QM-Interpretationen

Ich verstehe nicht ganz, was die Entdeckung des Dekohärenzphänomens zur Kopenhagener Interpretation von QM hinzufügt.

Ich werde genauer sein: Die Kopenhagener Interpretation wird, wenn ich mich nicht irre, durch die folgenden Konzepte zusammengefasst:

  1. QM kann und muss nur die Wahrscheinlichkeiten von Messergebnissen vorhersagen („muss“, denn Naturbeschreibungen wie die klassische, bei der jede Größe immer einen bestimmten Wert annimmt, stehen im Widerspruch zu unseren aktuellen experimentellen Beobachtungen, wie der Verletzung der Bellschen Ungleichung.).

  2. Um QM durchzuführen, verwenden wir Zustandsvektoren. Diese dürfen jedoch nicht als reale physikalische Größe betrachtet werden , sondern sind eher Werkzeuge ähnlich wie Wahrscheinlichkeitsverteilungen in der klassischen Physik (Das bedeutet, dass in einem EPR-Experiment die Änderung des Vektorzustands, der Bobs Qubit beschreibt, nachdem Alice ihres eingemessen hat eine weit entfernte Galaxie steht nicht im Gegensatz zur Relativitätstheorie.).

  3. Die Wahrscheinlichkeiten werden über die Bornsche Regel berechnet: Der Zustand nach der Messung ist ein Eigenzustand der gemessenen Observablen, und das Ergebnis ist der entsprechende Eigenwert.

Nun die Dekohärenz: Betrachtet man das Universum aufgeteilt in ein Qubit (also ein Zwei-Ebenen-System) System (S), Apparat (A) und der Rest (E) kann eine QM dynamische Beschreibung eines Messvorgangs auf dem Qubit geben.

Anfangs befindet sich das Universum im Zustand | ψ ⟩ = ( A | 0 ⟩ + B | 1 ⟩ )   | A 0 ⟩ | ausruhen ⟩ .

Wenn | A ich ⟩ so sind, dass sie sich in die Umwelt einprägen können , sich also nicht mit ihr verstricken, wird nach der einheitlichen Evolution das SA-System durch die Matrix beschrieben: ρ = | A | 2 | 0 ⟩ ⟨ 0 | | A 1 ⟩ ⟨ A 1 | + | B | 2 | 1 ⟩ ⟨ 1 | | A 2 ⟩ ⟨ A 2 | .

Diese Analyse erklärt, warum die klassische Physik auf makroskopischen Skalen funktioniert, dh wir sehen keine Überlagerung von Zuständen und Wahrscheinlichkeiten stören nicht: Die Umgebungsinteraktion entwickelt die Vektorzustände schnell zu jenen Zuständen, die sich in die Umgebung einprägen können, oder in Mischungen davon .

Das ist für sich genommen sicherlich interessant, aber gibt es noch etwas anderes unter Dekohärenz zu verstehen?

Die Tatsache, dass Überlagerungszustände zu Mischungen der Eigenzustände der gemessenen Observablen werden, scheint das „Messproblem“ (das im Copenaghen-Paradigma eigentlich kein Problem ist, sondern die wichtigste Annahme, wie in Punkt 1 oben ausgeführt) zu erklären, aber es nicht: Nach der obigen Entwicklung ist das System eine klassische Mischung, aber die Wahrscheinlichkeiten sind immer noch da. Das Messproblem zu erklären bedeutet, eine Evolution zu finden, die das System deterministisch in den Ergebniszustand bringt (in der Copenaghen-Interpretation wird dies abgelehnt). Dekohärenz erklärt also nicht die Born-Reduktionsregel.

Um die obige Mischung als etwas Analoges zu einer klassischen Mischung zu interpretieren, müssen wir außerdem bereits die Bornsche Wahrscheinlichkeitsregel übernommen haben, sodass Dekohärenz sie auch nicht erklärt.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Dekohärenz erklärt in ihrem Rahmen , nachdem sie die Copenaghen-Interpretation von QM übernommen hat, den Übergang von der Quantenwelt (Überlagerung immer möglich, Quanteninterferenzen) zur klassischen Welt (keine Schrödinger-Katzenzustände, Bayes-Regel), ersetzt oder erklärt jedoch keine seiner Axiome ... oder doch?

Sie konzentrieren sich auf die Born-Regel als Beweis dafür, dass Dekohärenz "das Messproblem nicht löst", aber ich denke, das ist falsch. Stellen Sie sich einen Physiker in einer Kiste vor, der ein Systemexperiment durchführt S , und verwenden wir Kopenhagen. Wenn der Physiker eine Beobachtung macht S , S Zusammenbrüche. Aber was ist mit einem Außerirdischen, der den Physiker beobachtet und S ? An den Außerirdischen, den Physiker+ S Die Entwicklung des kombinierten Systems sollte einheitlich sein. Also, tat es S zusammenbrechen oder nicht? Das eigentliche Problem mit Kopenhagen ist, dass es nicht konsistent ist. Die Born-Regel ist nur ein empirisches Postulat, mit oder ohne Dekohärenz.
Ich denke, dass der Außerirdische in dem Moment beginnt, den Physiker zu beobachten S , er ist auch in der Kiste. Daher Außerirdischer+Physiker+ S +" alles andere übrig bleibt, um das System geschlossen zu machen " folgt einer einheitlichen Dynamik, der obigen, die das Alien+phys+ verlassen wird S Subsystem in der obigen Dichtematrix. Dieses System wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit „kollabieren“.
Ich verstehe die Verwirrung nicht. Wir sind uns alle einig, dass Dekohärenz uns mit einer klassischen Wahrscheinlichkeitsverteilung zurücklässt, richtig? Das Problem ist dann gleichbedeutend damit, einen Münzwurf als System zu haben. Der Physiker in der Kiste wirft die Münze und schaut, die Wahrscheinlichkeitsverteilung aus seiner Perspektive wird zu einem Delta auf Kopf, während aus der Perspektive des Außerirdischen die volle Wahrscheinlichkeitsverteilung immer noch da ist. Wo ist die Ungereimtheit? Es ist nur ein anderes Wissen über das System.
@Blase: Richtig. Einige Leute nennen die Frage, wie das Universum entscheidet, welches klassische Ergebnis Ihnen liefert, jedoch „das Messproblem“. Ich würde sagen, dass es nur ein Postulat ist (nämlich die Born-Regel), dass Sie einfach eine bekommen, niemand weiß, warum Sie die bekommen, die Sie bekommen. In dem Bild, das Sie mit Dekohärenz und diagonalisierten Dichtematrizen malen, ist dies in sich stimmig und völlig in Ordnung, soweit ich das beurteilen kann. Der Vorteil gegenüber dem sogenannten „Kopenhagen“-Ansatz besteht darin, dass er selbstkonsistent ist, während Kopenhagen dies nicht ist, wie ich in meinem vorherigen Beitrag veranschaulicht habe.

Antworten (2)

Nein, Dekohärenz ist kein neues grundlegendes Merkmal der Quantenphysik. Es ist ein Phänomen, das auftritt, wenn man ein System mit wenigen Freiheitsgraden an eines mit vielen Freiheitsgraden koppelt und das man aus den Postulaten der Quantenphysik ableiten kann.

Es gibt wirklich kein Messproblem. Sobald Sie eine klassische Wahrscheinlichkeitsverteilung (bis zu exponentieller Genauigkeit) durch Dekohärenz erhalten, wird klar, was ein "Kollaps" der Wellenfunktion ist - es werden lediglich Informationen über die Realisierung einer klassischen Wahrscheinlichkeitsverteilung gewonnen. Wenn Sie einen Würfel werfen, hat er eine bestimmte Wahrscheinlichkeitsverteilung, die mit dem Ergebnis verbunden ist. Du wirfst einen Würfel, jetzt kennst du die Wahrscheinlichkeitsverteilung, und dann schaust du sie dir an - danach ist der Würfel auf eine 6 "zusammengefallen"? NEIN! Sie haben sich gerade über die Realisierung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung informiert.

Der eigentliche Unterschied zwischen der klassischen stochastischen Physik und der Quantenphysik liegt in den Zusammenhängen, die wiederum daraus resultieren, dass Observable im Allgemeinen nicht pendeln. Dekohärenz sagt Ihnen, warum Sie in der makroskopischen Welt keine kohärenten Zustände beobachten und danach bleibt nur noch, auf welche Seite der Würfel gefallen ist.

Die Quantenphysik sagt uns, dass die Welt von Natur aus probabilistisch ist und dass es keinen Weg daran vorbei gibt. Es sagt uns auch, dass es keinen "Realismus" gibt, aber das ist ein anderes Problem und kommt von der Tatsache, dass Observables nicht pendeln.

"Es gibt wirklich kein Messproblem." Obwohl ich dem Gefühl zustimme, ist dies vielleicht eine zu starke Aussage.
„Der wirkliche Unterschied zwischen klassischer stochastischer Physik und Quantenphysik kommt von Zusammenhängen …“ Nun, die Tatsache, dass das „Rauschen“ in der Quantenmechanik wirklich grundlegend ist, ist auch ein Unterschied, und ein wirklich wichtiger.
Das ist wirklich eine verdammt gute Antwort. Ich bin froh, dass sich diese Denkweise durchsetzt.
Nun, in der klassischen Physik gibt es im Anfangszustand kein Grundrauschen. Das und dass Observables nicht pendeln, sind meiner Meinung nach die einzigen Unterschiede. Aber wenn Sie nicht glauben, dass Sie in der klassischen Physik die Entropie von allem auf 0 reduzieren können, haben Sie immer ein gewisses "Rauschen" (und ich meine Null wegen der (In-)Stabilität von Lyapunov). Ich habe jedoch versucht, dieses Problem zu vermeiden, indem ich "klassische Stochastik" sagte, was den Unterschied zwischen einer klassischen inhärent stochastischen Theorie und QM impliziert.
Richtig, ich verstehe, was Sie sagen, und ich denke, wir sind uns einig. Ich habe nur versucht darauf hinzuweisen, dass in jedem echten klassischen physikalischen System das "Rauschen" zumindest vermutlich auf mangelndes Wissen über einen Teil des Gesamtsystems zurückzuführen ist. In Quanten ist es konstruktionsbedingt vorhanden.
@DanielSank Ja, ich denke, wir sind uns auch einig. Allerdings sollte man beachten, dass auch in der klassischen Physik das Wissen über ein Subsystem nur dann vollständig ist, wenn seine Entropie Null ist. Dies kann niemals für jedes System erreicht werden - ich kann mir immer ein größeres System vorstellen, das ich beschreiben kann, und bald müssen Sie den Rest des Universums auf maximale Entropie bringen. Und dabei ist noch nicht einmal berücksichtigt, dass man, sobald man ein Teilsystem perfekt vermessen hat, alle klassischen Korrelationen mit dem Rest des Systems verliert.
@Bubble Soweit ich weiß, erklärt Dekohärenz nicht die deterministische Natur klassischer Messungen (dh sie erklärt nicht die Existenz eines bestimmten Ergebnisses). Es überzeugt lediglich, dass asymptotisch deterministische Ergebnisse erwartet werden. Liege ich falsch? Oder vielleicht können wir uns darauf einigen, dass es ein Messproblem gibt, aber es ist interpretatorisch.

Ich gebe Ihnen für den Anfang eine einfachere Aufgabe: Erklären Sie den Ursprung der Newtonschen Gesetze, indem Sie ausschließlich die statistische Mechanik Newtonscher Systeme verwenden. Kannst du es machen? Nein. Die statistische Mechanik folgt aus den Newtonschen Gesetzen PLUS einigen Annahmen zur Mittelung des Phasenraums.

Ebenso führt Sie die Dekohärenz auch nicht über den Rahmen der Quantenmechanik hinaus. Es kann nichts über die Quantenmechanik erklären, was nicht bereits im ursprünglichen Rahmen zum Ausdruck kommt, auch wenn es die Bedeutung der Kopenhagener Interpretation etwas weniger beängstigend macht.

Quantenmechanik PLUS Phasenraum-Mittelungsregeln erklären, warum die klassische Welt existiert, und das war's. Sie können Feynmans Argument (oder war es das von Dirac?) über die Wiederherstellung der klassischen Aktion aus einem Pfadintegral oder relativen Zustandsargumenten oder schwachen Messungen verwenden, die Partikelpfade lokalisieren, was auch immer Sie mit der physikalischen Realität vertrauter macht, die Ergebnisse scheinen es zu tun alle gleich sein und sehr wenig, wenn überhaupt etwas daraus gelernt werden kann.

Ich habe einige Ihrer Antworten und Kommentare auf dieser Seite in den letzten Tagen gelesen. Insgesamt erscheinen sie recht vernünftig, aber die Behauptung, dass es in der Kopenhagener Interpretation keinen Kollaps der Wellenfunktion gibt, ist unkonventionell. Obwohl ich zugebe, dass das Kollapspostulat selbst von von Neumann eingeführt wurde, scheint mir ein probabilistisches Element ähnlich der Bornschen Regel unvermeidlich. Ich würde gerne mehr über Ihre Ansichten erfahren, bin mir aber nicht sicher, wie ich am besten vorgehen soll. Soll ich versuchen, ein Gespräch mit Ihnen im Kommentar oder im Chat zu führen oder eine bestimmte Frage zu stellen?
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