Что такое взаимодействие (квантовая механика) и является ли коллапс волновой функции объективным явлением?

Во-первых, я старшекурсник. студент инженерной физики, поэтому я должен указать на отсутствие у меня формальных знаний по этому вопросу и полную путаницу с его последствиями. Я также понимаю, что это может быть невозможно объяснить словами, поэтому не стесняйтесь заниматься математикой.

Я читал и посещал несколько занятий, знакомящих с коллапсом волновой функции, собственными состояниями и подобными предметами, и понимаю, что «наблюдение» — это случайный термин для «измерения», который можно назвать синонимом «взаимодействия». Я также понимаю, что коллапс — это аллегория математических следствий, которые мы можем вывести из задействованных формул, и не обязательно отражает реальность.

Проблема возникает здесь, и я не могу найти удовлетворительный ответ в Интернете. Что ТОЧНО представляет собой «взаимодействие»? Разве все частицы во Вселенной не взаимодействуют с полями и частицами все время (непрерывно)? Если это так, то не будут ли собственные состояния всех частиц все время определяться бесконечными взаимодействиями (если это не так, то каковы примеры неколлапсирующих взаимодействий?)? И, если предыдущий вопрос верен, означает ли это, что каждая частица «испытывает» разные коллапсы волновых функций других частиц по сравнению с нами (следовательно, это означает, что у нас может быть «релятивистский» коллапс)?

Вы влезаете в вопросы квантовых интерпретаций, но вы не должны думать о каждом взаимодействии (например, между двумя электронами) как об измерении. Думайте об измерении как о взаимодействии небольшой квантовой системы с большим классическим измерительным устройством. Частицы постоянно взаимодействуют с другими частицами. Измерение — это когда они взаимодействуют с чем-то вроде счетчика Гейгера.
Вопрос о том, чем отличается взаимодействие с большими классическими объектами, относится к теории декогеренции, или, по крайней мере, я так думаю. Я сам довольствуюсь тем, что «заткнусь и подсчитаю», используя стандартную копенгагенскую интерпретацию.
Простым примером частиц, «все время взаимодействующих» без коллапса волновой функции, является атом водорода. Протон и электрон постоянно испытывают электростатическое притяжение друг друга. Но изолированный атом водорода может существовать (по крайней мере некоторое время) в суперпозиции собственных энергетических состояний без коллапса волновой функции в одно собственное энергетическое состояние.

Ответы (1)

Николас,

Любое измерение требует взаимодействия между квантовой системой и соответствующим инструментом. Однако не всякое взаимодействие представляет собой измерение.

Взаимодействие между электроном и флуоресцентным экраном позволяет определить положение электрона. Таким образом, вовлеченное здесь взаимодействие представляет собой измерение. Электрон также взаимодействует с гравитационным полем Земли, но это взаимодействие не позволяет определить положение электрона, поэтому оно не представляет собой измерение положения электрона.

«Я также понимаю, что коллапс — это аллегория математических следствий, которые мы можем вывести из задействованных формул, и не обязательно отражает реальность».

Это верно. Волновой функции можно дать реалистическую интерпретацию (как своего рода поле), но для этого требуется отказ от локальности, что является довольно хорошо установленным физическим принципом. Это потому, что коллапс мгновенный. Итак, более разумно понимать волновую функцию как абстрактный математический объект, который представляет нашу неполную информацию о системе. Каждое измерение приводит к увеличению информации о системе, поэтому волновая функция «коллапсирует».