Происходит ли квантовое измерение системы только при взаимодействии с человеком?

Происходит ли квантовое измерение системы только при взаимодействии с человеком? На самом деле только гуманное функциональное взаимодействие, подобное измерению/наблюдению с квантовой системой, переводит ее в единое состояние?

Нет, по крайней мере Гейзенберг не так предполагал роль человека-наблюдателя. Ее роль скорее состоит в том, чтобы описывать эксперименты и результаты на одном языке, на котором можно общаться:

Копенгагенская интерпретация квантовой теории начинается с парадокса. Любой эксперимент в физике, относится ли он к явлениям повседневной жизни или к атомным событиям, должен быть описан в терминах классической физики. Понятия классической физики образуют язык, на котором мы описываем наши эксперименты и констатируем результаты. Мы не можем и не должны подменять эти понятия никакими другими. Тем не менее применение этих понятий ограничено отношениями неопределенности. Мы должны иметь в виду этот ограниченный диапазон применимости классических понятий при их использовании, но мы не можем и не должны пытаться их улучшить.

Однако само измерение также играет роль, и эта роль немного отличается от роли человека-наблюдателя. Квантовая система, которая подвергается измерению, не является замкнутой. Но если система не замкнутая, то нужны граничные условия. А открытые граничные условия, как известно, трудно реализовать точно, не только в квантовой механике. Постулат коллапса можно интерпретировать как приближение к этому открытому граничному условию, а разрез Гейзенберга — это место, где применяется граничное условие.

Так в чем же разница между измерением с помощью СЭМ, например, или наблюдением с помощью эксперимента с двумя щелями, и растением или любым другим объектом, имеющим функциональное взаимодействие с квантовой системой, но не переводящим ее в единое состояние, как это должно быть.

Как это часто бывает с приближенными открытыми граничными условиями, чем дальше вы отдаляете их от системы, тем меньше ошибок они вносят. Для СЭМ размещение разреза Гейзенберга между образцом и детектором SE/BSE даст вам большую точность, чем вы когда-либо хотели. С другой стороны, для растения менее очевидно, куда поместить разрез Гейзенберга. Таким образом, разница между этими двумя сценариями заключается в том, что образец в СЭМ отделен от детектора очевидным образом, но разумное разделение (место для разреза Гейзенберга) в ячейке менее очевидно. Может быть, это было бы более очевидно для кого-то с достаточным опытом в области клеточной биологии и фотосинтеза.

Позвольте мне попытаться ответить на вопрос, была ли эта интерпретация постулата коллапса как приближения к открытым граничным условиям только что придумана мной. Длинная цитата выше была введением Вернера Гейзенберга к главе 3 «Копенгагенская интерпретация квантовой теории», стр. 46-57 в «Физике и философии» (1958). Следующий отрывок взят из конца этой главы (до того, как Гейзенберг соединит свои ясные слова с «философскими размышлениями» Бора):

Мы должны добавить некоторые комментарии к фактической процедуре квантово-теоретической интерпретации атомных событий. Было сказано, что мы всегда начинаем с деления мира на предмет, который собираемся изучать, и остальной мир, и что это деление в какой-то степени условно. Действительно, не должно быть никакой разницы в конечном результате, если мы, например, добавим к объекту какую-то часть измерительного прибора или весь прибор целиком и применим законы квантовой теории к этому более сложному объекту. Можно показать, что такое изменение теоретического подхода не изменит предсказаний относительно данного эксперимента. Математически это следует из того факта, что законы квантовой теории относятся к явлениям, в которых Планк Константу s можно рассматривать как очень малую величину, примерно совпадающую с классическими законами. Но было бы ошибкой полагать, что такое применение квантово-теоретических законов к измерительному устройству поможет избежать фундаментального парадокса квантовой теории.

Измерительный прибор заслуживает этого названия только в том случае, если он находится в тесном контакте с остальным миром, если существует взаимодействие между прибором и наблюдателем. Поэтому неопределенность в отношении микроскопического поведения мира войдет здесь в квантово-теоретическую систему так же, как и в первой интерпретации. Если бы измерительный прибор был изолирован от остального мира, он не был бы ни измерительным прибором, ни вообще не мог быть описан в терминах классической физики.

Гейзенберг ясно указывает здесь на то, что квантовая система — это не закрытая, а открытая система. И он ясно дает понять, что сдвинуть (открытую) границу дальше — это нормально, но полагать, что ее можно полностью удалить, было бы ошибкой.

Однако наблюдение о том, что открытые граничные условия, как известно, трудно реализовать даже за пределами квантовой механики, принадлежит не Гейзенбергу. (По крайней мере, я не узнал об этом от него ни прямо, ни косвенно.) Это наблюдение появилось в ходе разговора с Аджитом Р. Джадхавом о локальных и глобальных скрытых степенях свободы.

В квантовой физике любое функциональное взаимодействие, такое как измерение/наблюдение, переводит частицы в одно состояние.

Уравнение Шредингера не предсказывает, что частица окажется в одном состоянии. Существуют теории, которые изменяют квантовую механику таким образом, что частица оказывается в одном состоянии, например теории спонтанного коллапса:

https://arxiv.org/abs/1401.6314

Такие теории не нужны, поскольку квантовая механика уже предсказывает, что вы будете видеть только одну версию любой физической системы в каждый момент времени, потому что взаимодействия, которые копируют информацию между системами, предотвращают интерференцию между результатами измерений, записанными в результате процесса, называемого декогеренцией:

https://arxiv.org/abs/1212.3245

Взаимодействие, передающее информацию из системы, занимает конечное количество времени и имеет некоторое конечное пространственное разрешение, хотя соответствующие масштабы пространства и времени декогеренции для объектов, которые мы видим, ничтожны по человеческим меркам:

https://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072

Таким образом, у вас будет несколько версий, у вас нет возможности взаимодействовать с другими результатами, и поэтому они будут действовать как параллельные вселенные в масштабах повседневной жизни в хорошем приближении:

https://arxiv.org/abs/quant-ph/0104033

Тем не менее, когда растения осуществляют свой фотосинтез, было обнаружено, что они на самом деле улавливают энергию фотонов как частицы и волны ( http://www.ucl.ac.uk/news/news-articles/0114/090114-Quantum-mechanics-explains ). -эффективность-фотосинтеза ), что означает, что он не переходит в одно состояние, но растение способно взаимодействовать с обоими состояниями для фотосинтеза.

Таким образом, если фотосинтез использует интерференцию только в достаточно малом масштабе пространства или времени, то декогеренция не сможет предотвратить эту интерференцию:

https://arxiv.org/abs/1107.0322

Не будет никаких прямых записей о множественных версиях молекулы, существовавших во время процесса интерференции. Вы можете знать, что они существуют, только если они необходимы для объяснения конечного результата.