¿Cómo es posible que cuántica de los fenómenos (por ejemplo, superposición) es posible cuando todas las partículas cuánticas son constantemente observados?

Question

No entiendo cómo la mecánica cuántica (y por lo tanto también en los ordenadores cuánticos) puede trabajar, dado que mientras trabajamos con los estados cuánticos, las partículas que este estado cuántico consistir de no ser observada, que es el requisito más importante.

Si no me equivoco, por "observado", nos referimos a la interacción con cualquier otro de partículas (fotones, gluones, electrónica o cualquier otra cosa). Así que mis preguntas muy importantes:

1. No son las partículas de este estado cuántico consiste en que interactúan el uno con el otro? ¿Por qué no le causa el estado de colapso?

2. No todas las partículas del universo interactúan con el campo de Higgs y gravitones etc? ¿Por qué no le causa cada estado cuántico al colapso?

Siento que hay algo muy fundamental en la mecánica cuántica, que yo no soy consciente de que, por lo tanto yo estaría muy contento de tener a estas preguntas.

Answer 1

No son las partículas de este estado cuántico consiste en que interactúan el uno con el otro? ¿Por qué no le causa el estado de colapso?

Tenemos un modelo matemático para las observaciones que podemos hacer de cualquier sistema en el micro mundo. Este modelo es la mecánica cuántica y sus predicciones han sido verificados experimentalmente una y otra vez.

Los Observables son cantidades que se pueden medir sobre las partículas y los campos en el micro mundo. Un principal postulado es que a cada observable corresponde un mecánico-cuántica del operador. Estos operadores de entrar en la mecánica cuántica ecuaciones cuyas soluciones dadas las condiciones de frontera describir un sistema en el micro mundo.

Es cierto que un sistema cuántico está continuamente interactuando dentro de sí mismo, como la describe el modelo cuántico, y no puede ser continua interacción con los límites, pero la interacción no es un sinónimo de medición. Las continuas interacciones están fuera de la misa shell, virtual, y dentro de los límites de la mecánica cuántica soluciones de determinados niveles de energía y permitió que los estados y la conservación de los números cuánticos. No son las mediciones.

No todas las partículas del universo interactúan con el campo de Higgs y gravitones etc? ¿Por qué no le causa cada estado cuántico al colapso?

El colapso es de lujo la terminología para la medición . Nadie es la medición de la higg del campo continuo de intercambios virtuales que dar masa a las partículas elementales, ni los gravitones. De hecho gravitones se partícula hipotética, porque nunca hemos medido, en la forma en que se han medido los fotones. También nadie es la medición de los fotones virtuales que mantener a los electrones en sus niveles de energía alrededor del núcleo.

La básica idea errónea es la identificación de "interacción" con la medida. Una medida necesariamente significa una interacción. Una interacción es mucho más que una medición.

Answer 2

Su pregunta contiene una declaración falsa:

Si no me equivoco, por "observado", nos referimos a la interacción con cualquier otro de partículas

Usted se equivoca.

En las diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica, la definición de "medida" es diferente. Pero creo que sería suficiente si me dan sólo cinco de los cuales usted puede elegir usted mismo.

• En Copenhague/von Neuman interpretaciones del colapso de la función de onda es provocada por el observador. Esta persona tiene la propiedad especial que ningún otro objeto en el universo que es capaz de hacer. En Copenhague, la interpretación de que el colapso puede ser activado por cualquier sistema que está conectado a el observador, incluyendo el aparato de medición y el medio externo (si el observador no está aislado de la misma). Todas las cosas pueden ser arbitrariamente dividido en el sistema observado y el sistema de medición por los llamados "Heisenberg cortar" con el único requisito de que el sistema de medición incluyen el observador.

• El von Neuman interpretación es el caso extremo de la interpretación de Copenhague donde el Heisenberg de corte se coloca tan cerca de el observador como sea posible. Como tal, incluso las partes de su cerebro todavía se considera la parte del sistema observado. En von Neuman interpretación del colapso de la función de onda que ocurre cuando el observador se siente que cualquier qualia(sentimiento) dependía del valor medido.

• En la interpretación de Bohm de que el colapso de la función de onda que ocurre cuando el observador introduce en la medida del sistema de algunos de perturbación, que es inevitable cuando se realiza la medición. La diferencia entre la medición y cualquier otro tipo de interacción es en que la perturbación introducida por la medición es desconocido de antemano. Esto es debido a que las condiciones iniciales de un sistema que contiene el observador son desconocidos. En otras palabras, el observador siempre contiene información que es desconocida y no se puede determinar por cualquiera de los medios debido a la auto-referencia del problema. Thomas Breuer llamó a este fenómeno "subjetiva decoherencia". Los filósofos creen que esta imprevisibilidad del sistema que contiene el observador de sí mismo, define el libre albedrío.

• En la interpretación Relacional del colapso ocurre cuando la interacción afecta a la última medición realizada por último en calidad de observador en el universal de la función de onda en el futuro infinito. Como tales, por el colapso a ocurrir, el resultado de la interacción debe afectar de alguna manera el medio externo, las estrellas, etc, ya sea ahora o en el futuro, en lugar de ser recohered y perdido.

• En los Muchos mundos de interpretación de la función de onda colapso nunca sucede. En lugar de lo que el observador percibe como el colapso es sólo el evento de enredo de el observador con el sistema observado.

Answer 3

Primero de todo aclarar algunas cosas acerca de los postulados fundamentales de la mecánica cuántica.

Uno de los postulados es que todas las cantidades medibles en un sistema cuántico está representado matemáticamente por los llamados observables. Un observable es, pues, un objeto matemático, más específicamente, un verdadero operador lineal, cuya 'autoestados' forman un conjunto completo. Básicamente, esto significa que cualquier estado cuántico puede ser expresado como una combinación lineal de estos autoestados de lo observable.

Un ejemplo simple de un observable es la vuelta del operador. Si aplicamos el postulado de que en este caso significa, simplemente, que cualquier tirada estado puede ser expresado como una combinación de los autoestados del operador de spin. Si estamos hablando de que el spin de un electrón, por ejemplo, los autoestados son 'spin' y 'spin down' (ingenuamente que uno podría pensar de un electrón girando en sentido horario o antihorario, respectivamente). Para cualquier giro de estado puede ser visto como una combinación lineal de estas girar y girar hacia abajo a los estados.

Ahora, cuando hacemos una medición de los efectos de un determinado electrón, nos enteramos de lo que el spin del electrón, es en ese momento. Otro postulado establece que los únicos posibles resultados de dicha medición es un eigenstate. Así que el único resultado posible de medir el spin de un electrón es girar, o girar hacia abajo. Después de esta medición sabemos pues que el electrón tiene uno de estos giros, de la vuelta anterior estado ha "colapsado" en uno de estos estados.

Ahora, hay otros postulados que explícitamente nos dice exactamente cómo el estado de un sistema cuántico evoluciona con el tiempo. Así que si tenemos que esperar un tiempo después de que mide el spin estado del electrón, girar estado podría haber cambiado si, por ejemplo, que interactúa con otras partículas. Usando las leyes de la mecánica cuántica, por lo tanto, podemos calcular las probabilidades de medición de spin up o spin hacia abajo en un momento posterior.

Así que la mecánica cuántica realmente no dice nada acerca de estados cuánticos ser observados constantemente, o sobre la observación aparte de medición. Es sólo cuestión con las medidas de los estados y la evolución de los estados a lo largo del tiempo.

Para explicar su pregunta en particular en términos de la mecánica cuántica, decir que tenemos un complejo sistema cuántico que consta de muchas partes (partículas, campos, etc). Podemos medir algunas propiedades de este sistema en el principio, el suministro de nosotros con un determinado estado inicial del sistema. Estos diferentes partes del sistema, a continuación, puede pasar a interactuar unos con otros y evolucionar por las leyes de la mecánica cuántica en algunos de los nuevos estado (es decir, por la ecuación de Schrödinger o la ecuación de Dirac o por las ecuaciones de algunos teoría cuántica de campos, etc). Después de esto, podemos hacer nuevas mediciones, y podemos, en principio, calcular, exactamente, las probabilidades de los diferentes resultados posibles de cada una de estas medidas. Cuando hacemos estas nuevas medidas, las probabilidades de dejar de ser las probabilidades y sin embargo tenemos un nuevo estado definido, el anterior 'probabilístico estado' ha 'colapsado' (el probabilístico estado es una combinación lineal de los autoestados, y el estado de colapso específico eigenstate).

Así que no podría haber respondido a tus dos preguntas específicas, pero espero que me aclaró algunas cosas acerca de la mecánica cuántica, de modo que ahora se puede ver el defecto inherente a esas preguntas.

Answer 4

Solo quiero añadir algo a la correcta @annav respuesta, con un ejemplo práctico básico de la Teoría Cuántica de campos. Imaginar una partícula proceso de con $2$ inicial de partículas y $2$ partículas finales, tiene cierto estado inicial (es decir, en t= $-\infty$), que es $|i\rangle =|1\rangle |2\rangle$ donde $|1\rangle$ $|2\rangle$ son los estados (en t= $-\infty$) de la inicial de las partículas. Este estado inicial $|i\rangle$ tiene un unitaria de la evolución.

Prácticamente, la no-trivial parte de esta evolución se debe al intercambio de "partículas virtuales" (por ejemplo, usted puede imaginar a los dos primeros electrones intercambio de un "fotón virtual", o una inicial zurdo de electrones y el derecho inicial de mano-electrónica de intercambio de un "virtual de Higgs")

Ahora, el estado inicial $|i\rangle$ está evolucionando, por lo que a $t = +\infty$, el estado final puede ser escrito $|f\rangle = \sum\limits_{k,l} A_{1,2;k,l}|k\rangle |l\rangle$ donde $|k\rangle$ $|l\rangle$ representan algunas de las posibles estado para el final de las partículas.

Hasta ahora, se puede ver que hay una (unitario) evolución debido a la interacción, pero no hay un "colapso". $A_{1,2;k,l}$, en la expresión anterior, es simplemente la probabilidad de amplitud para encontrar el final de las partículas en un estado de $|k\rangle |l\rangle$, suponiendo la inicial de partículas en un estado de $|1\rangle |2\rangle$.

Sin embargo, si usted hace una medición (en t=$+\infty$), que tendrá un "colapso", y usted encontrará a un estado final $|k\rangle |l\rangle$ con la probabilidad de $|A_{1,2;k,l}|^2$

Otro punto interesante es que, considerando simple de la Mecánica Cuántica, de la interacción entre una partícula y un aparato de medición , pueden aparecer por el enredo. Podemos considerar el ejemplo de la 2-experimento de la rendija con los fotones. Sin ningún tipo de medición appararatus, el estado total es $|\psi\rangle = |\psi_L\rangle + |\psi_R \rangle$ donde $L$ $R$ representan las dos rendijas. Si usted trae un aparato de medición potencialmente capaz de detectar qué rendija ha sido utilizado para el fotón, pero sin hacer explícitamente la medición, el nuevo estado ;

$|\psi'\rangle = |\psi_L\rangle |M_L \rangle + |\psi_R \rangle |M_R \rangle$ donde $|M_R\rangle$ $|M_L\rangle$ son miembros de la medición de los aparatos que son cuasi-ortogonales ($\langle M_R|M_L\rangle = 0$). Este es un pre-medición del estado, vemos que hay un enredo entre los estados de la partícula, y los estados de la medición del aparato. Debido a que los estados del aparato son ortogonales, esto destruye el patrón de interferencia. Ahora, usted puede realmente realizar una medición, en este caso, usted explícitamente detectar qué rendija ha sido utilizado por los fotones. Después de esto, el estado final sería $|\psi''\rangle = |\psi_L\rangle |M_L \rangle$, si el $L$ hendidura ruta es detectado. Más correcto modelos implicaría, de hecho, enredados (pre-medición de) estados entre la partícula, el aparato de medición y el medio ambiente $ \sum\limits_i |\psi_i\rangle |M_i \rangle |E_i \rangle$.