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Observador Riddle. ¿Dónde empieza la realidad?
Nadie en el mundo no entiende la mecánica cuántica - lo más importante que usted necesita saber acerca de ella. Sí, muchos físicos han aprendido a utilizar sus leyes, e incluso predecir el fenómeno de cálculos cuánticos. Pero hasta el momento no está claro por qué la presencia del observador determina el destino del sistema y hace que tomar una decisión a favor de un estado. Hemos seleccionado ejemplos de experimentos, cuyo resultado afectará inevitablemente el observador y tratamos de averiguar que la mecánica cuántica va a hacer con la intervención de la conciencia en la realidad material.
Gato de Schrödinger Hoy en día hay muchas interpretaciones de la mecánica cuántica, el más popular entre ellos es Copenhague. Sus principales disposiciones de 1920 formulados por Niels Bohr y Werner Heisenberg. Un término central de la interpretación de Copenhague era la función de onda - una función matemática contiene información acerca de todos los posibles estados de un sistema cuántico en el que reside, al mismo tiempo
. De acuerdo con la interpretación de Copenhague, es con certeza para determinar el estado del sistema, que la distingue de los demás sólo pueden observar (la función de onda sólo ayuda a calcular matemáticamente la probabilidad de encontrar el sistema en un estado dado). Podemos decir que después de ver el sistema cuántico se convierte en un clásico:. Cesar inmediatamente a coexistir en muchos estados a la vez a favor de uno de ellos
Este enfoque ha sido siempre el enemigo (recuerda incluso "Dios no juega a los dados" Albert Einstein), pero la exactitud de los cálculos y predicciones prevalecido. Sin embargo, en los últimos años los partidarios de la interpretación de Copenhague es cada vez menos y no menos importante razón para ello - el colapso instantáneo más misterioso de la función de onda en la medición. El famoso experimento mental por Erwin Schrödinger-gato pobre hombre estaba destinado a mostrar lo absurdo de este fenómeno.
Así, recuerda el contenido del experimento. El cuadro de negro se coloca un gato vivo, un frasco de veneno y un mecanismo que puede ser al azar para poner el veneno en la acción. Por ejemplo, un átomo radiactivo, el decaimiento de las cuales es la ampolla rota. No se conoce el momento exacto de la caída del átomo. Sólo hay una vida media: tiempo durante el cual se produce la descomposición con una probabilidad del 50%
. Resulta que para un observador externo, existe el gato dentro de la caja en dos estados: o bien que está vivo, si todo va bien o muerto, si la ruptura se produjo y la ampolla rota. Estos dos estados son descritos por la función de onda de un gato, que varía con el tiempo: cuanto más lejos, más probable es que se ha producido la desintegración radiactiva. Pero tan pronto como se abre la caja, la función de onda colapsa, y vemos de inmediato el resultado de la zhivoderskogo experimento.
Resulta que mientras que el observador no se abrirá el cajón, el gato y siempre mantener el equilibrio sobre la frontera entre la vida y la muerte, y que determinará el destino de la única acción del observador. Eso es absurdo, en cuyo punto el Schroedinger. Electron difracción
De acuerdo con la encuesta de los más grandes físicos llevados a cabo por el diario The New York Times, la experiencia con la difracción de electrones, entregado en 1961, Claus Jensen, la convierten en una de las más bellas de la historia de la ciencia. ¿Cuál es su esencia?
Hay una fuente que emite una corriente de electrones hacia la pantalla, placa fotográfica. Y no es una barrera para estos electrones - una placa de cobre con dos rendijas. ¡Qué imagen en la pantalla, se puede esperar si los electrones representan una pequeña esfera cargada? Dos tiras iluminadas opuestos de las ranuras.
De hecho, la pantalla muestra un patrón mucho más complejo de rayas blancas y negras alternadas. El hecho de que el paso de electrones a través de las ranuras comienzan a comportarse como partículas no sino como una onda (al igual que los fotones de partículas de luz pueden ser simultáneamente y las olas). Entonces estas ondas interactúan en el espacio, un lugar relajante, pero en algún lugar se refuerzan entre sí, y el resultado aparece en la pantalla del complejo patrón de bandas claras y oscuras alternadas.
En este experimento, el resultado no cambia, y si dejas que los electrones a través de la brecha no es una corriente continua, y uno por uno, incluso una partícula puede ser tanto una onda. Incluso un electrón a la vez puede pasar a través de dos rendijas (y esta es una de las disposiciones importantes de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica - los objetos pueden ser al mismo tiempo y sus propiedades físicas "habituales" y la onda exótica).
Pero, ¿qué es el observador? Con eso a él ya complicada historia se hizo aún más difícil. Cuando experimentos similares físicos han tratado de corregir con la ayuda de instrumentos a través de qué rendija el electrón pasa en la realidad, la imagen en la pantalla cambió radicalmente y se convirtió en un "clásico":. De dos área iluminada frente a las ranuras y no hay bandas alternas
Los electrones no quieren ser como su naturaleza ondulatoria, bajo la atenta mirada del observador. Ajuste a su deseo instintivo para ver una imagen simple y claro. Mystic? Hay una explicación mucho más simple: no existe un monitoreo del sistema no se puede lograr sin un impacto físico en él. Pero volvamos a esto más adelante.
Fullereno climatizada Los experimentos en partículas por difracción no colocan sólo en los electrones, pero en una objetos mucho más grandes. Por ejemplo, los fullerenos - grande, moléculas formadas por decenas de átomos de carbono cerrados (por ejemplo, el fulereno de sesenta átomos de carbono en forma muy similar a la de fútbol: una esfera hueca, hecha de pentágonos y hexágonos)
. Recientemente, un grupo de la Universidad de Viena, dirigido por el Prof. Zeilinger trató de introducir un elemento de observación en tales experimentos. Para ello, se irradiaron molécula de fullereno en movimiento rayo láser. Cuando se calienta por una acción externa, las moléculas comienzan a brillar y así encontraron su lugar, inevitablemente, un observador en el espacio.
Junto con la innovación y ha cambiado el comportamiento de las moléculas. Antes de los fulerenos de vigilancia bordeado con bastante éxito el obstáculo (propiedades de onda exposición) como los electrones desde el ejemplo anterior, pasando a través de la pantalla opaca. Pero más tarde, con la llegada del observador, los fullerenos se calmaron y comenzaron a comportarse como una partícula de materia es respetuoso de la ley del todo.
Enfriamiento
medición Una de las leyes conocidas del mundo cuántico es el principio de incertidumbre de Heisenberg: es imposible determinar simultáneamente la posición y velocidad de un objeto cuántico. La medida con mayor precisión el momento de una partícula, menos precisión que puede medir su posición. Pero las leyes de los efectos cuánticos que operan a nivel de pequeñas partículas, por lo general desapercibido en grande.
Nuestro mundo macroscópico Debido a que los más valiosos experimentos recientes del grupo del Profesor Schwab de los Estados Unidos, en el que los efectos cuánticos no se muestran el mismo nivel de electrones o moléculas de fullereno (su característica de diámetro - aproximadamente 1 nm), y un poco de objetos más tangible -. Una pequeña franja de aluminio
Esta franja fijada en ambos lados de modo que estaba en medio de limbo y podría vibrar bajo la influencia externa. Además, cerca de la avenida es un dispositivo capaz de detectar con precisión su posición.
Como resultado, los experimentadores encontraron dos efectos interesantes. En primer lugar, cualquier medición de la posición del objeto, la observación de la tira no se llevó a cabo en vano para ella - después de cada posición de medición de la tira cambió. En términos generales, los experimentadores determinado con gran precisión las coordenadas de la tira y de este modo el principio de Heisenberg, cambian su velocidad, y por lo tanto la posición posterior.
En segundo lugar, se ha bastante inesperada, una cierta medida también conduce a un enfriamiento de la tira. Resulta que, el observador puede sólo por su presencia para cambiar las características físicas de los objetos. Suena bastante increíble, pero en honor a los físicos dicen que no se confunden - ahora el grupo del Profesor Schwab piensa, cómo aplicar el efecto observado para la refrigeración de los circuitos electrónicos.
Congela partículas
Como es sabido, las partículas radiactivas inestables se desintegran en el mundo no sólo para los experimentos en los gatos, pero también bastante sí mismos. Así, cada partícula tiene una vida media, lo que, resulta, podrá prorrogarse bajo la atenta mirada del observador.
Por primera vez este efecto cuántica predice de nuevo en la década de 1960, y su confirmación experimental brillante llegó en un artículo publicado en 2006 por un grupo de físico ganador del Premio Nobel Wolfgang Ketterle del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
En este trabajo se estudió la desintegración de átomos de rubidio inestable excitados (átomos de rubidio decaimiento en el estado fundamental y fotones). Inmediatamente después de la preparación del sistema, la excitación de los átomos comenzó a verlos - brillan un rayo láser. Esta observación fue en dos modos: continuo (constante servido en pequeños pulsos de luz) y el pulso (el sistema de vez en cuando se expone a los pulsos más potente)
. Los resultados son perfectamente en línea con las predicciones teóricas. Efectos de iluminación exterior muy lento decaimiento de partículas, lo que sería volver a su original, lejos del colapso del Estado. La magnitud del efecto se estudió durante dos modos también coincide con las predicciones. Una vida máxima inestables átomos de rubidio excitados aumentó 30 veces.
La mecánica cuántica y la conciencia
Los electrones y los fullerenos dejan de ejercer sus propiedades ondulatorias, las placas de aluminio se enfrían y partículas inestables congelan en su decadencia: el todopoderoso bajo la mirada del observador el mundo está cambiando. ¿No es el testimonio de la participación en el funcionamiento de nuestra mente de todo el mundo? Así que tal vez tenían razón Carl Jung y Wolfgang Pauli (físico avstriycky y premio Nobel, uno de los pioneros de la mecánica cuántica), cuando dijeron que las leyes de la física y la conciencia deben considerarse complementarios?
Pero es sólo un paso para el reconocimiento del deber: el mundo que los rodea son producto ilusorio de nuestra mente. Scary? ("¿De verdad crees que la luna existe sólo cuando nos fijamos en ella?" - Comentado los principios de la mecánica cuántica, Einstein). A continuación, intente volver a los físicos. Especialmente en los últimos años, tienen cada vez menos a favor de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica con su misterioso colapso de la función de onda, que viene a sustituir a la otra, es bajar a la tierra y fiable plazo -. Decoherencia
Aquí está la cosa - en todos estos experimentos, los experimentadores con la observación afecta inevitablemente el sistema. Se ilumina el láser de medición de dispositivos instalados. Este es un principio común, muy importante: no se puede observar el sistema, medir sus propiedades no interactúan con él. Donde la interacción, no hay cambio en las propiedades. Especialmente cuando un sistema cuántico pequeño de interacción cuántica objetos coloso. Observador tan intemporal, neutral no puede ser un budista.
Esto es exactamente lo que explica el término "decoherencia" - en términos de los procesos irreversibles violaciónes termodinámica propiedades cuánticas del sistema en su interacción con otro sistema, más grande. Durante esta interacción un sistema cuántico pierde sus características originales y se está convirtiendo en un clásico, "sujeto a" los sistemas principales. Esto explica la paradoja del gato de Schrödinger: el gato es un sistema tan grande, que simplemente no puede ser aislado del mundo. La misma formulación del experimento mental no es del todo correcto.
En cualquier caso, en comparación con la realidad de la creación como un acto de conciencia, la decoherencia suena mucho más relajado. Incluso, tal vez demasiado tranquilo. Después de todo, con este enfoque todo el mundo clásico se convierte en un gran efecto de la decoherencia. Y como los autores de uno de los libros más importantes en este campo, tal enfoque también sigue lógicamente declaraciones como "el mundo no hay partículas" o "no hay tiempo para un nivel fundamental».
Creación de un observador o decoherencia omnipotente? Tenemos que elegir entre dos males. Pero recuerde - ahora los científicos están cada vez más convencidos de que en el corazón de nuestros procesos de pensamiento son los más notorios los efectos cuánticos. Entonces, ¿dónde termina monitoreo y la realidad comienza - que elegir cada uno de nosotros
.
tomado de
theoryandpractice.ru/posts/8507-quantum-experiment
Fuente:
Gato de Schrödinger Hoy en día hay muchas interpretaciones de la mecánica cuántica, el más popular entre ellos es Copenhague. Sus principales disposiciones de 1920 formulados por Niels Bohr y Werner Heisenberg. Un término central de la interpretación de Copenhague era la función de onda - una función matemática contiene información acerca de todos los posibles estados de un sistema cuántico en el que reside, al mismo tiempo
. De acuerdo con la interpretación de Copenhague, es con certeza para determinar el estado del sistema, que la distingue de los demás sólo pueden observar (la función de onda sólo ayuda a calcular matemáticamente la probabilidad de encontrar el sistema en un estado dado). Podemos decir que después de ver el sistema cuántico se convierte en un clásico:. Cesar inmediatamente a coexistir en muchos estados a la vez a favor de uno de ellos
Este enfoque ha sido siempre el enemigo (recuerda incluso "Dios no juega a los dados" Albert Einstein), pero la exactitud de los cálculos y predicciones prevalecido. Sin embargo, en los últimos años los partidarios de la interpretación de Copenhague es cada vez menos y no menos importante razón para ello - el colapso instantáneo más misterioso de la función de onda en la medición. El famoso experimento mental por Erwin Schrödinger-gato pobre hombre estaba destinado a mostrar lo absurdo de este fenómeno.
Así, recuerda el contenido del experimento. El cuadro de negro se coloca un gato vivo, un frasco de veneno y un mecanismo que puede ser al azar para poner el veneno en la acción. Por ejemplo, un átomo radiactivo, el decaimiento de las cuales es la ampolla rota. No se conoce el momento exacto de la caída del átomo. Sólo hay una vida media: tiempo durante el cual se produce la descomposición con una probabilidad del 50%
. Resulta que para un observador externo, existe el gato dentro de la caja en dos estados: o bien que está vivo, si todo va bien o muerto, si la ruptura se produjo y la ampolla rota. Estos dos estados son descritos por la función de onda de un gato, que varía con el tiempo: cuanto más lejos, más probable es que se ha producido la desintegración radiactiva. Pero tan pronto como se abre la caja, la función de onda colapsa, y vemos de inmediato el resultado de la zhivoderskogo experimento.
Resulta que mientras que el observador no se abrirá el cajón, el gato y siempre mantener el equilibrio sobre la frontera entre la vida y la muerte, y que determinará el destino de la única acción del observador. Eso es absurdo, en cuyo punto el Schroedinger. Electron difracción
De acuerdo con la encuesta de los más grandes físicos llevados a cabo por el diario The New York Times, la experiencia con la difracción de electrones, entregado en 1961, Claus Jensen, la convierten en una de las más bellas de la historia de la ciencia. ¿Cuál es su esencia?
Hay una fuente que emite una corriente de electrones hacia la pantalla, placa fotográfica. Y no es una barrera para estos electrones - una placa de cobre con dos rendijas. ¡Qué imagen en la pantalla, se puede esperar si los electrones representan una pequeña esfera cargada? Dos tiras iluminadas opuestos de las ranuras.
De hecho, la pantalla muestra un patrón mucho más complejo de rayas blancas y negras alternadas. El hecho de que el paso de electrones a través de las ranuras comienzan a comportarse como partículas no sino como una onda (al igual que los fotones de partículas de luz pueden ser simultáneamente y las olas). Entonces estas ondas interactúan en el espacio, un lugar relajante, pero en algún lugar se refuerzan entre sí, y el resultado aparece en la pantalla del complejo patrón de bandas claras y oscuras alternadas.
En este experimento, el resultado no cambia, y si dejas que los electrones a través de la brecha no es una corriente continua, y uno por uno, incluso una partícula puede ser tanto una onda. Incluso un electrón a la vez puede pasar a través de dos rendijas (y esta es una de las disposiciones importantes de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica - los objetos pueden ser al mismo tiempo y sus propiedades físicas "habituales" y la onda exótica).
Pero, ¿qué es el observador? Con eso a él ya complicada historia se hizo aún más difícil. Cuando experimentos similares físicos han tratado de corregir con la ayuda de instrumentos a través de qué rendija el electrón pasa en la realidad, la imagen en la pantalla cambió radicalmente y se convirtió en un "clásico":. De dos área iluminada frente a las ranuras y no hay bandas alternas
Los electrones no quieren ser como su naturaleza ondulatoria, bajo la atenta mirada del observador. Ajuste a su deseo instintivo para ver una imagen simple y claro. Mystic? Hay una explicación mucho más simple: no existe un monitoreo del sistema no se puede lograr sin un impacto físico en él. Pero volvamos a esto más adelante.
Fullereno climatizada Los experimentos en partículas por difracción no colocan sólo en los electrones, pero en una objetos mucho más grandes. Por ejemplo, los fullerenos - grande, moléculas formadas por decenas de átomos de carbono cerrados (por ejemplo, el fulereno de sesenta átomos de carbono en forma muy similar a la de fútbol: una esfera hueca, hecha de pentágonos y hexágonos)
. Recientemente, un grupo de la Universidad de Viena, dirigido por el Prof. Zeilinger trató de introducir un elemento de observación en tales experimentos. Para ello, se irradiaron molécula de fullereno en movimiento rayo láser. Cuando se calienta por una acción externa, las moléculas comienzan a brillar y así encontraron su lugar, inevitablemente, un observador en el espacio.
Junto con la innovación y ha cambiado el comportamiento de las moléculas. Antes de los fulerenos de vigilancia bordeado con bastante éxito el obstáculo (propiedades de onda exposición) como los electrones desde el ejemplo anterior, pasando a través de la pantalla opaca. Pero más tarde, con la llegada del observador, los fullerenos se calmaron y comenzaron a comportarse como una partícula de materia es respetuoso de la ley del todo.
Enfriamiento
medición Una de las leyes conocidas del mundo cuántico es el principio de incertidumbre de Heisenberg: es imposible determinar simultáneamente la posición y velocidad de un objeto cuántico. La medida con mayor precisión el momento de una partícula, menos precisión que puede medir su posición. Pero las leyes de los efectos cuánticos que operan a nivel de pequeñas partículas, por lo general desapercibido en grande.
Nuestro mundo macroscópico Debido a que los más valiosos experimentos recientes del grupo del Profesor Schwab de los Estados Unidos, en el que los efectos cuánticos no se muestran el mismo nivel de electrones o moléculas de fullereno (su característica de diámetro - aproximadamente 1 nm), y un poco de objetos más tangible -. Una pequeña franja de aluminio
Esta franja fijada en ambos lados de modo que estaba en medio de limbo y podría vibrar bajo la influencia externa. Además, cerca de la avenida es un dispositivo capaz de detectar con precisión su posición.
Como resultado, los experimentadores encontraron dos efectos interesantes. En primer lugar, cualquier medición de la posición del objeto, la observación de la tira no se llevó a cabo en vano para ella - después de cada posición de medición de la tira cambió. En términos generales, los experimentadores determinado con gran precisión las coordenadas de la tira y de este modo el principio de Heisenberg, cambian su velocidad, y por lo tanto la posición posterior.
En segundo lugar, se ha bastante inesperada, una cierta medida también conduce a un enfriamiento de la tira. Resulta que, el observador puede sólo por su presencia para cambiar las características físicas de los objetos. Suena bastante increíble, pero en honor a los físicos dicen que no se confunden - ahora el grupo del Profesor Schwab piensa, cómo aplicar el efecto observado para la refrigeración de los circuitos electrónicos.
Congela partículas
Como es sabido, las partículas radiactivas inestables se desintegran en el mundo no sólo para los experimentos en los gatos, pero también bastante sí mismos. Así, cada partícula tiene una vida media, lo que, resulta, podrá prorrogarse bajo la atenta mirada del observador.
Por primera vez este efecto cuántica predice de nuevo en la década de 1960, y su confirmación experimental brillante llegó en un artículo publicado en 2006 por un grupo de físico ganador del Premio Nobel Wolfgang Ketterle del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
En este trabajo se estudió la desintegración de átomos de rubidio inestable excitados (átomos de rubidio decaimiento en el estado fundamental y fotones). Inmediatamente después de la preparación del sistema, la excitación de los átomos comenzó a verlos - brillan un rayo láser. Esta observación fue en dos modos: continuo (constante servido en pequeños pulsos de luz) y el pulso (el sistema de vez en cuando se expone a los pulsos más potente)
. Los resultados son perfectamente en línea con las predicciones teóricas. Efectos de iluminación exterior muy lento decaimiento de partículas, lo que sería volver a su original, lejos del colapso del Estado. La magnitud del efecto se estudió durante dos modos también coincide con las predicciones. Una vida máxima inestables átomos de rubidio excitados aumentó 30 veces.
La mecánica cuántica y la conciencia
Los electrones y los fullerenos dejan de ejercer sus propiedades ondulatorias, las placas de aluminio se enfrían y partículas inestables congelan en su decadencia: el todopoderoso bajo la mirada del observador el mundo está cambiando. ¿No es el testimonio de la participación en el funcionamiento de nuestra mente de todo el mundo? Así que tal vez tenían razón Carl Jung y Wolfgang Pauli (físico avstriycky y premio Nobel, uno de los pioneros de la mecánica cuántica), cuando dijeron que las leyes de la física y la conciencia deben considerarse complementarios?
Pero es sólo un paso para el reconocimiento del deber: el mundo que los rodea son producto ilusorio de nuestra mente. Scary? ("¿De verdad crees que la luna existe sólo cuando nos fijamos en ella?" - Comentado los principios de la mecánica cuántica, Einstein). A continuación, intente volver a los físicos. Especialmente en los últimos años, tienen cada vez menos a favor de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica con su misterioso colapso de la función de onda, que viene a sustituir a la otra, es bajar a la tierra y fiable plazo -. Decoherencia
Aquí está la cosa - en todos estos experimentos, los experimentadores con la observación afecta inevitablemente el sistema. Se ilumina el láser de medición de dispositivos instalados. Este es un principio común, muy importante: no se puede observar el sistema, medir sus propiedades no interactúan con él. Donde la interacción, no hay cambio en las propiedades. Especialmente cuando un sistema cuántico pequeño de interacción cuántica objetos coloso. Observador tan intemporal, neutral no puede ser un budista.
Esto es exactamente lo que explica el término "decoherencia" - en términos de los procesos irreversibles violaciónes termodinámica propiedades cuánticas del sistema en su interacción con otro sistema, más grande. Durante esta interacción un sistema cuántico pierde sus características originales y se está convirtiendo en un clásico, "sujeto a" los sistemas principales. Esto explica la paradoja del gato de Schrödinger: el gato es un sistema tan grande, que simplemente no puede ser aislado del mundo. La misma formulación del experimento mental no es del todo correcto.
En cualquier caso, en comparación con la realidad de la creación como un acto de conciencia, la decoherencia suena mucho más relajado. Incluso, tal vez demasiado tranquilo. Después de todo, con este enfoque todo el mundo clásico se convierte en un gran efecto de la decoherencia. Y como los autores de uno de los libros más importantes en este campo, tal enfoque también sigue lógicamente declaraciones como "el mundo no hay partículas" o "no hay tiempo para un nivel fundamental».
Creación de un observador o decoherencia omnipotente? Tenemos que elegir entre dos males. Pero recuerde - ahora los científicos están cada vez más convencidos de que en el corazón de nuestros procesos de pensamiento son los más notorios los efectos cuánticos. Entonces, ¿dónde termina monitoreo y la realidad comienza - que elegir cada uno de nosotros
.
tomado de
theoryandpractice.ru/posts/8507-quantum-experiment
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