¿Qué tan aislado debe estar un sistema para que su función de onda se considere no colapsada?

"¿Qué tan aislado debe estar un sistema para que su función de onda se considere no colapsada?"

Experimentalmente, un sistema cuyo colapso sea observable debe ser tan pequeño que uno pueda prepararlo en un estado puro bien definido. Si este no es el caso, solo se puede especular sobre lo que sucedió, dejando mucho espacio a la imaginación.

Esto significa que incluso cuando la portadora del sistema es bastante grande, la función de onda colapsa los modelos con muy pocos grados de libertad, y el sistema real considerado es el que tiene estos pocos grados de libertad, no el más grande.

Por ejemplo, arXiv:1103.4081 analiza la superposición y el colapso de objetos macroscópicos. Pero dispuesto en una superposición es sólo un único grado de libertad, la distancia; todos los demás grados de libertad no están controlados (y, por lo tanto, presumiblemente en un estado mixto) o se eliminan mediante un enfriamiento extremo. Por lo tanto, el sistema medido es, en efecto, un solo oscilador cuántico.

Ahora bien, un oscilador cuántico típico pierde la coherencia rápidamente a menos que esté aislado, y un oscilador cuántico de cierto tamaño es difícil de aislar. El arte experimental consiste en mantener una superposición de dos distancias aislando este grado particular de libertad del entorno. Este aislamiento debe ser casi perfecto, ya que de lo contrario los efectos de decoherencia responsables del colapso se establecen con extrema rapidez. (No se necesita un observador especial. El entorno hace la observación por sí mismo).

''por qué la mayoría de los físicos [...] rechazan el colapso objetivo''.

La razón principal es que quieren mantener la simplicidad de los fundamentos mecánicos cuánticos tradicionales que se basan en la suposición de que la dinámica de los estados cuánticos es exactamente lineal, lo que parece ser suficiente para todas las aplicaciones. Las teorías del colapso objetivo requerirían una pequeña modificación no lineal de las leyes básicas y estropearían la simplicidad de (hasta ahora) una filosofía incontrolable.

Nótese que "sin colapso objetivo" no significa que el colapso no sea observable (se observa de forma rutinaria), sino que el colapso no se debe a la decoherencia (la aproximación en la que el colapso es derivable en términos de lo que generalmente se cree). supuestos de la mecánica estadística - necesarios ya en la física clásica) sino a desviaciones objetivas de la ecuación de Schroedinger. Este último no tiene una base observable y, por lo tanto, es rechazado por la mayoría de los físicos.

En el momento en que haces que la caja pueda cambiar el entorno, deja de ser solo una caja; y se convierte en un dispositivo de medición.

Cómo sucede esto se puede visualizar fácilmente. Tomemos una configuración ideal de contraátomo geiger en una caja similar. Está conectado al exterior a una pantalla. Ahora, por razones obvias, la función de onda del átomo colapsará inmediatamente. No evolucionará lentamente. Esto se debe a que puede observar el sistema usando la pantalla. No podemos argumentar que la propia función de onda del contador Geiger se verá afectada.

Una forma más cruda de formular su problema es unir el contador a un martillo. Si, dentro de los primeros xyz segundos, hay un decaimiento, el martillo golpeará la tapa de la caja; abriéndolo Si está afuera y la caja no se abre en xyz segundos, sabrá que no hubo decaimientos y habrá colapsado la función de onda SIN abrir la caja. Aquí, el contador no se convirtió en un dispositivo de medición al afectar el entorno; lo hizo por su capacidad de afectar el entorno.

Su caja es nuevamente un dispositivo de medición, con la capacidad de afectar el entorno. Sucede lo mismo, colapsa inmediatamente la función de onda.

Ahora a su pregunta original: cualquier cosa que pueda afectar el entorno de una manera medible sobre la base de cualquier propiedad que se esté midiendo cuenta como un dispositivo de medición para esa propiedad en el entorno.

Ahora aquí es donde todo se vuelve loco: he mantenido específicamente las palabras de comadreja 'de una manera medible' ya que las observaciones de QM son un tema confuso y controvertido. Puede ser que solo los seres conscientes puedan hacer una observación. Tal vez solo los seres que conocen la implicación de su medida pueden colapsar la función de onda (por lo que una persona al azar que ve el cambio de palanca pero no sabe lo que significa el cambio no lo colapsará). En el último caso, cosas como 'efectos insignificantes' también crean un problema, ya que el experimentador no puede registrarlos conscientemente y separarlos del 'ruido', aunque puedan sentirlo. Por ejemplo, su contador geiger puede emitir un fotón dependiendo de los resultados. Un experimentador puede ver el fotón con sus ojos (nuestra vista es un fenómeno fotónico), pero no registrarlo.

A partir de ahí, se vuelve más filosófico. Que es en mi humilde opinión por qué los físicos han ido a 'cállate y calcula' como mencionó @JohnRennie.

Bueno, esto depende del sistema dentro de la caja y cuánto tiempo quieres que permanezca en estado de superposición.

Por ejemplo, D-Wave Systems crea las siguientes condiciones para su computadora cuántica:

• Imanes eléctricos que filtran el campo magnético de la Tierra, para llegar a un campo magnético de 1 nano tesla a través del procesador, que es 50000 veces menor que el campo magnético de la Tierra.

• Un refrigerador de 200 pies cuadrados que consume 7,5 kW de electricidad crea una temperatura de 20 milikelvin para el paquete del procesador y la placa.

• Filtrado de 30Mhz en cualquier línea eléctrica

fuente

El gato de Schrödinger es un experimento modelado de tal manera que es tan poco realista como las suposiciones comunes que se ven en las preguntas físicas, como asumir el vacío perfecto . No puede obtener una aspiradora perfecta como no puede hacer que un gato atraviese una botella de veneno y quede vivo y muerto sin que ocurra ninguna decoherencia en el medio . (ZMQC³) ya que su caja es una ZMQC²B.

¿Qué hay de mirar otros experimentos que muestren más claramente la pregunta sobre el problema de medición? Como el experimento de la doble rendija que muestra en qué punto por medio de un observador (que implícitamente se refiere a la cosa, cualquier cosa, que realiza una medida, que interactúa, no sólo observadores conscientes), lo observado (la cosa medida) sale de su función de onda como una partícula cuantizada, y en qué punto no. El enlace mencionado también señala avances en detectores no perturbativos (que debo confesar que es algo nuevo para mí, pero como se dice, no contradice la dualidad onda/partícula y también se relaciona con las teorías del colapso objetivo).

Lo que parece claro es que, en el caso de mediciones/interacciones (" observaciones "), se producirán colapsos cuánticos ("localización espontánea" como en el artículo de wikipedia sobre el colapso objetivo) y, por lo tanto, sistemas complejos libres de estas mediciones, es decir, "sistemas aislados", son en su mayoría poco realistas.

Hay una buena discusión relacionada con este tema en este foro de física sobre las opiniones de Heisenberg, que también parece más objetiva que la interpretación de Copenhague: www.physicsforums.com/showthread.php?t=492354

Citando a Heisenberg sobre "Física y Filosofía":

Se aplica a lo físico, no al acto psíquico de observación, y podemos decir que la transición de lo 'posible' a lo 'actual' tiene lugar tan pronto como la interacción del objeto con el dispositivo de medición, y por lo tanto con el resto del mundo, ha entrado en juego; no está conectado con el acto de registro del resultado por la mente del observador. El cambio discontinuo en la función de probabilidad, sin embargo, tiene lugar con el acto de registro, porque es el cambio discontinuo de nuestro conocimiento en el instante del registro que tiene su imagen en el cambio discontinuo de la función de probabilidad”.

la mecánica cuántica es inherentemente lineal, esto tiene consecuencias para los estados de superposición, principalmente las superposiciones múltiples de un sistema físico no pueden interactuar entre sí .

Ahora, la observación claramente rompe esto, precisamente porque se trata de diferentes sistemas físicos que interactúan entre sí. En el caso particular en el que uno de los sistemas es el entorno, debería ser obvio que aún no puede haber superposiciones múltiples que no interactúen entre sí al mismo tiempo que el entorno interactúa con ambos (o más precisamente, un sistema físico que viene desde y volviendo al baño de calor). La razón de esto debería ser clara: si ambos permanecieran en superposición, podrían interactuar entre sí a través del entorno, rompiendo así la linealidad de la mecánica cuántica.

Por eso creo que la medición es inherentemente un proceso no lineal, porque rompe el régimen de linealidad de la mecánica cuántica.

¿Cómo es esto posible? bueno, principalmente porque los sistemas físicos clásicos no son lineales, y la mecánica cuántica por correspondencia debería ser no lineal en el límite clásico. Por ejemplo, un objeto físico (como un contador Geiger) se comportará de manera extremadamente no lineal después de una$\alpha$o$\beta$la partícula golpea o no golpea. Habrá movimientos de calibre y corrientes eléctricas en el caso de que golpee que no puedan ser simplemente modelados por algo tan trivial como una superposición lineal.

En términos más precisos, un observador físico (nuevamente, como el contador geiger) está diseñado para comportarse de forma no lineal en un rango de valores propios en una base propia muy específica, mientras que aproximadamente linealmente (es decir, no discriminante) en otros valores no conmutativos. base propia. No puede diseñar un observador para que se comporte de forma no lineal en dos bases propias que no conmutan al mismo tiempo. Este es en esencia el principio de incertidumbre.