Kollabiert die Wellenfunktion, wenn Licht von einem Spiegel reflektiert wird?

So wie ich es verstehe, läuft die Frage darauf hinaus: "Warum kollabiert ein Spiegel nicht die Wellenfunktion eines Photons, das vom Spiegel reflektiert wird?". Die Antwort ist, dass das Photon den Zustand des Spiegels nicht verändert. Nachdem das Photon reflektiert wurde, ist der Spiegel unverändert. Es gibt keine Möglichkeit zu beweisen, dass das Photon den Spiegel getroffen hat, ohne auch den Pfad des Photons stromabwärts zu erfassen. Das einzige zustandsändernde Ereignis, das bei dem Photon auftritt, ist seine Detektion dort, wo es auf einen Bildschirm (oder einen Kamerasensor oder das Auge eines Beobachters usw.) trifft.

Es ist nicht richtig, dass die Wellenfunktion bei Wechselwirkung zusammenbricht. Es ist "weniger falsch" zu sagen, dass die Wellenfunktion bei der Erkennung zusammenbricht . "Weniger falsch" bedarf einer Erklärung.

Erkennung ist eine Wechselwirkung, die dazu führt, dass ein Beobachter „weiß“, dass die Wellenfunktion zusammengebrochen ist. Ja, es ist eine vage zirkuläre Definition. In der Viele-Welten-Sichtweise der Quantenmechanik „erkennt“ ein Beobachter den Zustand eines Teilchens und zerlegt dabei seine Welt in so viele verschiedene unabhängige Alternativwelten, wie es mögliche Werte für den Zustand des Teilchens gibt.

Beim Zweispalt-Interferometer erfasst der Beobachter die Position („Zustand“) jedes Photons, das auf einen Schirm trifft. Diese "Erkennung" (gemäß der MW-Ansicht) ist nicht wirklich eine Beobachtung dessen, was der Zustand des Photons (dh Ort) ist, sondern eher eine Projektion der Welt des Beobachters auf einen der möglichen Werte des Zustands des Photons. In gewissem Sinne spaltet sich die Welt des Beobachters in alle möglichen Welten auf, die sich unmittelbar nach dem Detektionsereignis ergeben würden, abhängig von den möglichen unterschiedlichen Zustandswerten, die das Photon haben könnte.

Das Gedankenexperiment von Schrödingers Katze kann verallgemeinert werden, um dies zu erklären. Angenommen, wir setzen den Beobachter in eine Box, die vom Rest des Universums vollständig isoliert ist, und der Beobachter in der Box erkennt ein Photon auf einem Bildschirm. Wir können nicht wissen, wo auf diesem Bildschirm der Beobachter das Photon entdeckt hat, bis wir die Schachtel öffnen und uns die Aufzeichnungen des Beobachters ansehen. Außerdem ist nach Bells Theorem aus unserer Sicht der Beobachter selbst ein Quantenobjekt – also hat der Ort des Aufpralls des Photons auf dem Bildschirm aus unserer Sicht nicht einmal einen tatsächlichen Wertbis wir die Kiste öffnen. Der Wert wird nicht ausgeblendet; es ist unbestimmt. Der Beobachter in der Kiste denkt sicher, er wüsste, wo das Photon auf seinen Schirm auftrifft, aber aus unserer Perspektive befindet sich der Beobachter in einer Überlagerung von Zuständen, bis wir seinen Zustand „erkennen“: bis wir „die Kiste öffnen“. Soweit es uns betrifft, koexistiert der Beobachter in allen möglichen Zuständen, die den verschiedenen Orten entsprechen, an denen das Photon auf seinen Schirm trifft; und in jedem Zustand ist er sich sicher, dass er weiß, wo das Photon auf seinen Bildschirm auftrifft – aber für jeden seiner verschiedenen Zustände landete das Photon an einem anderen Ort.

All dies ist der Hintergrund für die Aussage, dass, solange es keine Möglichkeit gibt, zu wissen, dass das Photon von einem bestimmten Spiegel in einem Interferometer reflektiert wird, die Photonen-Wellenfunktion alle verfügbaren Wege nimmt, einschließlich derer, auf denen es nicht vom Spiegel reflektiert wird – und es bildet somit das von uns beobachtete Interferenzmuster.

Wenn wir den Spiegel so winzig und dünn machen würden, dass sein Rückstoß im Prinzip detektiert werden könnte, gäbe es kein Interferenzmuster. Ich weiß, dass einige Leute darüber nachdenken werden, was in der Grauzone zwischen der Verwendung eines extrem kleinen und dünnen Spiegels und der Verwendung eines normalen mehrere bis viele Gramm schweren Spiegels passieren könnte. Ich weiß nicht, ob jemand das Experiment durchgeführt hat, aber ich wette, was passiert, ist, dass der Kontrast des Interferenzmusters verringert wird, wenn sich der Rückstoß des Spiegels der Erkennbarkeit nähert. Es wäre ein lohnenswertes Experiment.

Ich werde Ihrer Argumentation Schritt für Schritt folgen. Einige Passagen von mir sind also eher Kommentare oder Bestätigungen Ihrer Gedanken.

Diese Frage ist spezifisch für die Kopenhagener Interpretation, die besagt, dass die Wellenfunktion bei Wechselwirkung zusammenbricht.

Kein Photon mehr nach Absorption, keine Wellenfunktion mehr. Offensichtlich, auch ohne Kopenhagener Interpretation.

Wenn ein Lichtstrahl von einem Spiegel reflektiert wird, ... wurden die ursprünglichen Photonen im Spiegel absorbiert und neue Photonen in eine andere Richtung reemittiert. Auch die Wellenfunktion ist entsprechend unterschiedlich. Einerseits scheint also die ursprüngliche Wellenfunktion am Spiegel zusammenzubrechen.

Richtig, die neue Wellenfunktion ist unterschiedlich mit der Frequenz des Photons ( leicht rotverschoben ) und mit der Ausbreitungsrichtung.

Eine Spiegelreflexion beeinflusst jedoch nicht die Ergebnisse von Interferenzexperimenten, wie z. B. dem Doppelspaltexperiment.

Konnte nicht zustimmen. Durch Verschieben eines der Spiegel ändert sich die Intensitätsverteilung auf dem Bildschirm des Betrachters. Und für einen Gaußschen Strahl und gut eingestellte Spiegel könnte der Strahlfleck zum reflektierenden Teil des halbdurchlässigen Spiegels (im Bild unten mit einem Doppelpfeil markiert) oder zum transparenten Teil des Spiegels verschoben werden. Die Intensitätsverteilung des einfallenden Strahls bleibt dabei unverändert.

Sehen Sie sich dieses Video an, der wichtige Punkt beginnt um 5:00 Uhr).

Das unterscheidet sich stark von der Intensitätsverteilung hinter einem Doppelspalt, wo sich die Intensität an den Spitzen verdoppelt und dazwischen null ist. Hier hat für einige Spiegelpositionen die Intensität am Kamm nur die mögliche Intensität und die andere Hälfte der Energie wird durch den halbdurchlässigen Spiegel verteilt. Und bei einem speziellen Aufbau geht das Licht zu 100 % zurück durch den halbdurchlässigen Spiegel und bei einem anderen Aufbau wird es zu 100 % von diesem Spiegel abgelenkt.

Spiegel werden in Lasern verwendet, die hochkohärentes Licht erzeugen. Und schließlich werden Spiegel in verschiedenen Quantenverschränkungsaufbauten verwendet, ohne den Zustand der Verschränkung zu beeinflussen. Wenn dieses Verständnis richtig ist, scheint es, dass ein Spiegel die Wellenfunktion nicht kollabiert. Was ist das richtige Verständnis und die physikalische Intuition dahinter?

Das Gegenargument könnte sein, dass die Spiegel die Photonenzustände alle auf die gleiche Weise neu anordnen.

Wenn das reflektierte Photon nicht das ursprüngliche verschränkte Photon ist, sondern vom Spiegel reemittiert wird, wie kann es dann möglicherweise noch mit dem vom Spiegel absorbierten Gegenstück des ursprünglichen Photons verschränkt werden?

Nach der Erkenntnis, dass die Wellenfunktion der Photonen eines Interferometer-Aufbaus nicht additiv sind, sondern nur abhängig von der Spiegelposition unterschiedlich umverteilt werden, sollte eine andere Interpretation erfolgen. Zum Beispiel muss untersucht werden, wie die Photonen in den Spiegeln Phononen erzeugen und wie dies den transmissiven und reflektiven Teil der Spiegel verzögert.

Reflexion kollabiert die Wellenfunktion nicht, da sie als logische Folge der Photonenwellenform auftritt, die an einer Grenze gemäß den Fresnel-Gleichungen gebrochen wird (die den Anteil der Welle bestimmen, der in einem bestimmten Winkel gebrochen und reflektiert wird). Es ist daher eine Eigenschaft der Photonenwellenform und hat nichts mit dem Kollaps der Wellenfunktion zu tun. Mit anderen Worten bedeutet Reflexion nicht, dass Photonen absorbiert und emittiert werden, sondern dass jedes Photon als Wellenform einer Brechung und Reflexion unter internen Beschränkungen seiner Natur als Wellenform unterliegt, wie sie in den Fresnel-Gleichungen ausgedrückt werden.