Поведение электрона меняется при наблюдении?

Прежде чем я попытаюсь ответить на ваш вопрос, необходимо осветить некоторые основные сведения, вы также должны простить длину, но вы поднимаете очень интересный вопрос:

Есть две вещи, которые управляют эволюцией квантово-механической (КМ) системы (для всех практических целей (FAPP) выборы и упомянутый вами двухщелевой аппарат Юнга, который я буду считать чисто КМ-системой), эволюция во времени системы (управляемой уравнением Шредингера), которую мы будем обозначать как$\mathbf{U}$и редукция вектора состояния или коллапс волновой функции.$\mathbf{R}$. Уравнение Шредингера описывает унитарную/временную эволюцию волновой функции или квантового состояния частицы, которую здесь мы будем обозначать как$\mathbf{U}$. Эта эволюция хорошо определена и предоставляет информацию об эволюции квантового состояния системы. Само квантовое состояние выражает всю взвешенную сумму всех возможных альтернатив (весовых коэффициентов комплексных чисел), которые открыты для системы. Из-за природы комплексных вероятностей система КМ, как ваш электрон, проходящий через аппарат Юнга, может находиться в сложной суперпозиции нескольких состояний (или, другими словами, быть в смеси возможных состояний). /результаты, которые позволяет данная система).

Для вашей системы предположим для простоты, что есть два состояния$|T\rangle$состояние, связанное с прохождением электрона через «щель» [T] op, и$|B\rangle$состояние, связанное с прохождением электрона через нижнюю «щель» (для простоты мы будем игнорировать фазовые факторы, связанные с КМ-состояниями. Дополнительную информацию о фазовом факторе, связанном с квантовыми состояниями, см . здесь ). Итак, непосредственно перед тем, как электрон ударится о стенку, он находится в суперпозиции состояний$\alpha|T\rangle + \beta|B\rangle$, где$\alpha$и$\beta$- это комплексные числа вероятностей, которые представляют вероятное состояние частицы, находящейся в соответствующих состояниях. Теперь, чтобы определить, какой путь/'щель' на самом деле выбрал электрон (либо$|T\rangle$или$|B\rangle$) мы должны сделать какое-то «наблюдение»/измерение (как было указано выше). Это измерение является причиной процесса$\mathbf{R}$произойти, а затем коллапс волновой функции, который вызывает суперпозицию состояний$\alpha|T\rangle + \beta|B\rangle$стать либо государством$|T\rangle$ИЛИ$|B\rangle$. Именно это уменьшение состояния КМ или коллапс волновой функции вызвано процессом$\mathbf{R}$это вызывает всю тайну и очень странную природу КМ. Существует множество парадоксов ( ЭПР-парадокс , кот Шредингера и т. д., см . здесь обзор и некоторый фон), которые возникают из этой процедуры измерения / проблемы. Теперь я могу ответить на ваши вопросы: «Что это значит? Как это вообще возможно? Атом знает, наблюдают ли за ним? Серьезно? Наверное, скорее всего шансы, что я не понял видео?»

Так это процесс$\mathbf{R}$это вызывает эту проблему, поэтому вы правы, спрашивая, что это значит, когда кто-то говорит «он знает, что за ним наблюдают». Чтобы ответить на вышеизложенное, я задам один из своих собственных вопросов: «Является ли$\mathbf{R}$реальный процесс?». Я спрашиваю это, потому что есть два способа просмотра$\mathbf{R}$. Некоторые физики рассматривают коллапс волновой функции и квантовые суперпозиции комплексных вероятностей (использование векторов состояния) как реальные физические свойства, другие — нет (даже Дирак, Эйнштейн и сам Шредингер не воспринимали вероятностный взгляд на КМ как серьезный фактор). представление о том, что на самом деле происходило в действительности, а скорее воспринимали его как математический формализм, позволяющий предсказывать эти физические процессы). Если вы считаете вектор состояния реальной сущностью, то вы должны принять последующее размытие между тем, что происходит на квантовом уровне, и тем, что происходит на макроскопическом/крупномасштабном уровне. Это приводит к фейнмановскому взгляду на множественную историю QM, где происходят все возможные результаты системы QM, и это само по себе приводит к «многомировым» интерпретациям QM. Я, например (наряду с такими, как Пенроуз,

Коллапс волновой функции — это то, что заставляет электрон выбирать состояние КМ, и акт наблюдения/измерения, по- видимому , действительно вызывает этот коллапс. Однако это порождает вопрос: «Это акт человеческого наблюдения/сознания вызывает этот коллапс?». Утверждать, что это так, невозможно. Чтобы углубиться, мне придется ввести идею квантовой запутанности, которая, по сути, является тем, что было описано выше как суперпозиция двух состояний КМ. Именно эти запутанности «рушатся» при проведении наблюдений/измерений и составляют основу$\mathbf{R}$. Таким образом, настоящий вопрос заключается в том, что вызывает распутывание двух наложенных друг на друга состояний. Есть несколько очень интересных теорий, которые постулируют, что редукция вектора состояния уменьшается гравитацией, а не актом какого-либо наблюдения. Эти идеи имеют отношение и к вопросу о человеческом сознании! Эти подробности и подробное обсуждение этой темы можно найти в очень доступной книге: «Тени разума» Роджера Пенроуза.

Я надеюсь, что это было чем-то помочь.

Видео показывает, что интерференционная картина исчезает, когда кто-то пытается измерить, через какую щель прошел электрон. Дело в том, что для того, чтобы измерить, через какую щель прошел электрон, нужно возмутить электрон (например, выстрелить в него светом). И, что удивительно, этого взаимодействия достаточно, чтобы разрушить интерференционную картину. В некотором смысле, хотя в этом все еще есть некоторая загадка. Одни говорят, что измерение (подразумевающее взаимодействие) коллапсирует волновую функцию (описывающую движение электрона). Эксперимент с двумя щелями — хорошее место для начала знакомства с странным миром квантовой механики!