Открытые квантовые системы и измерительные устройства

В: Можно ли применять квантовую механику к закрытым системам, где измерительный прибор сам является частью системы?

О: Определенно, да. Иногда это даже необходимо, например, когда вы помещаете атом («систему») между двумя зеркалами («аппаратами»). В результате квантово-механическая модель является моделью квантовой электродинамики резонатора . Теперь, если вы хотите знать, что там происходит, вы должны принести второй измерительный прибор (скажем, детектор фотонов).

В: Может ли измерительный прибор измерить себя и создать себя?

По определению, «аппарат» — это то, что делает измерения. «Система» — это исследуемые явления. Если вы решите сделать изучаемый объект системой+аппарат, то вы только что переопределили, что такое «система», и вам понадобится новый аппарат для проведения «измерений». Итак, если верить предложению «Только через аппарат можно что-то сказать о системе», то ответ — нет.

«что квантовые системы не существуют независимо от измерительного прибора, а возникают только в процессе самого измерения» — грубое искажение копенгагенской интерпретации. Последнее лишь утверждает, что конкретное значение измерения квантовых переменных объективно существующей системы (иначе как бы ее можно было измерить) предсказуемо лишь в пределах присущей ей неопределенности.

Солнечная система — это квантовая система, состояние которой мы достаточно хорошо знаем в грубом приближении, подходящем для таких больших систем, поскольку мы знаем, что ее тепловые свойства и эффекты квантовой гравитации не играют никакой роли. Все наши эксперименты до сих пор проводились внутри этой квантовой системы, и все наши измерительные приборы являются ее частью.

Каждое отдельное измерение, которое мы делаем, на самом деле является измерением состояния крошечной подсистемы, иногда (измерение спина или поляризации) только одной квантовой степени свободы, и, таким образом, раскрывает немного больше о состоянии Солнечной системы. а именно о подсостоянии, полученном путем отслеживания всех других степеней свободы. Это отслеживание является источником декогеренции, которая часто хорошо аппроксимируется постулатом копенгагенского коллапса.

Таким образом, нет ни малейшего следа тайны, которую, кажется, предлагает ОП.

Это основа для интерпретации многих миров и вариаций многих умов/декогеренции/непротиворечивых историй. Суть в том, что квантовую механику можно рассматривать как полное описание природы, но только за счет нетривиального отождествления состояний памяти наблюдателя с системой. Это хорошо обсуждается во многих местах, первоначально «Многомировая интерпретация» 1972 (?) Под редакцией ДеВитта перепечатывает оригинальный тезис Эверетта, в котором есть много интересных результатов.

Я слышал, что от копенгагенской интерпретации в основном отказались «настоящие» физики... может быть, это Вайнберг сказал это в печати, а может быть, это было в его в целом превосходной книге «На пути к окончательной теории» .. Ханнабус сказал мне пятнадцать лет назад, что время для аксиоматического раздувания газов и философствования об измерении давно прошло, теперь пришло время проанализировать его как конкретный физический процесс с гамильтонианом и всем остальным (конечно, используя любые приближения, необходимые для получения какой-то ответ, у него самого есть анализ знаменитого аргумента поляризатора Дирака, но с полуклассическим приближением для части его, так что все это все еще в процессе). И многие другие выдающиеся физики сделали это или, по крайней мере, тоже начали это делать. См. ссылки на Колле, Миллберна, Уоллса, а также на Гардинера и Золлера, а также на Аллахвердяна, Балиана (давнего руководителя одного из теоретических отделов в Сакле, которого Стритер назвал одним из самых интересных теоретиков из ныне живущих, см.

http://www.mth.kcl.ac.uk/~streater/balian.html

указывая путь к будущему физики, которая, кстати, является статистической механикой) и другие в моих собственных термодинамических пределах, некоммутативной вероятности и квантовой запутанности

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0507017

и шестая проблема Гильберта, аксиоматизация физики.

http://arxiv.org/abs/0705.2554

То есть такие физики действительно анализируют комбинацию микроскопической системы, измеряемой с макроскопическим измерительным аппаратом, как замкнутую систему, подчиняющуюся совместному гамильтониану, составленному из отдельных гамильтонианов и члена взаимодействия, и подчиняющуюся законам унитарной эволюции линейная квантовая механика. Возможно, немногие согласятся с тем, что они «решили» проблему квантового измерения, но некоторые из них так думают, и следует признать, что внутри измерительного прибора имеется достаточно много степеней свободы, чтобы можно было представить себе декогерентность, происходящую в этом закрытая система, поэтому она согласуется с довольно иной декогерентной толпой, но гораздо более физически обоснованной.

Я действительно думаю, что они на правильном пути, и я надеюсь, что вы попытаетесь взглянуть на их материалы, но некоторые из них появились еще до свободного архива Лос-Аламоса, а материалы Балиана — совсем свежие Армен Э. Аллахвердян, Роджер Балиан и Тео М. Nieuwenhuizen в arXiv: 1003.0453

Я сам чувствую, что хотя их физика более или менее правильна, они логически замкнуты и аксиоматически неряшливы. Кроме того, их модель, хотя и более реалистичная, в принципе не отличается от широко цитируемой ранней работы Г. С. Грина.

Нет, не может. Наблюдатель не может определить свое собственное квантовое состояние и поэтому не подчиняется обычным законам квантовой механики.

В этом смысле квантовая механика не является общепризнанной теорией.

См. эту статью для доказательства