Наблюдение в квантовой механике.

[Vodolazskyi]

Добрый день.
Не могу уже долгое время разобраться с ролью наблюдателя в квантовой механике. Как я понимаю, при наблюдении частицы происходит коллапс волновой функции и частица приобретает определенное положение. Но что означает это наблюдение: измерение или вообще любое взаимодействие этой частицы с другой?
Если я не правильно понимаю, поправьте, пожалуйста.
Благодарю.

[user14284]

Vodolazskyi в сообщении #1150719 писал(а):

Но что означает это наблюдение: измерение или вообще любое взаимодействие этой частицы с другой?

Это одно и то же.

[Vodolazskyi]

Я имею в виду, что даже, если мы не производим измерение, частица все равно взаимодействует с окружающими ее частицами или же нет?

[warlock66613]

Vodolazskyi в сообщении #1150719 писал(а):

Но что означает это наблюдение: измерение или вообще любое взаимодействие этой частицы с другой?

Коллапс волновой функции происходит при взаимодействии с классическим объектом (называемым обычно условно "прибором" или "наблюдателем", но совсем не обязательно являющимся измерительным прибором или человеком), то есть с таким объектом, который, как нам известно из опыта, имеет некий выделенный базис и может находиться лишь в одном из базисных состояний, но не в суперпозиции.

И такое взаимодействие заведомо не сводится к взаимодействию с какой-то конкретной частицей прибора, потому что отдельные частицы в макроскопических телах сильно связаны друг с другом и проявляют коллективные свойства.

[Vodolazskyi]

Как, в таком случае, изолировать частицу от взаимодействия с объектами макромира?

[warlock66613]

Vodolazskyi в сообщении #1150735 писал(а):

Как, в таком случае, изолировать частицу от взаимодействия с объектами макромира?

Строго говоря никак. Но можно его уменьшить.

Тут есть некоторая аналогия с термометром. Термометр на самом деле измеряет только свою температуру, а чтобы измерить температуру некоторого тела нужно, чтобы установилось термодинамическое равновесие — а на это нужно время и чем хуже контакт, тем больше времени.

Аналогично, коллапсирует на самом деле именно волновая функция самого прибора, а чтобы сколлапсировала фолновая функция частицы, частица должна запутаться с прибором — а на это нужно время и чем меньше взаимодействие, тем больше нужно времени, чтобы частица запуталась с прибором в достаточной степени, чтобы это на что-то влияло.

[Vodolazskyi]

Почему тогда наблюдается интерференционная картина в опыте Юнга? Частицы ведь взаимодействуют с щелью или экраном? Я просто не совсем понимаю разницу. Как взаимодействие с частицей с помощью прибора отличается от взаимодействия частцы с другими объектами макромира?

[amon]

Vodolazskyi в сообщении #1150750 писал(а):

Почему тогда наблюдается интерференционная картина в опыте Юнга?

Потому, что первое измерение в опыте Юнга не измеряет положение частицы точно, а лишь говорит, что частица обязательно находилась в одном из двух возможных положений, после чего происходит второе измерение, которое точно измеряет положение частицы. Результат таких сложных измерений, проделанных много-много раз, и даст интерференционную картину.

[Munin]

Очень грубо говоря, измерение или вообще коллапс происходит при взаимодействии с макроскопическими объектами: в которых много атомов (или ядер+электронов, при большой температуре, и так далее). Именно это подразумевается под "прибором". При взаимодействии с микроскопическим объектом, происходит не коллапс, а запутывание: обе частицы находятся в разных квантовых состояниях, причём во взаимосвязанных.

В опыте Юнга, интерференционная картина наблюдается среди только тех частиц, которые пролетели через щели, то есть не провзаимодействовали с загородкой. (Хотя можно считать, что загородка играет роль макроскопического прибора, формирующего волновую функцию частиц, летящих из щелей.)

[Vodolazskyi]

amon в сообщении #1150756 писал(а):

Vodolazskyi в сообщении #1150750 писал(а):

Почему тогда наблюдается интерференционная картина в опыте Юнга?

Потому, что первое измерение в опыте Юнга не измеряет положение частицы точно, а лишь говорит, что частица обязательно находилась в одном из двух возможных положений, после чего происходит второе измерение, которое точно измеряет положение частицы. Результат таких сложных измерений, проделанных много-много раз, и даст интерференционную картину.

Понял. Тогда еще вопрос. В эсперименте Шредингера (про кота) взаимодействие со счетчиком Гейгера происходит только в случае, если распад произошел? (Я не знаком с принципом работы устройства).

[Munin]

Эксперимент "Кошка Шрёдингера" - мысленный. Об этом надо хорошо помнить. В реальности, если бы его проделать, коллапс произошёл бы уже на счётчике Гейгера.

Существует ряд современных экспериментов, называемых "кошками Шрёдингера", но в переносном смысле: там пытаются перевести в квантовое состояние те или иные "большие" объекты - "большие" по квантовым меркам, но всё ещё меньше любых макроскопических. Получается, но чем дальше, тем труднее.

[Vodolazskyi]

Munin в сообщении #1150763 писал(а):

Эксперимент "Кошка Шрёдингера" - мысленный. Об этом надо хорошо помнить. В реальности, если бы его проделать, коллапс произошёл бы уже на счётчике Гейгера.

Понимаю, что мысленный. Но выходит, что эксперимент не имеет смысла, ибо при данных условиях атом не будет находиться в состоянии суперпозиции?

Munin в сообщении #1150763 писал(а):

Существует ряд современных экспериментов, называемых "кошками Шрёдингера", но в переносном смысле: там пытаются перевести в квантовое состояние те или иные "большие" объекты - "большие" по квантовым меркам, но всё ещё меньше любых макроскопических. Получается, но чем дальше, тем труднее.

Не могли бы вы дать какие-нибудь ссылки на эксперименты или хотя бы подсказку по какому запросу гуглить?

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: в подходящий раздел

[Munin]

https://en.wikipedia.org/wiki/Schrödinger's_cat#Applications_and_tests
https://en.wikipedia.org/wiki/Cat_state
для начала.

[arseniiv]

Vodolazskyi в сообщении #1150766 писал(а):

Но выходит, что эксперимент не имеет смысла, ибо при данных условиях атом не будет находиться в состоянии суперпозиции?

Атом будет запутан с полем, соответствующим той частице, которая из него должна вылететь. Вся эта система вместе будет в суперпозиции состояний «атом не распался, частиц нет» и «атом распался, одна частица». Пока не измерится счётчиком Гейгера (после чего атом однозначно будет распавшимся, а кот через какое-то время после — убитым).

Пусть меня поправят.