2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2
 
 
Сообщение20.04.2009, 19:26 


08/04/09

14
В каких случаях состояние замкнутой системы является смешанным (т.е. не может быть задано вектором, волновой функцией)? Этих случаев обычно выделяют два.

Добавлено спустя 27 минут 3 секунды:

Кому нужна подсказка - есть в книге:
Блум: Теория матрицы плотности и ее приложения

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение21.04.2009, 03:26 
Аватара пользователя


28/06/08
1706
вы задали вопрос, а потом сами нашли ответ через 27 минут ? :-)

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение21.04.2009, 09:25 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
12514
Это он пытается наставить заблудшие души на путь истинный...

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение24.04.2009, 13:56 


08/04/09

14
redfox в сообщении #206483 писал(а):
В каких случаях состояние замкнутой системы является смешанным (т.е. не может быть задано вектором, волновой функцией)? Этих случаев обычно выделяют два.

Это:
1) Если система взаимодейсвовала ранее с другой системой и находится с ней в запутанном состоянии (Блум, стр. 78);
2) Если мы не обладаем полной информацией о системе (Блум, стр. 7).

Можно рассмотреть второй вариант. Если бы мы имели полную информацию о системе, мы бы знали её гамильтониан, мы могли бы получить и оператор эволюции матрицы плотности. При унитарной эволюции фазовый объём системы не изменяется во времени, что означает постоянство энтропии во времени. Но как получить этот гамильтониан, если мы о системе знаем не всё?

Ссылки по теме:

[url]http://ru.wikipedia.org/wiki/Уравнение_Лиувилля[/url]
В математической физике, теорема Лиувилля, названная по имени французского математика Жозефа Лиувилля, является ключевой теоремой в статистической и гамильтоновой механике. Она гласит, что функция распределения в фазовом пространстве постоянна вдоль траекторий системы — плотность точек системы около данной точки системы, движущихся через фазовое пространство постоянно во времени.

[url]http://ru.wikipedia.org/wiki/Уравнение_Линдблада[/url]
Уравнение Линдблада — уравнение для матрицы плотности, является наиболее общим видом марковского производящего уравнения, описывающего неунитарную (диссипативную, негамильтонову) эволюцию матрицы плотности.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение в КМ и энтропия
Сообщение26.08.2009, 10:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Жесть в сообщении #238051 писал(а):
Спасибо за ссылку. Статью скачал, но полностью прочитать сегодня точно не смогу, а может и в ближайшие дни тоже. Статья достаточно объёмистая.

Первые три раздела почитайте. Собственно, уже в третьем разделе можете ориентироваться по оглавлению, чего читать. И даже во втором, после п. II.A. А может, можно начать с более простого изложения по-русски http://ufn.ru/ru/articles/2000/6/c/ (только про сознание там читать не надо :-) ).

-- 26.08.2009 12:18:22 --

Жесть в сообщении #238051 писал(а):
Собственно, вспомнил я про эту тему в связи с Вашим сообщением:
Munin в сообщении #237811 писал(а):
И есть законы, по которым определяется, каков будет результат измерения спина электрона. Эти законы - не детерминистские. Но это обусловлено нашей неполной информированностью о начальных условиях - о точном квантовом состоянии измерительной установки. Так что Вселенная живёт не по этим законам.

Мне непонятно про детерминистский закон, определяющий результат измерения спина электрона. В курсах КМ говорится, что при измерении какой-то величины, ВФ коллапсирует в собственное состояние этой самой величины.

Да, в курсах КМ так говорится, потому что курсы КМ преследуют две цели: дать в руки рабочий инструмент, и не пудрить голову сложностями. Для остального надо читать не курсы КМ, а монографии (может, в каких-то курсах эти моменты и рассмотрены подробнее, не знаю). Кроме того, многие курсы КМ написаны довольно давно.

Ситуация тут очень простая. С самого появления квантовой механики всем было практически ясно, что наш обычный классический мир "состоит" из квантового, точно так же, как макроскопические куски вещества состоят из атомов и молекул. Умными словами это называется "редукционизм", когда мы считаем, что все законы макромира имеют в своей основе известные нам квантовые законы, и полностью к ним сводятся. Любую классическую систему можно рассмотреть под бо́льшим увеличением как квантовую, и этого будет достаточно, чтобы описать всё, что возникает на более высоких уровнях: среды и химию, жизнь, сознание, свободу воли. Подразумевается принципиальная возможность рассмотрения, потому что ясно, что практически это нам совершенно недоступно из-за объёма задачи. Кроме того, что "всем это было ясно", это ещё подтверждалось и дальнейшими исследованиями: ФТТ свелась к квантам, химия свелась к квантам, биохимия с её "волшебными" молекулами ДНК - тоже свелась к квантам. Итого, можно считать, что в мире ничего, кроме квантов, нет.

Теперь посмотрим на ситуацию: экспериментатор при помощи прибора измеряет спин электрона. Тут есть практическое правило: мы берём модуль квантовомеханической амплитуды, возводим в квадрат, и получаем вероятность. Но с другой стороны, экспериментатор и прибор - тоже "состоят из квантов". Их можно описать на квантовом уровне, как часть системы, и посмотреть, что будет дальше. А дальше будет эволюция системы по уравнению Шрёдингера. Но эта эволюция однозначна (детерминирована). При точно заданном начальном векторе состояния, у нас будет и точный результат в каждый момент времени. Откуда же появляются вероятности?

Этот вопрос встал сразу же, как появилась вообще вероятностная интерпретация волновой функции (а перед этим вообще непонятно было, что это за объект, и почему он позволяет что-то рассчитать). И на него появилось несколько разных ответов, носящих название "интерпретации квантовой механики". Самая известная, которая как раз излагается в курсах КМ - это Копенгагенская интерпретация. Она звучит так: "вероятности появляются, и всё тут, и не задумывайтесь над этим. Вы можете взять кучу фотопластинок, и статистически обработав их, найти эти вероятности - вот и занимайтесь этим делом." Более приличными словами, там сказано, что разделение мира на квантовый и классический - факт экспериментальной физики, который в теории используется без обсуждения. Просто когда волновая функция "импортируется" в классический мир, она - хлоп! - превращается в вероятность. Причём в вероятность разных величин, смотря как прибор сконструирован. Как нам удаётся сконструировать приборы для измерения нужных величин, когда мы не знаем законов работы этих приборов - загадка. И наоборот, когда что-то "экспортируется" из классического мира обратно в квантовый, оно - хлоп! - превращается в собственную функцию этой нужной величины. Почему-то.

Были и другие интерпретации. Например, доведённый до отчаяния "кошкой Шрёдингера" и "другом Вигнера" Эверетт придумал экстремистскую интерпретацию: на самом деле, вероятностей не появляется вообще. Просто наши мозги умеют воспринимать только однозначный мир, и когда сами наши мозги переходят в состояние суперпозиции, то "одно слагаемое" видит мир в одном виде, а другое - в другом, и оба считают, что в мире произошли однозначные события. Поскольку слагаемые расщепляются по тем же самым амплитудам, то вспоминая историю событий, "слагаемое сознания" считает, что события происходят с вероятностью, соответствующей амплитуде. Постепенно эту мысль довели до идеи расщепляющихся не сознаний, а целых миров, и назвали многомировой интерпретацией.

С другой стороны, что мы знаем про "классический прибор"? То, что он большой не только в смысле КМ, но и в смысле статистической физики. Мы не можем задать точно положение и скорость каждого атома в этом приборе, мы их игнорируем, когда говорим про прибор. То есть в терминах статфизики мы задаём для прибора только макропараметры, а микропараметры оказываются случайными, из-за нашего незнания. Может ли быть так, что именно эта информационная случайность и приводит к случайному результату измерения спина прибором? Мысль соблазнительная, но очень долго к ней не могли толком подступиться. И вот в последние годы появилась надежда разобраться с трудностями, и именно этот подход довести до конца. Именно эту цель (не считая некоторых других) преследует исследовательская программа декогеренции. Тогда эвереттовская интерпретация отпадёт как заблуждение, а копенгагенская - останется максимум как упрощённый рабочий инструмент. Ведь то, что мы (с)можем принципиально понять, откуда вероятности берутся, не отменит того факта, что мы их не способны рассчитать и предсказать на практике, и придётся пользоваться копенгагеном. Впрочем, тут возможны разные продвижения в области систем, промежуточных по масштабам между классическими и квантовыми.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение в КМ и энтропия
Сообщение27.08.2009, 08:28 
Заблокирован


07/08/09

988
Munin в сообщении #238054 писал(а):
С другой стороны, что мы знаем про "классический прибор"? То, что он большой не только в смысле КМ, но и в смысле статистической физики. Мы не можем задать точно положение и скорость каждого атома в этом приборе, мы их игнорируем, когда говорим про прибор. То есть в терминах статфизики мы задаём для прибора только макропараметры, а микропараметры оказываются случайными, из-за нашего незнания. Может ли быть так, что именно эта информационная случайность и приводит к случайному результату измерения спина прибором? Мысль соблазнительная, но очень долго к ней не могли толком подступиться. И вот в последние годы появилась надежда разобраться с трудностями, и именно этот подход довести до конца. Именно эту цель (не считая некоторых других) преследует исследовательская программа декогеренции. Тогда эвереттовская интерпретация отпадёт как заблуждение, а копенгагенская - останется максимум как упрощённый рабочий инструмент. Ведь то, что мы (с)можем принципиально понять, откуда вероятности берутся, не отменит того факта, что мы их не способны рассчитать и предсказать на практике, и придётся пользоваться копенгагеном. Впрочем, тут возможны разные продвижения в области систем, промежуточных по масштабам между классическими и квантовыми.


Хорошая идея и одно время она мне дазе нравилась.
Только вот природа, зараза, хитра и коварна.
Пропускаем пучек через полупрозрачную пластинку и ставим
на выходах два детектора. Срабатывает то один, то другой.
То есть, фотон или отражается, или проходит - в зависимости
от текущего микросостояния полупрозрачной пластинки.
Все тип-топ.
Но если вместо детекторов поставить два зеркала и вторую
полупрозрачную пластинку - и детектировать
фотоны за ней - увы.
Фотон почему то при этом и отражается и проходит сквозь
первую пластинку одновременно - не обращая внимания на ее
микросостояние.
Как будто в курсе, что его ждет вторая полупрозрачная
пластинка и важным становится не микросостояние
пластинок а разность двух возможных путей и поэтому
пройти над по обоим.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение в КМ и энтропия
Сообщение28.08.2009, 17:21 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Жесть в сообщении #205423 писал(а):
Энтропия в макроскопических системах всегда (почти) возрастает, хотя уравнения Шрёдингера и Ньютона симметричны по отношению к обращению времени. В учебниках по статистической физике,которые я читал, или не объясняется причина такой асимметрии или (как в ЛЛ5) делается ссылка на то, что процесс измерения в КМ вводит асимметрию по отношению к направлению течения времени.

Это довольно странные упоминания. Мне встречались в учебниках статфизики совсем другие. Суть там та, что энтропия будет возрастать, если мы возьмём начальное состояние не с максимальной энтропией, и это будет наблюдаемым неравновесным поведением системы. А вот если мы возьмём состояние с максимальной энтропией, система будет неравновесна, и в среднем неинтересна. Хотя и в том и в другом случае за счёт флуктуаций энтропия может и понижаться, но эти флуктуации оказываются страшно маловероятны, и с учётом известного возраста Вселенной их можно не учитывать: они не успевают произойти ни разу.

Таким образом, проблема оказывается космологической: каким-то образом получилось, что Вселенная в начальном состоянии имела очень малую энтропию, так что в последующее время ей есть ещё куда расти. А с квантами тут вряд ли что-нибудь связано.

По части космологии, насколько я понимаю, всё самое интересное происходит в связи с ростом пространства. При этом в пространстве помещается больше частиц, или больше полевых переменных.

Жесть в сообщении #205423 писал(а):
В большинстве учебников по КМ просто постулируется, что измерение какой-либо величины переводит состояние в собственное состояние измеряемой величины. В ЛЛ3 объясняется это в контексте "в достаточной мере классических приборов, которые подчиняются классической механике с большой степенью точности" (Точное объяснение приводить здесь не буду, дабы не загромождать излишне сообщение. Любой желающий найдёт его в 7-ом параграфе ЛЛ3). Сама идея того, что квантовая механика требует для самого своего обоснования классическую механику, являющуюся одновременно предельным случаем КМ, кажется мне несколько искусственной (возможно, что из-за моей недоученности), так что интересно современное состояние этого вопроса, т.к. ЛЛ уже полвека.

Про это я уже написал, и похоже, это оказалось не интересным.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group