Роль наблюдателя в квантовой механике

Татарин> Мелкие квантовые системы, тем не менее, научились держать когерентными достаточно долго. Тут в первую очередь мешают земные условия - температура, действие внешнего шума.

В качестве макроообъекта в квантовом состоянии приводился пример сверхтекучего гелия. Но я ж так понимаю, что в случае гелия об этой самой стерильной изолированности речь не идёт, охладил в стаканчике и вот он квантовый макроообъект. Если так, то почему такие поблажки в плане внешнего взаимодействия?
Когда мы говорили про переизлучение фотона, то там тоже было внешнее взаимодействие с зеркалом. Но тоже, систему из суперпозиции состояний это не вышибло. Опять же, почему? Зеркало считалось частью системы? Но вроде как ни о каких параметрах зеркала, которые в таком случае должны где-то мелькать в вычислениях, речь не идет.

Татарин> Если представить себе сферического кота в вакууме где-то далеко за пределами Солнечной системы, за радиационной защитой и при температуре около абсолютного нуля, то у него есть хорошие шансы быть полумёртвым довольно долго.

Я, опять же, чуть резюмирую, а ты скажи правильно или нет. Т.е. так получается, что именно наблюдатель как субъект тут до задницы. Это я исхожу из требования изолированности системы, которую мы хотим рассматривать как квантовую и описывать волновой функцией. Без всякого субъективного наблюдателя, если система чего-то излучила наружу (предсмертный хрип кота, например) или восприняла снаружи суперпозиция уступит место чистому состоянию.
И вопрос, что ж именно считать тем самым "измерением", приводящим к редукции ВФ, он достаточно тщательный и собственно к измерению относящийся лишь отчасти. Так, нет?

Ну, и что интригует безмерно. Вот сферический кот там далеко. Это ж только по нашему мысленному эксперименту суперпозиция имеет два состояния жив/мёртв. А у коллег из соседней палаты свой эксперимент, они меряют какой-то кошачий рефлекс, и у них своя суперпозиция состояний. Ну, а если по уму, то количество квантовых суперпозиций, которые можно иметь в контексте кота, неисчислимо велико и все они должны реализовываться с момента помещения кота в изоляцию. А потом все они должны спрыгнуть в чистое измеренное состояние. И все это без каких-либо затрат энергии на реализацию. Т.е. эта самая суперпозиция подразумевает что-то абсолютно нематериальное, бесплатное в смысле энергии. Это как-то объясняется?

16-й> ... то количество квантовых суперпозиций, которые можно иметь в контексте кота, неисчислимо велико и все они должны реализовываться с момента помещения кота в изоляцию

Вот поэтому в КМ так популярна эвереттовская многомировая интерпретация.

И поэтому так интересна новость на Роль наблюдателя в квантовой механике [Balancer#11.02.15 21:29]

Balancer> Вот поэтому в КМ так популярна эвереттовская многомировая интерпретация.

От безысходности, да? Сказавши "а" про квантовые свойства любых макрообъектов, деваться уже действительно некуда.

16-й> От безысходности, да?

Любая теория с таким подходом принимается  «от безысходности»...

16-й> В качестве макроообъекта в квантовом состоянии приводился пример сверхтекучего гелия. Но я ж так понимаю, что в случае гелия об этой самой стерильной изолированности речь не идёт, охладил в стаканчике и вот он квантовый макроообъект. Если так, то почему такие поблажки в плане внешнего взаимодействия?
Там нет (и не может быть при Т больше абсолютного нуля) полной когерентности всего объёма гелия, да и для заметного проявления сверхтекучести она нафиг не нужна. ВФ атомов гелия заметно коррелируют, и этого достаточно.
Сверхтекучее состояние гелия при низкой температуре "естественно", это не какое-то единственное состояние единой общей ВФ, а макроскопическое проявление корреляций. Когерентность ВФ там нарушается массово и постоянно, но макроскопическому явлению это не мешает, потому что тебе снаружи пофигу как именно разрушилась при измерении общая ВФ двух конкретных атомов гелия в конкретный момент, итоговый макрорезультат для тебя тот же.
С котом - иная фигня. Он же жив. Или мёртв. Единственное измерение - точка бифуркации с радикально разными макрорезультатами.

16-й> Когда мы говорили про переизлучение фотона, то там тоже было внешнее взаимодействие с зеркалом. Но тоже, систему из суперпозиции состояний это не вышибло. Опять же, почему? Зеркало считалось частью системы?
Если зеркало вносит в систему информацию, то оно часть системы (и если система получается очень большой, включающей наблюдателя, то мы получаем измерение).
Если мы можем обойтись без влияния шума зеркала на систему, то систему можно считать изолированой и неизмеренной даже после отражения/неотражения от зеркала.
Будет проще, если сразу и навсегда откинуть "классическую" идею о возможности односторонней передачи информации - ну, когда можно узнать об объекте, не повлияв на объект. Если ты примешь, что любая передача информации - это ВЗАИМОдействие, то сразу станет понятнее.

Если зеркало не принимает достаточного импульса, по которому можно узнать о судьбе фотона, то оно не вносит искажения в эволюцию его ВФ. Если принимает, что ж - это как тот кот-наблюдатель в ящике, который портит свою маленькую системку, оставаясь для остального мира системой в суперпозиции. Если мы как-то связали зеркало с нашим остальным макромиром (открыли ящик и взаимодействуем с котом-наблюдателем наблюдая его), то мы совершаем измерение.

Это не совсем тот солипсизм, которым это иногда пытаются представить говоря про "наблюдение" (что в житейском смысле подразумевает "односторронее"). Если заменить "наблюдение" на "взаимодействие", то всё куда проще.

16-й> Ну, и что интригует безмерно. Вот сферический кот там далеко. Это ж только по нашему мысленному эксперименту суперпозиция имеет два состояния жив/мёртв. А у коллег из соседней палаты свой эксперимент, они меряют какой-то кошачий рефлекс, и у них своя суперпозиция состояний. ...эта самая суперпозиция подразумевает что-то абсолютно нематериальное, бесплатное в смысле энергии. Это как-то объясняется?
А что тут объяснять? Суперпозиция же задаётся условиями взаимодействия-измерения ("прошел фотон - не прошёл", "отразился - не отразился", "спин +, спин -", "кот жив, кот мёртв"). И при любом (любом!) взаимодействии система падает в чистое состояние относительно условий эксперимента. Один и тот же фотон может лететь через полупрозрачное зеркало, затем через круговой поляризатор, затем через косой поляризатор и т.п. И каждый раз он либо пролетит, либо нет. И каждый раз по результатам взаимодействия он примет чистое состояние.

С котом та же фигня, я не понимаю, прчиём тут какая-то энергия вообще?

16-й>> От безысходности, да?
Balancer> Любая теория с таким подходом принимается  «от безысходности»...

Вижу лишнее...редакторская жилка все же

Balancer> Любая теория ... принимается от безысходности...

Так точнее. Скорее даже - чеканнее

Balancer>> Любая теория с таким подходом принимается  «от безысходности»...
Wyvern-2> Вижу лишнее...редакторская жилка все же

Не лишнее, а менее согласованное. Читать надо как «с таким [твоим] подходом любая теория принимается от безысходности». Т.к. это не единственный подход, то в иных случаях и критерии приёмки теории могут быть иными

Татарин> Если заменить "наблюдение" на "взаимодействие", то всё куда проще.

Тут все шикарно. Я, собственно, вокруг этого и бродил с самого начала, пытаясь криво спросить, какое взаимодействие можно считать "наблюдением". Вижу определение "любая передача информации". Тоже шикарно. Вот здесь пока еще непонимание "Если мы можем обойтись без влияния шума зеркала на систему, то...". Если? Зеркало импульс получит вроде как однозначно. Вроде как передача какой-то информации произошла. Значит было взаимодействие, значит фотон перешел из суперпозиции в чистое состояние, но в описание опыта это по прежнему тот же нередуцированный фотон вплоть до регистрации фотоприемником.
Т.е. в формулировке "любая передача информации" есть нюансы. (Ты, впрочем, на этот счет уже растолковывал, но как-то я не вдуплил.)

Татарин> С котом та же фигня, я не понимаю, прчиём тут какая-то энергия вообще?

Калька восприятия. Вот смотри, в классическом представлении есть сферокот. До определенного момента сферокот жив, после этого момента (если стряслась с ним такая беда) сферокот мертв. Это непрерывная во времени последовательность, где всегда один сферокот. В квантовом представлении, есть суперпозиция состояний кота - живой сферокот и мертвый сферокот. Условно, до момента запечатывания ящика сферокот один, с момента и до "наблюдения" их два, потом снова один. Какое-то преобразование налицо, значит и энергия процесса преобразования как-то должна присутствовать.

16-й> Зеркало импульс получит вроде как однозначно. Вроде как передача какой-то информации произошла. Значит было взаимодействие, значит фотон перешел из суперпозиции в чистое состояние

Квантовость фотона относительно зеркала схлопнулась. Относительно внешнего наблюдателя — нет. Тот самый «друг Вигнера».

Balancer> Квантовость фотона относительно зеркала схлопнулась. Относительно внешнего наблюдателя — нет. Тот самый «друг Вигнера».

Жуть какая.
Относительно какого внешнего? Относительно всех шести миллиардов живущих потенциальных наблюдателей и их зеркал?
Ну, а вообще перспективно. Т.е. фотон у нас не только в суперпозиции квантовых состояний пребывает, а еще и в суперпозиции суперпозиций по отношению ко всем потенциальным наблюдателям.

16-й> Если? Зеркало импульс получит вроде как однозначно. Вроде как передача какой-то информации произошла.
Если. Система должна ещё упасть в то состояние, в котором зеркало именно получило импульс, и именно в этот момент, когда импульс получен/не получен, фотон пойдёт по одной конкретной траектории. А это ещё не факт, если мы не используем зеркало как детектор.
Сейчас твоё зеркало играет роль детектора в эксперименте с интерференцией электрона на щелях. Как только мы на щель ставим детектор, интерфереционная картинка портится, и электрон летит в конкретное место, "забыв" проинтерферировать сам с собой. Убираем детектор - картинка появляется.

Тут неправильно думать, что мы имеем дело с двумя альтернативными ветками реальности, из которых потом можно выбирать. ВФ на самом деле одна и вполне конкретная. Это единая реальность. Просто более сложная, чем наши измерения.
Мы можем отложить или изменить наш выбор измерения, можем решить позже - по каким чистым состояниям будем раскладывать ВФ, и затем измерив получим (статистически) соответсвующие результаты.
Мы можем даже "отменить" измерение, которое ещё не подглядывали (см. "квантовый ластик") и вернуть ВФ обратно. ВФ - объективна.

И это "измерение" - не мистический выбор реальности, а штука, которая просто приводит конкретную ВФ в чистое состояние по какому-то базису.

16-й> Калька восприятия. Вот смотри, в классическом представлении есть сферокот. До определенного момента сферокот жив, после этого момента (если стряслась с ним такая беда) сферокот мертв. Это непрерывная во времени последовательность, где всегда один сферокот. В квантовом представлении, есть суперпозиция состояний кота - живой сферокот и мертвый сферокот. Условно, до момента запечатывания ящика сферокот один, с момента и до "наблюдения" их два,
НЕТ.
Сферокот один. Просто он сложно эволюционирует в своём пространстве параметров, которые мы не можем понять и прочувствовать.

Возьмём, к примеру, простой фотон и будем пропускать его через горизонтальный поляризатор. Фотон либо пройдёт, либо нет - 1 или 0. Если фотон изначально горизонтально поляризован (его ВФ в чистом состоянии выбраного нами базиса), то он проходит всегда. Если он был поляризован вертикально - то всегда не проходит. А если столь же просто поляризованый фотон летит на поляризатор, который МЫ повернули под 45 градусов к плоскости поляризации? Тогда - в 50 процентов случаев так, в 50 процентов - этак.
Это НЕ означает, что к нам в поляризатор летит 2 неких альтернативных фотона, один "горизонтальный", второй - "вертикальный". Фотон один.
Более того, чел, который выпустил тебе этот фотон (через свой поляризатор), может поклясться (и будет прав), что к тебе летят только простые "чистые" фотоны, поляризованые в одной конкретной плоскости. Суперпозицию из этого делаешь уже ты сам, своим выбором измерения.
И да, не факт, что ты можешь померить некоторые вещи, не исказив их при этом. С твоим плоским поляризатором, как ты ни мерь фотон с круговой поляризацией - ты не получишь 100% чистого прохождения. Но это твои проблемы, а не существование параллельных реальностей. Если тебе дать такой же круговой поляризатор, ты вполне смог бы убедиться, что ВФ летящих к тебе "правозакрученых по кругу" фотонов находятся в чистом состоянии - все 100% проходят.

(Если, конечно, тебе дали именно чистые фотоны, а не подсунули часть когерентной бОльшей ВФ, которая эволюционирует незаметно и неподконтрольно тебе. И если, конечно, ВФ фотонов не изменилась по дороге к тебе. Ну и т.п. оговорки.)

Кот - тоже один. Просто ты так построил систему, встроив в неё кота, что кот при твоём измерении раскладывается по базису "мертвый"/"живой".

Татарин> Сферокот один. Просто он сложно эволюционирует в своём пространстве параметров, которые мы не можем понять и прочувствовать.
Татарин> Возьмём, к примеру, простой фотон ...

Когда берем простой фотон, то вопросов не возникает, с фотоном все красиво. Фотон где-то когда-то реагирует, и там он "оставляет" всю свою энергию. А до этого момента нигде не оставляет ни капли. На то он и квант.
С восприятием сферокота все сложнее. Сферокоту не возбраняется свою энергию отдавать по частям. Напримр он сидит там и от нечего делать стучит мячиком в стену, оставляя на пенопласте ямки. И от того, сколько времени он протянет, зависит количество ямок и количество потраченной на это энергии (пусть даже она все равно учтена в балансе энергий замкнутой системы). Живая ипостась кота в суперпозиции состояний должна надолбить этих эмок много, а потом задним числом вместе с ямками откатиться к какому-то иному чистому состоянию. Разве здесь нет каких-то логических засад?

16-й> С восприятием сферокота все сложнее. Сферокоту не возбраняется свою энергию отдавать по частям.
Но кому отдавать?
Это же сугубо внутренняя эволюция ВФ, без контакта с чем-либо (иначе б этот разговор не имел смысла).

16-й> ...зависит количество ямок и количество потраченной на это энергии (пусть даже она все равно учтена в балансе энергий замкнутой системы).
Так она же учтена.
Система имеет какую-то энергию что так, что этак... и она одна и та же при любом измерении. Это вот при измерении как раз система как-то обменяется энергией с внешним миром.

16-й> Живая ипостась кота в суперпозиции состояний должна надолбить этих эмок много, а потом задним числом вместе с ямками откатиться к какому-то иному чистому состоянию. Разве здесь нет каких-то логических засад?
Каких? Мы разбираем суперпозицию живого и мёртвого кота, а тебя смущает, что в той же суперпозиции находятся ямки в пенопласте? Но почему?

Wyvern-2> Уточненная формулировка: если какого то объекта нет в сознании ни одного наблюдателя то с физической точки зрения нет разницы между его существованием и отсутствием.

Может при условии, что сей объект не взаимодействует с другими объектами, которые есть в сознании наблюдателя?

Кстати, что понимается под наблюдателем?
Триггер, переключившись может являться таким наблюдателем?

Или это обязательно объект обладающий сознанием? Тогда коллапс ВФ будет представлять из себя осознание результатов измерения.

А если тот, кто должен осознавать имбицил? Будет ли зависеть коллапс ВФ от IQ?

Или получается, что коллапс распространяется как фронт (срез) реальности вместе с информацией о результатах измерений?

Неужели я философ? Если я ковыряю в носу значит это кому-то нужно...

0--ZEvS--0> Триггер, переключившись может являться таким наблюдателем?

Да.

0--ZEvS--0> Или это обязательно объект обладающий сознанием?
0--ZEvS--0> Неужели я философ?

Угу КМ не занимается вопросами сознания

0--ZEvS--0>> Триггер, переключившись может являться таким наблюдателем?
Balancer> Да.

Ок, тогда, может наблюдением является любое усиление с квантового уровня до макро?

Я понимаю не совсем так.Волновая функция и квантовая механика есть инструмент вычисления состояния объекта,а не реальность.Состояние (координата,скорость итп.) не вычисляется точно,а дается вероятность потому,что такова жизнь.Наблюдатель снаружи говорит,что кот находится в смешанном состоянии потому,что ему так удобно и это дает правильную вероятность найти живого или мертвого кота среди ансамбля установок,а не потому,что кот действительно в таком состоянии.К этому же относится дискуссия ,а когда волновая функция схлопывается.Окружаем кота с наблюдателем еще одним ящиком.Наблюдатель открывает ящик с котом каждые полчаса.Постулируем,что наблюдатель умрет от огорчения,когда узнает,что кот мертв.Наблюдаем снаружи за внешним ящиком.Так когда схлопывается волновая функция?

digger> Волновая функция и квантовая механика есть инструмент вычисления состояния объекта,а не реальность

Выше давал ссылку и один раз на неё ссылался на счёт экспериментов по реальности ВФ. Собственно, с этой ссылки вся подветка со спором и началась.

digger> Состояние (координата,скорость итп.) не вычисляется точно,а дается вероятность потому,что такова жизнь

Это именно не неопределённая вероятность выбора одного из состояний, а смешанное состояние. Многочисленные эксперименты по «нецелому» прохождению тех же электронов через щели, полуотражения на зеркалах и т.п. показывают это. Электрон, проходя через две близких щели проходит именно через обе одновременно, а не с какой-то вероятностью через одну из них. Только поэтому возможна интерференционная картина для одиночного электрона — он интерферирует сам с собой, прошедший частично через одно, частично через одну, частично — через другую щель. И такое возможно только если он имеет не точные координаты, которые мы просто не можем измерить, а «размазанные» координаты в квантовом состоянии.

Balancer> Угу КМ не занимается вопросами сознания

Тогда парадокс "Друг Вигнера" не имеет отношения к КМ?

0--ZEvS--0>> Триггер, переключившись может являться таким наблюдателем?
Balancer> Да.
Естетсвенно - любой конечный аффтомат и выше. Главное - взаимодействие/наличие присутствия объекта оставляет след в памяти, т.е. изменяет состояние аффтомата.

0--ZEvS--0> Тогда парадокс "Друг Вигнера" не имеет отношения к КМ?

Он рассматривает не «сознательного друга», а вторичного наблюдателя. Т.е. систему, которая взаимодействует со взаимодействующей системой.

digger>... Наблюдатель снаружи говорит,что кот находится в смешанном состоянии потому,что ему так удобно и это дает правильную вероятность найти живого или мертвого кота среди ансамбля установок,а не потому,что кот действительно в таком состоянии. ...

Я так понимаю, что так как электрон "в таком состоянии", то парадокс "пытается" свести задачу к переносу состояния электрона (квантового объекта) к состоянию кота (макрообъекта). Это и есть "усиление" о котором я писал.

Так вот, я все это к тому, что если Наблюдатель находится между электроном и котом, то кот никак не привязан "квантовым состоянием" к электрону.
Если же Наблюдатель находится за системой "электрон-усилитель-кот", то тогда кот действительно будет обладать таким странным двойственным состоянием.

Вопрос: можно ли создать "чистый усилитель" не содержащий Наблюдателя?

Balancer> Это именно не неопределённая вероятность выбора одного из состояний, а смешанное состояние.
Мы еще просто не дошли до предела применимости квантовой механики.Мы определили,что классическая механика не подходит и ее понятия - не абсолютны и не вечны,в частности их невозможно точно измерить,если наблюдатель этого желает.Но из этого не следует,что волновая функция такими свойствами обладает.Она просто лучше описывает реальность.

>Так вот, я все это к тому, что если Наблюдатель находится между электроном и котом, то кот никак не привязан "квантовым состоянием" к электрону.Если же Наблюдатель находится за системой "электрон-усилитель-кот", то тогда кот действительно будет обладать таким странным двойственным состоянием.

Вот я и говорю,что это методологически неверно.Наблюдатель всего лишь хочет расчитать вероятность смерти кота,а прочая философия бессмысленна.Хорошо,строим волновую функцию кота с ящиком и атомом.Не получается,тяжело.Определяем,что кот несущественен и вероятность распада атома без кота во всех мыслимых приближениях такая,как с котом.Считаем вероятность распада атома,залазя в дебри квантовой хромодинамики,тут без них никак,получаем.Совпадает с экспериметом - замечательно.