Комментарии 29
Прекрасные анимации! А вот с электроном через щели - непонятно... на анимации размер ВФ больше расстояни между щелями, а в эксперименте же расстояние между щелями в триллион раз больше размеа электрона.
И нет анимации как же именно коллапс ВФ проиисходит - ведь это происходит мгноввенно по всей вселеннной и непонятно как же удаленнй от локального измерителя наблюдатель с дрругим измерителем мгновенно узнает что у него уже частица никгда не будет ообнарружена поле коллапса ВФ в ближнем локальном измерителе?
Волновая функция в двухщелевом эксперименте показана для фотона, а не для электрона. Электроны были показаны точками, расположенными за щелями, когда там обсуждался коллапс волновой функции. Вообще пока что не удаётся найти никаких минимальных размеров ни у электрона ни у фотона, так что нельзя сказать, что электрон меньше щелей в какое то число раз. Если электрон точечный, то он меньше щелей в бесконечное число раз. А волновая функция задаёт вероятность того что этот точечный объект с чем то провзаимодействует в том или ином месте.
Удалённый от локального наблюдатель и не узнаёт. Для удалённого волновая функция ещё не сколлапсировала. Она сколлапсирует только когда удалённый наблюдатель узнает что произошло. Так что не по всей вселенной она сразу коллапсирует одновременно, а по мере распространения информации от локального события. Я показал на анимации коллапс волновой функции. Он выглядит как превращение одной волны мгновенно в другую. Ну или исчезновения волны в случае поглощения частицы. Ещё в квантовой механике для расчётов не нужно знать сколлапсировала ли ВФ для локального наблюдателя или нет. Важно только знать, что этот коллапс в принципе может произойти в локальном взаимодействии, чтобы правильно складывать вероятности.
но вроде в КМ принято считать что удаленный узнает мгновенно и вроде опыты по запутанности показыают что реально мгновенно. Ведь если частица обнаужена "тут", то "там' она уже никогда не будет обнаружена. Это можно проверить регитрацией и атомными часами. Это аналог запутанности, только когда частица запутана сама на себя. (а для фотонов еще и скорость известна, то есть точно известно в какой момент врмени фотон "там" потеряет способность быть обнарруженным "там" при обнаружении его "тут" и знании расстояния между "тут" и "там" )
Или же сумма вероятостей обнаужить фотон будет больше 1 !
можно погуглить - "кошмарное дальнодействие" и "нелокальность волновой функции"
Ну если например есть две запутанные частицы на большом расстоянии друг от друга и один прибор взаимодействует с первой частицей, то для этого прибора или можно сказать для этого наблюдателя ВФ коллапсирует. А для второго прибора, который ещё только собирается измерять вторую частицу ВФ не сколлапсировала. Так что коллапс волновой функции это субъективный процесс. Для одного она сколлапсировала, а для другого нет. В случае с одной частицей так-же получается. Если в одном месте кто то обнаружил частицу, то для него ВФ сколлапсировала. ВФ допустим растянута на тысячу км в диаметре. А в другой точке за 200 километров второй наблюдатель у себя ждёт частицу. Ну вот когда не дождётся, тогда и для него сколлапсирует ВФ. ВФ это не материальный объект. Это способ статистического описания
ну опыты доказали что коллас это объективный поцесс и мгновенный. Сразу после обнаружения в одной локациии ни в каком другом месте астица уже не может быть обнаужена, коллапс просходт сразу во всей Вселенной.
Вероятность обнаружения частицы мговенно становитя равной 0 во всей Вселенной, а в точке измерения равной 1
В вашей же трактовке наушаеся закон сохранения энегии - частица может быть обружена во многих местах, даже в бесконеном кол-ве мест (ведь по вашему измерители на 100 сетовых годах не знают что прямо вот сейчас у них еротностьобнаужени стала = 0 а у вас = 1 поссл ваших изеррений) и как же быть с энергией частицы? она станет бесконеной - их же бесконеное кол-во одноременнно обнаруживаетя удаленными измерителми по всей Вселенной с ненулевой верояностью
Имхо выход только один - признать мггновенный коллапс по всей Вселенной.
Это способ статистического описания
если бы не было опытов по интеференнции одиночного элекрона самого на себя в двух-щелевом эксперименте
Ну коллапс ВФ функции происходит во всей вселенной это да, но только не для всех наблюдателей, а только для того кто зарегистрировал частицу. Все остальные будут продолжать описывать частицу ВФ, так как они ещё не узнали о том что у кого то эта ВФ сколлапсировала
Закон сохранения энергии не нарушается, так как ВФ задаёт вероятность обнаружения частицы в какой то точке, а не распределение энергии по пространству. Так что нет ничего противоречащего закону сохранения энергии в том, чтобы для для одного функция коллапсировала, а для другого нет. ВФ задаёт вероятность обнаружения частицы. То есть можно обнаружить, а можно и нет. И когда один обнаруживает, то значит он знает что все другие не обнаружат. Но все остальные то ещё не знают что они не обнаружат и поэтому продолжают описывать частицу с помощью вероятностей, то есть с помощью ВФ
а как вы на такое возразите?
есть два одинаковых измерителя-обнаружителя частиц на расстоянии Х и еще один независимый наблюдатель в равностороннем треугольнике тоже на растоянии Х. У всех синхронные атомные часы. Волновая ф-ия выдает вероятность обнаружения частцы 0.5 в каждом измерителе в момент времени T. Оба измерителя одновременно сообщают результат обнаружения в момент времени T главному набюдателю. Измерители полностью равноправны. И вот 1-й обнаужитель обнаружил частицу в момент времени Т и у него вероятность обнаружеия стала равна 1. Но второй обнаужтель продолжает обнаруживать частицу с верояностю 0.5 в момент времени T (у него нет никакой инфомации о работе обнаружтеля 1 и формула ррасчета неизменна, и она рабтает и все еще делает правильный расчет вероятности 0.5, иначе придется признать, что все формулы КМ то работают, то не работают ) и если нет мгновенного коллапса волновой ф-ии по всему простанству, то второй обнаружитель таки обнаужит частицу в половине экспериментов и у него вероятность обнаруженния тоже станет = 1. И в 25% экспериментов получится:
1+1=2
Ваши возражения?
По сути дела что вы описываете это случай бесконечно тонкой волновой функции или точечной, если вероятность обнаружить частицу у неподвижного детектора существует только в точно определённый момент времени. В таком случае действительно и у одного и у другого ВФ коллапсируют одновременно. Но такая бесконечно плоская или точечная ВФ не может долго оставаться плоской (принцип неопределённости как раз в этом заключается) и расползается, так что можно говорить только об обнаружении частицы в некотором промежутке времени. Так как ВФ не бесконечно тонкая, то нужно некоторое время для её "поглощения" приборами. В течение промежутка времени, между событиями, когда первый найдёт частицу, а для второго волновая функция закончит поглощаться его прибором и прибором первого, будет ситуация когда для первого сколлапсировала ВФ, а для второго ещё нет. Если волновая функция маленькая по объёму или она движется очень быстро, то и этот промежуток времени будет крошечный.
Допустим, первый уже обнаружил частицу. Первый уже знает, что второй не найдёт частицу. А второй ещё не знает что он не найдёт. Он думает что ещё шансы 50% на 50%.
После обнаружения частицы первым, второй ещё будет ждать, пока ВФ поглотиться его прибором. Если бы ВФ была бесконечно тонкая, то он бы не ждал и второй бы синхронно первым послал бы информацию, но ВФ имеет некоторые размеры, поэтому второму приходится немного подождать, пока оставшаяся часть ВФ поглотиться прежде чем послать информацию, что он ничего не нашёл.
есть эксперименты где расстояние между детекторам больше по скорости света и времени чем неопределенось момента детектрования - это дказывает мгновенность коллапса по всей вселенной.
Кажется у вас неверное представление - никакой информации между частями ВФ, а также между запутанными частицами не передается, и между измерителми тоже не передается, а коллапс происходит мгновенно по всей Вселеной. Это вытеакет из классики КМ и подтверждаетя экспериментально. Ваши утвеждения о передаче инфомаии между измерителями (каким образом и по какому каналу связи? и откуда энерргия дл акой перредачи?) необоснованы. Похоже это ваша личная теория из-за неприятия мгновенности в КМ.
добавлю, что оригинальная критика мгновеного коллапса волновой ф-ии была в письме (мало известном) на англ. язе от Эйншена. Там он указал, что коллапс ВФ произойдёт мгновенно во всем 4-х мерном пространстве-времени. То есть и в прошлом и в будущем и для всех наблюдателей. Это после разъяснений Эйншейна очевидно. Если частица обнаружена тут и в это время, она уже не может быть обаружена 1) нигде и 2) никогда - ни в прошлом, ни будущщем.
Есть альтернативная точка зрения, что существует волновая функция вселенной, которая никуда никогда не коллапсирует. А коллапс является для нас лишь локальной иллюзией связанной с разрушением наблюдаемых квантовых свойств системы при взаимодействии с классической. Заодно в купе с многомировой интерпретацией это решает вопрос кажущейся не локальности спутанных состояний.
Очень сильное возражение на это, что в КМ никаких "классических" объектов нет. Все объекы вселенной и их совокупности являются объектамии КМ и их поведение полностью и абсолюттно точно описывается КМ и их волновыми функциями и их уперпозицией. КМ самодостаточоная теория и в ней нет скрытых параметов типа "классических объектов". Это строго дказано экспериментально при проверке неравенства Белла.
разрушением наблюдаемых квантовых свойств системы при взаимодействии с классической
это невозможно ввиду отсутствия класческих систем, их в КМ посто нет.
Об этом и речь, что коллапс волновой функции все го лишь иллюзия возникающая за счёт взаимодействия исследуемой квантовой системы с некоторым условно классическим измеряющим объектом разрушающим квантовые свойства. Ни о каких скрытых параметрах очевидно речь не идёт. Речь идёт о том что коллапса, на уровне волновой функции всей вселенной никогда не происходит это лишь локальная иллюзия.
Все тела состоят из частиц работающим по квантовым законам. Классическое тело это куча квантовых частиц. Если одиночная квантовая частица сталкивается допустим с отдельной частицей из этой кучи частиц, то это отдельное взаимодействие будет по квантовым законам. А классические свойства тела появляются при взаимодействии большого числа квантовых частиц друг с другом.
Коллапс волновой функции это что-то устаревшее из копенгагенской интерпретации.
Вот что непонятно. От чего зависит, произойдёт коллапс или нет? Каким свойством должен обладать наблюдатель, чтобы вызвать коллапс? Детектор, который хранит информацию о частице, но никуда её не передаёт, - это наблюдатель? А если он стирает информацию, он перестаёт быть наблюдателем?
Рассмотрим фотон. Он может распространяться бесконечным множеством путей, которые (до каких-то пор) интерферируют между собой. Для начала обратим внимание, что зеркала не нарушают суперпозицию. Несмотря на то что в материале зеркала фотон может много раз поглощаться и переизлучаться (а может и нет), он продолжает находиться в суперпозиции со своими отражёнными версиями. Т.е. с нашей точки зрения все эти ветки событий продолжают идти параллельно.
Когда мы измеряем состояние фотона, мы разрушаем суперпозицию (и в результате наблюдаем только одну из веток). Но если мы стираем эту информацию, то, как показал эксперимент с квантовым ластиком, две ветки событий могут снова стать "совместимыми" и наблюдаться параллельно, несмотря на то что фотон "приходит к финишу" совершенно разными путями. Так вот, кто (или что) решает, будут ли совместимы ли эти пути и может ли между ними сохраниться суперпозиция?
Я бы тоже очень хотел где то найти подробный разбор этого вопроса. Например курсе физики Фейнмана я нашёл только что разные частицы друг с другом не интерферируют. Для интерференции двух частиц они должны быть одинаковые, например электрон и электрон или фотон и фотон. Ещё был пример со случаем, когда нейтрон летит сквозь кристалл и сталкивается с ядром атома в кристалле. Если при этом столкновении ядро и нейтрон обмениваются спинами, то есть и у того и того спины меняются на противоположные, то интерференция пропадает, а если не обмениваются спинами, то есть интерференция. То есть здесь первичным наблюдателем является ядро атома. И ответ на вопрос: Детектор, который хранит информацию о частице, но никуда её не передаёт, - это наблюдатель? однозначно Да. Конечно было бы интересно найти максимально подробное обсуждение этого вопроса где то на примере различных экспериментов. Ищу пока что
Насколько я это понимаю (я не настоящий волшебник, так что применять с осторожностью), измерение — это всего-навсего запутывание с окружением. Мы больше не можем описывать фотон индивидуальной волновой функцией, теперь это комбинированная функция, описывающая состояние сразу всей системы: фотона и его окружения, с которым он прореагировал. Формально никакого коллапса нет, есть условная суперпозиция состояний "фотон прореагировал с правым электроном + правый электрон получил энергию + левый электрон не поменялся" и "фотон прореагировал с левым фотоном + правый электрон не поменялся + левый электрон получил энергию". Дальше каждый из электронов взаимодействует с соседями, те — со своими соседями, и эта цепочка бешено разрастается, вплоть до включения в это мега-состояние такой информации, как статус прибора, измерившего положение ударившегося фотона, зажёгшаяся на приборе лампочка, указывающая местоположение, а также сам наблюдатель-экспериментатор, эту лампочку увидевший. Таким образом волновая функция всей лаборатории (а по мере распространения взаимодействий — и всего мира) разделяется на две ветки, в одной из которых фотон прореагировал с левым электроном и все остальные объекты зарегистрировали событие "фотон ударился слева", а в другой ветке фотон прореагировал с правым электроном, и остальные объекты зафиксировали фотон справа.
Но это всё ещё волновая функция, суперпозиция. Проблема в том, что такие мега-состояния не интерферируют, они многомерные с громаднейшим числом измерений. Для интерференции требуется, чтобы апмлитуда точно совпадала во всех измерениях, а это нереально, окружение слишком разнородно. И с точки зрения экспериментатора мир разделяется на две независимые ветви поведения. Причём сам экспериментатор воспринимает лишь одну ветвь, так как сам является частью всё той же волновой функции и оказывается завязан на поведение фотона. То есть для экспериментатора в одной ветви вторая ветвь никак не проявляет себя, а значит, не имеет смысла её рассматривать, это лишь дико усложняет формулы, не давая никаких плюсов. В итоге мы эту "лишнюю" ветвь просто отсекаем и называем эту чисто математическую операцию "коллапсом". С точки зрения Вселенной суперпозиция никуда не девается. Просто экспериментатор в одной ветви функции видит фотон слева и в своих формулах обрубает ненужную ему "правую" ветвь, коллапсируя фотон в то состояние, которое он пронаблюдал. При этом в "правой" ветви тот же самый экспериментатор пронаблюдал фотон справа и обрубил "левую" ветвь.
Собственно, примерно так выглядит многомировая эвереттовская интерпретация квантовой механики. Мне она показалась наиболее логичной.
Коллапс волновой функции это назвать или разделение миров на несколько, всё равно нужно понять что приводит к этому коллапсу или разделению. Нужно разобрать всевозможные ситуации когда это происходит, чтобы возникла интуиция о том как это работает.
Я о том и пишу, что ничто не приводит к коллапсу. Не существует такого физического явления. Это чисто математическая операция примерно того же класса, как дописка "силой трения пренебречь" в школьных задачах. Мы просто отбрасываем неактуальные для нас состояния, которые больше не влияют на эволюцию волновой функции в нашем окружении. А в какой момент это делать — да в любой, как только зафиксировали состояние. Если экспериментатор рассматривает эволюцию в контексте своего эксперимента, то можно сказать, что коллапс произошёл после фиксации измеренного состояния. Если же мы хотим рассмотреть ситуацию с точки зрения внешнего окружения, то коллапсировать не имеем права, внешний мир ещё не вошёл в запутанное состояние с фотоном, и для него это по-прежнему суперпозиция двух равноправных состояний. Как вошёл ("узнал" об результате измерения), можно говорить о коллапсе в большем масштабе. А можно и не говорить, а продолжать выписывать формулу, учитывающую обе ветви развития, даже несмотря на то, что вторая нам никак не пригодится и выдаст нулевую апостериорную вероятность.
разделение на два мира - масса удваивается - и что закон сохранени энергии?
коллапс и ВФ чистые мат. абстракции - но они описывают что-то реальное или вообще чистая игра ума?
И вроде экспериментально частицы ведут себя так как буд-то ВФ есть фзическая реалность, а не мат. абстракция! Например если частица детектируется в каком-то месте, то в других местах даже очень сильно удаленных она уже никогда не регистрируется. Т..е. получется, коллапс ВФ проявляет себя как физическая реальность.
разделение на два мира — масса удваивается — и что закон сохранени энергии?Это не два реальных физически существующих мира, а способ описания одного мира, одной волновой функции. Энергия — это свойство всего состояния в целом, а разделение на ветви условное и зависит от выбранного базиса.
Пусть частица описывается в некоем базисе суперпозицией |0>+|1>. Можно сказать, что мир раздвоен, в одном частица в состоянии |0>, в другом — в состоянии |1>. А можно сказать: введём новый ортонормированный базис |a>=|0>+|1>, |b>=|0>-|1>. В этом базисе у частицы уже нет суперпозиции, она в чистом состоянии |a>, никакого раздвоения миров нет. Хотя само состояние при этом никак не поменялось.
коллапс и ВФ чистые мат. абстракции — но они описывают что-то реальное или вообще чистая игра ума?Квантмех (собственно, как и вся остальная физика) — это попытка построить математические конструкции, которые позволяют описывать наблюдаемое на практике поведение реальных объектов. Насколько эти математические абстракции близки к реальным физическим сущностям — вопрос открытый и по большей части философский. Насколько физично разложение волны в ряд Фурье? Казалось бы, чистый математический трюк, взяли солитон и сказали, что он является суммой бесконечного числа бесконечных волн. Ну бред же, в реальности так не бывает. Но потом взяли антенну, имеющую резонанс на конкретной частоте, и она среагировала на этот солитон в соответствии с коэффициентом при своей частоте в этом Фурье-разложении. То есть с одной стороны, это разложение вроде как не описывает физический объект, но с другой стороны, определённые взаимодействия оно описывает лучше, чем исходная форма. Вот и гадай, что тут получается более физичным.
С коллапсом нечто похожее. Построили теорию, посчитали — неожиданно оказалось, что по этой теории возникает «дурное дальнодействие» и прочие странности. Кто-то воспринял в штыки, кто-то, напротив, ухватился за возможность. Стали проверять — а в реальности оно берёт и согласуется с формулами. Как объяснить? А чёрт его знает, но работает же!
Математика произошла из человеческой практики в реальном мире, кто бы там что не думал. Поэтому никакой чистой и оторванной от реальности математики не существует. А разложение Фурье - это просто другое математическое представление формы сигнала. Если углубиться в природу того же звука, то он всегда порождается множеством колебательных процессов в источнике, которые суммируются в ухе или микрофоне, а колебательные процессы описываются тригонометрическими функциями.
Да, при большом желании можно каждую из этих концепций через тысячу шагов притянуть к чему-то физически наблюдаемому. Ну так и волновую функцию можно притянуть. Вопрос-то был в том, физична ли сама ВФ как таковая, а не физично ли что-то, что мы через эту ВФ можем посчитать.
мне попадалась только одна интересная теория о запутанности - это частицы = микро черные дыры, запутаные частицы это черные дыры, связанные червоточиной по Эйнштейну, тогда инфа по червотчине может быстрее света...
Если я правильно понимаю, то на 14 картинке показана плотность вероятности, соответственно изображение должно быть белым, а не цветным.
А вообще пост офигенный, очень круто!
Нет, там где коллапс волновой функции на электронах за щелями там показана волновая функция. На щели летит волновой пакет и после коллапса волновой функции тоже получается волна, только уже другая. У плотности вероятности был бы похожий вид, только не было бы гребней волны и максимумы более яркие, ведь плотность вероятности - это квадрат волновой функции, а не просто её модуль. Поэтому яркие места становятся яркими в квадрате так сказать
Визуализация квантовой механики