda. Cuando eso sucede, podemos ver un evento localizado, así que podemos decir "oh, ahí está la partícula". Pero todo lo que realmente estamos viendo es una interacción entre dos campos cuánticos.

Así que cuando se detecta una partícula en la pantalla en este experimento, lo que realmente estamos viendo es una interacción que implica un punto de la onda. Esta misma onda que pasa a través de todas sus aberturas, y cualquier otra de las rutas que ha de tomar para llegar a la pantalla. No era la interacción con nada en el camino, por lo que no presenta ninguna de las partículas con propiedades similares mientras estaba haciendo su camino desde el emisor a la pantalla. Por lo tanto, no tiene sentido hablar de qué rendija de la partícula pasa a través de, ya que en las rendijas, no había ninguna partícula (es decir, no hay interacción), sólo una onda que se propaga.