Kann das Fehlen von Informationen ein Wohin-Wissen liefern?

Dies scheint eine unglaublich grundlegende Frage zu sein, auf die ich auf PSE jedoch keine Antwort finden konnte. Wenn dies ein Duplikat ist, weisen Sie mich bitte in die richtige Richtung.

In Bezug auf ein einfaches Young-Doppelspalt-Setup:

Ein Sensor irgendeines Typs ist an einem der Schlitze angeordnet, so dass, wenn ein Elektron diesen Schlitz passieren würde, der Sensor das Passieren registrieren würde und somit jede Möglichkeit, nach vielen Durchgängen ein Interferenzmuster zu sehen, zerstört würde. Der andere Schlitz hat keinen solchen Sensor.

Elektronen werden dann einzeln abgefeuert. Nachdem jedes Elektron an der Detektionsplatte im unteren Bereich detektiert wurde, wird vermerkt, ob der am Schlitz positionierte Sensor getriggert wurde oder nicht. Auf diese Weise können zwei Erfassungspopulationen aufgebaut werden: Markierungen auf der unteren Erfassungsplatte, die dem ausgelösten Schlitzsensor zugeordnet waren A , und Markierungen auf der Detektionsplatte, die kein zugehöriges Auslösen des Schlitzsensors hatten B .

Nun, wenn ich das Muster der von der Bevölkerung geschaffenen Markierungen betrachte A , würde ich erwarten, keine Anzeichen von Störungen zu sehen, da ich dank meines Sensors sehr klare Richtungsinformationen habe.

Meine Frage ist folgende: Wenn ich mich dafür entscheide, das Muster der von der Bevölkerung geschaffenen Markierungen zu beobachten B Nur, werde ich ein Interferenzmuster beobachten oder nicht?

Es scheint, dass meine Erwartungen in beide Richtungen gehen könnten:

  1. Ich kann argumentieren, dass ich tatsächlich ein Interferenzmuster beobachten sollte, da diese Elektronen zwischen der Elektronenquelle und der Detektionsplatte, zwischen denen meine Doppelspalte liegen, mit keinem anderen Messgerät interagiert haben.

  2. Ich kann argumentieren, dass die bloße Tatsache, dass mein Sensor an dem einen Spalt nicht von vornherein ausgelöst hat, mir Informationen über die Richtung gibt , indem ich jetzt folgere, dass mein Elektron dank der fehlenden Information über die Richtung durch den anderen Schlitz gegangen sein muss durch meinen mit Sensoren ausgestatteten Schlitz.

Welche dieser Annahmen mit der Realität übereinstimmt, scheint große Auswirkungen zu haben: Die erste impliziert, dass Messung wirklich physikalische Interaktion jeglicher Art ist, während die zweite impliziert, dass Wissen Messung ist, selbst wenn dieses Wissen ohne physische Interaktion mit dem System erlangt wird ( Wenn mein Detektor nicht ausgelöst wird, kann ich nicht sehen, wie man argumentieren könnte, dass er interagiert hat. Eine genauere Aussage wäre also vielleicht, dass es eine andere Art von Interaktion geben muss, die nicht-epistemische Ansichten der Wellenfunktion unterstützen kann).

Kurz gesagt: Es ist eine Sache zu verstehen, dass physikalische Interaktion Überlagerungen zerstört. Es ist eine andere, zu verstehen, dass ein Mangel an Interaktion mit einem Messgerät (im Allgemeinen verfolgt, um die Überlagerung zu erhalten) es auch zerstören kann, wenn es Informationen über die Richtung liefert.

Angesichts dessen hoffe ich, dass die Antwort auf meine Frage Nr. 1 sein wird, aber ich erwarte, dass es Nr. 2 ist.

Sie erhalten nur Interferenz, wenn das Photon beide Schlitze gleichzeitig passieren kann, ohne Spuren zu hinterlassen. Dies ist hier nicht der Fall, also Nr. 2.
Übrigens, Ihr Titel ist anders als Ihre Frage. Sie fragen: "Kann das Fehlen von Informationen Wissen in welche Richtung liefern?". An Informationen mangelt es nicht. Das Fehlen des Sehens des Photons in A (aber es auf dem Bildschirm zu sehen) gibt 100% Auskunft darüber, dass es durch Spalt B gegangen ist.
Hinter jeder Kante erscheinen Fransen. Fransen hinter einem Schlitz oder hinter einem Doppelschlitz sind also die Summe von zwei bzw. vier Kanten. Sie werden also tatsächlich eine Intensitätsverteilung hinter einem Spalt sehen, selbst wenn Sie einen Detektor hinter einen der Spalte setzen. Das Muster unterscheidet sich natürlich von dem Muster eines Doppelschlitzes.
Siehe Bild(er) hier commons.m.wikimedia.org/wiki/… über den Einfluss eines elektrischen Potentials auf die Intensitätsverteilung von Elektronen.
Ich fragte hier physical.stackexchange.com/questions/158105/… nach der möglichen Wechselwirkung zwischen den Partikeln und den Oberflächenelektronen von Kanten.
Photonen gehen nirgendwo hin. Obwohl es verlockend ist, Rückschlüsse darauf zu ziehen, was ein klassisches Objekt getan hätte, sind Photonen keine klassischen Objekte. @NorbertSchuch: Bitte schlagen Sie dem OP nicht vor, dass man aus dem Fehlen jeglicher Informationen auf klassische Informationen über Quantenobjekte schließen kann. QM funktioniert so nicht.
@CuriousOne Ich stimme dem Gefühl zu, dass Photonen keine Flugbahnen haben, und das ist hier offensichtlich der Schlüssel. (Obwohl die völlig übliche Terminologie der "Welche-Wege-Informationen" mit derselben Beschwerde in Konflikt gerät.) Sie scheinen jedoch verwirrt zu sein, was die kontinuierliche Messung betrifft . Das Fehlen eines Detektorklicks ist eine Information und führt in geeigneter Weise zu einer Zustandsreduzierung/-aktualisierung. Es könnte hilfreich sein, über Photonenzählexperimente nachzudenken. Jede Sekunde, in der der Detektor nicht klickt, erhältst du Informationen: Es wird immer wahrscheinlicher, dass das Feld Vakuum ist.
@MarkMitchison: Das Fehlen eines Detektorsignals ist das Fehlen eines Detektorsignals. Man kann nur dann auf einen (wie in einem) Pfad schließen, wenn das System deterministisch klassisch ist. Das System ist nicht klassisch. Tatsächlich hat uns Feynman eine klassische Analogie dafür gegeben, was ein solches Teilchen tun müsste, um sich so zu verhalten, wie sich Photonen verhalten: Es müsste alle möglichen Bahnen abtasten und die komplexe Exponentialfunktion der klassischen Wirkung berechnen. Das ist nicht das, was dieses „aus fehlenden Informationen abgeleitete“ Photon tut. Das Argument, dass man sich das klassisch vorstellen kann, wird durch Pfadintegrale völlig unterlaufen.
@CuriousOne Das vollständige Abschaffen von Pfaden ist die einzige Interpretation, die keine unnötige Fremdheit impliziert, wie z. B. die ontische Realität von P S ich Interaktion mit dem Detektor, wie Mark vorschlägt. Es erscheint auch unsinnig, davon zu sprechen, dass das Elektron "durch beide Spalte geht", als ob es klassischerweise in 2 Positionen wäre. Ich gebe jedoch zu, dass ich Schwierigkeiten habe zu verstehen, wie, wenn wirklich kein Pfad existiert, sowohl starke als auch schwache Messungen konsistent ein Elektron an einem einzelnen Spalt melden. Das Fehlen eines Klicks stört irgendwie P S ich erscheint selbst für ein nicht-klassisches Objekt problematisch
@CuriousOne Anders ausgedrückt: Die Wellenfunktion des Systems umfasst beide Spaltbedingungen und kann durch Wechselwirkungen zusammenbrechen, die dieses System stören. Vergessen Sie den Physiker, der das Setup durchführt. Ein Elektron verlässt die Quelle und wird auf der Detektionsplatte registriert, ohne dass der eine Sensor an einem Schlitz klickt. Der andere Schlitz hat natürlich überhaupt keinen Sensor. Inwiefern unterscheidet sich dieses System von 2 Spalten ohne Detektoren? Bei beiden Anordnungen tritt keine physikalische Störung des Systems zwischen Emission und Absorption an der Downrange-Platte auf.
@CuriousOne Ich weigere mich zu glauben, dass es dem Universum wirklich wichtig ist, ob ein bewusster Beobachter anwesend ist (auf den einige der Antworten zurückzugreifen scheinen), also versuche ich mechanistisch zu verstehen, warum diese Setups zu unterschiedlichen Ergebnissen führen würden.
@JamesPattarini: Dass nur ein Elektron im Endzustand existieren kann, wenn ein Elektron im Anfangszustand existiert hat, ist einfach die Ladungserhaltungseigenschaft des quantisierten em-Felds in der niedrigen Impulsgrenze. Hier gibt es keine Magie. Erhöhen Sie die Energie auf mehr als 1 MeV und plötzlich tauchen Positronen in Ihrem Doppelspaltexperiment auf. Wenn Sie es auf ein paar hundert GeV hochfahren, wird ab und zu ein Higgs in Ihren Detektoren gefunden. Schrödingers ψ ist eine Kindergartenversion der Realität. Heute haben wir Beschleuniger und sie lassen das alles wie eine ziemlich triviale Physik aussehen.
@JamesPattarini: Ich habe Sie sicherlich auch nicht gebeten, an einen bewussten Beobachter zu glauben, aber eine quantenmechanische Messung hat Eigenschaften, die die freie Ausbreitung nicht hat. Dass wir diese im QM I-Unterricht nicht ausreichend vermitteln, versteht sich von selbst. Sie haben es mir auch nicht beigebracht, aber es ist ziemlich trivial, wenn man darüber nachdenkt: Eine Messung muss bleibende Spuren hinterlassen, was nur möglich ist, wenn eine irreversible Veränderung der Umgebung vorgenommen wird. Ist dies einmal mathematisch richtig ausgedrückt, verlässt die Magie der Quantenmessung den Raum.
@CuriousOne OK, ich denke, ich bin zu 90% auf dem Weg dorthin, aber lege auf: Wenn eine Messung eine dauerhafte Aufzeichnung hinterlassen muss, um als Messung betrachtet zu werden, wie erfüllt das Fehlen der Erkennung in diesem Setup diese Anforderung?
Die Physik der Messung findet nicht statt, wenn Sie Entscheidungen treffen, sondern wenn (in einem klassischen Bild, um Ihnen beim Nachdenken zu helfen) das Elektron auf die Metallplatte im Messgerät "trifft". Damit wird eine irreversible Messung durchgeführt, der Rest ist nur philosophische Vermutung. Der richtige Weg, dies auszudrücken, wäre die Berechnung der Mehrelektronen-Wellenfunktion von Plattenelektronen plus freien Elektronen. Das ist natürlich totaler Overkill, aber es würde Ihnen die richtige Physik geben. In Wirklichkeit kann man lernen, diese Dinge intuitiv zu verstehen, und dann kommt man mit Einzelteilchenberechnungen davon.
@CuriousOne Das beantwortet nicht den Kommentar des OP, in dem es speziell darum geht, warum man die Wechselwirkung zwischen Feld und Detektor immer noch als Messung betrachten kann, wenn nicht beobachtet wird, dass das Elektron auf die Metallplatte im Messgerät trifft. (Dies sollte nicht als abwertender Kommentar gelesen werden, ich bin wirklich neugierig, Ihren Standpunkt zu verstehen.)
@MarkMitchison: Wenn wir nicht beobachten, wissen wir es nicht. Unterscheidet sich das von der klassischen Welt? Ja, es ist anders, weil die klassische Welt immer auf ein mögliches Ergebnis reduziert wird, die Quantenwelt jedoch nicht. Problematischer als das ist, dass die zukünftige Vielzahl von Ergebnissen von der zukünftigen Messung abhängt, also ist es nicht einmal eine bekannte Unbekannte, um mit einem berüchtigten amerikanischen Politiker zu gehen. Alle Versuche, die Komplexität dieser Situation auf eine Art logisches Denken über klassische Pfade zu reduzieren, sind gescheitert ... warum also nicht einfach diese Idee ganz fallen lassen?
@CuriousOne Meine Eröffnungsaussage dieses Gesprächs war, dass Photonen keine Flugbahnen haben. Ich weiß nicht, woher Sie die Idee haben, dass ich über Pfade oder andere klassische Eigenschaften spreche, das bin ich nicht. Ich spreche davon, wie man Quantenmessungen richtig beschreibt.
(Forts.) Es ist eine experimentelle Tatsache, dass der Beobachter, der die zukünftigen Ergebnisse korrekt vorhersagen möchte, jedes Mal, wenn der Detektor nicht klickt, seine Beschreibung des Quantenzustands aktualisieren muss. Genau in diesem Sinne behaupte ich, dass „kein Klick“ einer Information entspricht. Ihr Beharren auf dem Gegenteil ist nicht nur falsch, sondern verwirrt wahrscheinlich das OP. Aber ich bin es ein bisschen leid, mich zu wiederholen, also belasse ich es dabei.
@MarkMitchison: Ich habe auf "Das Fehlen eines Detektorklicks ist eine Information" geantwortet. Sie wissen nicht, ob sich zu einem bestimmten Zeitpunkt überhaupt ein Elektron in Ihrem Experiment befindet oder ob dieses Elektron zu einem späteren Zeitpunkt eintreffen wird. Nur wenn Sie ein Elektron registrieren, wissen Sie, dass es ein Elektron gab und wann es nachgewiesen wurde. Am wichtigsten ist, dass ein einzelnes Elektron nichts über das experimentelle Ergebnis aussagt, das eine Frequenz wäre, die ein Schätzwert für einen Erwartungswert ist. QM prognostiziert Erwartungswerte. Das Fehlen eines Klicks ist kein Schätzwert für einen Erwartungswert.
@Curious Sie sagen oben "Wenn wir nicht beobachten, wissen wir es nicht" - wie trägt das Vorhandensein eines nicht ausgelösten Sensors dazu bei, ein Interferenzmuster zu zerstören? Tut mir leid, dass ich so stumpf bin, aber nichts, was gesagt wurde, scheint dies zu beantworten. Wenn die Wellenfunktion etwas Physikalisches ist, das mit einem Sensor interagiert, selbst wenn dieser Sensor die Anwesenheit eines Elektrons nicht registriert, dann scheint dies ein philosophischer Sprung zu sein, der nichts mit dem QM zu tun hat, das mir beigebracht wurde, und ich denke nicht das sagst du.
Die Natur weiß nicht, was ein Sensor ist oder dass Sie eine Messung durchführen. Sie ordnen einfach eine Materie in einer bestimmten Konfiguration an, und das führt zu bestimmten physikalischen Phänomenen. Sie würden genau das gleiche Ergebnis erhalten, wenn statt Ihres Sensors ein schwarzes Stück Papier in einem optischen Doppelspalt stecken würde. Die Wellenfunktion ist nicht physikalisch. Die Wellenfunktion ist eine menschliche Erfindung, um ein Quantenfeld zu beschreiben. Das Feld ist physikalisch, aber es durchdringt das gesamte Universum, welcher Teil davon Ihr Experiment ist, ist in Ihrem Kopf und in dem Papier Ihrer theoretischen Beschreibung. Der Natur ist es egal.
Was ich sagen will, ist, dass man aufhören muss, sich im QM Dinge vorzustellen, die einfach nicht da sind, wie Wege und Informationen aus dem Nichts. Nehmen wir an, Sally geht in einen Raum und niemand sieht hier herauskommen, obwohl sie die Tür beobachten ... daraus können wir schließen, dass Sally immer noch im Raum ist. Warum? Denn Sally und das Zimmer sind klassische Objekte. Wenn sich ein Elektron in einem Potentialtopf befindet und Sie eine Seite des Topfes beobachten, aber nicht die anderen, wissen Sie nichts, weil das Elektron durch Tunneln auf einer der anderen Seiten entkommen sein könnte. QM ist eben nicht gleich CM.
@CuriousOne Das macht für mich absolut Sinn und so versuche ich, an dieses Setup zu denken. Für mich scheint der Detektor, der nicht klickt, = der Detektor ist nicht da , und es scheint, dass Sie sagen, dass dies nicht der Fall ist. Wie Sie sagen, könnte der Sensor einfach ein Stück Papier an einem der Schlitze sein, aber in diesem Fall würde ich es für genauer halten zu sagen, dass ein "angeklickter" Detektor einfach ein Stück Papier sein könnte, ein "nicht angeklickter". „Der Detektor sollte von der anderen inerten Materie, aus der der Spalt besteht, nicht zu unterscheiden sein. Das ist es, was ich zu verstehen kämpfe, wenn sie wirklich zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.
@Curious Wenn Sie noch einen Schritt weiter gehen, scheint Ihr letzter Kommentar rundweg zu implizieren, dass das Fehlen eines Klicks Ihnen tatsächlich keine eindeutigen Informationen über einen Pfad durch den nicht erfassten Schlitz gibt (weil dies ein QM-System ist und das Elektron hinein könnte tatsächlich irgendwo sein) scheint es a priori, dass ich in der Lage sein sollte, ein Interferenzmuster ohne Probleme zu beobachten. Warum ist diese Annahme falsch?
Die einzigen Dinge, die sich auf die Ergebnisse auswirken, sind die physischen Prozesse, die stattfinden, nicht das, was Sie in Ihrem mentalen Prozess damit machen. Ein Absorber macht dasselbe mit dem System wie ein absorbierender Detektor, ob Sie die Informationen erhalten oder nicht. Es gibt viel zu viel Quantenmystik in der Art und Weise, wie Menschen über Quantenmessungen sprechen. Sobald „der Beobachter“ den Raum betritt, ist die Physik schon wieder weg. OK, zum tausendsten Mal: ​​Es gibt in der Quantenmechanik keine anderen Wege als die in Wegintegralen definierten. Lesen Sie für sich selbst über Pfadintegrale nach.
Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; Diese Konversation wurde in den Chat verschoben .

Antworten (3)

Die Verwirrung des OP scheint auf die falsche Annahme zurückzuführen zu sein, dass

Wenn mein Detektor nicht ausgelöst wird, kann ich nicht sehen, wie man argumentieren könnte, dass er [mit dem Elektron] interagiert hat.

Nur weil der Detektor manchmal nicht klickt, heißt das nicht, dass überhaupt keine Interaktion stattfindet.

Eine gute Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist die kontinuierliche Messung. Dies und dies sind gute (wenn auch ziemlich komplizierte) Referenzen für weitere Lektüre zu diesem Thema.

Sie wissen, dass oberhalb des Detektors die Elektronenwahrscheinlichkeitsamplitude (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) im Raum delokalisiert ist. Insbesondere gibt es eine gewisse Amplitude für das Elektron, das an der Position des Detektors zu finden ist. Tatsächlich interagiert der Detektor also immer mit dem Elektron (er misst es kontinuierlich). Diese Wechselwirkung ist jedoch schwach, da der Detektor nicht den gesamten Raum abdeckt. Daher ist die Elektron-Detektor-Wechselwirkung nicht stark genug, um den Detektor bei einem einzigen Durchlauf des Experiments mit 100%iger Wahrscheinlichkeit zum "Klicken" (dh zum Auslösen) zu bringen.

Genauer gesagt, am Ende des Experiments befinden sich der Detektor und das Elektron (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) im verschränkten Zustand (grob gesagt)

| ψ ⟩ = | A ⟩ e | C l ich C k ⟩ D + | B ⟩ e | N Ö   C l ich C k ⟩ D ,
Wo e , D Beschriften Sie die Staaten der e Elektron (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) und D detektor. Sie sehen bereits, dass es eine Wechselwirkung gibt, denn die Anwesenheit des Elektrons ändert den Zustand des Detektors (der im reinen Zustand initialisiert wurde | N Ö   C l ich C k ⟩ ). Auf konzeptionelle Schwierigkeiten stößt man nur, wenn man glaubt, dass der Zustand des Detektors und des Elektrons unabhängig voneinander beschrieben werden kann: Wahrscheinlichkeitsamplituden beziehen sich in der QM auf den Zustand des Gesamtsystems. Wenn Sie den Detektor nicht beobachten, um bei einem bestimmten Versuchsdurchlauf zu klicken, wird der Zustand des Elektrons durch richtig beschrieben | B ⟩ e . Um jedoch eine Interferenz zu sehen, muss sich das Elektron (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) stattdessen im Zustand befinden | A ⟩ e + | B ⟩ e . Daher gibt es keine Störungen.

Während die zweite Hälfte Ihrer Antwort sinnvoll ist, impliziert die vordere Hälfte, dass das Elektron physisch delokalisiert und dennoch vorhanden ist, wie in De Broglies Materiewellen - eine solche Erklärung mag intuitiv ansprechend sein, wäre aber, wenn sie wahr wäre, nicht von Bohmscher Mechanik und Pilot zu unterscheiden Wellen, die QM verkomplizieren, ohne Erklärungskraft hinzuzufügen. Ich verstehe auch nicht, wie ein Materiewellenelektron, das irgendwie keinen Detektor auslöst, trotzdem durch die Anwesenheit dieses Detektors gestört werden kann, da die Wellenfunktion beide Spalte beschreibt.
Das Elektron hat keinen Zustand. Das Elektron ist ein Zustand eines Quantenfeldes. Die erste Quantisierung ist ein sicherer Weg, die Kinder darüber zu verwirren, was wirklich vor sich geht. Um ehrlich zu sein, sollten wir aufhören, es zu lehren. Abgesehen von einer einmaligen Berechnung des Wasserstoffatoms hat es so gut wie keine nützlichen Eigenschaften, um die man sich kümmern muss.
@JamesPattarini Ich spreche nicht von Materiewellen, die in der Antwort nirgendwo erwähnt werden. Fragen nach ontischen/epistemischen "Interpretationen" haben mit diesem Problem nichts zu tun. Die Wellenfunktion ist ein Werkzeug, das der Physiker verwendet, um Dinge vorherzusagen, und darum geht es in dieser Antwort. Das Fehlen eines Detektorklicks gibt Ihnen Informationen, weil Sie verstehen, was ein Detektor ist: Es ist ein System, das ständig mit einem Quantenfeld interagiert.
@CuriousOne Ich muss zugeben, dass Sie Recht haben, dass das OP durch die erste Quantisierungseinstellung hier verwirrt zu sein scheint. Aber "keine nützlichen Eigenschaften"? Du machst dir was vor, Kumpel. Es ist kein Geheimnis, dass Sie alles verachten, was nicht Hochenergiephysik ist, aber viele von uns studieren gerne andere Bereiche. Über Probleme mit einer Handvoll gebundener Zustände (die eine ganze Reihe interessanter Dinge enthalten) in Bezug auf Quantenfelder nachzudenken, ist nur eine Zeitverschwendung. (Vor allem, weil QFT in den entsprechenden Grenzen ohnehin nur auf Einzelpartikel-QM reduziert wird.)
@MarkMitchison: Die Hochenergiephysik gibt Ihnen das richtige intuitive Bild der Quantenmechanik, also warum nicht sie verwenden? Sie ist vollkommen in sich schlüssig und philosophiefrei, so wie es die wissenschaftliche Methode erfordert. Das Problem, all dies in vereinfachten Bildern zu betrachten, besteht darin, dass man am Ende die Fehler der vereinfachten Bilder mit tatsächlicher Physik verwechselt. Das ist alles, was hier passiert.
@CuriousOne Seien Sie bitte nicht so naiv, in QFT steckt genauso viel oder so wenig Philosophie wie in der ersten Quantisierung. QFT ist nur ein Spezialfall von QM mit dynamischen Feldvariablen. In der QM gibt es immer eine Wellenfunktion(en), deren ontischer/epistemischer Status zu allerlei Kopfzerbrechen bei so geneigten Menschen führt. Ich habe versucht, eine Antwort in Form von "Welche-Wege-Informationen" zu geben, was die Prämisse der Frage ist. Und daher muss man verstehen, dass der Detektor mit dem Feld interagiert und daher sein Zustand Informationen liefert, selbst wenn dieser Zustand "kein Klicken" ist .
@JamesPattarini Ich habe die Antwort mit einigen Referenzen aktualisiert, wenn Sie mehr darüber lesen möchten, wie kontinuierliche Messungen in der Quantenmechanik richtig beschrieben werden.
@Mark, danke für die Referenzen - ich habe einfach Probleme damit, zu interpretieren, wie eine nichtphysikalische Wellenfunktion in diesem Setup physikalische Ergebnisse liefern kann. Kein Klicken an den Schlitzen sollte = eine Summe über viele Läufe, die Nullpfadinformationen und Nullfeldwechselwirkung (daher kein Klicken) und somit einen Aufbau eines Interferenzmusters enthält. Wenn dies nicht der Fall ist, verstehe ich immer noch nicht, warum.
@JamesPattarini Ich bin mir nicht sicher, ob ich deinen Kommentar verstehe. Was meinst du mit einer "Summe über viele Läufe"? Meinst du im Sinne eines Feynman-Pfadintegrals? Sie sollten verstehen, dass das Pfadintegral keine Summe über viele verschiedene Durchläufe des Experiments ist. Es ist eine Möglichkeit, Wahrscheinlichkeitsamplituden zu berechnen, indem alle möglichen Bahnen summiert werden, die das Elektron in jedem einzelnen Durchlauf des Experiments genommen hat.
Das Problem ist, dass Sie beim Einbeziehen eines Detektors auch alle möglichen Flugbahnen (dh Klicks oder keine Klicks) des Detektors summieren müssen. Sie können den Detektor im Pfadintegral nicht einfach ignorieren. Denn die Entwicklung des Detektors ist an die Entwicklung des Elektrons gekoppelt, oder anders gesagt, je nach Zustand der beiden Teilsysteme gibt es einen zusätzlichen Beitrag zur Energie: eine Wechselwirkung. Wenn Sie einen experimentellen Lauf betrachten, bei dem der Detektor nicht klickt, bleibt effektiv eine Summe über Pfade, die nur durch Schlitz B gehen, also keine Interferenz.
@Mark Ich glaube, ich habe es verstanden, danke für die Beharrlichkeit mit deinen Kommentaren. Ich bin mir nicht sicher, warum die obige Antwort von Asher darauf hindeutet, dass ein Interferenzmuster sichtbar wäre, wenn nur die NoClick-Teilmenge angezeigt würde, und möchte nur sicher sein, dass das von mir vorgeschlagene Gedankenexperiment tatsächlich mit dem übereinstimmt, was in der Realität gemacht wurde - falls Sie davon wissen Jegliche Literatur für ähnliche Setups, die Sie mir näher bringen könnten, wäre sehr dankbar.
Hallo @JamesPattarini, das Experiment funktioniert wie erwartet: Es gibt kein Interferenzmuster, wenn ein Detektor an einem Schlitz platziert ist

Das Problem ist, dass Sie Quantenobjekte gleichzeitig sowohl als klassische Wellen als auch als klassische Teilchen behandeln. Genauer gesagt, Sie sprechen davon, dass sie durch den einen oder anderen Schlitz gehen und feststellen, durch welchen Schlitz ein Elektron geht. Doch damit das Interferenzmuster entsteht, müssen die Elektronen beide Spalte gleichzeitig passieren. Wir können eines von zwei Ergebnissen in Ihrem hypothetischen Szenario erwarten:

  1. Die Elektronen passieren jeweils einen Spalt. Vielleicht können Sie sie unauffällig an einem Spalt erkennen, aber auch ohne Detektor erhalten Sie am Ende zwei überlappende Einzelspalt-Beugungsmuster, da wir jeweils nur einen Spalt verwenden.

  2. Die Elektronen passieren beide Schlitze und wir erhalten ein Interferenzmuster, aber folglich erkennt Ihr Sensor jedes Mal ein Elektron an seinem Schlitz.

In keinem Fall können Sie sowohl Richtungsinformationen als auch ein Interferenzmuster haben, da das Elektron entweder beide Wege nimmt oder sich nicht selbst stört.

Diese Antwort behandelt Elektronen als klassische Objekte, die bilokalisieren und buchstäblich „beide Wege gehen“ können, aber niemals unter Beobachtung stehen. Quantenobjekte verhalten sich nicht so, und ich suche nach einer Erklärung dafür, wie gesagt werden kann, dass die Wellenfunktion beide Schlitze umfasst, und dennoch das Fehlen einer Erkennung an einem (was notwendigerweise keine physikalische Wechselwirkung mit dem System bedeutet) zerstören kann Interferenz. Zu sagen "wir wissen, welchen Weg es genommen hat" hängt vom Beobachter ab - nehmen Sie den Beobachter heraus und ich versuche mechanistisch zu verstehen, warum die Interferenz zerstört würde.
Ohne Wechselwirkung an einem Schlitz wird das Interferenzmuster nicht zerstört, und ich bin mir nicht sicher, warum Sie davon ausgehen. Die einzige Möglichkeit für Ihren Sensor, 100 % sicher zu sein, dass ein Elektron seinen Schlitz passiert hat, besteht darin, dass er 100 % der Zeit mit dem Elektron interagiert, dh wenn es sich um einen Verschluss handelt, der den Schlitz vollständig blockiert, und dann sind Sie es Führen Sie zunächst nur ein Einzelschlitzexperiment durch, damit es (wie erwartet) zu keinen Interferenzen kommt. Wenn Ihr Sensor nur manchmal ein Elektron erkennt, können Elektronen unbemerkt passieren, was bedeutet, dass Sie keine Richtungsinformationen haben.
Ich bestreite auch "... kann bilokalisieren und buchstäblich "beide Wege nehmen" und doch niemals unter Beobachtung tun", da das Interferenzmuster genau das ist: eine indirekte Beobachtung, dass Teilchen beide Wege nehmen. Sie können nicht "erkennen", ohne zu "interagieren", daher gibt es keine Möglichkeit zu versuchen, Informationen über die Richtung zu sammeln, ohne das Interferenzmuster zu zerstören. Die Antwort auf die Frage „in welche Richtung“ ist immer entweder „wir wissen es nicht“ oder „in den Detektor“.
Die anderen Antworten bestehen beide darauf, dass das bloße Vorhandensein eines Sensors ausreicht, um Interferenzen auch ohne Klicken zu zerstören. Helfen Sie mir also bitte zu verstehen, wo sich die Unterbrechung befindet
@CuriousOne behandelt die gleichen Punkte, die ich in den Kommentaren zu der Frage mache, und zwar ziemlich eloquent, also überlasse ich ihm die detaillierte Erklärung. Für meinen Teil ist hier eine Zusammenfassung meines Standpunkts: Es gibt entweder zwei Schlitze oder einen Schlitz; Wenn Sie "zwei Schlitze" haben, aber einer blockiert ist, haben Sie nur einen Schlitz; und es spielt keine Rolle, ob der zweite "Schlitz" durch einen "Sensor" oder durch eine Mauer blockiert ist.

Zuerst müssen wir das Interferenzmuster definieren .
Es ist das Muster , das durch die Grundfrequenz der Welleneigenschaften des Elektrons gebildet wird, das gleichzeitig durch zwei Schlitze mit "geeigneter" Breite und Trennungsabstand geht.

Wenn ein "Detektor" auf einem Schlitz (A) platziert wird, nimmt er einen Teil der Energie weg und lässt nur eine höhere Harmonische (mit niedrigerer Energie) durch. Diese Kombination bewirkt, dass sich das Muster nicht nur ändert, sondern auch „verschwindet“, wenn die Energie der höheren Harmonischen zu niedrig ist, um die Welle zu beeinflussen, die durch den anderen Schlitz (B) läuft.

Es sollte klar sein, dass das Platzieren des Detektors auf einem Schlitz das Muster zerstört (verändert) , und dies ist unabhängig von dem Wissen, das man vom Detektor erhalten kann (oder nicht).

Kann das Fehlen von Informationen ein Wohin-Wissen liefern?
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