Измерение спина и спиновая функция

[realeugene]

talash в сообщении #1713029 писал(а):

В классической физике наблюдатель почему-то не подразумевался. В каком месте в квантовой физике он вдруг понадобился?

В том месте, когда оказалось, что ньютоновская механика противоречит базовым постулатам квантов - существованию суперпозиций двух произвольных состояний системы и линейности динамики по этим состояниям. Ньютоновская механика прекрасно работает при строительстве домов и мостов. Потребовалось ввести дополнительную к линейной детерминированной эволюции квантового состояния нелинейную вероятностную процедуру измерения, проводимого некоторой классический системой над квантовой. Каким образом классическая система возникает в квантовом мире и достаточно ли для её возникновения только квантовой механики - споры об этом идут до сих пор. Но без измеряющей классической системы квантовая механика бесполезна так как не может ничего предсказать.

talash в сообщении #1713029 писал(а):

Я так понимаю. Без взаимодействия с квантовой системой, нельзя узнать её состояние, но взаимодействие меняет квантовую систему.

В этой фразе вы неявно подразумеваете существование классической системы, которая описывается законами классической физики, а не квантовой, и взаимодействует с квантовой подсистемой каким-то особым неквантовым образом. Попробуйте осознать это явно. Это тоже часть формализма копенгагенской интерпретации квантов.

talash в сообщении #1713029 писал(а):

Например, в этом эксперименте, где одиночный атом рубидия является детектором. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/93zb-lws3

У меня нет доступа к статье. Судя по названию, рассматривается некоторый мысленный эксперимент. Что там придумали авторы статьи мне не известно, замечу только, что обычно такие мысленные эксперименты публикуются чтобы расчётами опровергнуть некоторые интуитивные предрассудки в отношении квантов. В общем, такие вещи нужно считать формально, так как интуитивные представления на основе классического опыта на уровне отдельных квантовых частиц очень часто врут.

UPD: Это эта статья? https://arxiv.org/abs/2410.10664

-- 21.12.2025, 14:56 --

talash в сообщении #1713029 писал(а):

То есть, было взаимодействие с фотоном в одной из щелей, квантовая система разрушается и фотон проходит через одну щель. Не было взаимодействия и тогда фотон проходит через две щели сразу.

Вообще говоря это очень грубое и неточное описание. В одну из щелей можно поместить стеклянную пластинку, немного задерживающую на этом пути пролетающий фотон. При этом интерференционные полосы сдвинутся, но не исчезнут, несмотря на взаимодействие фотона со стеклянной пластинкой. Но для этого важно, что пластинка там классическая, а не находится в квантовой суперпозиции наличия и отсутствия пластинки.

[talash]

realeugene в сообщении #1713039 писал(а):

UPD: Это эта статья? https://arxiv.org/abs/2410.10664

Да

realeugene в сообщении #1713039 писал(а):

Вообще говоря это очень грубое и неточное описание. В одну из щелей можно поместить стеклянную пластинку, немного задерживающую на этом пути пролетающий фотон. При этом интерференционные полосы сдвинутся, но не исчезнут, несмотря на взаимодействие фотона со стеклянной пластинкой. Но для этого важно, что пластинка там классическая, а не находится в квантовой суперпозиции наличия и отсутствия пластинки.

Сложно. Буду над этим думать

[realeugene]

realeugene в сообщении #1713039 писал(а):

UPD: Это эта статья? https://arxiv.org/abs/2410.10664

Похоже, именно эта статья.

Можно ли считать отдельный атом наблюдателем? Скорее нет чем да, так как он всё ещё не макроскопический не классический объект и рассматриваются суперпозиции его состояний. На уровне квантового описания его состояние при квантовом взаимодействии с пролетающим фотоном спутывается с состоянием фотона, и определённое состояние фотона для классического наблюдателя перестаёт существовать.

-- 21.12.2025, 15:38 --

talash в сообщении #1713041 писал(а):

Сложно. Буду над этим думать

Вообразите ещё следующий мысленный эксперимент. Пусть это будет полуволновая пластинка, и пусть её вдвигает в щель и убирает обратно моторчик по сигналу простейшего генератора псевдослучайных бит с длинным периодом. В качестве экрана у нас ПЗС матрица, фиксирующая координату попадания отдельного фотона. Всегда ровно одна вспышка, если поток фотонов и шум слабые. Машина долго-долго собирает координаты попадания отдельных фотонов, записывая их в текстовый файл совместно с дополнительным бинарным атрибутом - была ли вдвинута в щель пластинка или нет? Вопрос для размышлений: когда эксперимент завершён, файл передан человеку и человек строит графики распределения координат попаданий отдельных фотонов, увидит он интерференционные полосы или нет?

[Cos(x-pi/2)]

talash
Чтобы понять, что такое "детектор" в квантовой физике (при этом не занимаясь экспериментальной работой в солидной лаборатории, а, образно говоря, лишь размышляя на диване), надо детально разбирать статьи экспериментаторов с детальными описаниями разнообразных реально выполненных опытов. (Упомянутая выше статья, если верить авторам, это одна из таких статей; и в ней есть ещё много ссылок.)

Не скатиться в философское словотворчество, а дать простое ясное и в то же время обобщённое (пригодное для всех случаев) определение понятию "детектор", без множества конкретных деталей, затруднительно.

Студенты в технических ВУЗах до курса квантовой механики проходят лабораторный практикум, а также дисциплину с названием "Экспериментальная физика", или "Прикладная физика", или (как правило) "Атомная физика", - это разные названия примерно одного и того же предмета, в котором с существенными подробностями рассматриваются разнообразные опыты, особенно те, на которых основана квантовая физика. В итоге, на такой обширной базе примеров, у студентов формируется феноменологическое представление о том, что такое "измерение", "детектор", - как одно из своего рода первичных (т.е. почерпнутых из опыта) понятий, уже не требующих специального определения через другие термины. Поэтому в последующем курсе квантовой теории эти понятия уже не разжёвываются.

Если всё же попытаться (но на мой взгляд это плохой поступок :) в общих словах без конкретики сформулировать, что такое "детектор" в квантовой физике, то надо в первую очередь чётко сказать, о детекторе чего именно идёт речь. Пусть у меня речь идёт о детекторе частицы. Тогда это то место, где появление частицы ведёт к какой-то цепочке событий, нередко лавинообразной, представляющей собой в итоге ограниченный во времени и, главное, необратимый макроскопический процесс - "щелчок" детектора, "сигнал" детектора, в общем "отсчёт". Например, это может быть запись на ленте самописца: что написано пером, то не вырубишь топором.

Под "измерением" в практической, не философской, квантовой физике обычно подразумевают достаточно представительную статистику (т.е. множество) отсчётов всех детекторов в опыте с фиксированными контролируемыми условиями. Одиночный отсчёт ни о чём толком не говорит; ведь это может быть и сигнал из-за случайной помехи, или из-за внутренних шумов самого детектора и т.п. Кроме того, статистика отсчётов в опытах по квантовой физике может иметь свою специфику (отличную от предсказаний классической теории), и вот она-то в основном интересна.

[realeugene]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1713053 писал(а):

Под "измерением" в практической, не философской, квантовой физике обычно подразумевают достаточно представительную статистику (т.е. множество) отсчётов всех детекторов в опыте с фиксированными контролируемыми условиями. Одиночный отсчёт ни о чём толком не говорит; ведь это может быть и сигнал из-за случайной помехи, или из-за внутренних шумов самого детектора и т.п.

Но и саму эту длительную процедуру набора статистики в многократно повторяющихся экспериментах, тоже, можно считать одним сложным измерением. Например, ответ на вопрос, был ли обнаружен на БАК бозон Хиггса с вероятностью ошибки менее одной миллионной - это измерение одного бита, которое занимало много месяцев в ходе одного эксперимента.

[Dedekind]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1713053 писал(а):

Студенты в технических ВУЗах до курса квантовой механики проходят лабораторный практикум, а также дисциплину с названием "Экспериментальная физика", или "Прикладная физика", или (как правило) "Атомная физика", - это разные названия примерно одного и того же предмета, в котором с существенными подробностями рассматриваются разнообразные опыты, особенно те, на которых основана квантовая физика. В итоге, на такой обширной базе примеров, у студентов формируется феноменологическое представление о том, что такое "измерение", детектор", - как одно из своего рода первичных (т.е. почерпнутых из опыта) понятий, уже не требующих специального определения через другие термины. Поэтому в последующем курсе квантовой теории эти понятия уже не разжёвываются.

А у тех, кому лабораторные работы вживую недоступны, есть возможность приобрести это (хотя бы приблизительное) понимание? Может, Вам встречались курсы по КМ, где всё-таки эти понятия разжевываются?

[realeugene]

Dedekind в сообщении #1713061 писал(а):

А у тех, кому лабораторные работы вживую недоступны, есть возможность приобрести это (хотя бы приблизительное) понимание? Может, Вам встречались курсы по КМ, где всё-таки эти понятия разжевываются?

Есть отличная небольшая книжка: Дж. Сквайрз "Практическая физика". Гугл выдал такую ссылку: https://archive.org/download/Praktiches ... u_text.pdf

Есть ещё книжки под названием "Лабораторный практикум по общей физике". Вижу, что в последние годы издан в МФТИ трёхтомник с таким названием, не вижу текст этого издания. Наверное, издание должно быть хорошим, но в любом случае, лёжа на диване, придётся подключить хорошее воображение, чтобы вообразить себе, как ждёшь пока установится температура и потом час (всего только час) что-то измеряешь. Это не специфично для квантов, но все квантовые измерения в конце концов измеряют распределения классических величин. Просто теория гораздо сложнее.

[Cos(x-pi/2)]

Dedekind в сообщении #1713061 писал(а):

А у тех, кому лабораторные работы вживую недоступны, есть возможность приобрести это (хотя бы приблизительное) понимание? Может, Вам встречались курсы по КМ, где всё-таки эти понятия разжевываются?

Именно курсы КМ такие мне не встречались, в известных мне книгах по КМ излагается в основном теория. Но мой "кругозор" в этом плане ограничен стандартной учебной литературой прошлого века, ещё советского периода. С тех пор многое изменилось: "оптимизировались" учебные планы, поменялись критерии качества учебной литературы. Наверняка уже опубликовано много методичек, всё по-разному разжёвывающих, в том числе и с уклоном в темы, относящиеся к "квантовой информатике", "квантовым компьютерам", и к сопутствующей философии; но врать не буду - я их всех не читал (а если какие-то и смотрел, то мельком).

По статьям с экспериментальными работами можно много существенной конкретики узнать о реальных измерениях, хотя тщательно разбирать такие статьи это очень трудное занятие.

[Dedekind]

realeugene, Cos(x-pi/2), спасибо!

realeugene в сообщении #1713065 писал(а):

Вижу, что в последние годы издан в МФТИ трёхтомник с таким названием, не вижу текст этого издания.

Есть только первый том. Но да, нашел кучу таких книжек, попробую подключить воображение:)

[chislo_avogadro]

talash в сообщении #1713029 писал(а):

В классической физике наблюдатель почему-то не подразумевался.

Почему нет? Представим себе, ставится эксперимент в рамках классической физики. Кому отправляются результаты?...

Как только появляется измерение, появляется и наблюдатель. Ну или наоборот. В какой физике это делается - не играет роли.

[Sasha-amalgama]

realeugene в сообщении #1713065 писал(а):

Dedekind в сообщении #1713061 писал(а):

Есть ещё книжки под названием "Лабораторный практикум по общей физике". Вижу, что в последние годы издан в МФТИ трёхтомник с таким названием, не вижу текст этого издания.

Вот здесь можно скачать (правда не закинули третий том с атомной физикой и остальным):
Диск с книжками

В принципе эти книжки полезные. Как минимум дадут понимание общие принципы постановки эксперимента: как свести интересующий эффект к понятно измеряемым величинам, как исключить посторонние эффекты и т.д.

P.S. На диске можно найти и другие учебники используемые на физтехе.

[realeugene]

Sasha-amalgama в сообщении #1713093 писал(а):

Вот здесь можно скачать (правда не закинули третий том с атомной физикой и остальным)

Спасибо, интересно.

По поводу физлаб: наверное всё-таки ни разу в жизни не подержав в руках гаечный ключ научиться крутить гайки невозможно. Нужно попрактиковаться хотя бы на детском конструкторе. Большинство лаб в лабнике требуют заранее подготовленного оборудования, поэтому не годятся для самостоятельного экспериментирования руками. Какие известны альтернативы - хороший вопрос.

[pppppppo_98]

talash в сообщении #1713029 писал(а):

В каком месте в квантовой физике он вдруг понадобился?

В месте измерения

talash в сообщении #1713029 писал(а):

Я так понимаю это произошло потому что есть термин наблюдение и гуманитарные умы тут же додумали и наблюдателя.

Ну Бора с Гейзенбергом конечно можно назвать гумантинными умами - они же люди (human)

talash в сообщении #1713029 писал(а):

Я так понимаю. Без взаимодействия с квантовой системой, нельзя узнать её состояние, но взаимодействие меняет квантовую систему.

без измерения

talash в сообщении #1713029 писал(а):

То есть, состояние квантовой системы экспериментально узнать нельзя в принципе, только в теории.

можно ...если базис измерительного прибора совпадает с набором возможных состояний изучаемой системы

talash в сообщении #1713029 писал(а):

Где здесь нужен наблюдатель? Или в других экспериментах?

А кто смторит на экран с интерференцией...

talash в сообщении #1713029 писал(а):

где одиночный атом рубидия является детектором.

не явлется - он явлется ситемой над которой проводят эксперимент

Уважаемый - вам бы матчасть с теминологией для начла подкрепить прежде чем лезть в научную публицистику.

-- Пн дек 22, 2025 21:53:14 --

Dedekind в сообщении #1713061 писал(а):

А у тех, кому лабораторные работы вживую недоступны, есть возможность приобрести это (хотя бы приблизительное) понимание? Может, Вам встречались курсы по КМ, где всё-таки эти понятия разжевываются?

прочтите 3 или 5 страниц из Математических основ квантовой механики Фон Неймана. Он вам разжует про психофизический параллелизм https://libgen.vg/edition.php?id=135908360 ... Именно разжует, поелику аксиомы принимаются на уровне интуиции, а измерение аксиоматическре понятие