Cómo aislado debe tener un sistema para que la función de onda se considera que no se derrumbó?

Question

Como de pregrado yo estaba a menudo confunde a la gente bafflement con el gato de Schodinger experimento de pensamiento. Me parecía obvio que el término "observación" a que se refiere el contador Geiger, no de la persona en la apertura de la caja. Con el tiempo, me he dado cuenta de que la interpretación de Copenhague en realidad es ambigua y que "observador" no se puede ser tan fácil de definir. No obstante, un objetivo colapso de la teoría (que es lo que yo era, sin saberlo, suponiendo que) todavía me parece la explicación más simple de colapso de las olas fenómenos.

He leído algunas de las objeciones citadas en el artículo de la Wikipedia enlazado más arriba, pero todavía no está claro para mí por qué la mayoría de los físicos adoptar la interpretación de Copenhague y rechazar objetivo colapso. Por ejemplo, en esta pregunta en observadores ocultos, hubo alguna discusión sobre el mecanismo de colapso de las olas. Se sugirió que tal vez la fuerza gravitatoria de un observador oculto el colapso de la función de onda. En respuesta, se señaló que la fuerza gravitacional sería despreciable en las diferentes escalas.

Bien, entonces imagínese la siguiente:

Sellados herméticamente (es decir, aislado) se encuentre en equilibrio sobre un punto de apoyo. Dentro de la caja es un isótopo radiactivo, un contador Geiger, y un mecanismo de disparo conectado a un resorte con una masa en un lado de la caja. Si el contador Geiger detecta una caries, el gatillo se libera el resorte y la masa se desplaza al otro lado de la caja. El cambio en la masa, en virtud de los observables condiciones de inclinación de la caja en el punto de apoyo.

De acuerdo a la interpretación del gato de Schrödinger que oigo muy a menudo (el gato está en una superposición) parece que la caja poco a poco se volcara como la función de onda del sistema evoluciona con la vida media de los isótopos. No me puedo imaginar que alguien piensa que esta es una expectativa realista.

Puedo ver que la gente podría objetar y decir "Pero el contenido de la caja están interactuando gravitacionalmente con el exterior del sistema y del observador, por lo que no es realmente aislado!" Bien, ¿y qué? Lo mismo es cierto para el gato, incluso si la interacción es menos dramática.

La pregunta, entonces, es: ¿Cómo aislado debe tener un sistema para que la función de onda se considera que no se derrumbó?

Answer 1

"¿Cómo aislado debe tener un sistema para que la función de onda para ser considerado, no se vino abajo?"

Experimentalmente, un sistema cuyo colapso es observable debe ser tan pequeño que uno se puede preparar en una bien definida estado puro. Si este no es el caso, uno sólo puede especular acerca de lo que sucedió, dejando mucho espacio a la imaginación.

Esto significa que incluso cuando el portador de el sistema es bastante grande, la función de onda se derrumbó sólo en modelos con muy pocos grados de libertad, y el sistema real se considera que es uno de estos pocos grados de libertad, no el más grande.

Por ejemplo, arXiv:1103.4081 describe la superposición y el colapso de los objetos macroscópicos. Pero preparado en una superposición es un solo grado de libertad, la distancia; el resto de los grados de libertad son incontrolables (y, por tanto, presumiblemente, en un estado mixto) o eliminados por la refrigeración extrema. Así, el sistema de medida es en efecto un solo oscilador cuántico.

Ahora un típico cuántica oscilador decoheres rápidamente a menos aislado, y un oscilador cuántico de cierto tamaño es difícil de aislar. El arte experimental consiste en el mantenimiento de una superposición de dos distancias mediante el aislamiento de esta particular de los grados de libertad del medio ambiente. Este aislamiento debe ser casi perfecto, de lo contrario, la decoherencia efectos responsable por el colapso de las muy rápidamente. (No hay observador especial es necesario. El entorno se hace la observación por sí misma).

"¿por qué la mayoría de los físicos [...] rechazar objetivo colapso."

La razón principal es que quieren mantener la simplicidad de la tradicional mecánica cuántica fundamentos en los que se basan en la suposición de que la dinámica de estados cuánticos es exactamente lineal, lo que parece suficiente para todas las aplicaciones. Objetivo colapso teorías requeriría una pequeña lineales de modificación de las leyes básicas, y echar a perder la simplicidad para la (hasta ahora) incontrolable filosofía.

Tenga en cuenta que "ningún objetivo colapso" doean no significa que el colapso no es observable (se observa habitualmente), pero sólo de que el colapso no es debido a la decoherencia (la aproximación en la que el colapso es derivable en términos de en general se cree que los supuestos de la mecánica estadística necesaria ya en la física clásica), pero el objetivo de las desviaciones de la ecuación de Schroedinger. La última no tiene un observable, y por lo tanto es rechazado por la mayoría de los físicos.

Answer 2

Bien, esto depende del sistema dentro de la caja y el tiempo que desea permanecer en estado de superposición.

Por ejemplo, D-Wave Systems crea las siguientes condiciones para su computadora cuántica:

• Eléctrico de imanes de detección de campo magnético de la Tierra, así que para llegar a la 1 de la nano teslas campo magnético a través del procesador, que es de 50000 veces menos que el campo magnético de la Tierra.

• 200 pies cuadrados refrigirator consultas de 7,5 kW de electricidad crea 20 millikelvin la temperatura del procesador del paquete y de la junta.

• 30Mhz filtrado en alguna de las líneas eléctricas

fuente

Answer 3

El gato de Schrödinger es un pesar experimento modelado de tal manera que es tan realista como supuestos comunes que ver en cuestiones físicas, como asumiendo perfecto vacío. Usted no puede conseguir un perfecto vacío como usted no puede conseguir un gato de su camino a través de una botella de veneno y obtener vivos y muertos sin pasar cualquier decoherencia en el medio, el gato de Schrödinger es sólo un poco realista Maestro Zen de Quantum Colapso de la Falsificación del Gato (ZMQC3) como su cuadro es un ZMQC2B.

¿Qué buscar en otros experimentos que muestra más claramente la pregunta sobre el problema de medición? Como el experimento de doble rendija experimento que muestra el momento en el cual por medio de un observador (que implícitamente se refieren a la cosa, cualquier cosa, que da cuenta de una medición, que interactúa, no sólo consciente de los observadores), el observado (la cosa medido) sale de su función de onda como una cuantificada de las partículas, y en la que el punto no. El mencionado enlace también señala los avances en la no-perturbativa de detectores (que debo confesar es cosas nuevas para mí, pero como se dijo, no se contradice con la onda/partícula de la dualidad y también se relaciona con el objetivo colapso de las teorías).

Lo que parece claro es que, en el caso de las mediciones/interacciones ("observaciones"), quantum se derrumba ("espontánea localización" como en el artículo de wikipedia sobre el objetivo de colapso), y así, los sistemas complejos libre de esta medidas, que, "sistemas aislados", son en su mayoría poco realista.

Hay una buena discusión sobre este tema en este foro acerca de la física de Heisenberg puntos de vista, que también parece más objetivo que la interpretación de Copenhague: www.physicsforums.com/showthread.php?t=492354

Citando a Heisenberg en "Física y Filosofía":

"Se aplica a la física, no lo psíquico acto de la observación, y se puede decir que la transición de la 'posible' a la 'real' se lleva a cabo tan pronto como la interacción del objeto con el dispositivo de medición, y por lo tanto con el resto del mundo, ha entrado en juego; no está conectado con el acto de registro de los resultados por la mente del observador. El cambio discontinuo en la función de probabilidad, sin embargo, se lleva a cabo con el acto de registro, porque es el cambio discontinuo de nuestros conocimientos en el momento de la inscripción, que tiene su imagen en el cambio discontinuo de la función de probabilidad."

Answer 4

la mecánica cuántica es intrínsecamente lineal, esto tiene consecuencias para la superposición de estados, principalmente múltiples superposiciones de un sistema físico que puede interactuar el uno al otro.

Ahora, la observación claramente rompe esta, precisamente porque se trata de diferentes sistemas físicos que interactúan el uno con el otro. En el caso particular donde uno de los sistemas es el medio ambiente, debería ser obvio que usted no puede tener múltiples superposiciones no interactúan el uno al otro al mismo tiempo el medio ambiente es interactuar con ambos (o más precisamente, un sistema físico de venida y regreso a el baño de calor). La razón para esto debe quedar claro: si ambos se quedaron en superposición, a continuación, que pueden interactuar entre sí a través del medio ambiente, por lo tanto romper la mecánica cuántica linealidad.

Por esta razón, considero que la medida es inherentemente un proceso no-lineal, porque se rompe la linealidad del régimen de la mecánica cuántica.

¿Cómo es esto posible? bueno, principalmente porque clásica de la física de los sistemas son no lineales, y de la mecánica cuántica a través de la correspondencia debe ser no-lineal en el límite clásico. Por ejemplo, un objeto físico (como un contador geiger) se comportará en extremadamente formas no lineales después de una $\alpha$ o $\beta$ partícula golpea o no de golpe. Habrá calibre de los movimientos y las corrientes eléctricas en el caso de que los impactos que no pueden ser simplemente modelado por algo tan trivial como una superposición lineal.

En términos más precisos, un físico observador (de nuevo, como el contador geiger) es por diseño orientado a comportarse de manera no lineal a través de un rango de valores propios en una forma muy específica eigenbasis, mientras que aproximadamente de forma lineal (i.e: no discriminar) en otros no conmuting eigenbasis. Usted puede diseñar un observador a comportarse no-lineal en dos nonconmuting eigenbasis al mismo tiempo. Este es en esencia el principio de incertidumbre

Answer 5

El momento de hacer el cuadro capaces de cambiar el entorno, deja de ser sólo una caja; y se convierte en un dispositivo de medición.

Cómo sucede esto puede ser fácilmente visualizadas. Vamos a echar un ideal contador geiger-átomo de instalación en un cuadro similar. Es desde fuera a una pantalla. Ahora, por razones obvias, el átomo función de onda será inmediatamente se derrumbó. No va a evolucionar lentamente. Esto es debido a que se puede observar el sistema de uso de la pantalla. No podemos argumentar que el contador geiger de la función de onda en sí se verá afectado.

Una más cruda manera de formular el problema está adjuntando el contador a un martillo. Si, dentro de los primeros xyz segundos, hay una caries, el martillo wil huelga de la tapa de la caja; la apertura de la misma. Si usted está fuera, y la caja no se abre en xyz segundos, usted sabrá que no había decae, y se han derrumbado la función de onda SIN necesidad de abrir la caja. Aquí, el contador no se han convertido en un dispositivo de medición que afectan a los alrededores; lo hizo por su capacidad de afectar el entorno.

Su caja es de nuevo un dispositivo de medición, con la capacidad de afectar el entorno. Lo mismo sucede, de inmediato se colapsa la función de onda.

Ahora a tu pregunta original: Cualquier cosa que pueda afectar el entorno de forma medible sobre la base de cualquier propiedad que se está midiendo en cuenta como un dispositivo de medición para que la propiedad de los alrededores.

Ahora heres donde todo se vuelve loco: he específicamente mantienen las palabras de la comadreja 'de manera mensurable' como QM observaciones son difusos y conttoverersial tema. Puede ser que sólo los seres conscientes pueden hacer una observación. Tal vez sólo los seres que conocen la implicación de su medición puede colapsar la función de onda (por lo que una persona al azar que ve la palanca de cambio, pero no sabe lo que el cambio significa que no se doble). En el último caso, cosas como 'efectos insignificantes' crear también un problema, ya que el experimentador no puede conscously registrar y segregarlos de 'ruido', aunque se pueda sentir.. Por ejemplo, su contador geiger puede emitir un fotón en función de los resultados. Un experimentador puede ver el fotón con sus ojos (la mirada es un fotón fenómeno),pero no se registre. Im suponiendo que el experimentador no tiene detectores de fotones.

De allí en adelante, se vuelve más filosófico. Que en mi humilde opinión es ¿por qué los físicos han ido 'cállate y calcular' como @JohnRennie mencionado.