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Nacido ' s regla y Schrödinger ' ecuación de s

En la no-relativista de la mecánica cuántica, la ecuación de la evolución del estado cuántico se da por Schrödinger, ecuación y medición de un estado de la partícula en sí es un proceso físico. Por lo tanto, debe ser regida por la Schrödinger, ecuación.

Pero podemos predecir las probabilidades utilizando Nacido de la regla.

Utilizamos Nacido de la regla, porque se convierte matemáticamente engorroso en cuenta todos los grados de libertad utilizando la ecuación de Schrödinger, en vez de ello podemos recurrir a aproximaciones como Nacido de la regla.

Por lo tanto, es posible derivar Nacido de la regla de uso de Schrödinger, ecuación?

5voto

SBWorks Puntos 245

De hecho, en mecánica cuántica no relativista, la ecuación de la evolución del estado cuántico se da por Schrödinger, ecuación y medición de un estado de la partícula en sí es un proceso físico y por lo tanto, debe y es, de hecho, se rige por la Schrödinger, ecuación.

De hecho, la gente como para predecir las probabilidades utilizando Nacido de la regla, y a veces lo hacen correctamente, y a veces de forma incorrecta.

Utilizamos Nacido de la regla, porque se convierte matemáticamente engorroso en cuenta todos los grados de libertad utilizando la ecuación de Schrödinger?

Sí y no. De hecho, a veces se puede usar sólo los Nacidos regla para obtener la misma respuesta que la respuesta correcta se obtienen utilizando la regla de Schrödinger. Y cuando usted puede hacer esto, a menudo es mucho más fácil, tanto computacionalmente y por razones subjetivas. Sin embargo, esa no es la razón para que la gente utilice el Nacido de la regla, lo utilizan porque tienen problemas para saber cómo se relacionan los resultados experimentales a wavefunctions. Y los Nacidos de la regla hace exactamente eso. Le das una función de onda y a partir de ella calcular algo que usted sabe cómo comparar a la de laboratorio. Y es por eso que la gente lo usa. No el cómputo de conveniencia.

Es posible derivar Nacido de la regla de uso de Schrödinger, ecuación?

Sí, pero para ello tendrá que superar el motivo exacto por el uso de la gente de la que Nace la regla. Todos la ecuación de Schrödinger no es que nos diga cómo wavefunctions evolucionar. No nos dice cómo en relación con los resultados experimentales. Cuando una persona aprende a hacer eso, entonces se puede ver que el trabajo realizado por Nacer de la regla ya está hecho por la central unitaria de Schrödinger evolución.

Cómo son probabilísticos observaciones implícita por la causal de la evolución de la función de onda?

La respuesta es tan simple que se le parecen evidentes. Sólo de pensar acerca de cómo usted comprobar en el laboratorio, y, a continuación, anote el sistema apropiado que los modelos de los reales de laboratorio de configuración, a continuación, configuración de la Schrödinger para ese sistema.

Para los Nacidos regla de utilizar una función de onda para una copia de un sistema, a continuación, elegir un operador, y luego de obtener un número entre cero y uno (que se interpretan como la frecuencia relativa si usted hizo muchos experimentos en muchas copias de ese sistema). Y usted obtiene un número para cada autovalor de una manera que depende de la wavefucntion para una copia de un sistema, incluso aunque usted verificar este resultado mediante la adopción de un conjunto de la colección de forma idéntica preparado partículas.

Así que eso es lo que el Nacido de la regla para usted. Se le informa acerca de la frecuencia relativa de los diferentes valores propios de un montón de idénticamente preparados los sistemas, y así comprobar que haciendo un montón de idénticamente preparados y sistemas de medición de la frecuencia relativa de los distintos autovalores.

Entonces, ¿cómo puede hacer esto con la ecuación de Schrödinger? Dado el estado y el operador en cuestión de encontrar el Hamiltoniano que describe la evolución que corresponde a una medición del operador (por ejemplo mi otra respuesta a esta pregunta, cita un ejemplo donde se indica explícitamente que el Hamiltoniano para medir el spin de una partícula). Entonces usted también escribir el Hamiltoniano para el dispositivo con el que puede contar el número de veces que una partícula se produjo, y el dispositivo que escribir el Hamiltoniano para el dispositivo con el que puede contar el número de veces que una partícula se detectó con un resultado en particular, y el dispositivo que toma la relación. Luego de escribir la ecuación de Schrödinger para un factor de la función de onda del sistema que cuenta con un gran número de factores que de manera idéntica wavefunctions, y también donde hay un número suficiente de dispositivos para dividir las diferentes funciones propias de la empresa en cuestión y el dispositivo que cuenta el número de resultados. Luego de evolución de la función de onda de todo el sistema de acuerdo a la ecuación de Schrödinger. Cuando 1) el número de idénticos factores es grande y 2) los dispositivos de envío diferentes eigenfunction a diferentes rutas de hacer el evolucionado funciones propias mutuamente ortogonales, entonces sucede algo. La parte de la función de onda que describe el estado del dispositivo al que se tomó la proporción de cuántos tengo un particular autovalor evoluciona a tener casi todos los de su $L^2$ norma concentran en un estado correspondiente a la proporción que el Nacido de la regla predice y es casi ortogonal a las partes correspondientes a los estados Nacidos de la regla de no predecir.

Algunas personas se aplican los Nacidos regla a este estado de la agregador, pero entonces has fallado. Estamos casi allí. Excepto todo lo que tenemos es una función de onda con la mayoría de sus $L^2$ norma concentrado en una región con un estado descrito. El Nacido de la regla nos dice que podemos subjetivamente esperar experimentar personalmente este conjunto de resultados, el Nacido de la regla dice que esto sucede con casi total certeza, ya que casi todas las $L^2$ norma corresponde a este estado de la agregador. La ecuación de Schrödinger por sí mismo no nos dice esto.

Pero teníamos que interpretar el Nacido de la regla como decir que los números entre 0 y 1 corresponden a las frecuencias observadas. ¿Cómo podemos interpretar "la wavefuntion está altamente concentrado en un estado con un agregador de la lectura de ese mismo número," como corresponde a una observación?

Esto es, literalmente, el tema de la pregunta, la interpretación de un resultado matemático sobre un matemático de la función de onda como acerca de las observaciones.

La respuesta es que nosotros y todo lo demás son descritos por la dinámica de una función de onda, y que una parte de una ola con pequeño $L^2$ norma que es casi totalmente ortogonal en realidad no afecta a la dinámica del resto de la ola. Somos la dinámica. Las personas son los procesos, los procesos dinámicos de los subsistemas. Somos como el agregador en que sólo son sensibles a algunos aspectos de algunas partes del resto de la función de onda. Y nos son robustos en la que estamos sistemas que pueden actuar y tiempo de evolucionar de manera que puede ser insensible a las pequeñas desviaciones en nuestras entradas, así que la parte de la función de onda que corresponde a la agregador de tener la mayoría de las $L^2$ norma concentrado en tener el valor predicho por el Born regla (ant ese estado con el que la concentración en la que el valor es lo que la ecuación de Schrödinger predice) es algo que puede interactuar con nosotros, el robusto sistema de procesamiento de información que también evoluciona de acuerdo a la ecuación de Schrödinger interactúa con nosotros en la misma forma como un estado donde todas las $L^2$ norma estaba en ese estado, no sólo la mayoría de ella.

Esta dinámica de correlación entre el estado del sistema (el intermediario) y nosotros, la interacción de los dos es exactamente lo que la observación es. Tiene el uso de la ecuación de Schrödinger para describir lo que una observación es el uso de la ecuación de Schrödinger para predecir el resultado de una observación. Pero sólo es necesario para hacer que en estados muy muy muy cerca de conseguir el Nacido regla desde el Nacido regla sólo predice los resultados de un agregador de respuesta a un gran número de sistemas idénticos. Y esos estados son exactamente las que nos pueden dar puramente definición operacional de términos de la ecuación de Schrödinger.

Simplemente decimos que la ecuación de Schrödinger describe la dinámica, incluyendo la dinámica de nosotros, las cosas que se "mide" y el universo entero. La forma en que una medición de las obras es que usted tiene un Hamiltoniano que actúa sobre el subsistema $|\Psi_i\rangle$ y todo su universo $|\Psi_i\rangle\otimes |U\rangle$ y evoluciona como:

$$|\Psi_i\rangle\otimes |U\rangle\rightarrow|\Psi_i'\rangle\otimes |U_i\rangle.$$

Los aspectos esenciales de una medición es que cuando $|\Psi_i\rangle$ $|\Psi_j\rangle$ se encuentran en diferentes subespacios propios son originalmente ortogonal, pero que ortogonalidad de las transferencias a $|U_i\rangle$$|U_i\rangle$, de forma tal de garantizar la Schrödinger tiempo de evolución de las evoluciones de $|\Psi_i'\rangle\otimes |U_i\rangle$ siendo ortogonales. (Y también necesitamos que $|\Psi_i'\rangle$ todavía está en el subespacio propio.) Ese es nuestro restricción en el Hamiltonianos que se utilizan en el real de Schrödinger

¿Cuál es el problema?

El problema es que nos tenía que decir cómo se relacionan con un objeto matemático para nosotros y donde la probabilidad de palabras. Y no hay ninguna probabilidad. Sólo tenemos ratios que se parecen a las proporciones que la probabilidad sería de predecir para nosotros si hay probabilidades. Y tenemos que llevar hasta cómo nuestras observaciones y experiencias se relacionan con las matemáticas.

Históricamente hubo fuertes objeciones a este, que habla acerca de cómo los humanos de forma dinámica evolucionar no deben ser relevantes para la física. Parece que la Filosofía de la antigua objeciones. Pero si usted piensa en las personas como dinámicos procesadores de información, entonces podemos caracterizar como un cierto tipo de equipo que interactúa con el wavefucntion de el resto de el mundo de una manera particular. Y otros tipos de equipo son posibles, cosas a las que llamamos ordenadores cuánticos. Y ahora podemos hacer que esta excusa ya no. Tenemos que hablar sobre la diferencia entre un clásico equipo que está diseñado para ser robusto frente a pequeños efectos cuánticos, y uno que puede ser sensible a estos efectos, de modo que se puede vontinue para interactuar antes de que se haya llegado al punto en la evolución, en el que el que Nació de la regla podría ser utilizado.

Ahora debemos confesar el hecho de que la ecuación de Schrödinger, la evolución es la única que hemos visto, y que es lo que corresponde a lo que en realidad se observa en los experimentos de laboratorio donde el Nacido se usa la regla. Y debemos poseer lo que nos puede describir correctamente lo que sucede en los experimentos en los que el Nacido regla no se aplica, donde como siempre se debe utilizar la ecuación de Schrödinger.

3voto

Marcel Puntos 1706

Hay una interpretación diferente de la ecuación de Schroedinger que en términos de Nacidos de la norma o interpretación de Copenhague.

Se llama bohmian de la mecánica o de DeBroglie-Bohm-teoría o piloto de la teoría de las ondas. La idea general es establecer la función de onda como $\Psi(t, \vec{x}) = R(t,\vec{x}) \cdot \exp(i\ \frac{S(t,\vec{x})}{\hbar})$, que no es ninguna restricción. La inserción de este en la ecuación de Schroedinger uno obtiene dos ecuaciones de la real y la parte imaginaria. Uno de ellos es una ecuación de conservación para un nuevo cargo, densidad,$R^2$. El otro es el clásico de Hamilton-Jakobi ecuación con un extra de potencial. La acción se toma para ser $S$. El nuevo potantial se origina a partir de la carga de la densidad de $R^2$.

Si uno, a continuación, se aplica la mecánica estadística a esta teoría clásica, uno ve que la expectativa de los valores de un físico ablandada $Q(\vec{x})$ son los mismos que en la teoría cuántica, es decir,$<\Psi|Q|\Psi> = \int_\infty^\infty \Psi(t, \vec{x}) \ \ Q(\vec{x}) \ \ \Psi^*(t, \vec{x})\ \ d^3x$.

En forma similar, uno puede interpretar Nacido de la regla como la consecuencia de los clásicos de la mecánica estadística con un extra de fuerza de ley para el nuevo encargado de $R^2$.

Si quieres profundizar en esto, sugiero la lectura de la orignal documentos:

http://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.85.166

http://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.85.180

1voto

Count Iblis Puntos 3330

Derivaciones de los Nacidos regla se han propuesto, pero todos ellos han sido criticados por la invocación de razonamiento circular como CuriosOne se menciona en los comentarios. Usted puede leer una reseña de los argumentos por Huw Price aquí. Zurek ha invocado el hecho de que, debido a la decoherencia, los observadores son siempre completamente enredado con el medio ambiente y, a continuación, usted puede razón basada en ciertas simetrías que completamente enredado estados estará sujeto a, ver aquí para más detalles. Pero, llevando en el medio ambiente, se esconde una circular en la forma de razonamiento.

Lo que se ha demostrado es una derivación de una débil declaración que dice que si un sistema se encuentra en un eigenstate de un observable, entonces la medición de lo observable producirá el autovalor correspondiente para que eigenstate con certeza.

La prueba es bastante trivial, se desprende del considerando N observaciones en N idénticamente preparados los sistemas de uso de un hipotético dispositivo que permanece en la coherencia cuántica. El estado del dispositivo, a continuación, contienen toda la información de la medición de resultados, incluyendo cuán grande es la desviación de Nacidos de la regla. Usted puede entonces construir un observable que corresponde a la medición de esta desviación. En el límite de N a infinito, se puede mostrar que el estado del dispositivo convergerán para el espacio nulo de lo observable. Por lo tanto, por la debilidad del postulado, encontrará que Nace de la regla se cumple.

1voto

SBWorks Puntos 245

Primero voy a describir la (para mí) más limpio y más claro ejemplo, luego nos extenderemos.

Usted tiene un wavepacket que, además de un complejo campo escalar también se especifica en cada punto a un giro del vector/avión. Ya que queremos describir una medida que tenemos un Hamiltoniano que describe la interacción con el dispositivo y el sistema, en nuestro caso el dispositivo es una de Stern-Gerlach dispositivo, por lo que la interacción de Hamilton es el Hamiltoniano que depende del momento magnético (proporcional a la vuelta de vectores ortogonales a la vuelta plano) y la falta de homogeneidad del campo magnético externo. Cuando el giro del vector de puntos en la dirección z, el paquete entero se desvía a la izquierda. Cuando el giro del vector de puntos de la exacta dirección negativa ( negative dirección z) el paquete entero se desvía a la derecha. Cuando el spin vector apunta en otras direcciones de algunos de los paquetes se desvía a la derecha y algunos de los que se desvía a la izquierda y el giro del vector se polariza en la dirección en la que parte de la wavepacket se fue. El tamaño de los dos paquetes es influenciado totalmente por lo mucho que girar el vector se puede escribir como una combinación de la base de estados de spin (configurarlo para que cuando el giro del vector de puntos en una dirección $(x,y,z)$ el spin estado es eigen a $x\sigma_x+y\sigma_y+z\sigma_z$ con autovalor 1, por lo que para la dirección $(x,y,z)$ tomar el autovector $(a,b)$ $x\sigma_x+y\sigma_y+z\sigma_z$ con autovalor 1 y, a continuación, $|a|^2:|b|^2$ es la proporción de los tamaños de la wavepackets). Todo esto es predicho por la ecuación de Schrödinger. Vea este interesante artículo en la Revista Americana de Física, (arxiv versión).

Si establecemos nuestros procesos de forma que los dos wavepackets nunca de nuevo de la cruz y de interferir (como por ejemplo los llamados decoherencia con el medio ambiente), a continuación, una notable simplificación se produce. Por la linealidad de cada uno actúa por su propia cuenta, y debido a la nunca-de nuevo se superponen, la suma de la integral del cuadrado de la wavefunctions es igual a la integral del cuadrado de la suma de los wavefucntions, esta es una propiedad ortogonal de funciones, y son siempre ortogonales. Así que cada uno puede matemáticamente actuar como el otro no existe, y que el universo entero es una combinación de esta parte y el resto del universo, por lo que el universo entero está ahora y para siempre la suma de dos ortogonales partes. Matemáticamente cada uno puede actuar como el otro no existe. Y si queremos usar la función de onda para hacer nuestras predicciones, nuestras predicciones puede actuar como la opción otros (otras wavepacket) no existe. En este punto (o en cualquier momento posterior) se puede pretender de un derrumbe ocurrido y nadie puede contradecir porque cada posibilidad actúa ahora como que es la única cosa que sucedió.

OK. Así que eso es lo que está sucediendo matemáticamente. ¿Qué sucede cuando hacemos el experimento? Somos parte del universo y de la función de onda para todo lo que se puede escribir como una suma de cada ortogonal wavepacket. Cada uno actúa como el otro no existe, así que tenemos el potencial de ser algo que se relaciona con una wavepacket o la otra, de modo que podemos interactuar con la ola como si se trata de uno que se fue a la izquierda o a uno que fue a la derecha. De modo que podemos hablar de él como se fue de una manera o de la otra. Así podemos hacer que una y otra vez.

Subjetivamente (es decir, experimentalmente), muy a menudo, notó que la proporción de veces que vimos resultado en particular que está muy cerca de ser proporcional a la integral del cuadrado de la longitud de la wavepacket. (Con una desviación consistente con el ruido experimental y el tipo de efectos que se ven cada vez de tomar un pequeño, en lugar de una grande, una muestra de una distribución de probabilidad.)

Nacido trabajado con el razonamiento acerca de la dispersión (en los ángulos) en lugar de a la izquierda contra la derecha, pero la misma cosa realmente.

Usted podría dejar. La matemática de la ecuación de Schrödinger predice la ramificación de la wavepacket en ortogonal partes, y se prevé diversas proporciones de la integral del cuadrado de la longitud y usted podría elegir sólo decir que los coeficientes de las coincidencias observadas frecuencias relativas. O usted puede tratar de ir más lejos (como el Nacido de la regla) y tratar de decir que el cuadrado de la longitud de una densidad de probabilidad. Si no que hay algunos problemas serios.

Número uno, que son la asignación de probabilidades a no real de los resultados experimentales, pero la asignación de densidades de probabilidad para las regiones del espacio y el tiempo en el que no experimentales de acción que se está haciendo (que no puede decir una observación que ha sucedido hasta la función de onda se desarrolla ortogonal partes que siempre será ortogonal para siempre, antes de que toda la función de onda no es evolucionar). Esta es la narración, no de la ciencia. Lo cual está bien siempre que no pretende ser la ciencia. Sin embargo, hay un problema con la narración de cuentos. Como se explica en Causas Perdidas en Física por la R. F. Streater, si se asume un espacio muestral (la matemática fundamento de la teoría matemática de la probabilidad), entonces usted no puede manejar variables aleatorias para noncommuting observables. Si selecciona los experimentos reales para hacer que usted puede seleccionar un máximo de desplazamientos de álgebra de características observables y, a continuación, hacer un espacio muestral y, a continuación, obtener una teoría de la probabilidad. Pero una vez que hayas hecho esto, usted consigue reales de ramificación y están de vuelta para el caso especial. Así que la suposición implícita de que las probabilidades de tener sentido, incluso cuando se habla de una situación en que las mediciones no están sucediendo en realidad es errónea por completo, debido a una probabilidad requiere de un espacio muestral y es prematuro tener una teoría de la probabilidad (al menos en la forma en que los matemáticos han hecho, podríamos intentar hacer una totalmente nueva teoría de la probabilidad a partir de cero, y mientras que eso puede ser bueno para la ciencia es deshonesto llamar a algo una probabilidad si luego se tiene que descartar toda existente en la teoría de la probabilidad y hacer una completamente nueva teoría de la probabilidad a partir de cero sólo para llamar a algo una probabilidad).

Por lo que es en realidad un error pensar en el cuadrado de la longitud de la función de onda como una densidad de probabilidad. Sin embargo, es bueno pensar en las integrales de los cuadrados de las condiciones mutuamente ortogonal conjuntos de wavefunctions, y si son siempre ortogonales, entonces se puede actuar como si en un universo solo y la relación de las integrales se pueden frecuencias relativas. Y no sólo pueden ser, entonces, que de hecho está de acuerdo con las observaciones.

-1voto

alanf Puntos 1520

Su pregunta es errónea. La función de onda no se contraiga. Más bien, cuando se mide un sistema, cada uno de los posibles resultados de esa medición sucede. Cada resultado está asociado con una versión diferente de la medición del aparato. Las diferentes versiones de la medición el aparato no puede interactuar el uno con el otro o el intercambio de información. La forma en la que la función de onda está dividido en diferentes versiones, es un resultado del hecho de que la información sólo puede ser copiado de un sistema a otro si se crea una instancia de un conjunto de condiciones mutuamente ortogonales proyectores:

http://arxiv.org/abs/1212.3245.

La mecánica cuántica no es una estocásticos teoría. La probabilidad de que una medida de resultado no se refiere a las posibilidades de escoger a cabo de un sombrero. Más bien, el Nacido de la regla es una medida en el conjunto de resultados de una medición que satisface las restricciones impuestas por la teoría de la decisión:

http://arxiv.org/abs/quant-ph/9906015.

Si quieres apostar sobre el resultado de una mecánica cuántica experimento de la forma de hacer esto haría que el dinero sería el uso de los Nacidos de la regla para calcular el monto que se espera realizar.

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