Hay una diferencia entre la observación de una partícula y golpeándolo con otra partícula?

Question

En primer lugar, permítanme decir que yo soy mucho menos experiencia con la física de la mayoría de la gente aquí. La mecánica cuántica fue lo más lejos que llegué y que tenía unos 9 años, con ningún uso en el ínterin.

Muchas personas parecen pensar que el acto de observar el universo en el que estamos cambiando el universo. Este es el estándar woo mano que se agita producidos por personas que no entienden la física, gracias Fritjof Capra.

En la lectura acerca de la física cuántica en la Internet, me parece que esta idea se propaga con demasiada frecuencia. Bastante a menudo que me pregunta si mi interpretación es correcta.

Mis preguntas:

1. Hace la observación de una partícula siempre significa golpear con algo de colapsar la función de onda?

2. Es allí cualquier otro tipo de observación?

3. Lo que hacen los físicos quieren decir cuando dicen "observar"?

Relacionados, pero no se llega a la pregunta de qué es la observación es: ¿Cuál es la diferencia entre una medición y cualquier otro tipo de interacción en la mecánica cuántica?

Answer 1

¿Cómo saber el resultado de un experimento? "Observar".

¿Cómo se puede hacer? Así, con sus ojos.

¿Cómo funciona eso? Los fotones emitida o reflejada por una superficie de golpe moléculas especiales en sus ojos. Esto conduce a una señal que se transmite en el resto de su cerebro.

Por lo que la observación real que sucede finalmente, mediante el intercambio de fotones. Ahora se quieren observar realmente pequeñas partículas. Las partículas que son tan pequeñas que la interacción con un fotón cambia realmente.

Lo que plantea la cuestión de si puede examinar algo así como un electrón sin golpearlo con un fotón o cualquier cosa que pueda cambiar su estado. Esto es muy duro. Así, en la mayoría de los casos, la observación de que algo de su influencia.

Hay un par de trucos como la observación de algo que es a su vez influido por la partícula que se desea medir (por ejemplo el campo eléctrico de un movimiento de electrones podrían influir en otra molécula y usted podría hacer su medición en la molécula).

Pero al final, todos estos procesos están basados en la resonancia. Si desea medir cualquier cosa, usted debe crear una resonancia de algún tipo y que siempre significa interacción bidireccional en algún nivel.

Answer 2

"El colapso de la onda" es un término con una carga, que no sería aceptado por todos los físicos. Hay un gran número de "no-colapso" interpretaciones por ahí en el que no hay ningún papel especial para la medición que directamente se altera la función de onda. También hay colapso-tipo de interpretaciones en el que el colapso ocurre más o menos espontáneamente, como en Roger Penrose de la teoría por la cual los efectos gravitacionales de causar cualquier superposición encima de una cierta masa umbral de colapso de una forma increíblemente rápida.

Como una cuestión práctica, es difícil pensar en una técnica de medición que no podía ser descrito como golpear una partícula con otra. La mayoría de los experimentos de óptica cuántica se basan en la dispersión de la luz en un átomo con el fin de detectar el estado del átomo, muchos de partículas cargadas experimentos que implican la ejecución de las partículas en una superficie o un cable con el fin de detectar, y así sucesivamente. Creo que el estado sólido qubit experimento llevado a cabo por gente como Rob Schoelkopf en la universidad de Yale probablemente cuentan como una excepción, porque creo que el uso de un CALAMAR para detectar el estado de sus artificial de los átomos a través de campos magnéticos. Si usted quiere conseguir realmente exigente, aunque, probablemente usted podría considerar la posibilidad de que una partícula de interacción, aunque, en algunos QED sentido.

Incluso allí, aunque, el acto de la medición no dejar el sistema inicial sin cambios. Mientras no habría general de acuerdo con la específica de la redacción "de la observación de los cambios en el universo," la idea de que los sistemas cuánticos se comportan de manera diferente después de una medición es central para la teoría, y no pueden ser evitados.

Answer 3

Suponiendo que la entrada "primera" de las partículas es preparado en un estado puro, la interacción con otra partícula no parece necesario. Dicha interacción puede ser simplemente la emisión espontánea de un fotón o de otras partículas por el original de la partícula entrante, sin embargo.

Lo que es más importante, dicha interacción no es suficiente por sí misma. Para una medición en caso de ocurrir (la función de onda del colapso en la de Von Neumann formalismo) también debemos "físicamente perder la pista" de la parte de la información de la interacción de las partículas después de la interacción que ha tenido lugar, por lo que debemos reemplazar el enredados descripción de estado de la segunda partícula después de la interacción con un probabilística de la mezcla de dichos estados, obligando a una descripción de la primera de las partículas después de la interacción en términos de un real con valores de densidad de probabilidad de la matriz en lugar de como el complejo valorado estado puro amplitud que hemos empezado. Este cambio de la descripción incluye automáticamente un incremento en la entropía, que también se produce físicamente.

A menos que el segundo, de interactuar, de partículas o se escapa el aparato o interactúa con una tercera partícula que así se escapa, es decir, "interactúa con el medio ambiente", sin medición que se haya producido todavía, toda la interacción es, en principio reversible, y la amplitud compleja de la descripción sigue siendo apropiado. La medición requiere de "pérdida" (a través de la decoherencia) de esa información por más de enredo con el medio ambiente y la disipación.

El escape de tercera partícula es a menudo un fotón emitido o de fonones. Ver referencia en el vinculado respuesta ¿Cuál es la diferencia entre una medición y cualquier otro tipo de interacción en la mecánica cuántica?, particularmente la de 1939 artículo Londres y Bauer (pero evite su metafísica) para más detalles. Más recientemente, véase este libro cuántica en la medición de la teoría, en particular la página 102 refiriéndose a la vista de Zeh.

Usted puede haber notado que algunos ambigüedad permanece en este descriptipn. Esto ha sido analizado con gran detalle y resuelto por Zurek, pero se pone un poco difícil. Ver, por ejemplo, http://arxiv.org/abs/1001.3419 y las referencias allí contenidas.

Answer 4

La cosa es que hay una variedad de opiniones diferentes que, puesto que no pueden ser distinguidos por el experimento, son alrededor y utilizado por diferentes personas para interpretar los experimentos.

La visión convencional de la mecánica cuántica, aunque se ha erosionado con el tiempo, es que un fuerte disctinction tiene que ser hecha entre la clásica y la cuántica. El aparato tiene que ser descrito classicaly, mientras que la cuántica describe la medición de los resultados del experimento. Von Neumann se ha intentado mostrar que la distinción no necesitan ser afilados y que puede incluir el aparato en la descripción cuántica, pero entonces tiene que ser observado por otro aparato que se ha descrito clásicamente. Wigner argumentó que esta regresión de la cuántica/clásica brecha puede ser llevado a la mente, por lo tanto ¿por qué hay un montón de woo agarrarse a estas ideas, ya que parece justificar la importancia de la mente humana más que cualquier otra cosa en el mundo.

Otros enfoques han argumentado que no hay ninguna distinción entre lo clásico y lo cuántico, al menos. Una es la de los Muchos Mundos de Interpretación, el cual establece que una superposición de estados se representa en realidad se dio cuenta de los estados, sino en diferentes universos. Otro es el Bohmian o pilotwave interpretación, la cual establece que la ecuación de onda es la descripción de una ola de guías de partículas. Un extra de la ecuación se complementa entonces a la ecuación de Schrödinger para mostrar cómo esta rectores sucede. En ambas teorías, no hay necesidad de hablar acerca de la medición, al menos, no en un sentido más profundo de lo que se hace en la física clásica.

He aquí una lista no exhaustiva de las interpretaciones de la mecánica cuántica

Así, en el contexto de la interpretación de Copenhague y el de von Neumann/Wigner paradigma, la respuesta a la pregunta del título sería sí, hay una diferencia entre la medición y golpear con otra partícula. En el contexto de Bohmian o MWI interpretaciones, la respuesta sería no.