Вопрос по квантовой механике

[Aleksand]

Классический двущелевой эксперимент.
Я читал такое, что для того, чтобы исчезла интерференция нужно знать, через какую щель проходит частица. Конечно, детектор как-то меняет саму частицу (либо передаёт часть энергии, либо как-то меняет фазу или поляризацию), но проводились опыты с разными детекторами, и с такими, которые на частицу не могли оказать никакого влияния. На наличие интерференции влияют не какие-то изменения которые вносит детектор, а то, что мы знаем через какую щель проходит частица.

Очень удивительное объяснение. мы что, своим сознанием разрушаем интерференцию? Поэтому вопрос: насколько доказано такое объяснение? Првильное ли оно, или про изменения детектором можно забыть раз и навсегда. На все 100% доказано, что детектор тут ни при чём. Искать причину следует в чём-то другом, а не в детекторе.

[Bulinator]

Aleksand в сообщении #517916 писал(а):

но проводились опыты с разными детекторами, и с такими, которые на частицу не могли оказать никакого влияния.

Нет такого слова -ежик таких детекторов, нету. Уже из названия понятно, что детектор- существо классическое и при взаимодействии с частицей оказывает на последнюю большое влияние.

-- Ср дек 21, 2011 00:46:34 --

Иными словами, детектируя частицу у одной щели мы просто убиваем вероятность того, что она прошла через другую. Соответственно, т.к. интерференция идет между этими двумя вероятностями и одна из них убивается, то второй интерферировать уже не с чем.

[Aleksand]

Спасибо за ответ. Ответ понятен, правда вероятность - это не вещество. Её нельзя забрать у частицы. Подожду может ещё кто-нибудь что-нибудь скажет.

[Bulinator]

(Оффтоп)

Aleksand в сообщении #517920 писал(а):

Подожду может ещё кто-нибудь что-нибудь скажет.

Ух... Как мне нравится такой подход к науке. На одном форуме один участник открыл голосование с вопросом "Чему равно 0^0?". Было 5-6 возможных вариантов ответа. Отложим в сторону вопрос о победившем варианте ответа(хотя это был 1), сам факт голосования (точнее Демократических выборов а точнее просто сбора никак необоснованных мнений) в науке ну, как минимум, умиляет :)))

[Aleksand]

Ответ на офтоп: Мне бы хотелось чтобы подошёл человек, который бы поддерживал такую точку зрения. А то вдруг у него есть какие-то доказательства, которое многим неизвестно.

[Circiter]

2Aleksand

Цитата:

проводились опыты с разными детекторами, и с такими, которые на частицу не могли оказать никакого влияния

Опишите пожалуйста, как вы себе представляете подобный эксперимент. Заметьте, что важен учет сразу всей установки, при этом её устройство может в каждый момент времени быть разным. Например, в зависимости от показаний каких-то промежуточных датчиков мы можем делать вывод о том, будет ли установка проявлять волновые свойства исследуемых частиц или нет.

Да, в конечном счете, работа установки выглядит необычно и может не согласовываться с интуицией, с классической (неквантовой) физикой и даже логикой.

(Оффтоп)

Меня самого это все очень удивляет, я уже делился своим замешательством в соседней теме и пытался описать динамическое изменение схемы через неполный коллапс, но пока не знаю, удовлетоврительно ли такое объяснение или нет.

Цитата:

мы что, своим сознанием разрушаем интерференцию?

Было такое мнение, но особых оснований у такой интерпретации нет.

Цитата:

Првильное ли оно, или про изменения детектором можно забыть раз и навсегда. На все 100% доказано, что детектор тут ни при чём.

Ещё раз: в конечном счете именно по срабатывани/несрабатыванию детекторов мы вычисляем текущую конфигурацию и предсказываем результат. Так что детектор-то и играет решающую роль, а у вас неверные сведения (точнее говоря, неверное понимание).

У Bulinator'а тоже неплохо написано.Только не надо забывать, что к объяснению всех этих квантовых артефактов процедуры измерения через неконтролируемое воздействие прибора на частицу надо относиться с осторожностью.

Например, иногда можно услышать объяснение гейзенберовских неопределенностей для координаты и импульса через рассмотрение измерения положения (или импульса) частицы сканированием лазерным лучом -- для точного измерения положения приходится использовать как можно более коротковолновый луч, но он же обладает и большей энергией, гораздо больше влияя на импульс частицы, ну и наоборот.

В дифракционном опыте с прохождением частицы через одну щель, экран визуализирует разброс координаты частицы, но, очевидно, взаимодействием с экраном это объяснить не получится. Здесь в разбросе виновата сама щель. В общем, еще раз отмечу, что установка должна анализироваться вся целиком, важна каждая деталь.

Как именно происходит коллапс до сих пор неизвестно. Да, вопрос сводится к взаимодейтсвию микроскопической частицы с макроскопическим прибором. Пока эта проблема не решена проще рассматривать детерминированную эволюцию частицы и коллапс при измерении отдельно и притом абстрактно, т.е. пользоваться копенгагеновской интерпретацией.

При этом вся информация упаковываются в волновую функцию частицы и эта функция абсолютно детерминированно задается и управляется гамильтонианом (насколько она сама по себе реальна, сложно сказать; теория объективности волновой функции устарела). Детектор приводит к недетерминированному схлопыванию этой функции в какое-нибудь определенное локализованное состояние (насколько реален процесс коллапса сказать нелегче, теории объективного коллапса пока только развиваются и имеют кучу проблем).

В общем, аксиоматики квантовой механики вполне достаточно для анализа всех этих странноватых опытов с щелями, частицами и детекторами, а с наглядным пониманием у всех проблемы. Врочем, что это я все про волновую функцию, в феймановском формализме с суммированием по траекториям тоже все строго, но ещё и вполне наглядно, рекомендую (сразу видно, если одна из траекторий попала в детектор, то дальше она не пойдет и вклад в итоговое распределние не внесет).

[ИгорЪ]

Aleksand
Я знаю такое объяснение. Складываются амплитуды только альтернативных процессов. После возведения этой суммы в квадрат, и это будет уже вероятность, появляются интерференционные члены $P=(A+B)^2$. Если процессы не альтернативные, то складываются вероятности, т. е. амплитуды возведенные в квадрат $P=A^2 +B^2$ и интерференционного члена нет. См., например Фейнмана.
Это можно считать аксиомой, рожденной экспериментом. Лично мне здесь неясен математический факт наличия величины называемой амплитудой. Но почему не куб, или другая степень, функция? Я дергал серьезных спецов по теории вероятности, и никто не смог объяснить. Физики же сразу начинают сравнивать квантовую амплитуду процесса с амплитудой волны, а вероятность с квадратом этой амплитуды, вобщем привлекают интуицию из теории классической волновой интерференции, что вполне понятно.

[Circiter]

2ИгорЪ
Насчет квадрата. Меня всегда удивлял этот квадрат. В попытках разобраться в его возникновении я собрал небольшую подборочку статей, но потом все растерял. Сейчас уже не помню, были ли там удовлетворительные объяснения. Но намеки есть в интерпретации под названинем consistent histories (не знаю как по-русски звучит) и в некоторых других. Ещё есть теорема A.M.Gleason'а. Вроде-бы она говорит, что по-другому вероятности и вовсе не посчитать. Есть вывод статистической интерпретации волновой функции через теорию игр. И ещё много-много подходов...

Если хотите, могу попробовать восстановить часть ссылок на вышеупомянутые работы, рассматривающие квадрат не просто как аксиому, но пытающиеся объяснить этот факт. Если ссылочек наберется больше двух, то, думаю, можно будет создать отдельную тему для обсуждения.

Кстати, вы случайно не знаете, в более общих теориях, типа квантовой теории поля или теории струн, тоже примерно так дела обстоят?

[Munin]

Aleksand в сообщении #517926 писал(а):

Мне бы хотелось чтобы подошёл человек, который бы поддерживал такую точку зрения.

А мне бы не хотелось, например, чтобы сюда подходили безграмотные люди, и поддерживали ошибочные точки зрения.

Circiter в сообщении #518010 писал(а):

Кстати, вы случайно не знаете, в более общих теориях, типа квантовой теории поля или теории струн, тоже примерно так дела обстоят?

Там везде те же квадраты, фундамент не меняется.

[Bulinator]

(Оффтоп)

Нашел тему с Демократическими выборами. Очень сожалею, что не могу передать всю "глубину" и "нетривиальность" обсуждения, но итоги голосования понять сможете. Более того, во время обсуждения было несколько раз доказано(разными способами), что этот предел можно устремить к чему угодно. Но... ТС ждал, что

Aleksand в сообщении #517920 писал(а):

может ещё кто-нибудь что-нибудь скажет.

[BISHA]

Aleksand в сообщении #517916 писал(а):

но проводились опыты с разными детекторами, и с такими, которые на частицу не могли оказать никакого влияния. На наличие интерференции влияют не какие-то изменения которые вносит детектор, а то, что мы знаем через какую щель проходит частица.

Вам уже ответили. Мы не видим пролет частицы, это обязательно физическое измерение, взаимодействие, что изменяет состояние частицы. Да и увидеть пролет частицы - будет связан с отражением света от частицы.

[Bulinator]

(Оффтоп)

BISHA в сообщении #518138 писал(а):

Мы не видим пролет частицы,
это обязательно физическое измерение,
взаимодействие,
что изменяет состояние частицы.

Да и увидеть пролет частицы -
будет связан с отражением света от частицы.

Как такая рифма называется?

[Munin]

(Оффтоп)

Bulinator в сообщении #518153 писал(а):

Как такая рифма называется?

Думаю, никак специально. $abba\,aa$ или $abba\,cc,$ если хотите. Вот если бы четверостиший было три - был бы сонет. Или вы подразумеваете разную длину строчек и нерегулярное расположение ударений? Наверное, это рваный размер, а не рифма. Кстати, не такой уж и рваный:

--+----+-
----+---+-----+--
---+--
---+---+---+-
---+----+-
--_---+--_---+-

("+" - ударный слог, "-" - неударный, "_" - вторичное ударение). Видно, что размер 3-1 часто повторяется, в начале строки часто 3-1, концы строк - все 1-1 или 1-2.

[Circiter]

(Оффтоп)

Больше похоже на древнегреческие стишки, там вроде как упор не на рифму, а на ритм. А если чуть-чуть подправить концовку, получится хокку.

2BISHA

Цитата:

Мы не видим пролет частицы, это обязательно физическое измерение, взаимодействие, что изменяет состояние частицы.

Все-таки не обязательно. Что если мы наставили детекторов, они не сработали, а нас именно это и интересовало? :) Это ведь тоже измерение, происходящее по всем правилам КМ, с коллапсом, с вероятностями. Но взаимодействия не было. Как вы это объясните?

В эвереттовской интерпретации можно было бы сказать, что компоненты состояния детектора все-таки провзаимодействовали с частицей и у каждой такой компоненты (а значит и у соответствующей компоненты наблюдателя) свой результат (с терминологией в этой области не знаком, так как с подходом Эверетта особо не разбирался); но в копенгагеновской интерпретации по-моему с этим особо не заморачиваются.

(Оффтоп)

Мол, не сработал ну и хрен с ним, когда сработает, вот тогда и сверимся с расчетами; и эта философия пофигизма на удивление вполне состоятельна. :)

Сам я это (временно) называю неполным коллапсом (можно ещё говорить об уменьшении числа степеней свободы или --- как недавно услышал от одного из участников форума --- о спонтанном нарушении симметрии), но каким должно быть правильное объяснение -- не знаю. Кто-нибудь может разъяснить?

Не, я понимаю, что в одном из постов выше сам же себе и ответил. :) Если рассматривать всю установку в целостности, то становится видно, что делитель луча с детектором на одном из путей просто не может приготовить полноценную суперпозицию -- если частица все-таки удумает пойти по отслеживаемому пути, то ей придется провзаимодействовать с детектором, а это вызовет полный коллапс. Но все-равно это очень удивительно (измерение без фактического взаимодействия). :)

-- Чт дек 22, 2011 03:51:29 --

2Aleksand
Вот кстати прикольная web-ссылка с красочными картинками на тему интересующих вас недеструктивных измерений.

[Aleksand]

Circiter развеял все мои сомнения. Стал я думать, а какие виды детекторов я знаю, и по какому принципу они работают. Выясняется, что увидеть (зарегистрировать) фотон, не уничтожив его, невозможно в принципе. Значит все эксперименты с фотоновыми датчиками - вымысел. Ну бог с ним с фотоном. А как увидеть атом? Осветить? Но это будет взаимодействие атома с фотоном. А это серьёзные изменения. Небольшие кусочки вещества можно осветить, но у них и интерференция слабая.
Тогда я начал вспоминать эксперименты которые я знаю. Очень много таких, когда у щели частицу как-то метили. Или подогревали, или как-то изменяли ее состояние, а дальше делали вывод, что раз мы знаем... А вот то, что частица уже стала другой (по свойствам) - про это умалчивалось. В остальных экспериментах просто говорится "детектор" или "датчик", не объясняя что это такое.

Но бог с ними с датчиками. Почему частица интерферирует? И тут же (по-моему тот же Cirsiter, извините если не так). Упоминает про однощелевой эксперимент. Про него я не знал (на досуге нужно почитать). Оказывается отклонения возникают и с одной щелью? Но пока я не буду высказывать свои предположения.