Факультет теоретической физики/Исследовательская работа/Концепция слабых измерений как объяснение парадоксов квантовой механики

Материал из Викиверситета
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья — часть материалов: Факультет теоретической физики


Введение[править]

Adobe Caslon a.svg Авторская работа
Автор: Touol
Работа не имеет [[Факультет теоретической физики/Исследовательская работа/Концепция слабых измерений как объяснение парадоксов квантовой механики/Рецензия|рецензии]].
Circle-question.svg Этот раздел содержит гипотетические предположения, которые на данный момент не имеют подтверждения или не признаны научным сообществом.

С рождения квантовой механики, ведутся споры о ее интерпретации (толковании). Первая интерпретация - это копенгагенская интерпретация, которую сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг во время совместной работы в Копенгагене около 1927 года. До сих пор, копенгагенская интерпретация является наиболее признаваемой из всех. Но так же, до сих пор, продолжают выдвигаться альтернативные интерпретации квантовой механики. Со времен Эйнштейна и Шредингера приводятся парадоксы возникающие в рамках копенгагенской интерпретации. Данная работа, рассматривая и анализируя эти парадоксы, выдвигает еще одну интерпретацию, которую назовем «Концепция слабых измерений».

Копенгагенская интерпретация и принцип вероятности[править]

Копенгагенская интерпретация предполагает, что на волновую функцию могут влиять два процесса:

  • унитарная эволюция согласно уравнению Шрёдингера
  • процесс измерения

По поводу первого процесса не возникает разногласий ни у кого, а по поводу второго имеется ряд различных интерпретаций, даже в пределах самой копенгагенской интерпретации. Копенгагенская интерпретация, как и остальные известные, утверждают, что вероятностный характер предсказаний квантовой механики принципиально неустраним. А также:

  • Акт измерения вызывает мгновенное схлопывания, «коллапс волновой функции». Это означает, что процесс измерения случайно выбирает в точности одну из возможностей, допустимых волновой функцией данного состояния, а волновая функция мгновенно изменяется, чтобы отразить этот выбор. (Часть принципа вероятности).
  • (Теория относительности Эйнштейна говорит, что мгновенность, одновременность, имеет смысл только для наблюдателей, находящихся в одной системе отсчёта. Не существует единого для всех времени, поэтому мгновенный коллапс неопределен. Неизвестно, что это такое.)

Но в физике нет места бесконечности. Нет бесконечной (мнгновенной) скорости схлопывания. Возможно лишь очень быстрое почти мнгновенное схлопывание. Скорость схлопывания (редукции) настолько велика, что в явлениях описываемой квантовой механики ее можно считать бесконечной. Современная квантовая физика - это физика в рамках Копенгагенской интерпретации. Интересно рассмотреть процессы где скорость схлопывания не настолько большая. Например распад К0-мезонов.

Распад К0-мезонов. Аналогия с измерением[править]

К0-мезоны в течение (15 минут уточнить, возможно 15 сек но не принципиально. не 10^-99 сек) распадаются на пионы и лептоны. Можно сказать, что волновая функция К0-мезонов редуцируется на состояние пионов и лептонов. То есть есть аналогия с процессом измерения. Важно, что в получаемых, в приближении Уго Фано, уравнениях распада, гамильтониан имеет Т-инвариантную и T-неинвариантную часть. T-инвариантная часть имеет смысл массы К0-мезонов. T-неинвариантная часть - отвечает за распад, редукцию волновой функции самих К0-мезонов. Интересно, что T-неинвариантную часть можно интерпретировать как мнимую "массу".

  • В толковании специальной теории относительности, если считать энергию и импульс вещественными числами, тахион (частица со сверхсветовой скоростью) описывается мнимой массой. Скорость тахиона не может быть меньше скорости света, поскольку при этом энергия бы бесконечно увеличивалась.

Так мы получили, что частица в распаде имеет и мнимую и реальную массу (комплексную). До световую и сверхсветовую скорость (сам еще не понял но истина рядом :) ). Продолжая аналогию с процессом измерения, получаем, что процесс измерения описывается приближением Уго Фано.

  • Формула Фано была успешно использована для объяснения различных экспериментальных данных в терминах квантовомеханифческого взаимодействия между дискретным и непрерывным состояниями.

То есть, измерении есть взаимодействие между дискретными и непрерывными состояниями. (Скорее всего непрерывное налетающая частица, дискретные поглощение возбуждаемыми уровнеми. Можно переходить на формулы. Только надо полное описание резонанса Уго Фано). Мнимая "масса" выступает как тахион, затирающий волновую функцию (редукция, схлопование). В распаде К0-мезонов нет никакой случайности. Случайность в измерениях обусловлена множеством виртуальных "возбужденний" дискретных уровней (для фотона атомов). Пока процесс не закончился, нельзя сказать на каком атоме окажется фотон (где именно он поглотиться). (поправка непрерывный уровень-это виртуальные возбуждения (поглощение фотонов атомами) атомов. Резонанс двойной резонансное поглощение от частоты фотона и резонанс Фано или один Фано. как раз для поглощения света средой и придуман). (При взаимодействии с фотобумагой образуется множество виртуально возбужденных уровней. Их континуум вытягивает (обнуляет) ВФ налетающего фотона. Но энергия фотона может уйти "реально" только на один из них "резонансные уровни". что происходит то? почему пятнышко? :) ур-ния надо строит? )

Из аналогии с распадом стал понятен вероятностный характер предсказаний квантовой механики. (Есть предположения о редукции ВФ и о СС. Тянет на фантастику :). Потом то, что не подтвердиться уберу.)

лазеры усилители (открытые лазеры)[править]

(В классическом двухщелевом опыте свет проходит через две щели и падает на экран, где появляются тёмные и светлые интерференционные полосы. Это можно объяснить тем, что в некоторых местах световые волны взаимно усиливаются, а в других — гасятся. С другой стороны, эксперимент показывает, что свет обладает и свойствами потока частиц, а такие объекты, как электроны могут проявлять и волновые свойства и тоже могут давать интерференционную картину.

Это ставит несколько интересных вопросов. Допустим, двухщелевой эксперимент проводится с настолько низкой интенсивностью потока фотонов (или электронов), что каждый раз через щели проходит только по одной частице. Однако, когда экспериментатор сложит точки попадания всех фотонов на экран, он получит ту же интерференционную картину от накладывающихся волн, несмотря на то, что вроде бы опыт касался отдельных частиц. Это можно интерпретировать так, что мы живём в «возможностной» вселенной — такой, что в ней с каждым будущим событием связана определённая степень возможности, а не в такой, что в каждый следующий момент может случиться всё что угодно.) (мутно как то объяснили)

Примечание[править]

Литература[править]