Diese neue Erkenntnis von Minev et al. scheint darauf hinzudeuten, dass Übergänge zwischen atomaren Zuständen nicht augenblicklich sind, sondern kontinuierliche Prozesse, bei denen sich eine Überlagerung reibungslos von der Bevorzugung eines Zustands zu einem anderen anpasst (wenn ich es richtig verstehe). Die Autoren behaupten auch, in der Lage zu sein, ein System "mitten im Sprung" zu fangen und umzukehren. Beliebte Artikel sind hier und *hier .
Ich bin gespannt, ob dieser Befund Interpretationen von QM ausschließt. Es scheint im Allgemeinen gegen die Kopenhagener Haltung zu verstoßen, die Messungen als Zusammenbruch physikalischer Systeme in einen bestimmten klassischen Zustand beschreibt. Die populären Artikel behaupten tatsächlich, dass die Gründer von QM von der neuen Erkenntnis überrascht gewesen wären.
Die Verbindung mit dem Sternchen erwähnt, dass etwas, das als „Quantenbahntheorie“ bezeichnet wird, vorhersagt, was beobachtet wurde. Ist das eine Interpretation oder eine Theorie? Und implizieren sie, dass andere Interpretationen/Theorien nicht funktionieren?
Das "Quantensprung"-Papier demonstriert eine interessante und neuartige experimentelle Technik. Es sagt jedoch absolut nichts über die Interpretation der Quantenmechanik aus. Es stimmt mit allen angemessenen Interpretationen überein, einschließlich der Kopenhagener Interpretation.
Wenn ein Quantensystem zwischen zwei Zuständen übergeht, sagen wir Zu , sieht die volle Zeitabhängigkeit des Quantenzustands aus
Die Autoren selbst betonen in ihrer Arbeit, dass das, was sie gefunden haben, vollständig mit der Standard-Quantenmechanik übereinstimmt. Doch unzählige Nachrichtenartikel beschreiben das Papier als Widerlegung von "Quantensprüngen", was der Kopenhagener Interpretation widerspricht und der Bohmschen Mechanik recht gibt. Daran ist absolut nichts wahr.
Das Kernproblem besteht darin, dass Popsci von einer Vorstellung von "Quantensprüngen" ausgeht, die selbst falsch ist. Wie die populären Artikel und Bücher es ausdrücken, ist die Quantenmechanik genau wie die klassische Mechanik, aber Teilchen können sich auf mysteriöse, zufällige und sofortige Weise teleportieren. Die Quantenmechanik sagt nichts dergleichen. Diese Geschichte ist nur eine Krücke, um zu erklären, wie sich Quantenteilchen anders als klassische verhalten können, und eine ziemlich schlechte noch dazu. (Ich versuche hier , eine bessere Intuition zu geben .) Kein Physiker glaubt tatsächlich, dass Quantensprünge in diesem Sinne eine Sache sind. Das Experiment zeigt tatsächlich, dass dieses Bild falsch ist, aber das tun auch Tausende von bestehenden Experimenten.
Der Grund, warum sogar gute Popsci-Verkaufsstellen diese Krücke verwendeten, ist zweifach. Zunächst einmal hatten die Begründer der Quantenmechanik tatsächlich eine Vorstellung von Quantensprüngen. Sie sprachen jedoch über etwas anderes: die Tatsache, dass es keinen Quantenzustand "dazwischen" gibt Und (die zB atomare Energieniveaus sein könnten) wie z . Die interpolierenden Zustände sind nur Überlagerungen von Und . Dies ist Standard-Lehrbuchmaterial: Die Zustände sind diskret, aber die zeitliche Entwicklung ist kontinuierlich, weil die Koeffizienten kann ständig variieren. Aber die Unterscheidung wird in Popsci selten gemacht.
(Um fair zu sein, gab es in den turbulenten Anfängen der „ alten Quantentheorie “ eine unglaublich kurze Periode, in der einige Leute Quantenübergänge als diskontinuierlich betrachteten. Diese Ansicht ist jedoch seit einem Jahrhundert irrelevant. Nicht jedes frühe Zitat der Gründer von QM sollte ernst genommen werden, wir wissen es jetzt besser.)
Zweitens hatte die ursprüngliche Pressemitteilung der Forschungsgruppe die gleiche Sprache über Quantensprünge. Jetzt verstehe ich, was sie zu tun versuchten. Sie wollten ihrer Arbeit über einen eher technischen Aspekt der experimentellen Messung eine überzeugende Erzählung geben. Und sie haben in ihrer Pressemitteilung nichts technisch Falsches gesagt. Aber sie hätten wissen müssen, dass ihre Gestaltung im Grunde danach schreit, falsch interpretiert zu werden, um ihre Arbeit revolutionärer aussehen zu lassen, als sie tatsächlich ist.
Es gibt eine sehr naive Interpretation der Quantenmechanik, die ich "dummes Kopenhagen" nenne. Im dummen Kopenhagen entwickelt sich alles gut nach der Schrödinger-Gleichung, aber wenn ein atomares System mit einem größeren System interagiert, "bricht" sein Zustand sofort zusammen. Dieses Experiment widerspricht zwar dem dummen Kopenhagen, aber es ist noch lange nicht das erste; Physiker wissen seit 50 Jahren, dass das dumme Kopenhagen nicht funktioniert. (Um fair zu sein, wird es in einführenden Lehrbüchern als Krücke verwendet, um nicht zu viel über den Messprozess sagen zu müssen.) Wir wissen, dass der Messprozess eng mit der Dekohärenz verbunden ist, die perfekt kontinuierlich ist. Kopenhagen und, sagen wir, viele Welten unterscheiden sich nur darin, wie Zweige einer Superposition behandelt werden, die vollständig entkoppelt sind.
Ein weiteres Problem ist, dass Befürworter der Bohmschen Mechanik anscheinend jedes neue experimentelle Ergebnis festhalten und es als Beweis dafür bezeichnen, dass ihre Interpretation allein richtig ist, selbst wenn sie perfekt mit der Standard-QM kompatibel ist. Für Physiker ist die Bohmsche Mechanik eine Reihe hässlicher und komplizierter Hacks, etwa zehnmal so schlimm wie der Äther, weshalb sie in einer Umfrage unter Forschern, die sich mit Quantengrundlagen befassen, den letzten Platz belegte. Aber vielen anderen gefällt es sehr gut. Zum Beispiel lieben Philosophen, die realistische Interpretationen der Quantenmechanik bevorzugen, es, weil es sie sagen lässt, dass die Quantenmechanik darunter „wirklich“ klassische Mechanik ist (was tatsächlich nicht einmal in der Bohmschen Mechanik zutrifft), und vermeiden es daher, sich mit den Implikationen von QM auseinanderzusetzen richtig. (Ich schimpfe hier ein bisschen mehr darüber .
Die Quantenmechanik ist eines der robustesten und erfolgreichsten Frameworks, die wir je entwickelt haben. Wenn Sie einen Nachrichtenartikel hören, der besagt, dass sich etwas Grundlegendes an unserem Verständnis davon geändert hat, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 99,9 %, dass er falsch ist. Glauben Sie nicht alles, was Sie lesen!
Ja, sehr sogar.
Die Quantentheorie basiert auf den beiden von Neumann-Postulaten: (1) Evolution (dass sich ein Quantenzustand in Übereinstimmung mit der Schrödinger-Gleichung mit der Zeit entwickelt) und (2) Projektion (dass das Ergebnis der Messung einer Größe in einem Quantenzustand eines davon ist die Eigenwerte des Operators dieser Größe, wobei sich der Zustand in den entsprechenden Eigenzustand umwandelt – alles in Übereinstimmung mit der Born-Regel). Das ist der „Quantensprung“.
Es gibt verschiedene Interpretationen der Quantentheorie; und sie ruhen sich alle darauf aus, wie sie die Born Rule behandeln, interpretieren, erklären oder wegerklären. Jede Interpretation kann unterschiedliche Auswirkungen auf die Frage haben, was/wann/wo die Born Rule auftritt (oder was/wann/wo auftritt, was auch immer die Born Rule ersetzen soll). Dies gilt insbesondere für objektive Kollaps- versus Nicht-Kollaps-Interpretationen.
Das Experiment bietet einen Einstieg in das, was zu einer allgemeinen Methode werden könnte, um einen Zusammenbruch der Born Rule selbst mitten im Prozess in verschiedenen Stadien zu untersuchen und möglicherweise sogar eine Dynamik dafür zu rekonstruieren. Dies wird die Frage, welche Interpretation die richtige ist, deutlich klären.
Zwei der wichtigsten Ergebnisse sind die Fähigkeit, einen Kollaps zu antizipieren, und das Erscheinen dessen, was wie eine Reversibilitätsschwelle aussieht, jenseits derer ein Born-Rule-Ereignis irreversibel ist.
Ein zusätzlicher Vorteil, der sich aus Sondierungsexperimenten in der Mitte des Zusammenbruchs ergeben kann, besteht darin, dass sie das Problem ausreichend klären können, um die (noch weitgehend unbeantwortete) Frage zu beantworten, was das Heisenberg-Bild der geborenen Regel (oder der Alternativen) bedeutet um es zu ersetzen) ist? Oder allgemeiner: was das Heisenberg-Bild der unterschiedlichen Interpretationen ist. Dies ist eine erhebliche Lücke in der Literatur zu diesen beiden Fragen!
Stéphane Rollandin