Можно увидеть многое, просто наблюдая
— Йоги Бера
Читатель спрашивает:
А что такое «наблюдение»? У меня есть два примера, которые я тем меньше понимаю, чем больше о них думаю: эксперимент Юнга и теорема Белла. Чем больше я о них думаю, тем меньше я понимаю, что на самом деле означает «наблюдение».
Давайте начнём с рассмотрения этих двух классических примеров странности квантового мира.
Сначала возьмём эксперимент Юнга. Давно известно, что частицы ведут себя не так, как волны. Если вы возьмёте экран с двумя щелями и будете кидать туда камушки, или пульки, или другие макроскопические предметы, большинство камушков будет задержано экраном. Несколько пролетят через щели. Можно ожидать, и по сути, так и происходит, что несколько камушков пролетят через левую щель, и несколько – через правую.
И у вас будут две кучки камушков, составляющих кривую в виде колокола (нормальное распределение), по одной для каждой щели. И это происходит вне зависимости от того, смотрите вы на камушки в момент броска, или нет. Побросали камушки, получили такую картинку. Всё.
А что, если у вас есть бассейн с водой, и вы с одной его стороны создаёте волны? Вы можете разместить экран с двумя щелями, чтобы волны могли проходить только через щели. В результате у вас появится два источника волн.
В результате вы получите картину интерференции, где есть пики и провалы, а также промежутки, где будет просто средняя высота воды без волн. Это называется интерференцией – иногда пики и провалы складываются и усиливают друг друга, иногда пик складывается с провалом и взаимно компенсируются.
Эксперимент Юнга был серией экспериментов, проводимых с 1799 по 1801 года. Через две щели светили светом, чтобы понять, будет он вести себя, как частицы, или как волны. Теперь этот стандартный эксперимент студенты повторяют в лабораториях. В результате получается такая картина:
Очевидно, тут происходит интерференция. Открытый в начале 1900-х фотоэлектрический эффект, согласующийся с идеей квантификации света на фотоны с разными энергиями, вроде бы говорил о том, что свет состоит из частиц, а не из волн – и всё равно он создавал такую интерференционную картину, проходя через две щели.
Дальше ещё страньше. В 1920-х физики решили провести тот же эксперимент, только с электронами вместо фотонов. Что случится, если направить поток электронов (например, от радиоактивного источника, испытывающего бета-распад) на две щели с экраном позади них? Какую картину мы увидим?
Как ни странно, источник электронов также даёт интерференционную картину!
«Погодите-ка»,- сказали все. «Каким-то образом электроны интерферируют с другими электронами от источника распада. Давайте-ка будем пускать их поодиночке и посмотрим, что получится на экране».
Поэтому они так и сделали, и начали смотреть, какая картинка будет вырисовываться после каждого электрона. Вот, что они увидели.
Получилось, что каждый электрон интерферировал сам с собой, проходя через щели! Чот и привело физиков к вопросу о том, как это происходит – раз электроны являются частицами, они могут проходить только через одну из щелей, словно камушки или пульки.
Так как же? Они сделали «ворота» (в которые можно светить фотонами, чтобы те взаимодействовали с тем, что проходит через щель), чтобы определить, через какую щель проходит каждый конкретный электрон. В результате, конечно, получилось, что электрон проходил через одну из двух щелей. Но затем, посмотрев на получающуюся картинку, они обнаружили, что она превратилась в картину, нарисованную частицами, а не волнами. Иначе говоря, электрон будто бы знал, наблюдаете вы за ним или нет!
Или, как говорят физики, акт наблюдения изменяет результат эксперимента. Это может показаться странным, но именно это и происходит во всех квантовых системах, организованных таким образом: всё работает так, как будто оно находится в волновой суперпозиции всех возможных результатов, но как только вы делаете ключевое «наблюдение», оно заставляет систему выдать вам один реальный ответ.
Другой пример, о котором говорит наш читатель, это квантовая запутанность.
Многие частицы можно создать так, что они будут находиться в запутанном состоянии: когда вы будете знать, например, что у одной должен быть положительный спин, а у другой – отрицательный (например, ±? для электронов, ±1 для фотонов, и т.п.), но не знаете, у какой из них какой спин. Пока вы не совершите измерение, вам придётся обращаться с ними так, будто каждая частица находится в суперпозиции позитивного и негативного состояния. Но когда вы «наблюдаете» свойства одной из них, вы сразу же узнаёте о соответствующем свойстве другой.
Это странно – как и в случае с электронами, проходящими через щель, частицы ведут себя по разному, в зависимости от того, находятся они в суперпозиции состояний, или же их заставили принять одно из «чистых» состояний. В теории можно запутать две частицы, передвинуть одну из них на расстояние светового года, пронаблюдать первую, узнать её спин, и сразу же узнать спин другой. Вам не надо будет ждать год, чтобы сигнал пришёл к вам со скоростью света.
Если вам кажется, что это странно, то так оно и есть. Сам Эйнштейн был обескуражен этим, и решение этого, сделанное Беллом, состоит в том, что квантовая запутанность – это нелокальный феномен.
Если вы наблюдаете две частицы, а затем разводите их на большую дистанцию, то получаете (а). Если вы запутываете их, а затем разводите, они обе не определены, пока вы не одну из них не наблюдали (b). Но, пронаблюдав одну из них, вы тут же узнаёте состояние другой (с).
При этом тот, кто находится рядом с частицей, отодвинутой на световой год, не сможет заметить в ней никаких изменений, когда вы измерите свою. Только после того, как вы сведёте ваши частицы вместе (или передадите информацию о них, что ограничивается скоростью света), вы сможете пронаблюдать состояния обеих частиц.
Теперь можно ответит на вопрос читателя: что есть наблюдение?
Несмотря на то, что вы могли подумать, прочтя эти строки, наблюдение не имеет ничего общего с вами, с наблюдателем. Все разговоры про измерения и наблюдения прячут правду – чтобы произвести эти измерения, вам надо сделать так, чтобы квантовая частица провзаимодействовала с той, которую мы пытаемся наблюдать. И если нам нужно провести эти измерения, нам нужно, чтобы это взаимодействие прошло с определённым уровнем энергии.
Это не имеет ничего общего с вами или с «актом наблюдения», а зависит от того, провзаимодействуете ли вы с достаточной энергией для того, чтобы «сделать наблюдение», или, иначе говоря, удастся ли вам перевести частицу в одно из квантовых состояний.
Для электрона, проходящего сквозь щель, это означает взаимодействие с фотоном, который ограничит его позицию достаточно для того, чтобы он явно прошёл через одну из щелей. Для фотона со спином +1 или -1 это означает проведение измерения чувствительного к его поляризации, что означает взаимодействие, чувствительное к типу электромагнитного поля, создаваемого фотона.
Поэтому, наблюдение – это квантовое взаимодействие, достаточное для определения квантового состояния системы.
Комментарии (112)
Rezzet
08.05.2016 04:13+1Да но что такое квантовое стирание, и почему оно отменяет квантовое взаимодействие?!
lavmax
08.05.2016 12:00Из того, что я понял, в статье приводится объяснение «по Саскинду», которое лично я считаю мягко говоря не очень (несмотря на его безусловно огромные заслуги в квантовой механике). И «не очень» оно на мой взгляд именно из-за квантового стирания или отложенного наблюдения.
Xu4
08.05.2016 05:28-3Или, как говорят физики, акт наблюдения изменяет результат эксперимента
Всё нормально. В жизни так постоянно происходит. Человек говорит одно, а когда его ловят за руку, он начинает говорить другое. :)
А если серьёзно, то, мне кажется, нужно делать замеры инструментами, не влияющими на объект измерения. Ну, например, если привязать к человеку жгут и измерять как меняется его натяжение, пока он удаляется, чтобы понять как далеко он переместился — это измерение, влияющее на результат, потому что жгут будет мешать бежать (чем дальше, тем сильнее). Зато, если перемещения ног замерять с помощью датчиков, связанных радиоволнами, то влияние их на результат минимально, потому что радиоволны не влияют на количество усилий, а сами датчики весят очень мало, чтобы их размещение на теле затрудняло бег.
Точно так же, карпускулярно-волновые явления вполне могут оказывать какое-нибудь влияние на, например, гравитационные поля или волны. И если пользоваться инструментами, основанными на гравитации, вполне может оказаться, что такие измерения будут оказывать минимальное влияние на объект. Это я для примера. Я понимаю, что на текущем уровне развития знаний и технологий аспекты гравитации не используются.
Duduka
08.05.2016 07:57Ваша ошибка в самом концепте: «объект измерения». Объектом называется абстракция(категория) познавательной деятельности на которую направлен этот процесс, и чаще всего, имеющий длинный список деталей ускользающих из этого процесса. Как например: в вашем примере не учитывается ни вес/инерция/… человека, ни гравитационное/… взаимодействие с остальной Вселенной, ни цвет глаз, соотношение материи/антиматерии в установке, ширина щели, и другие мелочи, которые могут вылезти в уравнении состояния вашего объекта измерения.
В уравнение состояния «элементарных» частиц входит геометрия установки, через «потенциалы» и «пути», инерцию относительно установки. И понятие «бытийственности» сильно ограничено самим актом его установления, для которого необходимо соорудить «нечто» способное зафиксировать эту «бытийственность», «геометрия» которого будет связанна с этим актом, а не какими-то другими. Если «человек» был хитрый «законопослушный», и отвязался в промежутки между измерениями, привязал другого/других…
Поэтому, считать «законопослушные» корпускулярна-волновые явления, как оторванные от самого акта их идентификации — очень наивно, они даже «есть» всего лишь с некоторой вероятностью и неопределенностью, т.к. на одном световом конусе(с этим событием, актом) могут находиться «несколько» «причин», так и «следствий». Но можно попытаться построить пересечение разных световых конусов «установленных» актов проявления причин/следствий, которые и можно считать явлением, и сами измерения — часть его самого, и… Очень сильно влияют на него, вплодь до проявления или не проявления.
DrSmile
08.05.2016 22:31мне кажется, нужно делать замеры инструментами, не влияющими на объект измерения
Квантовая механика прямо говорит, что такие измерения невозможны. Чем больше информации получено при измерении, тем сильнее будет меняться объект в процессе. По научному это называется «унитарность эволюции», в некотором смысле можно считать это законом сохранения информации.
RigelNM
09.05.2016 17:35Это невозможно. Любое измерение подразумевает обмен информацией, а значит квантовое взаимодействие.
Survtur
09.05.2016 17:51+3Самое интересное, что когда говорят, что, частицы — волны, болшинство представляе себе какую-то почти осязаемую волну. Но на самом деле это как волна преступности. То есть волна проявляет себя в том, что где-то на пути это волны происходят преступления.
Дело в том, что в «реальном мире» электронов проходящих сквозь щели нет. Есть волны вероятностей обнаружения электрона в том или ином месте. Поставляя экран или любой другой датчик, способный позать положение электрона, мы эту вероятность реализовываем (схлопываем) и получаем то, что собственно и называем электроном. Другого способа наблюдать электрон вроде бы нет, наблюдение == схлопывание волны вероятностей.
В двухщелевом эксперименте набюдая электрон ставя экран в после одного из отверстий, мы обнуляем волну вероятности, так что волне из другого отверстия становится не с чем интерферировать, вот полосатая картина и пропадает.
В экпериментах вроде двухщелевого или в интерферометрах, нет смысла спрашивать, где именно пролетел электрон. Можно только обсуждать картину распеределения веротностей, то как она меняется при появлении щелей на пути или при перекрыти одной из щелей детектором.
CyberAndrew
09.05.2016 19:11Так в том-то и дело, что элементарные частицы нельзя наблюдать без взаимодействия с ними. Чтобы «увидеть» электрон, нужно чтобы он как-то провзаимодействовал с другими частицами. И принципиально нет никаких «датчиков», которые не влияют на электрон.
W0lT
10.05.2016 11:21На самом деле такие попытки производятся, и ученые как раз копают в направлении минимального воздействия на систему: ru.wikipedia.org/wiki/Слабое_измерение, www.membrana.ru/particle/1901
2morrowMan
08.05.2016 11:29+2Буду благодарен, если кто-то хорошо разбирающийся в этом эксперименте, поможет со следующими вопросами, которые меня мучают:
1) Как отличают результат с наблюдением и без наблюдения? Без наблюдения — это как вообще?
2) Все ли уверены, что фотоны, проходя сквозь отверстия, никак с ними (с материей) не взаимодействуют, что может влиять на результат? Для фотонов это может быть целый туннель, от стенок которого, например, они могут отражаться…
3) Эксперимент проводился в вакууме или воздух 100% никак не влияет на результат?
4) Ну и такой саркастический вопрос: вода (молекула воды) — частица или волна? )
Gallifreian
08.05.2016 11:54+3Собственно, касательно вашего последнего вопроса: все частицы (и любые объекты) являются одновременно и волной и частицей; однако, согласно формуле де Бройля, lambda (длина волны) = (Planck constant)/momentum. Согласно формуле, для массивных объектов длина волны меньше размера атома, соответственно наблюдать как пингвин волной проходит через лед нам не придется.
DrSmile
08.05.2016 22:18Это широко распространенное заблуждение. На самом деле, понятия «волна» и «частица» относятся к разным объектам. Волной является вся вселенная в целом и только в редких частных случаях из этой вселенской волновой функции можно выделить множители, относящиеся к отдельным частицам или более крупным объектам. В общем, частиц много, а волна одна. Например, состояние «запутанности» характеризуется как раз тем, что волновая функция системы из двух частиц (само существование которой подразумевает достаточную изолированность этой системы от внешнего мира) не представима в виде произведения волновых функций отдельных частиц.
Gallifreian
09.05.2016 00:27Интересно. Есть литература по теме?
DrSmile
09.05.2016 03:37В принципе, любой учебник по квантмеху, когда доходит до систем из более чем одной частицы.
Из научно-популярного, лучшее, что мне попадалось, — вот этот цикл статей.
lavmax
08.05.2016 12:09+1На первые три вопроса возможно частично вам ответит это видео (сорри, качество паршивое, перевод еще хуже) https://www.youtube.com/watch?v=v2J4lJAvpLM, но я уверен вы сможете нагуглить больше самостоятельно, ищите «квантовое стирание».
Если коротко.
1. Без наблюдения это когда в момент пролета частицы через щели, мы не знаем (не наблюдаем) через какую она пролетает. Потом можем наблюдать сколько влезет, правда это повлияет на результат эксперимента в прошлом, т.е. когда частицы собственно пролетали через щель (квантовое стирание).
2, 3. Ни воздух ни форма щели не влияют на эксперимент (по крайней мере такого влияния не обнаружено).
И еще по поводу 2 и 3. Опыт Юнга вроде самый известный эксперимент в истории физики. Его повторяли все кому не лень. И даже те, кому лень. Причем повторяли именно с целью опровергнуть его результаты. И длится это уже почти 100 лет. Безрезультатно. Т.ч. просто поверьте, что эксперимент «чист».Gallifreian
08.05.2016 12:20+1Зачем верить, можно даже дома повторить. В default_search_engine куча результатов по запросу «Young's experiment at home».
andreymal
09.05.2016 17:53Вариант с электронами поодиночке по данному запросу сходу обнаружить не смог, а с лазером и так в принципе всё понятно и неинтересно, придётся верить
masai
09.05.2016 14:23+1Как отличают результат с наблюдением и без наблюдения? Без наблюдения — это как вообще?
Это вообще один из открытых вопросов. Есть несколько интерпретаций. В одних наблюдателя особо никак не называют, просто говорят, что когда он наблюдает, суперпозиция «схлопывается» в какое-то одно состояние случайным образом. В других наблюдатель является частью системы и его самого надо наблюдать, чтобы понять, что он там наблюдает (и тут возникает вопрос, а что такое сознание). В третьих в момент наблюдения реализуются все возможности за счёт распараллеливания вселенной, в каждых из которых наблюдатель видит разное. И т. д.
В общем ничего не понятно, но квантовая механика работает.
Все ли уверены, что фотоны, проходя сквозь отверстия, никак с ними (с материей) не взаимодействуют, что может влиять на результат? Для фотонов это может быть целый туннель, от стенок которого, например, они могут отражаться…
Без квантовой механики результаты не объяснить, даже если предположить, что такое взаимодействие есть. И даже если предположить, что есть (классическое, не квантовое) взаимодействие, природу которого вы мне знаем.
Итог опытов всегда один. Если мы узнали (неважно, как) характеристики фотона, то интерференции нет.
Эксперимент проводился в вакууме или воздух 100% никак не влияет на результат?
Для фотонов разница не особо существенна. Диэлектрическая проницаемость воздуха практически равна единице. Но такие эксперименты и в вакууме проводили.
Throwable
10.05.2016 11:361). Без наблюдения система находится в суперпозиции собственных состояний. Например, квантовая монетка находится в суперпозиции «орла» и «решки». Это и есть результат без наблюдения. Над квантовой системой можно проводить операции, не нарушая когерентность.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C
2). Зависит от длины волны фотона. Если она заведомо больше щели, то структурные эффекты материала не сказываются.
3). В данном случае эффекты среды, как то — укорочение длины волны и замедление распространения, не играют роли и не влияют на результат.
4). Даже Вы отчасти волна. См. волны де-Бройля. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B_%D0%B4%D0%B5_%D0%91%D1%80%D0%BE%D0%B9%D0%BB%D1%8F
Для самостоятельного осмысления предлагается посчитать длину волны де-Бройля для молекулы воды.
EvilGenius18
08.05.2016 12:43+1Так все же, что, если квантовая запутанность просто определяет состояния частиц заранее, и при разносе их в различные места, и наблюдении первой, вы сразу же будете знать состояние 2й, не потому, что квантовая запутанность имеет свойство мгновенно изменять состояние частиц, как далеко бы они не находились, а потому, что состояние обоих уже определенно?
Это ж ведь, как положить в 2 коробки по одной из перчаток в каждую, и даже после перемещения одной из них в другую галактику, открыв одну из коробок вы увидите правую или левую перчатку, и состояние второй будет сразу же известно, т.е. если у вас в коробке правая, то очевидно, же что в другой коробке левая, не смотря на то, что даже свету понадобятся миллионы лет, для переноса информации из одной галактики в другую.
Может быть при квантовой запутанности, 2 спина не могут быть одинаковыми, и просто поворачивают друг друга в противоположные состояния магнитными полями из-за какого-нибудь еще не открытого нами физического взаимодействия спинов частиц?
CaptainFlint
08.05.2016 13:25+3Проблема в том, что левость-правость перчатки хоть и не известна нам, но изначально зафиксирована. Спин же у частицы (как и прочие квантовые характеристики) не определён заранее, а принимает конкретное значение лишь в момент измерения. Это доказывается теоремой Белла, результаты которой проверены на практике. (Эксперименты, правда, кое в чём критикуются, но опровержения пока не было.)
DrZlodberg
08.05.2016 14:09+1Помнится была статья про возможность т.н. мягких измерений. А удавалось ли в их результате получать разные значения параметров, или все измерения давали один результат?
Всё-таки отсутствие опровержений это не совсем равно подтверждению.CaptainFlint
08.05.2016 16:09+3Помнится была статья про возможность т.н. мягких измерений. А удавалось ли в их результате получать разные значения параметров, или все измерения давали один результат?
Со слабыми измерениями я плохо знаком. Насколько я помню, в комментариях кто-то рассказывал, что для повторного измерения надо делать откат системы в исходное состояние, и что для этого необходим доступ ко всей системе целиком, т. е. к обеим запутанным частицам. В этом случае использование слабых измерений для передачи данных теряет смысл.
Всё-таки отсутствие опровержений это не совсем равно подтверждению.
Я имел в виду, нет опровержений результатов теоремы. То есть, имеются, пусть в чём-то и критикуемые, но полноценные научные эксперименты, подтверждающие выводы теоремы, и при этом нет ни одного эксперимента, где эти выводы были бы опровергнуты.DrZlodberg
08.05.2016 18:40Доступ к обоим частицам может подразумевать не измерение, а повторную инициализацию, что ломает всю мягкость.
В общем тема интересная, но мутная.
kiruha87
09.05.2016 17:51+1Да, Вы правы. Квантовая запутанность обычно означает, что две частицы (возьмем частицы с полуцелым спином) находятся в состоянии суперпозиции 1/sqrt(2)*(|ud> -|du>) (|ud> — это состояние в котором проекция спина первой частицы на ось z равна 1/2, а второй соответственно -1/2, |du> — соответственно наоборот), то есть при измерении проекции спина на ось z любой из двух частиц мы с 50% вероятностью будем получать значение 1/2 и с такой же вероятностью -1/2. Измерения приводят к тому, что состояние системы коллапсирует в то состояние, которое измерено, а именно, если проекция спина первой частицы измерена как 1/2, то состояние системы теперь |ud> и это означает, что проекция спина второй частицы при измерении со 100% вероятностью окажется -1/2.
Аналогия с перчатками в данном случае очень хорошая. В самой запутанности состояния не важна квантовость.
Что касается взаимодействия: два электрона оставленных рядом друг с другом будут переходить в запутанное состояние 1/sqrt(2)*(|ud> -|du>) за счет магнитного взаимодействия спинов, так как это состояние имеет нулевой полный спин и соответственно меньшую энергию по сравнению с другими возможными состояниями |uu>, |dd>, 1/sqrt(2)*(|ud>+|du>). Состояние 1/sqrt(2)*(|ud>+|du>) имеет нулевую проекцию спина, но полный спин для этого состояния равен 1 и энергия его такая же как и для |uu> и |dd>. И да, от расстояния между электронами будет зависеть время перехода, чем дальше, тем время больше.
pronvis
08.05.2016 14:30Странное объяснение про запутанные пары. «При этом тот, кто находится рядом с частицей, отодвинутой на световой год, не сможет заметить в ней никаких изменений, когда вы измерите свою. Только после того, как вы сведёте ваши частицы вместе (или передадите информацию о них, что ограничивается скоростью света), вы сможете пронаблюдать состояния обеих частиц.»
Это означает что мы не можем воспользоваться квантовой запутанностью с целью мгновенной передачи информации? И что означает вот это «или передадите информацию о них»?
То есть допустим мы развели запутанную пару на световой год, поставили на обоих концах по «человеку», далее один человек делает измерение на своей запутанной частице и посылает почтового голубя с инфой о измерении второму человеку. Второй человек не видит никаких изменений в своей частице в момент измерения первым, но вот когда к нему подлетит голубь и он прочитает письмо, вот в этот момент его частица магическим образом изменится? Что-то здесь явно не так.vedenin1980
08.05.2016 15:11+1С запутанные парами все просто, берем две запутанные частицы, разносим их на световой год и каждый начинает измерять свои частицы. У одного наблюдателя получается 01000111000, у второго 10111000111. При этом считается, что данные последовательности не зашиты изначально, а получаются мгновенно. Но с другой стороны, нет никакого способа передать таким способом информацию быстрее скорости света, так как изменить эти последовательности нельзя. С практической точки зрения можно считать что информация просто была сохранена в момент спутывания частиц. То есть такое поведение это лишь внутреннее «разборки» запутанных частиц не нарушающие ограничения на передачу информации со скоростью света ОТО.
pronvis
08.05.2016 15:19Спасибо. Я слышал что способ передачи информации через запутанные частицы использовались при выборах где-то в Европе.
«В локальных масштабах квантовое шифрование уже использовалось на практике – например, на выборах в городской совет Женевы в 2007 году (фото с сайта afif.ch).»vedenin1980
08.05.2016 15:34+2Поискал в инете, судя по всему это не способ передачи информации, а способ сделать квантовый ключ-токен, то есть имея два устройства с запутанными частицами всегда можно быть уверенным, что с тобой общается именно владелец того же ключа что и у тебя. Такой физический генератор постоянно меняющихся ключей доступа получается. В принципе, его аналогом будет две флешки на которых записаны две одинаковые очень большие последовательности случайный чисел. И которые невозможно скопировать или подделать.
maxpsyhos
08.05.2016 16:07+2Квантовая криптография — это вообще о другом. Это не шифрование сообщения, а физическая защита канала передачи. Там фокус в том, что снятие информации искажает носитель, и таким образом палит факт прослушки или подмены. Хотя при такой низкой скорости, скорее всего они использовались для обмена ключами для обычной криптографии.
qbertych
08.05.2016 17:38+1Квантовая криптография — это про генерацию ключей при помощи запутанных частиц. После этого информация шифруется этим ключом и передается по классическим каналам связи.
gearbox
08.05.2016 15:30-1Ни разу не физик но всегда интересовал вопрос — в опыте с интерференцией электронов, мы ведь не можем наблюдать электроны напрямую. Мы видим только свет. Не значит ли это что наблюдаемая в опыте с электронами интерференция является проявлением свойств фотонов, и не стоит ли подумать над тем откуда они появились?
vedenin1980
08.05.2016 15:40Не обязательно свет, есть разные способы «увидеть» электроны, можно измерять например электрическое поле. Интерференция это свойство всех частиц меньше определенного предела, насколько я знаю даже атомы некоторых веществ тоже можно использовать в этом опыте.
gearbox
08.05.2016 16:05можно и используют. Была статья про белковые молекулы. Но все что мне попадалось — в итоге фиксировали картинку, то есть свет. Опыт с интерференцией с наблюдением поля я не встречал. Не поделитесь ссылкой?
mayorovp
08.05.2016 19:59По-идее, фотоматрицы, используемые в цифровых фотоаппаратах, должны реагировать на электроны. Только надо с инициализацией что-то придумать, потому что попавший в ячейку электрон уменьшит ее заряд, в отличие от фотона, который его увеличивает.
efremov
10.05.2016 09:06+1Вопрос правильный и он подводит к сути процесса измерения: для получения ответа о тестируемой системе нам нужно провзаимодействовать с ней измерительным прибором. Причем, в конечном итого измерительный прибор должен так изменить свое состояние, чтобы мы это заметили нашими органами чувств. Как правило, зрением. И вопрос о том, что же на самом деле означает изменение состояния прибора — один из важнейших, задаваемых экспериментатором. Ученый обязан досконально знать принцип работы прибора. Мы действительно должны убедиться, что на интерференционная картина определяется именно электронным потоком, а не вторичным излучением. В данном случае опыт с интерференцией электронов, если не ошибаюсь был впервые проделан в 1961 году Клаусом Йенсоном. К этому времени квантовая теория была уже рабочим инструментом и принцип действия фотопластинки (в классическом опыте) и принципы люминисценции (в случае опыта с экраном, покрытым люминофором) были уже известны.
MaximChistov
08.05.2016 16:19Самый сок не упомянули. Электрон переставал интерферировать сам с собой, даже если датчик был на щели А, а электрон проходил через щель В! То есть между датчиком и электроном связь оставалась даже когда не было прямого взаимодействия. Он как будто «знал» что его измеряют
vedenin1980
08.05.2016 16:55Это не самый сок, самый сок в том что называется «квантовый ластик с отложенным выбором». Не знаю насколько правда, но в инете утверждается что частица «знает» будут ли его измерять в будущем. Грубо говоря если включить датчик уже ПОСЛЕ того как частица прошла щель будет линия, если не включить будет интерференция. Если это правда получается, что либо частица берет информацию из будущего, либо существуют параллельные вселенные…
herr_kaizer
08.05.2016 18:13Ничего она не берёт из будущего, эксперимент только доказывал, что интерференция ломается самим фактом извлечения информации.
Dmitry_Dor
08.05.2016 19:03+1Грубо говоря если включить датчик уже ПОСЛЕ того как частица прошла щель будет линия, если не включить будет интерференция.
В данном случае тоже действует принцип суперпозиции. Нельзя сказать точно, в какой точке пути находится частица, не произведя измерения. Частица находится где-то между источником и экраном, и если в этот промежуток времени произвести измерение на щели, то это окажет на неё влияние.
vanyatwo
08.05.2016 20:39Мне кажется — это предположить вполне легко.
Скорость электрона мы знаем. Расстояние до цели — тоже. В чем проблема включать датчик, когда он пролетел через промежуточную щель? Мы можем предположить данный момент.Dmitry_Dor
08.05.2016 20:55В чем проблема включать датчик, когда он пролетел через промежуточную щель?
Проблема в том, что это можно предположить лишь с определенной долей вероятности. Точно также, как можно предположить, что электрон «пролетит» через какую-то из двух щелей. Однако если вы это зафиксируете, то не будет наблюдаться его интерференции. То же и с моментом фиксации.vanyatwo
08.05.2016 21:05Каким образом это связано с моментом фиксации? Вы сравниваете совершенно разные показатели.
Я понимаю, почему и как происходит интерференция — не надо перепечатывать то, что здесь написано несколько раз.
Электрон реагирует на измерение, поскольку само измерение является взаимодействием с электроном. В данном случае электрон ведет себя как волна — в этом и соль, что независимо от измерения первой или второй щели — он об этом узнает — мы влияем на волну.
Теперь по поводу измерения после прохождения. Есть опыты, которые показывают, что скорость электрона нестабильна? Предположим, что максимум расхождения показателей — 10% от среднего.
Электрон достигает цели за n время.
Цель находится на расстоянии S, а щель — S/2.
Что мешает нам включать датчик через n*0,75 времени после выстрела электрона?
В случае измерения во время прохождения — мы взаимодействуем с «полем» электрона. Оно «размазано» на обе щели в рамках нашего с вами пространства.
В случае измерения после прохождения (предположительно на основе статистики) — мы взаимодействуем с датчиком и с пространством, в котором нет «поля» электрона. Или у нас «поле» электрона уже размазано не только в пространстве, но и во времени?Dmitry_Dor
08.05.2016 21:33Или у нас «поле» электрона уже размазано не только в пространстве, но и во времени?
Условно говоря, «поле» электрона «размазано» на пути от источника до экрана.
Посмотрите Основы квантовой механики на примере двухщелевого эксперимента
Эпиграф оттуда- попытка вообразить картину элементарных частиц и думать о них визуально — значит иметь абсолютно неверное представление о них.
В. Гейзинберг
vanyatwo
08.05.2016 21:40-1А я и не думаю о них «визуально».
n — время от пуска до удара (предположительно)
Я предполагаю, что если мы через n*1.2 время после удара заменяем цель другой (а перед следующим выстрелом — возвращаем) — то мы не будем наблюдать в итоге интерференцию (или сколь нибудь другое влияние электронов) на вторую цель.
Так понятно?
То, что «квантовая» физика омг какая крутая и «если вы ее поняли, то вы ничерта не поняли» — не дает вам права нарушать причинно-следственные связи. Да и в целом — не нравится, что популяризация квантовой физики часто выглядит как откровение элиты.herr_kaizer
08.05.2016 22:16Ваш спор изначально бессмысленный, потому что первый комментарий не имеет ничего общего с экспериментом, о котором в нём говорится.
vanyatwo
08.05.2016 22:18Опыт в первом комментарии не имеет ничего общего с экспериментом, о котором говорится где?
herr_kaizer
08.05.2016 22:21В нём же. «Квантовый ластик» вообще не о том, о чём этот комментарий говорит и о чём вы сейчас спорите.
vanyatwo
08.05.2016 22:27Прочитал об эксперименте. Каким образом генератор 2 полу-фотонов, являясь по факту взаимодействием на исходный электрон — не влияет на интерференцию? Или он на нее не влияет, пока мы не узнаем, генерировал он фотоны или нет?
- попытка вообразить картину элементарных частиц и думать о них визуально — значит иметь абсолютно неверное представление о них.
Jogger
08.05.2016 22:55Но ведь если это действительно работает так — то можно передавать информацию быстрее скорости света, разве нет?
masai
09.05.2016 12:27К сожалению, нельзя. У вас не получится (условно говоря) пропускать один электрон через две щели на Земле и Марсе, так как он движется с досветовой скоростью. Всё, что «передаётся» быстрее света — это информация об исходе измерения.
Например, у вас две частицы, каждая из которых может находится в состоянии 0 или 1. Всего возможно 4 состояния системы из пары частиц: 00, 01, 10, 11. Можно приготовить систему, в которой ненулевые вероятности будут только у 00 или 11. Это означает, что частицы после измерения будут в одинаковом состоянии. Тогда если разделить частицы и над одной из них провести измерение, то состояние другой будет тем же. Случайным, но тем же, даже если она в другой галактике к этому времени будет. Но информацию так не передать.Jogger
09.05.2016 13:04В комменте, на который я ответил, утверждается что если начать наблюдение за щелью уже после пролёта электрона, это повлияет на картину на мишени. Если это верно, то ставим щель около земной орбиты(на самой земле плохо — она вращается), а мишень — за несколько световых лет. Ждём эти самые несколько лет, в течении которых постоянно пропускаем электроны через щель. Когда первые электроны достигают мишени — мы можем начинать передачу. Когда мы включаем наблюдение — на мишени рисуется картинка для частиц (условно «1»), когда выключаем — на мишени рисуется картинка для волн (условно «0»). Скорость ограниченна только тем, что для создания картинки нужно некоторое количество электронов, но это всё равно на несколько порядков быстрее скорости света (секунды/минуты против тех самых нескольких лет, на которые мы отстоим от мишени).
Я сильно сомневаюсь в такой возможности, поэтому скорее всего просто неверно описано явление в комментарии на который я ответил.masai
09.05.2016 13:49+2А, теперь понял, что вы имеете в виду. Нет, увы, всё равно не получится передать информацию. «Квантовый ластик с отложенным выбором» работает иначе. Нельзя вдогонку отправить информацию.
Грубо говоря, в том эксперименте ставили детекторы между щелью и экраном и использовали/не использовали детекторы после того, как электрон прошёл щель, но ещё не достиг детектора. Там суть эксперимента суть была в том, что не щель или детектор решают, а сам факт, измерили мы электрон или нет. Если измерили, то разрушили интерференцию, если нет — не разрушили. Но когда электрон уже улетел, мы его не измерим.
TheSlavuti4
09.05.2016 17:54-3Я читал немного про другое. Показания датчика записывались на носитель. Если глянуть на экран — то интерференции не будет. Но если датчик работает, но показания не записываются — интерференция есть.
faiwer
08.05.2016 21:02Вопрос. По поводу квантового стирания и передачи информации на большие расстояния. Судя по тому, что мне удалось понять, касательно квантового ластика, мы можем управлять результатами эксперимента в будущем, т.е. после того, как сам эксперимент произошёл, заставляя волновую функцию схлопнуться тем или иным образом. Ну т.е. мы либо уничтожаем данные, которые заставят тот же фотон вести себя как волна, либо нет, и тогда он ведёт себя как частица. А что если мы усложним схему. Добьёмся того, чтобы функция не схлопывалась до тех пор, пока мы этого не захотим, а затем либо уничтожим доп. данные, либо нет, в зависимости от того, чего мы хотим передать. Т.е.:
- что-нибудь запутываем
- улетаем на 1 парсек друг от друга
- условившись ровно через X времени, что А схлопнет функцию
- Б смотрит что получилось.
И либо у Б интерференция, либо нет. Ну или там состояния спинов. Не суть важно. Получается, что А может повлиять на то, что увидит Б? И произойдёт это мгновенно. А так как они договорились о времени передачи информации заранее, и Б нет нужды ждать от А информации: посмотри, я всё сделал, то выходит, что это передача информации быстрее C. И если заранее заготовить таких вот частиц миллионами, то можно узнавать, что происходит на Земле, будучи на Проксиме Центавра, без задержки в 4 года. Насколько я понимаю, современная физика считает, что это невозможно. Отсюда вопрос — где именно я ошибаюсь?
vanyatwo
08.05.2016 21:11Вы ошибаетесь в том, что результат измерения Б хоть как-то зависит от того, был ли произведено измерение А или нет.
Грубо говоря — в момент, когда пара стала запутанной — всё предрешилось. Просто мы об этом не знаем. И никакие манипуляции в измерении А не повлияют на измерение Б. Но да, на основе физической модели частицы мы понимаем, что если частица А такая, то Б — обязательно другая.faiwer
09.05.2016 19:49Был 1 пример. Там была очень грубая аналогия, с всё тем же двущелевым экспериментом, но с конвертами. Дескать опыт проводится без участия человека, а данные с датчиков в щелях и на доске записываются на разные носители. На бумагу, которая автоматически помещается в конверт с подписью "с экрана" или "с щели". И дескать, если конверт с данными сжечь, не раскрывая его, то будет интерференция, т.к. информацию о том, через какую щель прошла частица мы уничтожили и теперь ничего знать не можем. А если конверт существует, а мы полезли в данные экрана, ну или вскрыли конверт, то интерференции не будет, т.к. мы знаем траекторию полёта частицы.
Вот это видео. Насколько я понимаю, сия аналогия ну очень грубая, и проведя эксперимент так, как Том говорит, мы тех же результатов не получим. Т.е. он объясняет сам принцип. Но если принять его слова как есть, а не как аналогию, то можно заранее договорившись, улететь куда-нибудь на парсек со 2-м конвертом (в котором данные от экрана), а люди оставшиеся на Земле решат сжигать 1-ый (с данными от датчиков) или не сжигать. Такая вот бинарная передача данных.
Если я правильно понимаю, то волновая функция хрупкая, и такие грубые вещи как запись на носитель 100% её всхлопнут. Так что ничего не получится. Но если представить, что всё таки удасться её удержать в таком виде, то выходит, что если улетев на парсек мы можем прочитать данные в конверте с экрана, то они должны зависеть от того, есть ли хоть где-нибудь в пределах досягаемости данные с датчиков в щелях. Т.е. мы ведь можем этот парсек и назад пролететь, чтобы проверить — а не обманула ли нас природа? :)
Вот хотелось бы понять, в чём тут загвоздка. В том что пример излишне груб или есть что-то фундаментальное, что даже в рамках такого грубого примера обломает всю малину?
faiwer
09.05.2016 19:55Был ещё вот пример. С линзами и даун-конверторами. И в комментариях народ говорил, что даже удаляя линзы (которые могут либо потерять данные о траектории, либо нет) на чудовищные расстояния, работа системы не сломается. Но ведь если мы удалим линзу на ну очень большие расстояния, хотя бы на тот же Марс, то мы можем просто убрать линзу ещё до того, как фотон до неё долетит :D
И обломать всю малину уже связанному фотону, который прилетел в экран. Тут я тоже жертва грубых аналогий или всё таки не понял чего-то основного?vanyatwo
09.05.2016 21:41Ушел «курить» материал. Если это действительно так, как вы объясняете — вот он, механизм моментальной передачи информации на любые расстояния. Осталось «допилить» :)
masai
09.05.2016 12:14Проблема именно в том, как именно вы будете проверять есть суперпозиция состояний или нет. Скажем, проводите вы двухщелевой эксперимент с тем миллионом частиц. У вас всё равно получится интерференционная картина. Такая же, как у А, да, но это вам ничего полезного не даёт. Вы даже не можете быть уверены, что А не забыл провести измерения.
vedenin1980
09.05.2016 12:26А посылает по одной частице в секунду в щель, если хочет передать 0, делает её частицей (включает детектор), если хочет передать 1 — волной. Б посылает так же по запутанной частице в щель, но не включает детектор, и смотрит есть ли у него суперпозиция или нет. То есть получает бинарную информацию от А. Но это в случае если верно что кто-то сумел получить такое поведение запутанных частиц в этом эксперименте, в чем я очень сомневаюсь, так как это нарушение и скорости передачи ОТО и теории запутанных частиц.
masai
09.05.2016 12:39Это не так работает. А не может запретить частицам, которые имеются у Б, интерферировать самим с собой. Скажем, «запутали» вы спины электронов, а двухщелевой эксперимент не про спины, а про координаты.
DoNotPanic
10.05.2016 23:47Подумал о том же, о чём и faiwer. А то в последнее время журналисты раздули некоторую шумиху вокруг спутанных фотонов, но по сути в текущем виде ничего особо нового там нет, по моему скромному мнению. А вот если поставить более специфический эксперимент, с идеей, похожей на упомянутую в статье экспериментальную проверку волн де Бройля…
Итак, как преложено выше, запутываем электроны. У одного пучка меряем спин. Второму пучку даём ещё немного отлететь, а дальше — нужна система, разводящая электроны с разными спинами к двум щелям, с помощью магнитного поля. Получаем как раз интерференцию: если у электронов спины в состоянии суперпозиции, то они не будут заранее знать, в какую щель им полететь, наблюдаем интерференционную картину. Если не в состоянии суперпозиции, а «считаются измеренными», за счёт измерения другого, спутанного электронного пучка, то они полетят в конкретные щели и покажут другую статистику.
Пока не вижу, в чём может быть прокол.
jauseg
08.05.2016 22:26Интересно, зачем так сделано? Что было бы, если бы измерение, через какое отверстие пролетел электрон, не влияло бы на распределение?
Jogger
08.05.2016 22:47Мне непонятна фраза в статье «частицы ведут себя по разному, в зависимости от того, находятся они в суперпозиции состояний, или же их заставили принять одно из «чистых» состояний»
Что значит ведут себя по-разному? Насколько я понимаю, ведут они себя точно так же, и это подтверждается другой фразой «При этом тот, кто находится рядом с частицей, отодвинутой на световой год, не сможет заметить в ней никаких изменений, когда вы измерите свою»
Кто-нибудь может мне пояснить, что имеется в виду?masai
09.05.2016 12:18В самом деле непонятно, что имел в виду автор. Наверное, всё же тот факт, что если у нас есть суперпозиция, то мы не можем сказать ничего определённого про результаты измерения.
Spewow
09.05.2016 09:08Электрон «знал» что за ним наблюдают?
Но ведь поставив щелёвую решетку мы уже наблюдаем за ним и он показывает картину поведения волны, на задней стенке «датчике». Съем информации идёт.
Вводя датчики из других материалов в систему с щелью, Съем информации также продолжается, но с новыми составляющими, мы что-то нарушаем и он ведёт себя как частица.masai
09.05.2016 12:21Тут разница в том, наблюдаем мы за ним до или после прохождения щелевой решётки. Если в решётке нет датчика, у электрона есть возможность проинтерферировать с самим собой, так как на этот момент наблюдения ещё не было.
Spewow
09.05.2016 13:42Пофантазируем)
После решетки и интерференции, электрон снова «схлопывается» в частицу из за влияния нового, измерительного датчика.)
Это как пропустить через щель облако металлической пыли. Облако будет равномерно бомбардировать мишень.
Но стоит ввести магнит и картина резко измениться, это же не значит, что облако заранее «знало» что появится магнит. Просто таково физическое влияние «датчика» магнитаmasai
09.05.2016 13:56А, вы хотите сказать про то, что использовать термин «знал» некорректно? Ну да, электроны не следят за нами. :) Они просто делают своё дело — подчиняются законам природы.
Вообще, если записать всё это в виде формул, то подобные результаты вроде двухщелевого эксперимента получаются естественным образом. Основы квантовой механики не такие и сложные. Просто во многих учебниках всё сразу через волновые функции записывают, куча интегралов, вот, наверное, люди и пугаются. Мне больше нравится подход как в книжке Дирака. (Наверное, потому что меня так учили. Импринтинг. :))
Непонятно, правда, почему эти формулы работают и откуда все эти сносящие крышу постулаты. Но это уже другой вопрос.
UDiy34r3u74tsg34
10.05.2016 12:52А каскады из этого дела кто-то запускал? Будет ли электнон волной на следующей итерации?
quverty
09.05.2016 15:02Похоже, автор хотел в конце свести наблюдение к тому, что в квантовой теории информации называют «измерительный вентиль» (measurement gate). Его часто называют «контролируемое НЕ» (controlled NOT, например Фейнман так делал). Формально, без такого типа «вентилей», то есть взаимодействий с частями измерительного прибора, наблюдение действительно проблематично, но их явно недостаточно. Даже если встать на точку зрения тех, кто говорит что наблюдатель не нужен, сам измерительный прибор это достаточно сложная штука, усиливающая сигнал, чтобы перевести его на «классический уровень»
dimas6000
09.05.2016 17:36Спасибо за перевод. Разъяснило, что значит слово «наблюдение» в данном контексте.
И небольшой оффтоп, в чем суть мысленного эксперимента «кот Шредингера», это просто иллюстрация несовершенства модели?
stanislavkulikov
09.05.2016 17:48+2Не понимаю что все так восхищаются этими опытами, ведь никакой магии здесь нет. Если мы рассмотрим способы, которыми можно наблюдать за электронами в этих самых опытах с щелями, то мы увидим, что невозможно сделать датчик, который бы не влиял на систему. И вот если заменить «наблюдали» на более правдивое «провзаимодействовали», то всё встанет на свои места. Вот если бы датчики были всегда включены, или если бы датчики не вносили икажения в систему, а результаты измерения зависели от того, посмотрели мы на приборы или нет, вот тут бы уже была магия.
faiwer
09.05.2016 19:59Дык магия то есть. Даже несмотря на наличие "провзаимодействующих"… Так что дело не в искажениях.
а результаты измерения зависели от того, посмотрели мы на приборы или нет, вот тут бы уже была магия.
Собственно да. Зависят.
quverty
09.05.2016 20:09Никакой магии. Квантовый ластик — просто возможность «отменить» искажение вызванное измерением и восстановить интерференцию. Отменять можно пока операция не потеряла обратимость. Тут нужно активное действие по отмене, смотрит ли кто на прибор или нет, искажение внесённое им интерференцию уничтожит, если ничего не делать (не применять ластик). Просто, если известно, что наблюдатель посмотрел, мы точно знаем, что ничего уже не отменить, мы же не сможем все его ощущения и процессы вызванные наблюдением повернуть в спять. Ну если это обычный наблюдатель…
faiwer
09.05.2016 20:18«отменить» искажение вызванное измерением и восстановить интерференцию
Мне кажется вместо "искажения", лучше оперировать "доступностью данных о траектории частицы". Скажем, даун-конвертор получает на входе 1 фотон, а на выходе выдаёт 2 с половиной энергии. Назвали это "искажением". Но как мы можем это отменить? Склеить оба фотона в первый? Это ведь нереально. А вот "уничтожили или потеряли информацию" — вполне описывает суть этих экспериментов.
Магия объясняется логически, но всё таки остаётся магией, ИМХО :) Получается, что либо в загашниках природы есть развитые механизмы для вероятностной обработки данных, что, мягко говоря, выносит мозг. Либо смотрим в много-мировую интерпретацию и тоже грустим, т.к. быть детерминированными мы не хотим :D
Что-то меня понесло :)
quverty
09.05.2016 20:24Не уверен. Сразу возникнет вопрос, доступность кому? Зачем такие дополнительные сложности. Суть то в том, что искажение есть, интерференция пропала, убрали — появилась.
PS Как отменить, тут надо эксперименты смотреть. Это всё не так просто и не всегда возможно.faiwer
09.05.2016 20:35Зачем такие дополнительные сложности
Речь об информации, а не об искажениях. Зачем подменять понятия? Попробуйте применить это слово ("искажение") к этому эксперименту. Какая-то ерунда получается. Или я всё напутал?
Сразу возникнет вопрос, доступность кому
Ну дык это же очень правильный вопрос. Он должен возникнуть. Я ответа не знаю, но полагаю, что — чему угодно, что от этой информации зависит. Хоть мимо пролетающему протону.
faiwer
09.05.2016 20:39Суть то в том, что искажение есть, интерференция пропала, убрали — появилась.
схема
quverty
09.05.2016 20:49Я имел в виду самую простую реализацию эксперимента. А так можно очень много придумать этапов, и спорить, что у нас появляется на следующем этапе, новое искажение, или стирание старого. Называть это информацией или нет. Важно что интерференция пропадает не от того, смотрит кто-то на результат или нет и поэтому тут о магии рассуждать не стоит.
faiwer
09.05.2016 20:56Называть это информацией или нет.
Можно попробовать называть вещи своими именами. И определение должно описывать как простые случаи, так и сложные. А не только те, что удобны.
Важно что интерференция пропадает не от того, смотрит кто-то на результат или нет и поэтому тут о магии рассуждать не стоит.
Её наличие зависит от доступности информации о частице, если я правильно понял. Чаще всего, в объяснениях, это описывают как раз как "наблюдатель смотрит на результат". Приходится рассуждать о магии. Пришли к тому, с чего начали. А закончим в итоге или тут, или тут, или ещё где-нибудь.
Что в данном случае можно считать магией? Ну, наверное, как обычно, будем считать магией то, что непонятно. Понятна ли нам ситуация с этими квантовыми экспериментами? Гхм… Скорее нет, чем да. Мы видим результаты. Они сносят башню. И мы не знаем как их объяснить. Но придумали кучу теорий, гипотез… Занялись философией. Самая настоящая магия :)
quverty
09.05.2016 21:29-1Чаще всего, в объяснениях, это описывают как раз как «наблюдатель смотрит на результат».
Тут возникает известный вопрос, а что, без наблюдателя это работать не будет? А другие квантовые процессы? А как ядерный реактор в Окло работал пару миллиардов лет назад? И так далее. А сейчас там очередное усиление дискуссий и в связи с квантовыми компьютерами действительно стали всё пытаться описывать в терминах информации. Давайте хоть магию оставим для сказок и фэнтези.faiwer
09.05.2016 21:39А как ядерный реактор в Окло работал пару миллиардов лет назад?
Насколько я понимаю, квантовыми наблюдателеми являемся не мы, животные с глазами и ушами, а такие же сверх-малые объекты, как и описываемые в опытах. Поэтому мне больше формулировка с информацией нравится, она не путает.
и в связи с квантовыми компьютерами действительно стали всё пытаться описывать в терминах информации
И я полагаю, что они знают что делают :) И как IT-ка мне симпатизирует идея о том, что информация это не выдуманный людьми абстрактный термин, а нечто лежащее в основах мироздания.
Тут возникает известный вопрос, а что, без наблюдателя это работать не будет?
А без наблюдателя оно вообще существует? ;)
quverty
09.05.2016 21:50-1Это какие «животные с ушами и глазами» миллиарды лет назад несколько километров под землёй в течении нескольких сот тысяч лет по вашему мнению могли наблюдать за квантовыми процессами в Окло? Есть ещё аргумент основанный на квантовых эффектах в момент Большого взрыва. Если примера Окло недостаточно.
faiwer
09.05.2016 21:53Это какие «животные с ушами и глазами»… могли наблюдать ...
Я написал
не мы, животные с глазами и ушами, а такие же сверх-малые объекты. Вы, похоже, слово "не" не заметили ;) Это мог быть, к примеру, атом кремния :)quverty
09.05.2016 21:54Извините, просто раз «наблюдать» и «такие же» я не правильно понял. Да и сейчас не вполне понимаю. При чём тут атомы кремния.
faiwer
09.05.2016 21:57Ну а чего вы хотите от людей, которые называют кварки так: странный, очарованный, прелестный, истинный ;-). Ну или поищите историю слова кварк ;) И чего стоят ароматы кварков и лептонов. Хорошо хоть из Сильмарииллиона ничего не притащили :D
faiwer
09.05.2016 22:00Да и сейчас не вполне понимаю. При чём тут атомы кремния.
Нужно что-то, что сможет схлопнуть волновую функцию. Для этого не нужны глаза или уши. Насколько я понимаю, вопрос, что именно может быть квантовым наблюдателем, а что нет, и где грань того, что может быть вероятностной волновой функцией, а что уже нет, это вопросы открытые.
quverty
09.05.2016 22:15Ну если так, то для случая квантового ластика, в простейшей постановке — это всё тот же вопрос обратимости процесса. Схлопывание необратимо. Но тут даже схлопывания не нужно, если какая-то из взаимодействующих частей оказывается недоступна то этого может быть достаточно чтобы нельзя было «починить» результат.
faiwer
09.05.2016 22:23Не совсем понимаю, зачем вы вводите новую сущность "обратимость". Она ведь не работает в более сложных примерах, и, насколько я понимаю, никак не связана с реальностью. Ведь, согласно копенгагенской интерпретации, мы не обращаем результат, т.е. мы не меняем прошлое из будущего, и мы не чиним результаты, мы просто заставляем мироздание выбрать один из возможных вариантов. А до тех пор они мол существуют все сразу. Т.е. если обратимость вы вводите именно для объяснения, то, ИМХО, вы только уводите человека от понимания. Да и понятнее ничего не становится.
Ну а если я правильно понял много-мировую, то по ней выходит, что всё детерминировано и течёт своим чередом. И ничего мы мол не выбираем. Мы безвольные и все наши действия и мысли могут быть просчитаны заранее. В таком случае и описываемых проблем не возникает.
В плане объяснений на пальцах мне очень понравился этот комментарий от Survtur.
quverty
09.05.2016 22:50+2Вы так пишите, как будто я какие-то свои собственные теории рассказываю. Обратимая унитарная эволюция — уравнение Шредингера, более общий случай Master equation — с его помощью можно уже и вероятности описывать. Для ластика достаточно описания с использованием этой унитарной эволюции.
vasiliy09744675
09.05.2016 17:50-1…И, соответственно, в радиоволну. То есть человек становится и грибом, и радиоволной в едином облике, понимаете? И сейчас я вам скажу то, что самое главное, к чему я всё это веду. А то, что у меня есть совершенно неопровержимые доказательства, что вся Октябрьская революция делалась людьми, которые много лет потребляли соответствующие грибы. И грибы в процессе того, как они были потребляемы этими людьми, вытесняли в этих людях их личность, и люди становились грибами. То есть я просто-напросто хочу сказать, что Ленин был грибом. Грибом, более того, он был не только грибом, он был еще помимо всего радиоволной. Понимаете?..
bugaguga
09.05.2016 17:51Каждый раз, читая про двухщелевой эксперимент и квантовую запутанность, возникает желание объединить эти эксперименты и посмотреть на результат:
1) Берем две запутанные частицы
2) У одной измеряем состояние(спин?), вторую, после измерения параметров первой, отправляем в две щели
и так — много раз
Хочется понять, хотя бы в теории, каков будет результат:
интерференционная картинка или нет?
kiruha87
09.05.2016 19:11Так не важно, как вы узнали спин второй частицы, за счет первой или непосредственно измерив спин второй. То, что мы знаем спин частицы не говорит нам ничего о том, через какую щель она пролетела, соответственно будет интерференционная картина.
distddi
09.05.2016 17:55Везде, где рассказывают про эксперимент со щелями, говорят — «пропустили частицу через экран». Объясните кто-нибудь, как выглядит этот экран, из чего он сделан, и что за устройства излучают частицы по одной штуке? Есть какие-то картинки этих устройств?
kiruha87
09.05.2016 20:27+4Например, здесь http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/15/3/033018, это мембрана 100нм толщиной из нитрида кремния, щели шириной 62нм, расстояние между центрами щелей 272нм. Энергия электронов 600эВ, что соответствует длине волны 50пм. Электроны излучает по сути такая же пушка, как и в телевизоре с электронно лучевой трубкой, то есть нагревают металл и далее электрическим полем отбирают электроны, которые вылетели из металла. Регулируя температуру, можно контролировать поток электронов, соответственно при низких температурах электроны будут редко вылетать из металла.
sumrakssk
09.05.2016 23:21" И у вас будут две кучки камушков, составляющих кривую в виде колокола (нормальное распределение), по одной для каждой щели..".,
Я понимаю что что-то не понимаю… но почему " в виде колокола "?
P.S. Комменты читал, все равно не понял.mayorovp
10.05.2016 07:16Может быть, потому что колокол похож на график плотности нормального распределения?
UDiy34r3u74tsg34
10.05.2016 12:35Увидев заголовок безмерно возрадовался, что наконец-то я пойму «Что такое квантовое наблюдение» но в результате пара «штампов» и всё. Сижу плачу.
Может кто знает хорошую статью об этом.
olgerdovich
К сожалению, этот перевод страдает такой непоследовательностью и, вообще говоря, логическими противоречиями, что он мало что кому может объяснить и мало кого может утешить в прояснении «корпускулярно-волнового дуализма». Мне он во втором вопросе не объяснил ничего, благо, я уже успел привыкнуть к объяснениям в целом и смирился.
Непоследовательность в утверждениях "«Погодите-ка»,- сказали все. «Каким-то образом электроны интерферируют с другими электронами от источника распада. Давайте-ка будем пускать их поодиночке и посмотрим, что получится на экране»." и следующем за этим «Получилось, что каждый электрон интерферировал сам с собой, проходя через щели! Чот и привело физиков к вопросу о том, как это происходит – раз электроны являются частицами, они могут проходить только через одну из щелей, словно камушки или пульки.»
Как раз здесь убито напрочь главное чудо: как раз мысль, что каждый электрон/фотон (и вообще частица, проявляющая квантовые свойства) интерферирует только с собой, и есть главное прозрение, которое может объяснить этот эксперимент. Величие человеческой мысли — этот ребус разгадать из массива статистически накопленных результатов.
И неочевидно, что «ворота» для фотонов уместны для электронов — это обычно молчаливо обходится, но это стоит оговаривать вслух.
olgerdovich
Критически, уже после размещения комментария, глядя на свою критику, я смог понять, что хотел сказать автор. Всяк ли идущий осилит этот путь (который может измениться от прибывающий критики)?
slavaZim
насколько я понимаю, интерференция электрона с самим собой это не главное чудо, а его следствие — электрон одновременно проходит через оба отверстия. Или не так?
olgerdovich
по моим представлениям (я, должен признаться, плохо понимаю квантовую физику, но с довольно большим трудом пытаюсь это преодолеть; получается не ахти, возможно, это вообще не мое, но то, что я понимаю, я, вроде как, понимаю верно), некоторое чудо в том, чтобы понять, что накопленная интерференционная картина — следствие интерференции каждой квантовой частицы с собой, что вовсе неочевидно, так как от каждой конкретной частицы получается отклик только в некотором одном месте экрана.
Здесь, на мой взгляд, есть некоторый барьер в понимании, который научно-популярное объяснение всячески пытается преодолеть, но по сути редко когда преодолевает, а чаще как-то обходит окольными путями и только затуманивает положение вещей. Фактически своеобразие квантового поведения состоит в том, что вот есть вы, я и еще куча экспериментаторов, с одной стороны, и природа, с другой стороны, и обсуждать экспериментаторы могут только результаты экспериментов (ну и в качестве рабочих интрижек друг друга), но не природу. Понятно, что природа как-то откликается на поставленные эксперименты, что-то от чего-то зависит, и эти зависимости можно обсуждать. Но их конечная форма должна быть такой, что вы на входе спрашиваете: «что будет, если я сделаю так-то?», и если вопрос сформулирован адекватно, то ответом будет результат эксперимента, но не более того, т.е. вы не узнаете, частица электрон или волна.
Когда вы хотите обобщить результаты экспериментов для таких вот практических предсказаний, вам в определенный момент приходится сделать как будто шизофреническое предположение, что каждая частица может быть и частицей, и волной, и все это одновременно, но при этом по отдельности. На деле шизофрении нет, есть очень хорошо описываемые математически закономерности и связи, но ощущение шизофрении будет возникать, пока вы не поймете, что «мир в себе» и «мир для нас» — непересекающиеся сущности. Вот проблема науч-попа на тему квантовой механики, как мне кажется, как раз в том, что для кажущейся простоты избегают это простое, но неизбежное признание: если вы в здравом уме, то чтобы не стать шизофреником, не думайте, что вы можете судить о мире, вы можете только судить о своем взаимодействии с ним