Парадокс кота Шредингера

Физик Эмиль Ахмедов о вероятностной интерпретации, замкнутых квантовых системах и формулировке парадокса

11.11.2015
38 848

На мой взгляд, наиболее и психологически, и философски, и во многих других отношениях сложной частью квантовой механики является ее вероятностная интерпретация. С вероятностной интерпретацией спорили многие люди. Например, Эйнштейн, наряду с Подольским и Розеном, придумал парадокс, опровергающий вероятностную интерпретацию.

Помимо них с вероятностной интерпретацией квантовой механики спорил также и Шредингер. В качестве логического противоречия вероятностной интерпретации квантовой механики Шредингер придумал так называемый парадокс кота Шредингера. Он может по-разному формулироваться, например так: скажем, у вас есть коробка, в которой сидит кот, и к этой коробке подсоединен баллон со смертельным газом. К включателю этого баллона, который впускает или не впускает смертельный газ, подключен какой-то прибор, работающий следующим образом: есть поляризующее стекло, и если проходящий фотон нужной поляризации, то баллон включается, газ поступает к коту; если фотон не той поляризации, то баллон не включается, ключ не включается, баллон не впускает газ к коту.

Парадокс близнецовФизик Эмиль Ахмедов о преобразованиях Лоренца, специальной теории относительности и парадоксе стержня и сарая

Допустим, фотон циркулярно поляризован, а прибор реагирует на линейную поляризацию. Это может быть не понятно, но это не очень важно. С какой-то вероятностью фотон будет поляризован одним образом, с какой-то вероятностью — другим. Шредингер говорил: получается такая ситуация, что в какой-то момент, пока мы не открыли крышку и не посмотрели, мертв кот или жив (а система замкнута), кот с какой-то вероятностью будет живым и с какой-то вероятностью будет мертвым. Может быть, я небрежно формулирую парадокс, но в итоге получается странная ситуация, что кот не жив и не мертв. Так формулируется парадокс.

На мой взгляд, этот парадокс имеет совершенно четкое и ясное объяснение. Возможно, это моя личная точка зрения, но попробую объяснить. Основным свойством квантовой механики является следующее: если описывать замкнутую систему, то квантовая механика — это не что иное, как волновая механика, механика волн. Это значит, что она описывается дифференциальными уравнениями, решениями которых являются волны. Там, где есть волны и дифференциальные уравнения, есть и матрицы и так далее. Это два эквивалентных описания: матричное описание и волновое описание. Матричное описание принадлежит Гейзенбергу, волновое — Шредингеру, но описывают они одну и ту же ситуацию.

Важно следующее: пока система является замкнутой, она описывается волновым уравнением, и то, что происходит с этой волной, описывается при помощи какого-то волнового уравнения. Вся вероятностная интерпретация квантовой механики возникает после того, как систему размыкают — на нее воздействуют снаружи каким-то большим классическим, то есть неквантовым, объектом. В момент воздействия она перестает уже описываться этим волновым уравнением. Возникает так называемая редукция волновой функции и вероятностная интерпретация. До момента размыкания система эволюционирует в соответствии с волновым уравнением.

Теперь нужно сделать несколько замечаний по поводу того, чем отличается большая классическая система от маленькой квантовой. Вообще говоря, и большую классическую систему можно описывать при помощи волнового уравнения, хотя это описание, как правило, трудно предоставить, а реально оно совершенно не нужно. Эти системы математически различаются действием. Так называемый объект есть в квантовой механике, в теории поля. Для классической большой системы действие огромное, а для квантовой маленькой системы действие маленькое. Более того, и градиент этого действия — скорость изменения этого действия во времени и пространстве — для большой классической системы огромный, а для маленькой квантовой — маленький. Это основное различие двух систем. Из-за того что действие очень большое для классической системы, ее удобнее описывать не какими-то волновыми уравнениями, а просто классическими законами вроде закона Ньютона и так далее. Например, по этой причине Луна вокруг Земли вращается не как электрон вокруг ядра атома, а по определенной, четко заданной орбите, по классической орбите, траектории. В то время как электрон, являясь маленькой квантовой системой, внутри атома вокруг ядра движется как стоячая волна, его движение описывается стоячей волной, и в этом различие двух ситуаций.

Измерение в квантовой механике — это когда вы большой классической системой воздействуете на маленькую квантовую. После этого происходит редукция волновой функции. На мой взгляд, присутствие баллона или кота в парадоксе Шредингера — это то же самое, что и наличие большой классической системы, которая измеряет поляризацию фотона. Соответственно, измерение происходит не в тот момент, когда мы открываем крышку ящика и смотрим, жив кот или мертв, а в тот момент, когда происходит взаимодействие фотона с поляризационным стеклом. Таким образом, в этот момент происходит редукция волновой функции фотона, баллон оказывается в совершенно определенном состоянии: либо он открывается, либо он не открывается, и кот умирает или не умирает. Всё. Никаких «вероятностных котов», что он с какой-то вероятностью жив, с какой-то вероятностью мертв, нет. Когда я говорил о том, что у парадокса кота Шредингера есть много разных формулировок, я лишь говорил, что есть много разных способов придумать тот прибор, который умерщвляет или оставляет живым кота. По сути формулировка парадокса не меняется.

Я слышал и о других попытках объяснения этого парадокса при помощи множественности миров и так далее. На мой взгляд, все эти объяснения не выдерживают критики. То, что я объяснил в течение этого ролика словами, можно облечь в математическую форму и проверить верность этого утверждения. Еще раз подчеркиваю, что, на мой взгляд, измерение и редукция волновой функции маленькой квантовой системы происходит в момент взаимодействия с большой классической системой. Такой большой классической системой является кот вместе с прибором, умерщвляющим его, а не человек, который открывает коробку с котом и смотрит, жив кот или нет. То есть измерение происходит в момент взаимодействия этой системы с квантовой частицей, а не в момент проверки кота. Подобные парадоксы, на мой взгляд, находят объяснения из применения теорий и здравого смысла.

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, доцент факультета математики НИУ ВШЭ
Узнал сам? Поделись с друзьями!
  • Роман Слободенюк

    Очень хорошая тема затронута и очень здравая позиция высказывается, но такое впечатление, что докладчику дали 100 грамм для храбрости перед записью или вытащили в студию посреди ночи 🙂

  • Vladi Emm

    Спасибо докладчику за свою версию решения котопарадокса.
    Пусть и вытащили посреди ночи, но его решение, по-моему, весьма убедительно.

  • Татьяна Раутиан

    кот мертв на 100% потому что и половины газа хватит, чтобы доканать беднягу. Чистая теория права только как теория. но никакая чистая теория не может быть адекватной в реальных условиях, где есть множество факторов, не попавших в теорию именно потому, что она чистая. Не говоря уже, что это варварство: убивать кота для защиты теории. :-))

  • Незнайка

    Ерунда какая то. Вы уверены, что именно это хотели сказать этим экспериментом? Поскольку если верно понимаю нужная поляризация фотонов произойдет все равно, поэтому вопрос не о том открылся ли механизм, а когда он откроется, чем позже проверять тем выше вероятность. Если же предполагается, что фотон будет всего один тогда проблема в том, что заранее нельзя определить как он поляризуется? Чего то не хватает или у меня в голове, поскольку в примере есть нечто, что специалистами как само собой разумеющееся подразумевается или в примере. Или тоже 50 на 50?

  • Роман Слободенюк

    Татьяна, откуда вы взяли про половину газа? Там речь о том, что газ либо выпускается в полном объёме, либо не выпускается вообще.

  • В механике волн может быть: как бы «жив» — это одна волна, «мёртв» — другая волна, и с точки зрения открывающего ящик, пока не открыли ящик, эти «волны» находятся в суперпозиции.

  • Незнайка

    Спасибо, в этом я разобрался. Только пример и был Шредингером обозначен как проблема теории, поскольку кот или или. Доказать, что кот и.. и.., нереально. Показательно кстати. Мышление упорно будет цепляться за доказательство, хотя решение отказаться от самой концепции.

  • Коллапс относителен.
    У нас есть фотон, поляризацию которого измеряем и есть прибор — поляризующее стекло.

    «Вообще говоря, и большую классическую систему можно описывать при помощи волнового уравнения»

    Ага, классическая система тоже подчиняется законам квантовой механики. Законы квантовой механики не нарушаются во время измерения.
    Рассмотрим описание измерения при помощи законов квантовой механики.

    «пока система является замкнутой, она описывается волновым уравнением, и то, что происходит с этой волной, описывается при помощи какого-то волнового уравнения»

    Для анализа самого процесса измерения как квантовомеханической эволюции мы должны рассматривать экспериментальную установку, включая прибор, как часть единой квантовой системы.
    Любое измерение затрагивает систему и прибор.
    Если квантовая механика является непротиворечивой теорией, то должна быть возможность объединить систему и прибор в единую более крупную систему.
    Итак, прибор является квантовой системой.
    Пусть вероятности исходов равны друг другу и равны 1/2.
    и состояние фотона такое:
    (1/√(2)) |d> — (1/√(2)) |l>
    Обозначим состояния прибора:
    — исходы измерения:
    1) |+1> — прибор измерил нужную поляризацию (после измерения фотон будет в состоянии |d>),
    2) |-1> — прибор измерил не ту поляризацию (после измерения фотон будет в состоянии |l>),
    — и пустое состояние прибора до измерения:
    3) |u>
    Итого 3 возможных состояния.
    Если для анализа процесса измерения рассматривать составную квантовую систему, включающую в себя фотон и прибор, то начальное состояние составной системы будет:
    (1/√(2)) |d,u> — (1/√(2)) |l,u>
    Т. е. до измерения состояние прибора никак не коррелирует с состоянием фотона, составная система находится в совершенно незапутанном состоянии.
    Конечное состояние, после измерения, будет таким:
    (1/√(2)) |d,+1> — (1/√(2)) |l,-1>
    — максимально запутанное состояние.
    Т. о. при квантовомеханическом рассмотрении процесса измерения вместо коллапса (фотон остаётся в том же состоянии, что и был) наблюдаем запутывание прибора с измеряемым квантовым состоянием.
    Далее, объединяя в общую квантовую систему всё устройство, которое включает или не включает баллон, а также кота в ящике, получаем, что они тоже запутываются с состоянием фотона. И эта система с точки зрения человека, открывающего ящик, коллапсирует тогда, когда он открывает ящик.
    Если же рассмотреть ещё одного наблюдателя, который, например, находился, за пределами комнаты, то человек в комнате, открывая ящик, тоже запутывается с системой в ящике. Открыв же дверь в комнату и спросив о самочувствии кота, этот наблюдатель будет наблюдать коллапс квантового состояния человека, открывшего ящик.
    И т. д.

  • Незнайка

    Не подскажите как Вы себе представляете квантовую «волну». Какой она конкретно формы.

  • Допустим, у нас система из 2 максимально запутанных фотонов. Один оставляем на Земле с Алисой, другой отправляем на Альфу Центавра с Бобом. Далее одновременно Алиса использует на Земле один фотон для эксперимента с котом Шрёдингера и открывает ящик, а Боб просто измеряет поляризацию второго фотона и таким образом одновременно с Алисой узнаёт, жив кот или мёртв.
    У нас нет локальных скрытых переменных.
    Если система в ящике замкнутая, то до его открытия она находится в суперпозиции состояний: живой кот и мёртвый кот.

  • Я так понимаю, форма описывается волновой функцией.

  • Незнайка

    Неверно. Кот или или. А то, что мы по этому поводу думаем или пытаемся определить различными способами к его стоянию никак не относится. Шредингер умница и на это указал таким своеобразным образом, но поразительно то, что разум человека все равно пытается доказать что кот одновременно и.. и.. . Это в последствии выражается в том, что и далее в волновой теории этими же категориями мыслят. То есть доказывают наличие того, чего реально не существует.

  • Незнайка

    А вот тут не нужно думать, нужно знать. Как с котом в коробке. В этом и фокус Шредингера который таким способом предупредил об ошибках в теории.

  • Vladi Emm

    «Если система в ящике замкнутая, то до его открытия она находится в суперпозиции состояний: живой кот и мёртвый кот.»

    Зато с точки зрения кота он чётко: либо жив, либо мертв.

  • Каких ошибках?

  • С точки зрения фотона в ящике или частицы в ЭПР-эксперименте, они тоже находятся чётко в одном состоянии, а не в суперпозиции.
    Но, насколько знаю, эксперименты показывают, что нет локальных скрытых переменных.

  • Обоснуйте, почему или или?
    Электрон в эксперименте с 2 щелями и интерференцией тоже только через одну щель пролетает?

  • «Луна вокруг Земли вращается не как электрон вокруг ядра атома, а по определенной, четко заданной орбите, по классической орбите, траектории»

    Луна и Земля не нарушают законы квантовой механики. Определённость орбиты также ограничена отношениями неопределённости.

  • «Я слышал и о других попытках объяснения этого парадокса при помощи множественности миров и так далее. На мой взгляд, все эти объяснения не выдерживают критики»

    А можно подробнее? Почему не выдерживают критики?

    Фотон находится в суперпозиции состояний. В результате взаимодействия стекла с фотоном, оно запутывается с фотоном и далее это распространяется на всю Вселенную. В результате Вселенная находится в суперпозиции 2 состояний, в одном из которых кот обнаружен мёртвым, в другом — живым.

  • «Например, Эйнштейн, наряду с Подольским и Розеном, придумал парадокс, опровергающий вероятностную интерпретацию»

    Каким образом опровергает?
    И что автор думает об эксперименте по проверке неравенств Белла?

  • Незнайка

    Мой ответ скорей всего Вас не удовлетворит, поскольку он не отвечает как будто бы на заданный Вами вопрос.
    Но для того что бы в этом разобраться Шредингер и использовал кота. Я с этого начал разбор задачи его. Почему кот, почему коробка и при этом почему закрытая. Все три элемента элементы важные для логики и восприятия человека. Так разум человека устроен, что это вот важно для него и используя эти «важности» он решает уравнения. И тут проблема в мышлении, поскольку кот ИЛИ .. ИЛИ.. , а вот разум нагружен такими важностями из которых вытекает, что кот И… И… . Чего быть не может.
    По мне так Шредингер прямо указал ученым — могут ли они доверять своему разуму, если получается И… И.. то стоит задуматься скорей всего. Я, например, постоянно (если сказать не непрерывно) проверяю могу или нет доверять своим мозгам или они меня обманывают, выдавая то или иное решение. В том числе и такими способами который Шредингер обличил в парадокс.
    По поводу интерференции электрона, Вы знаете, много лет назад, будучи в городе Джамбул в нетипично яркий солнечный день на пустыре в окружении домов менял свое местоположение и всегда куда бы не сместился я наблюдал одни и те же элементы зданий. Если это отражение фотонов света, то довольно необычное, поскольку отражается по всем направлениям одновременно, что один и тот же фотон сделать вроде не может, притом что источник фотонов свое положение относительно сохраняет. В данном конкретном случае задался вопросом — можно ли в таком случае считать, что свет это фотон, как это принято. Другой пример, который наблюдал неоднократно, если свет это фотон, тогда почему светлая часть солнца резко ограничена, а затем вокруг и совсем рядом с ним полная тьма, хотя казалось бы вот где фотонов просто непрерывный поток. Можно пробовать и там и там искать ответы через важности и там да, масса объяснений и довольно просто всё, но вопрос в другом, эти ответы это как с котом ИЛИ… ИЛИ… или все те же И… И…?

  • Vladimir

    Мне кажется просто на данный момент наука не может ответить четко на вопрос — где заканчивается мир описываемый квантовой механикой и начинается полный детерменизм. Именно это и пытался показать Шредингер своим мысленным экспериментом, что система слишком велика для того чтобы считать ее все еще квантовой… но вот где эта грань???

  • Незнайка

    Отличнейший вопрос! :).
    Я его отношу к фундаментальным. Не конкретно в привязке к квантовой, а к пределам восприятия проявлений мироздания человеком. Балансировать на грани, за которой мир остается, но восприятие его проявления не воспринимает, а значит разуму недоступное, архиважно осознавать и анализировать. И как ни странно проявления этих границ повсеместно, но разум человека их обходит настолько филигранно, что человек даже не подозревает о них. Тема сложна необычайно, поскольку свалиться в концепцию И.. И.. можно запросто. То есть контролировать работу своего разума нужно непрерывно, в противном случае мозг начинает придумывать того чего нет.

    Что касается конкретно квантовой, мое поверхностное мнение — эта концепция искусственно поддерживается по самой простой причине, она поддается математической обработке. Это определяет ее вектор развития, а не то насколько она на самом деле отражает реальные события (этот этап отнесен на далекое будущее, когда и математика и реальные события наконец то совпадут). Ну или задача совсем иная — создать искусственный разум и искусственную жизнь любым путем и для этого все средства хороши, даже принудительное ограничение направленности науки.

  • Vladimir

    Чтото я не понял хода вашей мысли… 🙂 Я вообщето не совсем это имел ввиду… Но если я вас понял правильно то вы ставите под сомнение способность разума постигать вещи? Мне кажется что сейчас квантовая теория уже настолько хорошо и точно проверена что остается мало сомнений в ее адекватности при описании того что «реально». Просто эта реальность не совсем обычна для нас. Все что описывается волновой функцией на удивление точно соответствует теории, а вот что касается ее коллапса — когда, почему и зачем он происходит, то вот тут загвоздка… тут вам и ЭПР эксперимент и шредингер с его котом — лишь усугубляют сам вопрос, не давая конкретного ответа.

  • Vladimir

    Бедный кот, сидит там, ни жив ни мертв от ужаса 🙂

  • Незнайка

    В таком случае почему все еще не обнаружены волны гравитации ;).

  • Vladimir

    Их обязательно обнаружат, я в этом уверен :)))

  • Vladimir

    Хотя если придерживаться некоторых маргинальных идей, то может и не обнаружат. Например если вдруг окажется что гравитационные сингулярности где информация теряется являются какимто образом связанными с квантовыми суперпозиционными состояниыми, где информация вроде как появляется из ниоткуда….

  • Незнайка

    На чем основана ваша уверенность?

  • Vladimir

    Уверенность основана на том что по современным представлениям так должно быть и есть заплантрованные эксперименты на этот счет

  • Незнайка

    Так должно быть это убеждает :). Ну подождем результатов экспериментов, запланированных.

  • Толя

    Сказано: «любое знание — форма незнания» ))
    Любая теория (в т.ч. квантовая) — модель. Модель не может быть истиной.

  • Вы писали: «поскольку кот ИЛИ .. ИЛИ.. , а вот разум нагружен такими важностями из которых вытекает, что кот И… И… . Чего быть не может»</i

    Обоснуйте, пожалуйста, из чего следует, что ИЛИ .. ИЛИ и из чего следует, что быть не может.

  • Нигде не заканчивается. Нет полного детерминизма.

  • Коллапс происходит в голове последнего наблюдателя. 🙂

  • Vladimir

    Ну да, и все мы живем в вселенной Котовского 🙂

  • Попов Павел

    Материал восхитил количеством откликов. Тема из области абы да кабы. Очередная курица с котом или кот с яйцом. Квантовая теория состряпана из подозрений и догадок,слишком много постулатов, запретов и допущений. Неопределённость и запутанность не в природе, а в головах.

  • Igor

    Интерференция возникает при посылке более 1го электрона, что вполне объясняется законами классической физики.

  • Igor

    Есть. Обратите внимание, в описаниях опытов часто незаметно происходит подмена одиночного фотонаэлектрона на их множество. Отсюда, то что верно для множества фотонов в опыте, неверно для опыта с одиночным фотоном. Вот и весь детерминизм или его отсутствие.

  • Алексей Белоус

    Тема очень интересная, но вот меня интересует не столько в этой статье парадокс кота Шредингера сколько парадокс звания «доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, доцент факультета математики НИУ ВШЭ» у докладчика с его уровнем понимания физики.
    прежде всего обращаю внимание на подмену первичных условий. Шредингером созданы были условия неопределенности, а у автора они подменены незнанием результатов измерения. Вся статья в результате сведена к анализу вероятностей, вместо неопределенности. В условиях автора действительно парадокс отсутствует, так как вероятность и неопределенность разные понятия.
    Следует учесть что вероятность это количественная величина, описывающая законы соотношения, (распределения). Если же говорить о неопределенности, то это понятие качественное. В условиях квантовых систем, частица (волна) может существовать в двух состояниях одновременно, и детерминирование такого состояния возможно только при взаимодействии. в данном случае, вся система вместе с котом находится именно в такой суперпозиции (состоянии неопределенности, одновременном существовании в двух позициях) действующим фактором является тут именно измерение. причем обращаю внимание автора на то что НЕ важно как произведет измерение, важен факт.
    Казалось бы парадокс кота Шредингера можно было бы давно списать как решенный, но увы, думаю инерция сознания продлится еще долго, также как и с теорией относительности. Усугубляет в данном случае ситуацию и то, что в проблеме кроме механизмов квантовой механики присутствуют и механизмы запутанных состояний.

  • Алексей Белоус

    не ограничены. луна и земля являются макро телами, по сути системами с n в степени k микро тел. т.е. законам неопределенности (в частности Гейзенберга о которой подразумевает автор) подчинены микро тела. результирующая (сумма) такой неопределенностью не обладает, так как значение (область) границ и центра системы выше на порядок нежели чем эти неопределенности. если же говорить о провидении электронов на орбите атома описываемом как электронное облако, то сравнение неправомерно.

  • Алексей Белоус

    ну так вы дойдете до коллапса всей вселенной)))

    Денис, вы говорите о запутанности, вместо суперпозиции. в первом случае речь идет о зависимости, взаимосвязи состояний систем наблюдателя и системы кота, во втором о нахождении системы (кота) в двух состояниях сразу. суперпозиция разрушается при проведении наблюдения. в этом случае для вселенной кот имеет определенное состояние. во втором же вы запутываете состояние кота с наблюдателем, что в корне не верно. для выполнения запутывания, система наблюдателя должна быть изолирована, но тогда вы не являетесь внешним наблюдателем, т.е, такие системы в системе для внешнего наблюдателя есть единая система. потом, запутанность как явление в этом случае исчезнет, так как нет вязаных состояний. или — нет параметра у наблюдателя по которому он запутывается с системой кота.

    Если детальней, наблюдение может разрушить суперпозицию, но запутанность это зависимость одного состояния наблюдателя от другого состояния кота. а вот это условие у вас как раз и не соблюдается. ну если вам так хочется, то Можно перефразировать проблему тогда так: а давайте спросим у кота, жив он или мертв как это выглядит с его точки зрения, не думали? ))

    и далие, вы говорите о корреляции и коллапсе. Корреляция — это количественное выражение зависимости одного процесса от другого. т.е.hfcvjnhbv функции f(x) = y и f(x+c) =y. где с — произвольная. В первой функции х полностью коррелирует с у, так как значения у зависят от х по линейному закону. во втором у может изменится произвольно с значение с. то есть коррекции почти нет. Ну а что в вашем примере коррелирует и с чем? фотон? по каким параметрам?

    коллапс. это быстрое изменение в системе, вообще в переводе падение, ослабление. в каком смысле вы применяете его здесь, как система должна коллапсировать? и что вы имеете в виду под квантовым состоянием? Квантовое состояние — любое возможное состояние, в котором может находиться квантовая система. Чистое квантовое состояние может быть описано: В волновой механике — волновой функцией, В матричной механике — вектором состояния, или полным набором квантовых чисел для определённой системы. но наблюдатель не есть квантовой системой. квантовая система это система в в которой действие сравнимо по величине с постоянной Планка.

    итак господа, вывод: учим физику, потом решаем глобальные вопросы))

  • Алексей Белоус

    с точки зрения кота он может быть только жив. у мертвого кота точки зрения нет))
    а если серьезно подходить к вопросу, то ситуация на первый взгляд не однозначная. предложу два на мой взгляд наиболее красивых объяснения. в первом предполагается что система не как не связана с наблюдателем (по условию) т.е. время в системе наблюдателя и кота будет относительно. тогда то что для кота произойдет мгновенно, для наблюдателя растянутся может на годы. во втором время в обоих системах одинаково. состояние суперпозиции означает одновременное существование фотона в обоих состояниях. т.е. фотон не будет взаимодействовать до момента наблюдения и не как не проявится. тогда система будет находится в первичном состоянии и кот будет жив до момента наблюдения.
    это схематически. ну а в реальности просто такой эксперимент не поставить, так как невозможно достичь нужной изолированности системы, любое взаимодействие (тепловое, гравитационное и т.д. разрушит состояние суперпозиции) вот собственно и весь ответ))

  • Алексей Белоус

    полного нет. но есть постоянная планка, соразмеренность с ней и есть границей квантовых явлений.

  • Алексей Белоус

    обнаружены. и измерены. а вот их природа пока увы, не объяснена.

  • Алексей Белоус

    докладчику нужно на первый курс физфака. физику подучить))

  • Незнайка

    Обнаружены, подробней можно об этом? Кто, где?

  • Алексей Белоус

    равитацио́нная волна́ — гравитационное излучение, излучение гравитационных волн, или волн тяготения, неравномерно движущимися массами (телами)

    Гравитационная волна рассматривается также как возмущение гравитационного поля, порождающее изменение формы («ряби») пространства-времени, распространяющееся предположительно со скоростью света. (одна из теорий)

    Уравнения Эйнштейна имеют решения волнового типа, представляющие собой движущееся со скоростью света возбуждение метрики пространства-времени. Слабая (линейная) гравитационная волна, согласно ОТО, считается поперечной и описывается двумя независимыми компонентами (имеет две поляризации).
    вторая теория гласит о переносчиках, гравитонах. в любом случае волну и гравитационное поле можно описать при помощи теории поля, как волну с двойной поляризацией.

    что касается измерений и обнаружения, то опыты идут начиная с 80-ых, основными инструментами служат сверхточные гороскопы малых масс. принцип прост, гироскоп, массой 0,1 гр вращается с огромной угловой скоростью, по прецессии гироскопа и определю колебания гравитации. далее обработка данных сети таких геросковов в рамках теории поля и ото.

  • В этом опыте электроны по одиночке посылаются, т. е. интерферируют сами с собой, а не с другими электронами.

  • Igor

    Не могли бы дать ссылку на описание опыта с посылкой _единственного_ электрона через две щели?

    Поясню цель сего вопроса. Не могу считать себя специалистом в этой области, но любопытно. Хочу разобраться и понять как может электрон сам с собой интерферировать. Ведь само понятие интерференция предусматривает наличие как минимум 2х объектов.

    Допускаю такое возможно если электрон это волна, тогда интерферирует волна с отражённой волной. Но вот разобраться бы в поставленных экспериментах с 2мя щелями. Действительно ли посылается один электрон? Вот в чём суть дела.

  • Незнайка

    Спасибо. Только вот предположение того, что гравитация распространяется со скоростью света.. сдается мне, что она вовсе не «распространяется», это форма взаимодействия материи как элементов единого целого, а значит независимо от того где находятся элементы материи между ними есть гравитационное взаимодействие. Т.е. о гравитационной волне в принципе не может быть речи, только о сложении гравитационных векторов, что и наблюдается повсеместно.

  • Результирующая всё равно обладает неопределённостью, подчиняется соотношению неопределённостей Гейзенберга.

  • Kerimos

    Каким образом, по Вашему мнению, решен парадокс котика?

  • Всё правильно. Фактически наблюдатель совместно с котом Шрёдингера не изолированы от остальной части вселенной, и поэтому в конечном итоге вся вселенная переходит в суперпозицию двух состояний, в одном из которых кот жив, а в другом мёртв. В многомировой интерпретации КМ получаем 2 параллельные вселенные, в одной из которых кот жив, а в другой мёртв.

  • Механизмы запутанных состояний не являются механизмами квантовой механики?

  • Алексей Белоус

    нет. есть постоянная планка, она и определяет границы квантовой механики. А запутанные состояния во первых связаны не только с механикой, а во вторых, могут возникать и с макро телами.

  • Алексей Белоус

    ответ в низу поста. Алексей Белоус Vladi Emm • 2 дня назад

    … ситуация на первый взгляд не однозначная. предложу два на мой взгляд наиболее красивых объяснения. в первом предполагается что система не как не связана с наблюдателем (по условию) т.е. время в системе наблюдателя и кота будет относительно. тогда то что для кота произойдет мгновенно, для наблюдателя растянутся может на годы. во втором время в обоих системах одинаково. состояние суперпозиции означает одновременное существование фотона в обоих состояниях. т.е. фотон не будет взаимодействовать до момента наблюдения и не как не проявится. тогда система будет находится в первичном состоянии и кот будет жив до момента наблюдения.
    это схематически. ну а в реальности просто такой эксперимент не поставить, так как невозможно достичь нужной изолированности системы, любое взаимодействие (тепловое, гравитационное и т.д. разрушит состояние суперпозиции) вот собственно и весь ответ))

  • Алексей Белоус

    Не совсем. в реальной физике в отличии от теоретической рассматривать такой объект как луна в качестве материальной точки не правомерно. при сложении сил мы имеем вместо точки стремящейся к нулю, область, которая превосходит на порядки границы постоянной планка. отсюда рассмотрение как общей системы (материального объекта) в рамках квантовых явлений и не правомерно. Квантовые эффекты есть, но они проявляются только на отрезках бесконечно малых. Это как в парадоксе про Ахиллеса и черепаху.

  • Алексей Белоус

    это было бы верно, если бы не один неудобный момент. при наблюдении запутывания не произойдет, по той причине что при запутывании должны быть параметры по которым осуществляются взаимодействия. я вам об этом писал. прочтите еще раз.

  • Алексей Белоус

    Вы пишите — это форма взаимодействия. у меня к вам вопрос: полевое взаимодействие это не форма взаимодействия? что вы подразумеваете под формой? каков способ такого взаимодействия?
    Ну а вообще, распространение гравитации со скоростью света естмь факт. были поставлены эксперименты еще в прошлом веке. принцип прост. есть гравитационные линзы, которая образуется за счет гравитации звезд. Так вот, наблюдая взрывы сверхновых и прохождения света, можно по доплеровскому смещению изучить изменение гравитационных полей. именно эти наблюдения и показываю что скорость распространения гравитации такая же как и скорость света. Во вторых, наблюдения говорят именно о волне, я вам об этом писал.

  • Незнайка

    Хороший вопрос и вы знаете неплохо бы провести другой эксперимент, как нам сообщают и скорее это так или приблизительно так то свет от далеких звезд идет долго. Т.е. мы видим не то, что там есть на самом деле. Но, мое предположение, гравитационные изменения можно обнаружить сразу же как только ТАМ происходят изменения. Т.е. гравитационные взаимодействия не распространяются они просто есть везде и всегда, независимо от того (как далеко)где находятся объекты и если это подтвердится, то по изменениям гравитационных потенциалов можно понимать протекающие процессы, а не по излучению которое приносит информацию с опозданием. Я уже задавал тут где то вопрос — если исходить из теории большого взрыва, то в домомент взрыва где была граница гравитационного поля общего объекта. И после взрыва гравитационное взаимодействие осталось но сегментировалось распадаясь на вектора и как бы далеко объекты теперь не находились это взаимодействие сохраняется и мерить его скоростями света абсурдно, с моей точки зрения, но зато позволяет моментально практически «снимать» изменения в любой точке теперь.

  • Прибор и кот с фотоном не запутываются?

  • Да, квантовые эффекты всё равно есть и законы квантовой механики для такого объекта как Луна не отменяются.

  • Алексей Белоус

    при запутывании должны быть параметры по которым осуществляются взаимодействия. кот прибор фотон это единая система, с взаимосвязанными параметрами. если при открытии ящика наблюдатель получит удар током при одном из вариантов а при другом нет, да вы запутаете систему. так же нет, у вас НЕчего не меняется, нет параметров выбора, т.е. состояний наблюдателя. это во первых, во вторых наблюдение разрушает суперпозицию системы. вам нужно запутывать наблюдателя в момент до прохождения фотона!!!

  • Как же не меняется, если при открытии ящика наблюдатель увидит живого кота при одном из вариантов а при другом нет.
    Кот, прибор, фотон и вся остальная вселенная — это тоже единая система.

  • Алексей Белоус

    квантовые законы действуют на части системы (луны), на атомы, а не на саму систему!! к сожалению тут нет возможности привести вам мат аппарат. в доступном здесь варианте, пусть К (а -с) это отрезок части области системы луна.пусть значение переменных зависит от к как F(k) пусть (а — с) стремится к нулю. тогда начиная с некоторого (ан — сн) верно утверждение Fк(а-с)=1 где (а-с) больше h . т.е. величина постоянной планка меньше чем отрезок на котором изменяются значения системы. предвкушая вопрос отвечу сразу, части системы (атомы) этим параметрам не подчиняются, так как величины атомов и соответственно взаимодействия их меньше постоянной планка.
    что касается граничных переходов, где проявляются квантовые эффекты, замечу, что речь идет о сверхмалых величинах, таких которые соизмеримы с постоянной. т.е, на отрезках времени и пространства, соизмеримых по значениям к постоянной планка, начинают работать квантовые эффекты, но работают они не для системы луна, а для отдельных атомов из которых эта система состоит. если точнее, на этих отрезках рассматривать общую систему уже не правомерно, так как скорость взаимодействий (в том числе и гравитационных) начинает оказывать значительное влияние.

    все, тема закрыта.

  • Алексей Белоус

    …Декогеренция — это разрушение квантового состояния за счет взаимодействия квантовой системы с окружающим миром.

    Одно из самых странных предсказаний квантовой теории — что система не может измениться, пока вы наблюдаете за ней — подтверждён экспериментомв Корнелльском университете (США).Эксперименты были проведены в лаборатории сверххолодных материалов (Ultracold Lab) группой под руководством профессора физики Мукунд Венгелатторе (Mukund Vengalattore), который основал первую в университете программу по изучению свойств материалов, охлаждённых до 0,000000001ºK. Результаты работы опубликованы 2 октября 2015 года в журнале Physical Review Letters.
    http://geektimes.ru/post/264598/

    вы не можете рассматривать вселенную как систему для запутывания, по той причине что иной системы для внешнего наблюдателя нет. т.е. эти состояния существуют ОТНОСИТЕЛЬНО вселенной.

  • Алексей Белоус

    абсурд. ваша гипотеза полностью нарушает все мыслимые законы. если хотите, могу детально указать где у вас ошибки.

  • Незнайка

    Я бы сказал, что обязаны указать :).

  • Рамазан Расурулаев

    Ваш уровень знания КМ просто зашкаливает)) Браво. Я серьезно, у вас титаническое терпение. Все так разжевать, дать обоснование, ссылки. Одно удовольствие читать.

  • Алексей Белоус

    Рамазан, спасибо)) А что делать? К сожалению любителей спорить у нас больше нежели любителей думать и учится))

  • Алексей Белоус

    хорошо. Во первых, понятия «до» не существует. вы забыли что большой взрыв произошел из сингулярности, где само понятие времени отсутствует. Во вторых, ваше утверждение «Т.е. гравитационные взаимодействия не распространяются они просто есть везде и всегда, независимо от того (как далеко) где находятся объекты» — нарушает основные законы физики, в том числе закон сохранения. объекты (тела) взаимодействуют, совершают работу под действием сил гравитации, вопрос, откуда берется потраченая энергия? вы представляете напряженности полей удерживающих галактики в структуре?
    потом, по вашему мнению, взрыв нетронной с образованием черной дыры уже должен существовать в любой точке, но тогда почему гравитационные взаимодействия черных дыр опаздывают именно с учетом скорости света?
    третье, вы помните ОТО? что произойдет с полем если мы превысим скорость света при взаимодействии? таких нюансов от программы 8 класса до специальных теорий, в вашем предположении как минимум десятка два. повторите физику, потом спорте.

  • Незнайка

    Времени и сейчас не существует. Это математическая величина.
    Сложение гравитационных векторов происходит да, со скоростью перемещения масс, а это по теории не выше скорости света, но это ровным счетом никак не указывает на то, что гравитация «распространяется» с такой скоростью. Гравитационное взаимодействие между телами просто есть, независимо от того где тела находятся.

  • елена власенко

    «… в противном случае мозг начинает придумывать того чего нет…»
    Разве мы способны реально понять, что действительно есть, а чего нет? Ведь все относительно!

  • Незнайка

    А согласитесь классно как, ведь все относительно и можно значит не думать :). Так вот запускают и ловушки внимания и симулякры из которых сложно выбраться, разум блуждает в них.
    Сложно, но можно :).
    Есть способ, который позволяет человеку отслеживать заблуждается он или все же события во внешнем мире складываются так же как и его представления о нем.

  • елена власенко

    Наверно, этот способ есть «наблюдение»? Но существует ли критерий истинности данного конкретного «наблюдения»? Ведь многое зависит и от «точки зрения»… Хотя, видимо, это уже не совсем физика, а, скорее, философия! Но, с другой стороны, всё во вселенной связано и взаимодействует: пространство, время, горизонты различных событий… Быть может, что и наше представление о чем-либо, тоже играет роль в мироздании. Существует же теория о том, что есть только «Я»(ну т.е. Вы или еще кто-то), а всё остальное — плод «МОЕГО» воображения, и происходит только лишь тогда, когда «Я» об этом думаю, даже неконкретно!

  • Незнайка

    «Наверно, этот способ есть «наблюдение»?»

    Этот способ скорее отклик мироздания при воздействии на него или скорей всего при взаимодействии с ним. Интересная кстати тема, но она не слишком «научная», статистике крайне слабо поддается. И по поводу «времени» и «пространства», Вы довольно свободно обращаетесь с этими понятиями, а не подскажете мне, что это в физическом мире? :).

  • елена власенко

    Да, но для того, чтобы понять как мироздание откликнулось при воздействии на него, следует провести наблюдение. А мы, к сожалению, довольно часто видим в наблюдаемом то, что нам хотелось бы увидеть.
    А «пространство-время», с точки зрения моего разума, ограниченного, конечно определенной степенью свободы, это и есть физический мир. :))

  • Незнайка

    Точно и поэтому кто хочет дойти до предела постоянно проверяют предел ли это или только его иллюзия. В восточных практиках, судя по тому что мне известно, это не просто было распространено, а было основополагающим. Правда тут есть еще одна особенность сегодняшних реалий, это нет необходимости «ходить» до пределов, можно всю жизнь ан диване проваляться в иллюзиях и что поразительно как бы человек не заблуждался это не убивает его. Всю жизнь разум прожил в мире симулякров, каково :).
    В моем разуме нет ни времени ни пространства и то и другое математические величины исключительно и этими категориями мыслить как физическими явлениями нежелательно, все равно что при хорошем здоровье пользоваться костылями.

  • елена власенко

    Но разум функционирует благодаря физическому состоянию моего организма, и все это происходит с течением времени. Кстати, вполне допустимо, что мысль (то бишь продукт разума) тоже вполне материальна, просто мы еще не можем вполне достоверно «измерить отклик мироздания при воздействии на него» сего «эфемерного» понятия.

  • Незнайка

    Мысль материальна, мироздание откликается и это нахожу странным.

  • елена власенко

    «если свет это фотон, тогда почему светлая часть солнца резко ограничена, а затем вокруг и совсем рядом с ним полная тьма, хотя казалось бы вот где фотонов просто непрерывный поток.»

    Это как раз довольно просто объясняется. Поскольку фотоны перемещаются во всех возможных направлениях от источника оных, а наблюдатель (т.е. в данном случае Вы) находится в определенной точке пространства, то наблюдаемые им фотоны направленно попадают в его область зрения, ограниченную фронтальным изображением солнечного диска. Остальные фотоны просто летят мимо и не улавливаются органами чувств, поскольку фотон есть не только волна, но и частица.:)

  • елена власенко

    Т.е., Вы реально находили отклик Вселенной на воздействие Вашего разума? Пожалуйста! Прошу хоть один пример!

  • Незнайка

    Ну то есть это «светится» у меня в голове исключительно? 🙂

  • Yuriy Deynekin

    Yuriy Deynekin

    Сразу два замечания:

    1. В том, как здесь это изложено, никакого парадокса per ce не видно. Или, если угодно, его не больше, чем в вопросе: упал или нет накрытый шляпой поставленный «на попа» карандаш, если под шляпой ещё летает большая муха? — Поднимем шляпу — узнаем, а до того не дано.

    2. Удивляет неизменно живодёрская традиционная формулировка этого парадокса, влоть до этого: «Когда я говорил о том, что у парадокса кота Шредингера есть много разных формулировок, я лишь говорил, что есть много разных способов придумать тот прибор, который умерщвляет или оставляет живым кота». — Что мешает вместо убийства кота зажигать лампочку и растекаться мысью по древу: горит-не горит?

    Опубликовано материалов
    03586
    Готовятся к публикации
    +28
    Самое читаемое за неделю
  • 1
    ПостНаука
    12 132
  • 2
    Гасан Гусейнов
    5 956
  • 3
    ПостНаука
    3 322
  • 4
    Михаил Соколов
    2 407
  • 5
    Андрей Цатурян
    2 218
  • 6
    Татьяна Тимофеева
    2 174
  • 7
    ПостНаука
    2 157
  • Новое

  • 3 322
  • 541
  • 2 174
  • 1 305
  • 1 357
  • 2 407
  • 12 132
  • 2 218
  • 2 157