¿Es el principio de incertidumbre una dificultad técnica en la medición?

Question

Es el principio de incertidumbre de una dificultad técnica en la medición o es un concepto intrínseco en la mecánica cuántica, independientemente de cualquier medida?

Todo el mundo sabe que el experimento de medición de la posición de un electrón. Uno puede detectar electrones posición golpeando con un fotón, debido a la dispersión de Compton el choque de los fotones con los electrones va a cambiar de electrones del impulso. Este experimento se utiliza para explicar el principio de incertidumbre de lego, pero es más simplificado, ¿no? También da la impresión de que si había una mejor método experimental, el principio de incertidumbre se convierte en irrelevante.

Yo personalmente creo que es intrínseco, tal como surge de la no-cero conmutador de posición y el impulso de los operadores, independientemente de que el proceso de medición. Estoy en lo cierto?

EDIT: Mi pregunta es similar en cierta medida a esta pregunta y esta pregunta. Las respuestas no son agradables pero se centran en la explicación de conceptos básicos de la mecánica cuántica, más que un comentario sobre la dificultad técnica de la parte. En las respuestas de la pregunta 2 no son declaraciones como "por Lo tanto, no es un conocimiento límite" y "usted es una especie de corregir cuando te dicen que es una observación límite", sin más comentarios

Para resumir, supongamos hipotéticamente nos las arreglamos para encontrar un camino en el futuro en el que podemos echar un vistazo a un electrón sin molestar por medición o causando su función de onda para el colapso, el principio de incertidumbre todavía se mantienen en tal caso?? ¿Por qué/por Qué no?

Answer 1

Sí, el experimento es demasiado simplista, ya que el principio de incertidumbre no se trata de "perturbación a través de la medición". Aunque eso es lo de Heisenberg dijo (una de las cosas que él dijo), resultó que no se puede interpretar de esa manera en un muy sentido riguroso.

Si existe algo así como la "perturbación a través de la medición", que da lugar a una incertidumbre relación está actualmente en un acalorado debate en el quantum de fundaciones de la comunidad (véase el trabajo de Ozawa y recientemente algunos colaboradores, por un lado, y el trabajo de Busch, Lahti y Werner en el otro, si quieres, puedo buscar algunas referencias).

Dicho esto, su opinión es la correcta, en el sentido de que esta es exactamente la forma en que se derivan de la incertidumbre de la relación. Con la posición y el impulso, uno podría preguntar "¿pero por qué no la posición y el impulso de viajar" y, a continuación, uno puede recurrir a la transformación de Fourier y la observación de que la relación de las incertidumbres es algo que vale para cualquier onda (agua, electromagnética, etc.), debido a que la transformada de Fourier nos dice que un pequeño paquete de ondas debe consistir de una gran cantidad de frecuencias y una ola con sólo una frecuencia que es infinito en el espacio, etc. Ahora, ya tenemos las funciones de onda, tenemos este fenómeno en la mecánica cuántica así. Esto significa que, efectivamente, el principio de incertidumbre en nuestro formalismo no requiere ningún tipo de medición, es una propiedad intrínseca de la función de onda en el espacio de fase.

EDIT: Incluso con una extensión de tu pregunta, suponiendo que todo lo demás se mantenga, el principio de incertidumbre todavía debe estar allí. Simplemente indica que el producto de las desviaciones de impulso y la posición inferior delimitada, que proviene de la función de onda en sí misma. No hay ninguna referencia a cualquier medida en el principio de incertidumbre aparte de eso, usted necesita para medir realmente se compara en nada.

Siendo más concreto, yo diría lo siguiente: Dado un estado de un electrón (es decir, un esquema de preparación de que se prepara el mismo físico de electrones y otra vez), usted puede medir el impulso y usted va a obtener una distribución de probabilidad de acuerdo a la función de onda (repetir el experimento varias veces). Entonces, asumiendo que usted no tiene ninguna perturbación en la medición, medir la posición exacta de un mismo estado. En ese caso, esto también tiene una cierta probabilidad de distribución de acuerdo a la función de onda. Estos dos medir las distribuciones de probabilidad de tener desviaciones cuyo producto es inferior limitada. Eso es lo que el principio de incertidumbre dice usted.

La cuestión de si o no usted puede tener información sin perturbación (al menos asintóticamente) es todavía un tema de debate...

Answer 2

Mi lectura de los electrones fotones experimento es que la intrínseca incertidumbre entra en el problema limitando el poder de resolución de los fotones. En otras palabras, el electrón está en el viaje, y tal vez históricamente fue elegido porque es un sistema simple. Pero el retroceso del electrón parece confundir la cuestión.

En lugar de un electrón libre, podemos imaginar la dispersión de un fotón de un núcleo pesado o algo que consideramos fijo. Nuestro objetivo es utilizar el fotón para medir la posición de este objetivo. El principio de incertidumbre de los límites de nuestra capacidad para localizar un paquete de ondas para este propósito.

EDITAR:

El principio de incertidumbre es fundamental. Podemos renunciar a la discusión de la hipotética mediciones en las que podemos aprender el estado exacto de un electrón sin molestar, porque simplemente podemos preparar el electrón de estar en cualquier estado que nos gusta, sujeto a la inteligencia de los físicos experimentales.

Así que, no tenemos conocimiento perfecto de los electrones de la función de onda. El teorema de Bell, nos dice que sabemos todo lo que hay que saber. Debido a la posición y el impulso de los operadores no conmutan, ninguna cantidad de chanchullos nos permitirá definir la posición y el momentum de una partícula simultáneamente.

Solo un comentario acerca de las medidas que de no perturbar la función de onda: Esto está prohibido por la No-clonación teorema, que es bastante fácil de probar. Sin embargo, creo que la débil medida nos puede arbitrariamente cerca. Tal vez alguien más puede llevar a cabo. Ninguno de estos efectos el principio de incertidumbre.

Answer 3

Pero en la práctica, ¿hay alguna medida que NO altere el sistema? Para demostrar que la incertidumbre está más allá de la medición, se debe diseñar un proceso de medición que de no perturbar el sistema. Si un proceso no puede ser diseñado, a continuación, la declaración de que "la incertidumbre está más allá de la medida" no puede ser probado experimentalmente. ¿No es así? No sé si la idea de una medición con el cero de la interacción entre el sistema y el aparato tiene ningún sentido, y si hay no despreciable de la interacción que no puede salirse con la perturbación inducida por el proceso. Por lo tanto, incluso los argumentos teóricos son, lógicamente, bastante robusto en la explicación de por qué el principio de incertidumbre no tiene nada que ver con la medida, creo que experimentalmente no es demostrable (o mejor, no falsificable reclamación) si usted no tiene una medida ideal.

Addendum : me da miedo decir algo diferente. Estamos diciendo que HUP es un resultado de la no-conmutatividad de la posición y el correspondiente impulso en el formalismo matemático de la mecánica cuántica. Tailandés es de hecho correcta. Pero habiendo dicho esto, debemos tener en cuenta que el formalismo de la mecánica cuántica fue construido de tal manera que sus predicciones coinciden con los no-clásica de los resultados experimentales y las observaciones. Así que yo personalmente aún tengo una duda y no estoy seguro. Después de toda la teoría se basa en observaciones experimentales. Me corrija si estoy siendo tonto.

Answer 4

Para resumir, supongamos hipotéticamente nos las arreglamos para encontrar un camino en el futuro en el que podemos echar un vistazo a un electrón sin molestar por medición o causando su función de onda para el colapso, el principio de incertidumbre todavía se mantienen en tal caso?? ¿Por qué/por Qué no?

Para empezar con cualquier medición cuando miró a la mecánica cuántica a nivel implica interacciones, es decir, al menos un fotón de intercambio con el campo electromagnético de la partícula bajo observación. Así que el experimento en sí no es válido.

Existe la posibilidad de medir el electrón, la posición y el momentum en una forma no destructiva con suave fotones interactúan sin destruir mucho de la original, el impulso y la posición en el espacio, dentro de los errores de medición.

Y llegamos a la diferencia entre los errores de medición y el principio de incertidumbre de Heisenberg. El error en la medición del impulso de los electrones, en esta burbuja de la cámara de fotos de un electrón, el positrón par

proviene del error de medición de la curvatura en el campo magnético y la adición en la cuadratura del campo magnético de error . Los puntos más ajustado a la curva en el ajuste de la chi-cuadrado los más pequeños de la curvatura de error. Es la medida en que un electrón. La x, y,z de la posición del inicio de la electrónica también ha correspondientes a errores de medición .

El Principio de Incertidumbre de Heisenberg para esta medición nos dice lo siguiente: Ahora que usted sabe el impulso p_x, no se puede saber el x mejor que

En la foto de arriba, el HUP se cumple debido a que las mediciones en el espacio no puede ser mejor que micras y en el momenta de fracciones de un MeV . h_bar es un número muy pequeño y para el clásico de tamaños puede ser considerada cero.

En este enlace algunos números se dan en cómo el HUP una vez que el impulso es conocido restringe el rango de ubicación en el espacio de las partículas en una viga, donde los números son lo suficientemente pequeños que el tamaño de h_bar se convierte en importante.

Uno tiene que tener en cuenta que, en contraste con la agradable clásica curva en la foto de arriba , la trayectoria de los electrones no es descrito por una función única. Lo que puede ser descrito como una única función es la probabilidad de encontrar un electrón en un determinado impulso y la posición a la cual está dada por la función de onda, una solución de las ecuaciones de la mecánica cuántica.

El HUP refleja esta incertidumbre debido a la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica. Las restricciones que le impone son útiles para la estimación de los comportamientos y las vidas etc sin resolver explícitamente un problema potencial de la ecuación y aplicando las condiciones de contorno.

El HUP es la manifestación del colector de relaciones que son fundamentales en la estructura de la mecánica cuántica como una teoría. La incertidumbre viene porque el impulso y la posición de los operadores no conmutan. Esto significa que los dos operadores no pueden mostrar valores propios, es decir, la exactitud de las predicciones, al mismo tiempo. Este último es cierto para todos los observables a partir de pares de no desplazamientos de los operadores.