Инвариантность к обращению времени в квантовой механике

Я подумал об мысленном эксперименте, который заставил меня задаться вопросом, как работает обращение времени в квантовой механике.и последствия. Идея в том, что вы перемещаетесь вперед во времени, когда решаете измерить частицу. Затем частица коллапсирует в наблюдаемое состояние. Теперь, если бы физика была такой же в обращенном времени, тогда, если мы остановимся и повернем время вспять, а затем снова измерим ту же самую частицу ... тогда я полагаю, что, поскольку волновая функция коллапсирует, мы должны измерять то же самое. Это говорит мне о том, что при некоторой временной эволюции в + направлении, если мы измеряем частицу и она коллапсирует волновую функцию, то если вы повернете стрелу времени в обратном направлении, чтобы двигаться в - направлении, мы должны получить тот же ответ, что и до. Будущее/настоящее влияет на прошлое. Это означает, что если бы у нас теоретически была машина времени и мы бы вернулись в прошлое, мы бы отправились в другое прошлое.

Еще одно следствие этого мысленного эксперимента состоит в том, что будущее будет неотличимо от прошлого и, следовательно, будет таким же. Я бы предположил, что это согласуется со 2-м законом термодинамики, поскольку физика диктует, что энтропия только увеличивается ... движение в обратном направлении времени для уменьшения энтропии нарушило бы законы физики. Кто-нибудь еще из присутствующих думал об этом?

Изучая квантовую механику, я не помню никаких постулатов, утверждающих что-то подобное, но для меня все это имеет смысл. Существуют ли какие-либо теории, которые идут в этом направлении?

Это очень напоминает мне рассеивание. Операторы рассеяния Ом ± "=" лим т → ± ∞ е − я ЧАС т е я ЧАС 0 т являются обращениями времени друг друга. Но это просто говорит о том, что мы либо прослеживаем траектории после взаимодействия назад, либо продвигаем входящие траектории вперед, по крайней мере, это то, где я сейчас нахожусь (я все еще учусь). Я уверен, что кто-то даст вам хороший ответ, а если нет, я почитаю еще немного и дам вам свой.
Спасибо. Я думаю о том, чтобы вернуться к исследованиям, я не слышал, чтобы кто-то занимался подобным вопросом. Это может быть чем-то, что я хотел бы взять на себя, так как я безработный и у меня достаточно времени. Интересно, что вы упомянули, что это наблюдаемая характеристика рассеяния.
Я предполагаю, что моя критика будет заключаться в следующем: вы, казалось бы, рассматриваете проблему квантово-механически, продвигаясь вперед во времени, но переключаетесь обратно на классическое рассмотрение, когда вы идете назад. В качестве аналогии у вас есть квантовое яйцо, и вы позволяете ему квантово-механически разорваться, но когда вы идете назад, вы восстанавливаете яйцо, как если бы это были простые ньютоновские траектории. Я думаю, что хитрость будет заключаться в том, чтобы рассматривать оба направления квантово-механически, и пусть процесс «не-измерения» будет таким же квантово-механическим, как и нормальный процесс измерения. Просто мысль.
@knives: Да, я решал проблему квантово-механически, возвращаясь назад во времени. Мой вопрос был вызван тем, что я думаю, что большинство людей думают о возвращении во времени как о классической ньютоновской проблеме, как вы сказали. Я думал, что у вас есть, если вернуться к вашей первоначальной волновой функции, вам пришлось бы пройти через квантовую механику. Я думал об этом так, как ты только что выразился.

Ответы (7)

Ты спрашиваешь:

Изучая квантовую механику, я не помню никаких постулатов, утверждающих что-то подобное, но для меня все это имеет смысл. Существуют ли какие-либо теории, которые идут в этом направлении?

Действительно есть такая теория. Это называется декогеренция .

Вы упомянули сравнение с термодинамикой, и это в основном то же самое, как работает декогеренция. Физика, лежащая в основе термодинамики, полностью обратима, но мы не видим, чтобы разбитые яйца снова собирались, потому что это крайне маловероятно.

Цитируя статью о декогеренции, квантовая декогерентность — это потеря когерентности или упорядочения фазовых углов между компонентами системы в квантовой суперпозиции. Следствием этого дефазирования является классическое или вероятностно-аддитивное поведение. Квантовая декогеренция дает видимость коллапса волновой функции. Фактически информация о квантовой системе рассеивается в остальной Вселенной. Информация не теряется, и в принципе она может рекомбинироваться, образуя первоначальную квантовую суперпозицию, но это даже менее вероятно, чем спонтанная сборка разбитого яйца.

Я понимаю вашу точку зрения, и я никогда не думал об этом с точки зрения сломанной яичной скорлупы, которая чинится сама собой. Мой предыдущий аргумент, я полагаю, заключается в том, что после поломки невозможно вернуться к предыдущим состояниям. Так что, если бы мы путешествовали назад во времени, разве нам не пришлось бы выполнять операции, которые привели бы к нежелательным последствиям измерения (разрушение яичной скорлупы)? Я не могу придумать способ, которым операции измерения могут быть изменены и повторно применены к частице для ненужного измерения ... если мы не подготовим частицу так, как мы это делали раньше.

Всего несколько советов, чтобы вы могли больше узнать об этом. Ознакомьтесь со статьей Ааронова о симметричной во времени формулировке квантовой механики: http://arxiv.org/abs/quant-ph/9501011 .

Тони Леггетт говорит об этом: http://www.youtube.com/watch?v=IGim9uzcumk Это хорошее видео, и оно достаточно простое для понимания.

| Уважаемый господин Студент, симметрия обращения времени в традиционной КМ в лучшем случае (например, отсутствие магнитных полей) применима только к унитарной эволюции квантовой системы; процесс измерения не является симметричным по отношению к обращению времени. Кроме того, второй закон термодинамики говорит (очень грубо), что энтропия должна уменьшаться, если вы вернетесь назад во времени; опять нет симметрии обращения времени. Тот факт, что ваше нынешнее понимание предмета имеет для вас смысл, означает, что вы были достаточно умны, чтобы найти, казалось бы, убедительные аргументы, чтобы сделать его понятным для вас; но это не правильно я считаю.

Я понимаю, о чем вы говорите, если вы примените к уравнению потенциал, зависящий от времени. На самом деле, между вашей точкой зрения, статьей Спота и ответом Ренни мой вопрос кажется немного более ясным. Учитывая уравнение, не зависящее от времени, волновая функция должна быть постоянной в течение всего времени, что согласуется с моим утверждением ... однако само измерение, как вы сказали, не является независимой от времени проблемой. Однако статья Spots показывает, что квантовая информация никогда не теряется, она просто рассеивается по вселенной, что соответствует ответу Ренни. Теперь это имеет смысл для меня, спасибо.

Нет!

Инвариантность во времени сохраняется в квантовой механике ТОЛЬКО тогда, когда волновая функция не коллапсирует. Это означает, что как только вы проведете какие-либо измерения, временная инвариантность будет нарушена. Инвариантности во времени в присутствии наблюдателя нет.

Если я правильно понимаю ваш вопрос, это, по крайней мере частично, является ли номинальное событие «коллапса волны» (обратите внимание, что разные школы мысли описывают это событие по-разному!) Обратимым во времени. Я не буду пытаться обращаться к школам, а скорее буду ли то, что вы спрашиваете, иметь какое-то экспериментальное значение.

Это не полный ответ, но концепция квантового стирания, похоже, поддерживает идею о том, что «волновой коллапс», если подходить осторожно, можно обратить вспять.

Общий рецепт обращения вспять такого события таков: вы должны вернуть всю информацию о событии со всей вселенной обратно в исходную точку. Под всем я действительно подразумеваю все, включая, например, любые фотоны, которые устремились наружу со скоростью света, и любые фононы, ушедшие в виде вибраций.

Если вы немного подумаете об этом, то очень быстро поймете, что обращение любого «волнового коллапса» обязательно должно быть чрезвычайно маловероятным, если событие было затронуто каким-либо оборудованием классического наблюдателя. Это может произойти только в очень маленьких системах, где информация чрезвычайно ограничена, и на нижнем пределе такие идеи стирания плавно переходят в концепцию КЭД (Фейнмана) о квантовых волнах как суммах амплитуд всех возможных историй, посредством которых событие могло бы произойти. развернулись.

Я также должен отметить, что только что описанный мной рецепт возвращения всей информации не может на самом деле вернуть эту информацию в исходное место в пространстве-времени, поскольку классическое оборудование может работать только в настоящем. Итак, что вы действительно в конечном итоге делаете, так это обходитесь очень похожим местоположением, встроенным в настоящее время. Тем не менее, если вы будете следовать рецепту возврата всех данных, вы сможете создать новую волновую функцию, из которой может возникнуть совершенно новое будущее, как вы также предполагали.

Загвоздка в том, что, поскольку ваша новая волновая функция является всего лишь копией прошлого, вы не измените прошлое, если ваша новая «идентичная, но сдвинутая во времени» волновая функция решит развернуться совершенно по-новому. Что-то вроде Уловки 22.

Кроме того, одним из дополнительных вопросов может быть «а как насчет временной запутанности? Можете ли вы таким образом изменить прошлое?» Неа. Даже здесь причинность обладает замечательными способами сдерживать временные парадоксы. Хотя я полностью согласен с тем, что временная запутанность возможна, и даже пойду дальше, утверждая, что это нормальный компонент пространственной запутанности, я бы также сказал, что все формы запутанности зависят от отсутствия противоречивой информации, доступной где-либо в текущей вселенной о том, как различные компоненты запутанного события разворачивались, по крайней мере, до тех пор, пока вы не проверите их в настоящем или будущем.

Я понимаю, что вы говорите о возвращении квантовой информации из вселенной для создания исходной волновой функции, но я все еще не могу пройти мимо подвоха 22. Если мы проведем 3 последовательных эксперимента, один за другим... вы знаете, что вы получите случайные результаты при каждом измерении. Учитывая, что мы повернули время вспять и переделали эксперимент, квантовая механика потерпела бы неудачу, если бы результаты были такими же. Однако я вижу, что всегда есть шанс двигаться вперед в том же будущем с теми же результатами ... это просто вероятность. Хоть и не замерял, согласен плюнул бы оригинальный wavefxn

Второй закон термодинамики действует только при предварительном условии линейного времени. Если само время многомерно (Много Миров), то увеличение или уменьшение энтропии относительно.

Два недавних эксперимента демонстрируют, что вы не можете классически думать о квантовых событиях: в обоих этих экспериментах запутанность действовала до тех пор, пока не были измерены все наблюдаемые — порядок измерений не имел значения. См. «Обмен запутанностью между фотонами, которые никогда не сосуществовали», Megidish, et al., PRL 110, 210403 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.210403 и «Quantum Erase with causally несвязанный выбор», XSMa, et al., PNAS , 22 января 2013 г., том. 110, нет. 4 , 1221–1226, DOI: 10.1073/pnas.1213201110

так что с точки зрения линейной временной шкалы у вас есть симметричная система, независимо от того, проводите ли вы эксперимент вперед или назад — незапутанные фотоны становятся запутанными, выполняют некоторые квантово-механические операции с другими фотонами, которые изменяют природу запутанности, а затем возвращаются в незапутанное состояние — до и после у вас есть квантовый бульон — между прямым или обратным у вас есть ненаблюдаемые состояния. Я не верю, что вы можете рассматривать промежуточное состояние (состояния) как нарушающие второй закон термодинамики, если смотреть вперед или назад во времени, потому что запутанные фотоны существуют в изолированном квантовом фазовом пространстве, пока они не распутаются.

Инвариантность к обращению времени в квантовой механике
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v