Наблюдатель - измерение, взаимодействие...
Добавлено: 31 авг 2012, 11:24
Здравствуйте.
Хотел спросить у форумчан как правильно интерпретировать понятие "наблюдателя" в квантовом мире?
Мой ход мысли и вопросы в конце. Прошу помочь разобраться.
Кому лень читать - перейдите в конце к вопросам. Альтернативного ничего нет, по этому в физику пишу.
В макромире:
Есть наблюдатель - вы, например.
Есть некий метроном, который не то чтобы совершает колебания какие-то, а упрощенно просто дает отсчеты каждую секунду.
Есть "основной эксперимент" (который нужно провести за 10 секунд). Например, испускание электронов на пластину через две щели экрана - классика жанра.
Вы начинаете эксперимент по ближайшему отсчету метронома. Отсчитываете 10 отсчетов метронома и заканчиваете эксперимент.
Считается, что эксперимент длился 10 секунд, т.к. один отсчет метронома взят за одну секунду.
Всё вполне очевидно и тут нет никаких вопросов.
В квантовом мире:
Вопросы возникают когда всю эту идиллию я начинаю рассматривать с точки зрения квантового мира.
Я бы сказал, что описанную ситуацию необходимо "нарезать" на несколько "экспериментов" относительно наблюдателя:
1) Наблюдатель начинает эксперимент по ожиданию начала отсчета. Первый наблюдаемый им отсчет метронома который он зафиксировал - некое начало координат времени.
2) Наблюдатель начинает эксперимент по наблюдению следующего (второго) отсчета.
3) Наблюдатель начинает основной эксперимент. (Включил чего-то, например, электронную пушку)
4) Наблюдатель получает информацию о втором отсчете ("наблюдает его").
...
...несколько отсчетов времени...
...
12) Наблюдатель начинает эксперимент по наблюдению следующего (10-го) отсчета.
13) Наблюдатель получает информацию о 10-м отсчете.
14) Наблюдатель заканчивает основной эксперимент.
Интересный же момент - это то, что в "основном эксперименте" наблюдатель (в данном конкретном случае - человек) появляется/"изменяет что-то" лишь после появления первого отсчета и после появления 10-го отсчета. Я нарочно не стал писать "в начале" и "в конце" эксперимента - так оно нагляднее.
Логично сказать, что в течении всего эксперимента, так сказать "в теле эксперимента", наблюдателя (в виде нас с вами не существовало все 10 секунд. Наблюдатель фактически проводил все это время (каламбур некоторый) за другим экспериментом - отсчитывал промежутки времени.
Обратимся к двухщелевому эксперименту.
Исходя из сказанного, понятие "наблюдателя" в данном случае (в квантовом мире, эксперименте по испусканию электронов на пластину через две щели) как человека неприменимо. Наблюдатель-человек занимался другими делами. В самом основном эксперименте он никак не взаимодействовал ни с чем. Вроде как это очевидно.
Раскроем понятие времени. Если в основном эксперименте электронная пушка будет испускать по одному электрону в секунду, то после появления 10-го отсчета "в системе времени наблюдателя", на пластине будут 10 точек (по простому говоря, не будем усложнять). Т.е. можно сказать что и для наблюдателя и в самом эксперименте прошло 10 секунд. С временем вроде тоже все гладко.
Если в основном эксперименте имеем две щели и пластину и условия возникновения эффекта интерференции - получим картину интерференции электронов на пластине (из 10-ти конечно сложно воссоздать картину, но не будем усложнять) пролетающих через эту систему. Как только мы, например, на одной щели ставим детектор пролета электрона (пытаемся узнать через какую щель сколько электронов пролетело) - картина интерференции нарушается и мы видим картину двух пятен (по простому говоря. см. двухщелевой эксперимент, опыт Юнга етц), интерференционной картины не будет.
Результаты экспериментов с детектором и без - различные. Детектор воздействует на пролетающий электрон. Не так ли?
Вопросы:
(Нулевой вопрос: почему кругом носятся с этими "наблюдателями"? Ну "взаимодействие", ну "воздействие", но причем тут "наблюдатель"? "Многомировая интерпретация" туда же
1) В чем заключается воздействие детектора на электрон? Ведь на вероятности пролетания электроном через одну или вторую щели это не оказывает влияния. Суперпозиция электрона (как я понимаю - взаимоисключающие пролеты в одну или в другую щель) сохраняется. А на картину распределения по пластине оказывает влияние.
2) В какой момент происходит редукция/коллапс волновой функции электрона, который "пролетает щели", пролетает мимо детектора, и наконец "ударяется" о пластину?
Вспомнилась камера Вильсона. "Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы.". При пролете заряженные частицы взаимодействуют с частицами пара на всем протяжении полета. Словно брошенный мяч - мы видим его траекторию. Частицы пара - куча "наблюдателей"? Когда происходит колапс волновой функции частицы, если так можно выразится?
3) "Измерение", "взаимодействие" и/или "воздействие" определяет "роль наблюдателя" в квантовом мире/эксперименте?
"Редукция или коллапс волновой функции — мгновенное изменение описания квантового состояния (волновой функции) объекта, происходящее при измерении" (с) фон Нейман.
"Измерение в квантовой механике — концепция, описывающая возможность получения информации о состоянии системы путём проведения физического эксперимента" (с) туман Википедии.
Очень интересно про "измерение". Измерение суть взаимодействие. Детектор можно назвать наблюдателем? Частицы пара "дают измерение"?
4) А щель никак не воздействует на электрон? Они не взаимодействуют (щели и электрон)?
Буду рад любым пояснениям. Спасибо.
Хотел спросить у форумчан как правильно интерпретировать понятие "наблюдателя" в квантовом мире?
Мой ход мысли и вопросы в конце. Прошу помочь разобраться.
Кому лень читать - перейдите в конце к вопросам. Альтернативного ничего нет, по этому в физику пишу.
В макромире:
Есть наблюдатель - вы, например.
Есть некий метроном, который не то чтобы совершает колебания какие-то, а упрощенно просто дает отсчеты каждую секунду.
Есть "основной эксперимент" (который нужно провести за 10 секунд). Например, испускание электронов на пластину через две щели экрана - классика жанра.
Вы начинаете эксперимент по ближайшему отсчету метронома. Отсчитываете 10 отсчетов метронома и заканчиваете эксперимент.
Считается, что эксперимент длился 10 секунд, т.к. один отсчет метронома взят за одну секунду.
Всё вполне очевидно и тут нет никаких вопросов.
В квантовом мире:
Вопросы возникают когда всю эту идиллию я начинаю рассматривать с точки зрения квантового мира.
Я бы сказал, что описанную ситуацию необходимо "нарезать" на несколько "экспериментов" относительно наблюдателя:
1) Наблюдатель начинает эксперимент по ожиданию начала отсчета. Первый наблюдаемый им отсчет метронома который он зафиксировал - некое начало координат времени.
2) Наблюдатель начинает эксперимент по наблюдению следующего (второго) отсчета.
3) Наблюдатель начинает основной эксперимент. (Включил чего-то, например, электронную пушку)
4) Наблюдатель получает информацию о втором отсчете ("наблюдает его").
...
...несколько отсчетов времени...
...
12) Наблюдатель начинает эксперимент по наблюдению следующего (10-го) отсчета.
13) Наблюдатель получает информацию о 10-м отсчете.
14) Наблюдатель заканчивает основной эксперимент.
Интересный же момент - это то, что в "основном эксперименте" наблюдатель (в данном конкретном случае - человек) появляется/"изменяет что-то" лишь после появления первого отсчета и после появления 10-го отсчета. Я нарочно не стал писать "в начале" и "в конце" эксперимента - так оно нагляднее.
Логично сказать, что в течении всего эксперимента, так сказать "в теле эксперимента", наблюдателя (в виде нас с вами не существовало все 10 секунд. Наблюдатель фактически проводил все это время (каламбур некоторый) за другим экспериментом - отсчитывал промежутки времени.
Обратимся к двухщелевому эксперименту.
Исходя из сказанного, понятие "наблюдателя" в данном случае (в квантовом мире, эксперименте по испусканию электронов на пластину через две щели) как человека неприменимо. Наблюдатель-человек занимался другими делами. В самом основном эксперименте он никак не взаимодействовал ни с чем. Вроде как это очевидно.
Раскроем понятие времени. Если в основном эксперименте электронная пушка будет испускать по одному электрону в секунду, то после появления 10-го отсчета "в системе времени наблюдателя", на пластине будут 10 точек (по простому говоря, не будем усложнять). Т.е. можно сказать что и для наблюдателя и в самом эксперименте прошло 10 секунд. С временем вроде тоже все гладко.
Если в основном эксперименте имеем две щели и пластину и условия возникновения эффекта интерференции - получим картину интерференции электронов на пластине (из 10-ти конечно сложно воссоздать картину, но не будем усложнять) пролетающих через эту систему. Как только мы, например, на одной щели ставим детектор пролета электрона (пытаемся узнать через какую щель сколько электронов пролетело) - картина интерференции нарушается и мы видим картину двух пятен (по простому говоря. см. двухщелевой эксперимент, опыт Юнга етц), интерференционной картины не будет.
Результаты экспериментов с детектором и без - различные. Детектор воздействует на пролетающий электрон. Не так ли?
Вопросы:
(Нулевой вопрос: почему кругом носятся с этими "наблюдателями"? Ну "взаимодействие", ну "воздействие", но причем тут "наблюдатель"? "Многомировая интерпретация" туда же
1) В чем заключается воздействие детектора на электрон? Ведь на вероятности пролетания электроном через одну или вторую щели это не оказывает влияния. Суперпозиция электрона (как я понимаю - взаимоисключающие пролеты в одну или в другую щель) сохраняется. А на картину распределения по пластине оказывает влияние.
2) В какой момент происходит редукция/коллапс волновой функции электрона, который "пролетает щели", пролетает мимо детектора, и наконец "ударяется" о пластину?
Вспомнилась камера Вильсона. "Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы.". При пролете заряженные частицы взаимодействуют с частицами пара на всем протяжении полета. Словно брошенный мяч - мы видим его траекторию. Частицы пара - куча "наблюдателей"? Когда происходит колапс волновой функции частицы, если так можно выразится?
3) "Измерение", "взаимодействие" и/или "воздействие" определяет "роль наблюдателя" в квантовом мире/эксперименте?
"Редукция или коллапс волновой функции — мгновенное изменение описания квантового состояния (волновой функции) объекта, происходящее при измерении" (с) фон Нейман.
"Измерение в квантовой механике — концепция, описывающая возможность получения информации о состоянии системы путём проведения физического эксперимента" (с) туман Википедии.
Очень интересно про "измерение". Измерение суть взаимодействие. Детектор можно назвать наблюдателем? Частицы пара "дают измерение"?
4) А щель никак не воздействует на электрон? Они не взаимодействуют (щели и электрон)?
Буду рад любым пояснениям. Спасибо.