Коллапсирует ли наблюдатель или камера волновую функцию в эксперименте с двумя щелями?

Если вы разместите камеру, вы не увидите никакой интерференционной картины. Итак, да. Камера вызовет «коллапс» волновой функции. Но мне не нравится термин «коллапс волновой функции», потому что волновая функция на самом деле не является физическим объектом. В основном камера будет вызывать резкое изменение состояния частицы.

Вот определение измерения из книги Ландау.

Под измерением в квантовой механике понимают любой процесс взаимодействия между классическими и квантовыми объектами, происходящий отдельно и независимо от какого-либо наблюдателя. Значение понятия измерения в квантовой механике разъяснил Н. Бор. Мы определили «аппарат» как физический объект, который с достаточной точностью управляется классической механикой. Таково, например, тело достаточно большой массы. Однако не следует полагать, что аппарат обязательно макроскопический. При определенных условиях часть аппарата может занимать и микроскопический объект, поскольку понятие «с достаточной точностью» зависит от собственно поставленной задачи.

Если мы настроим камеру на запись, как описано выше, но НИКОГДА, НИКОГДА не смотрим на результат того, что было записано. Волновая функция все еще коллапсирует?

Ответ заключается в том, что мы просто не знаем. Мы можем сказать, что волновая функция коллапсировала (в терминах Копенгагена), только когда мы, люди, смотрим на систему — в каноническом эксперименте это означает, что мы смотрим на схему приземления, чтобы увидеть, есть ли у нас полосы или сгустки. И хотя в вашем примере мы намеренно не смотрим на информацию «какой путь» в камере, совсем не ясно, что то, что делает эту информацию камеры информацией «какой путь», не является сознательным наблюдением.

Но на самом деле проблема гораздо глубже. Неважно, какую «роль» — в смысле механизма взаимодействия — сознательное наблюдение играет в вызывании коллапса в системе. Важно то, что любое высказывание о системе в первую очередь требует сознательного наблюдения. В науке (в отличие, скажем, от метафизики или математики) это — наши наблюдения — является основой того, о чем мы говорим, когда говорим. Таким образом, сознательное наблюдение всегда здесь, оно мешает и оставляет нас в неуверенности — фактически, с научной точки зрения, если быть точным, в полном невежестве — в отношении того, какую роль оно играет, если вообще играет.

Re: @user774025's, цитата Ландау, в которой измерение определяется как « ... происходящее независимо от любого наблюдателя» . Это прямо упирается в одну из самых фундаментальных проблем науки, а не только в КМ[1], а именно в то, что наука Просто есть деятельность, выполняемая сознательными наблюдателями. Определение Ландау пытается отделить науку от наблюдателя, но при этом он больше не говорит о науке. Наука — это акт наблюдения (плюс, конечно, куча других вещей[2]).

Учтите: нет ни одного научного эксперимента, который бы не завершился наблюдением сознания[3]. Так в науке ответ на вопрос:

«Что произойдет, если мы не посмотрим?»

по крайней мере

«Мы не знаем и не можем знать»

но на самом деле, вероятно, лучше сказать, как

«Почему ты спрашиваешь об этом? Science Just Is Looks. Я думал, мы занимаемся наукой!?»_

И, конечно же, как только мы посмотрели, мы «загрязнили» наш эксперимент сознательным наблюдением, и мы не можем сказать, какой эффект это имело.

Вот почему мы не знаем и не можем знать, вызвал ли коллапс детектор пути , на который не смотрят напрямую, пока мы не посмотрим на схему приземления электронов, чтобы увидеть, произошел ли коллапс вообще. И к тому времени, хотя мы и подтвердили крах, мы добавили новый фактор — взгляд.

Мы никогда не сможем сказать, как выглядит система, на которую не смотрят, не взглянув на нее, и в этот момент она уже не остается без внимания.

[1] Причина, по которой такие вещи привлекают внимание в КМ, заключается в том, что эксперименты, подобные экспериментам с двумя щелями, служили для выдвижения на первый план проблемы, показывая нам специфическую форму ошибки измерения, которая фундаментально отличается от обычной ошибки, такой как включение света, чтобы мы видим, чтобы посчитать, сколько тараканов в темной комнате. Но эта проблема предшествует квантовой механике и фактически является фундаментальной для того, чем является наука — фактически тем, чем является наблюдение в целом.

[2] Например, в случае профессионального ученого: записывать эти наблюдения и свое мнение о них, представлять их на конференциях, заставлять докторантов делать то же самое и играть в многопользовательскую Call of Duty, потому что, хотя их текущий грант вот-вот закончатся, а их док-студенты ноют об этом, они просто не могут смириться с перспективой еще одного отупляющего, разрушающего боевой дух, а скорее-тыкающего-себя-в-глаза-острым - придерживаться раунда написания следующего предложения о гранте.

[3] Даже если мы примем исключающий взгляд на то, что такое сознание.

Это было объяснено на этом сайте несколько раз раньше. Вы можете думать об интерференционной картине как о квадрате суммы левой и правой частей волновой функции,$\psi_L$и$\psi_R$. Эти две части не ортогональны, поэтому они интерферируют. Детектор, который может различать левое и правое, может сделать это, только будучи запутанным с этой волновой функцией. Части новой волновой функции$\psi_L'$и$\psi_R'$ортогональны, поэтому интерференция отсутствует.

Коллапс любой волновой функции происходит только на вашем столе, если не учитывать вклад детектора в волновую функцию. Нет никакого таинственного эффекта наблюдения или сознания.

Следующее может помочь:

Предположим, что эксперимент состоит в том, что Боб у отверстия 2 в эксперименте с двумя щелями может мгновенно открывать и закрывать отверстие. Пусть интенсивность будет настолько мала, что в аппарате в каждый момент времени находится в среднем только одна частица. Закрывая отверстие, он гарантирует, что частица должна пройти по маршруту 1, если она должна попасть на экран. Что произойдет, если ему удастся снова открыть отверстие 2 как раз перед тем, как частица будет обнаружена на экране? Из экспериментов с квантовым ластиком мы знаем ответ: при повторении эксперимента на экране образуется картина интерференции (случай а). Если бы отверстие было закрыто в момент необратимого обнаружения частицы на экране, то в построенной картине вообще не было бы интерференции (случай б). Состояние аппарата в момент необратимого обнаружения частицы на экране определяет, вносит ли частица вклад в случай а или случай б. Обратите внимание, что в этом эксперименте Боб сам не обнаружил никаких частиц, но ведет запись времени, когда он открывает или закрывает отверстие, что можно соотнести со временем прибытия частиц на экран. Таким образом, мы можем сгруппировать наблюдения на экране в две группы — те, которые произошли при открытом отверстии, и те, которые произошли при его закрытии. Первые показывают интерференционную картину, вторые нет. Что произойдет, если записи Боба будут уничтожены до того, как результаты экрана будут проанализированы на эти две группы? Мы видим смешанный рисунок как a, так и b, поэтому интерференционные полосы поверх высокого фона имеют тенденцию размывать полосы. Дело в том, что информация об уничтожении Боба не меняет результатов, наблюдаемых на экране. Но эти результаты были определены теперь уже утерянной информацией, они не меняются внезапно.

Бывают случаи, когда нет дошедших до нас ответов на вопрос, поэтому нет доступных ссылок. Либо акт наблюдения полностью пассивен и как таковой не может изменить наблюдаемое, либо он активен в том смысле, что имеет некоторое взаимодействие с наблюдаемой системой. В 1-м случае схлопывание формы волны произойти не может. Во втором сигнал разрушается из-за «активного» метода наблюдения. Другой альтернативы нет. Это типичный «парадокс», когда плохо сформулированный вопрос или эксперимент дает двусмысленные или парадоксальные ответы. Аналогично со скоростью Ольбера и скоростью света.

Мне кажется, что двухщелевая «загадка» — это просто активное наблюдательное воздействие на волновую функцию. Не существует камеры или датчика, которые не «всасывают» электроны или фотоны, чтобы дать вам показания. Даже глазное яблоко или барабанная перепонка человека не полностью пассивны, они очень слабо влияют на световые и звуковые волны наблюдаемой среды.

Таким образом, набор датчиков создает помехи, из-за которых волны ведут себя как частицы. Мне кажется, что это можно было бы подтвердить экспериментально. Предположим, вы используете датчики и камеры, которые на самом деле не являются датчиками или камерами, но ДЕЙСТВУЮТ подобно датчикам и камерам. Уберите «наблюдение» из уравнения. Те же результаты говорят нам о том, что двойная щель не имеет ничего общего с человеческим наблюдением, а просто представляет собой механическую реакцию тупого инструмента, который вы используете.

Вы МОЖЕТЕ получить ответ на этот вопрос, если найдете способ для камеры интерпретировать изображение и прочитать вам результаты. Тогда вы никогда на самом деле не наблюдали фотон. Только камера «увидит» событие.

Ответ - нет. Только в присутствии наблюдателей можно однозначно сказать, что квантовая возможность становится действительностью. Но подумайте, согласно квантовой физике перед измерением или наблюдением, мозг наблюдателя, который смотрит, также является квантовой возможностью. Мы наблюдаем субмикроскопический объект, такой как электрон, с помощью измерительного прибора. Но на самом деле этот измерительный прибор не может по-настоящему измерить. Почему? Поскольку он состоит из субмикроскопических объектов, таких как электроны, протоны и нейтроны, он должен быть объектом возможности, только макро. Но точно так же мозг наблюдателя, состоящий из одних и тех же субмикроскопических объектов, должен состоять из квантовых возможностей, и тем не менее очевидно, что в любом акте наблюдения мозг наблюдателя и объект наблюдения актуализируются вместе, но наблюдатель никогда не видит никакого мозга. Вместо, он или она идентифицирует себя с мозгом и ощущает себя «я», наблюдая за объектом. Теорема Джона фон Неймана доказала, что квантовые эффекты сохраняются вплоть до макроизмерительных приборов и компьютеров.