Мой вопрос касается позиции, согласно которой «коллапс волновой функции» не является реальным физическим явлением . То есть путем наблюдения вы не меняете положение частицы с волны на частицу, просто волновая функция — это вероятность нахождения частицы в определенной точке. Другими словами, волновая функция является плодом нашего разума и просто отражает нашу неспособность узнать ее положение без измерения.
Здесь я собираюсь сделать важное предположение: этот аргумент подразумевает, что электрон на самом деле не распространяется как волна (1.0).
Вопрос:
Предположим, что этот аргумент верен. Представьте, что электроны вылетают один за другим через щели. Откуда электрон может знать , что открыты две щели, если он не движется волной (1.1)? Точечная частица не может знать , открыта ли щель над ней или под ней, если только она не находится в двух щелях одновременно (1.2). Следовательно, в точке щелей она должна распространяться в виде волны (1.3). Но, наблюдая за щелями (в частности, за щелями), мы можем заставить электрон действовать как частица (поскольку он проходит только через одну щель (1.4)) и создать две простые полосы на пластине (1.5). . Таким образом, электрон превратился из волны до щели и у щели в частицу в результате акта наблюдения (1.6).
Я включил (1.i), чтобы представить мой аргумент по частям. Очевидно, я где-то допустил некоторые ошибки, так как многие светлые умы придерживаются такой позиции. Я был бы признателен, если бы мою ошибку можно было указать с точки зрения ее положения с (1.i)
Еще одно замечание к (1.4) — возможно ли вообще наблюдать, через какую щель прошел электрон, или принцип неопределенности исключает это?
Вы стали жертвой того же заблуждения, что и многие люди в отношении дуальности волны/частицы:
Квантовые объекты, составляющие наш мир, не являются ни волнами, ни классическими частицами , и было бы ошибкой полагать, что электроны/фотоны/что-то еще могут «распространяться как волна» в один момент и «вести себя как частица» в следующий. Квантовые объекты не меняют своего поведения, они всегда являются состояниями в гильбертовом пространстве [1], которые обладают некоторыми свойствами, которые мы классически связываем с частицами (у них есть положение и импульсы в определенном смысле), и некоторыми свойствами, с которыми мы классически связываем волны (они могут демонстрировать поведение, часто называемое суперпозицией или интерференцией ).
Весь ваш аргумент основан на предпосылке, что квантовые объекты каким-то образом переключаются между волнами и частицами. Они не делают. Они всегда были, есть и всегда будут состояниями в гильбертовом пространстве, которые посредством наблюдения/взаимодействия ( сознания не требуется , иначе кто-то поймет неправильное представление) иногда проецируются на определенный собственный базис наблюдаемой, и чьи эволюция во времени определяется уравнением Шредингера [2]. То, как следует понимать этот процесс измерения/взаимодействия, является предметом многих дискуссий. Хотя в своих мыслях я склоняюсь к интерпретациям многих миров, факт в том, что это не имеет значения. Квантовая механика, невероятный механизм гильбертовых пространств и -алгебры операторов и собственных базисов работает независимо от того, как вы это интерпретируете. И на его предсказания не влияет наша «интерпретация» его работы. Это то, что Фейнман (якобы) «Заткнись и посчитай!» предназначен для передачи.
Чтобы ответить на рассматриваемый эксперимент с двумя щелями: да, можно наблюдать, через какую щель проходят электроны, стреляя в них фотонами, и интерференционная картина действительно исчезает. Это связано с тем, что квантовое состояние, которое представляло , т.е. электрон, проходя через обе щели, вынужден был взаимодействовать с чем-то (фотоном), что заставляло его принимать определенное значение в позиционной базе, либо или , тем самым «схлопывая» одно из двух состояний (или, говоря другим языком, запутывая состояние фотона/наблюдателя с состоянием, с которым они взаимодействовали). Таким образом, состояние, пришедшее к экрану, где произошла интерференция, уже не является суперпозицией различных путей, которыми «мог бы пройти» электрон, а является состоянием, которое имеет определенную щель, через которую он прошел. Ни в коем случае не требуется квантово-механического объяснения, чтобы ссылаться на «волны» или «частицы». Эти концепции являются реликвиями классической эпохи, и мы никогда не должны забывать об этом.
Пусть начнутся разногласия с тем, что я написал ;)
[1] Я бы сказал, пространство Фока, но мне напомнили , что это не совсем универсально верно. Для таких аргументов это не имеет значения.
[2] QM — это еще не конец истории. КТП ведет разрыв между «интуитивным» классическим миром волн и частиц и «реальным» миром еще дальше.
Дану