Что такое квантовая система?

[Formalizator]

Непонятно, каким образом детектор, вроде бы состоящий из квантовых частиц, оказывается классическим. Почему макротело не может находиться в состоянии суперпозиции макроскопически различных конфигураций?

[epros]

Formalizator в сообщении #746300 писал(а):

Утверждается, что он даёт правильные предсказания, вот и нужно в этом убедиться

Насколько я знаю, экспериментаторы занимаются этим без малого сотню лет. И пока никто не жаловался, что в пределах той точности предсказаний, которые обещает КМ, она врёт.

[Munin]

Formalizator в сообщении #746324 писал(а):

Непонятно, каким образом детектор, вроде бы состоящий из квантовых частиц, оказывается классическим.

А это никому не понятно. Это экспериментальный факт. С ним ничё не поделаешь. И его вывод из первых принципов - открытая проблема квантовой механики.

Есть некоторые соображения типа размахивания пальцами в воздухе, основанные обычно на так называемом квазиклассическом предельном переходе в квантовой механике. Но их недостаточно для вывода законов измерения.

Ещё есть довольно свежее направление (80-е - по настоящее время), под названием декогеренция. Есть надежды, что оно этот орешек расколет.

И есть куча бреда под названием "интерпретации квантовой механики", который был навыдуман в промежутке.

Formalizator в сообщении #746324 писал(а):

Почему макротело не может находиться в состоянии суперпозиции макроскопически различных конфигураций?

Почему-то не может. Сейчас есть область экспериментальной физики, называемая мезоскопикой (между макро- и микроскопикой), которая, в частности, пытается ввести в такие состояния суперпозиции как можно более крупные тела, начиная с отдельных атомов и маленьких молекул. Сначала удалось это сделать с молекулами фуллерена (C-60), из более свежих успехов - с целыми вирусами. Это ещё не живая клетка, но уже поразительно много. Такие системы имеют название "коты Шрёдингера", в честь мысленного эксперимента, но не буквально воспроизводя его.

Правда, опыты становятся всё сложнее, и разумеется, проходят при температуре около абсолютного нуля.

[epros]

Formalizator в сообщении #746324 писал(а):

Почему макротело не может находиться в состоянии суперпозиции макроскопически различных конфигураций?

Осмелюсь предположить, что из-за взаимодействия с внешней средой. На это как бы намекает тот факт, что попытки с этим бороться в основном сводятся к охлаждению до почти абсолютного нуля. Вспомнив, что такое температура, начинаешь подозревать, что без термодинамики тут не обошлось…

А для детекторов, как я понимаю, такая декогеренция как раз желательна. Собственно, детектор значений некой физической величины X — это такая штука, собственные значения Гамильтониана которой приходятся как раз на состояния, соответствующие тому или иному значению оной величины X. А поскольку состояния, соответствующие собственным значениям Гамильтониана, суть стационарные состояния, получается, что «измерить значение величины X» — значит «дождаться, когда установится стационарное состояние детектора».

[KVV]

Munin в сообщении #746328 писал(а):

из более свежих успехов - с целыми вирусами

О, уже и к вирусам добрались?!

[VladimirKalitvianski]

Formalizator в сообщении #746324 писал(а):

Непонятно, каким образом детектор, вроде бы состоящий из квантовых частиц, оказывается классическим. Почему макротело не может находиться в состоянии суперпозиции макроскопически различных конфигураций?

Чем больше тело, тем больше у него уровней энергии очень близких друг к другу. То есть, возбудить такие уровни и дезактивировать очень легко - порога практически нет. При конечной температуре тела и окружающей среды происходит постоянный обмен энергией между ними, так что тело не находится в одном стационарном состоянии, а постоянно "изменяется", претерпевает переходы. При наблюдении такого тела с помощью обмена энергией с ним мы, фактически получаем среднюю картину. А среднее, как известно, детерминировано - все разбросы складываются в одно единственное число, что мы и воспринимаем как классические описание.

[epros]

VladimirKalitvianski в сообщении #746384 писал(а):

А среднее, как известно, детерминировано - все разбросы складываются в одно единственное число, что мы и воспринимаем как классические описание.

В среднем полу-мёртвый кот Шредингера — это отнюдь не классическое описание.

[VladimirKalitvianski]

epros в сообщении #746389 писал(а):

VladimirKalitvianski в сообщении #746384 писал(а):

А среднее, как известно, детерминировано - все разбросы складываются в одно единственное число, что мы и воспринимаем как классические описание.

В среднем полу-мёртвый кот Шредингера — это отнюдь не классическое описание.

Нет, в среднем мы получим живого кота, который сдохнет, когда его отравят. Сам момент отравления не определен, только и всего. Вы вспомните хотя бы уравнения Эренфеста, описывающие динамику средних значений.

[epros]

VladimirKalitvianski в сообщении #746399 писал(а):

Нет, в среднем мы получим живого кота

А вот не получим. Кот в суперпозиции — это решение квантовомеханической задачи.

[VladimirKalitvianski]

epros в сообщении #746438 писал(а):

VladimirKalitvianski в сообщении #746399 писал(а):

Нет, в среднем мы получим живого кота

А вот не получим. Кот в суперпозиции — это решение квантовомеханической задачи.

Как я уже сказал, для систем с беспороговыми возбуждениями обмен энергией нельзя остановить, так что никак не волновая функция, а матрица плотности в лучшем случае, что не есть суперпозиция.

Конечно, полудохлый кот звучит глупо, но, во первых, живой или мертвый с определенной вероятностью, если говорить лишь об одном экземпляре кота, или такая-то часть котов жива, а такая-то мертва для N>>1 котов.

[epros]

Какой-то не относящийся к делу набор слов…
Вы пытались сказать, что при усреднении получится классическое описание. Это неверно. Ещё Шредингер своим примером с котом показал, что решением конкретной квантовомеханической задачи является: «При открытии ящика кот будет мёртв с вероятностью 50%». Никакое усреднение не превратит это решение в классическое описание.

[Munin]

epros в сообщении #746366 писал(а):

Осмелюсь предположить, что из-за взаимодействия с внешней средой.

Эта версия разрабатывается в упомянутом мной направлении исследований декогеренции. Но к сожалению, до окончательного результата там ещё очень далеко.

epros в сообщении #746366 писал(а):

Собственно, детектор значений некой физической величины X — это такая штука, собственные значения Гамильтониана которой приходятся как раз на состояния, соответствующие тому или иному значению оной величины X.

Собственно, это пока не доказано.

epros в сообщении #746366 писал(а):

А поскольку состояния, соответствующие собственным значениям Гамильтониана, суть стационарные состояния, получается, что «измерить значение величины X» — значит «дождаться, когда установится стационарное состояние детектора».

А это, мягко говоря, просто ерунда, поскольку в квантовой механике стационарное состояние не устанавливается: суперпозиция нестационарных состояний продолжает при эволюции оставаться такой суперпозицией, и к стационарным даже не приближается.

VladimirKalitvianski в сообщении #746384 писал(а):

А среднее, как известно, детерминировано - все разбросы складываются в одно единственное число, что мы и воспринимаем как классические описание.

И это не доказано - что такое усреднение даёт именно классическое описание. Более того, известны частные случаи, когда как раз не даёт.

VladimirKalitvianski в сообщении #746399 писал(а):

Нет, в среднем мы получим живого кота, который сдохнет, когда его отравят. Сам момент отравления не определен, только и всего.

Нет, определён.

Вот почему есть такие темы, на которые так и тянет высказаться людей, которые не в курсе дела...

-- 16.07.2013 16:29:04 --

VladimirKalitvianski в сообщении #746439 писал(а):

Как я уже сказал, для систем с беспороговыми возбуждениями обмен энергией нельзя остановить, так что никак не волновая функция, а матрица плотности в лучшем случае, что не есть суперпозиция.

Ну вот, начались заявления на уровне двоечника.

Матрица плотности прекрасно описывает суперпозицию. Отличие матрицы плотности в том, что она может описывать не только суперпозицию, но ещё и смесь.

VladimirKalitvianski в сообщении #746439 писал(а):

Конечно, полудохлый кот звучит глупо, но, во первых, живой или мертвый с определенной вероятностью, если говорить лишь об одном экземпляре кота, или такая-то часть котов жива, а такая-то мертва для N>>1 котов.

Нет, это уже после применения интерпретации процедуры измерения. А она сама по себе остаётся ничем не доказанной, кроме эксперимента.

epros в сообщении #746449 писал(а):

Вы пытались сказать, что при усреднении получится классическое описание. Это неверно.

Ага.

epros в сообщении #746449 писал(а):

Ещё Шредингер своим примером с котом показал, что решением конкретной квантовомеханической задачи является: «При открытии ящика кот будет мёртв с вероятностью 50%».

Не-а. Решением конкретной квантовомеханической задачи (не включающей вероятностную интерпретацию процедуры измерения) будет "При открытии ящика кот будет мёртв с амплитудой $1/\sqrt{2}$".

epros в сообщении #746449 писал(а):

Никакое усреднение не превратит это решение в классическое описание.

Можно превратить его в усреднение классического описания, причём именно так, как вы написали: заменяя амплитуды вероятностями.

[VladimirKalitvianski]

Munin в сообщении #746453 писал(а):

Матрица плотности прекрасно описывает суперпозицию. Отличие матрицы плотности в том, что она может описывать не только суперпозицию, но ещё и смесь.

Я это знаю. В данном случае получается смесь, а не суперпозиция. Под данным случаем я имею ввиду не (с)только кота, сколько макроскопическое тело, о котором был задан вопрос.

[epros]

Munin в сообщении #746453 писал(а):

Собственно, это пока не доказано.

Да? А мы, помнится, ещё в школе институте по квантам какие-то задачки решали, которые на этом предположении основывались…

Munin в сообщении #746453 писал(а):

А это, мягко говоря, просто ерунда, поскольку в квантовой механике стационарное состояние не устанавливается: суперпозиция нестационарных состояний продолжает при эволюции оставаться такой суперпозицией, и к стационарным даже не приближается.

Так в этом и весь вопрос: в «чистой» квантовой механике, оперирующей сферическими конями в вакууме, продолжает оставаться суперпозицией, а в реальности почему-то устанавливается стационарное состояние.

Munin в сообщении #746453 писал(а):

Не-а. Решением конкретной квантовомеханической задачи (не включающей вероятностную интерпретацию процедуры измерения) будет "При открытии ящика кот будет мёртв с амплитудой $1/\sqrt{2}$".

И зачем было цепляться к словам? Известно же, что вероятности — это стандартная интерпретация квадратов амплитуды ВФ.

Munin в сообщении #746453 писал(а):

Можно превратить его в усреднение классического описания, причём именно так, как вы написали: заменяя амплитуды вероятностями.

«Усреднение классического описания» — это не классическое описание. В классике коты всегда либо определённо живы, либо определённо мертвы.

[Munin]

VladimirKalitvianski в сообщении #746461 писал(а):

Я это знаю. В данном случае получается смесь, а не суперпозиция. Под данным случаем я имею ввиду не (с)только кота, сколько макроскопическое тело, о котором был задан вопрос.

Эта ваша фантазия, повторяю, не доказана.

epros в сообщении #746473 писал(а):

Да? А мы, помнится, ещё в школе институте по квантам какие-то задачки решали, которые на этом предположении основывались…

Основываться на предположении можно, даже если оно не доказано. Собственно, в физике так часто бывает.

epros в сообщении #746473 писал(а):

Так в этом и весь вопрос: в «чистой» квантовой механике, оперирующей сферическими конями в вакууме, продолжает оставаться суперпозицией, а в реальности почему-то устанавливается стационарное состояние.

Да, это так (в отличие от того, что вы сказали раньше). И это, повторяю, продолжает оставаться открытой проблемой квантовой механики.

epros в сообщении #746473 писал(а):

И зачем было цепляться к словам? Известно же, что вероятности — это стандартная интерпретация квадратов амплитуды ВФ.

Затем, что именно стандартность этой интерпретации здесь и обсуждается: она остаётся предположением, а не доказана из первых принципов.

epros в сообщении #746473 писал(а):

«Усреднение классического описания» — это не классическое описание.

А какое, квантовое, что ли?

epros в сообщении #746473 писал(а):

В классике коты всегда либо определённо живы, либо определённо мертвы.

Откройте учебник по статфизике.