Was ist eine Wechselwirkung (Quantenmechanik) und ist der Kollaps der Wellenfunktion ein objektives Phänomen?

Zunächst einmal bin ich Student. Student der technischen Physik, daher muss ich meinen Mangel an formalem Wissen zu diesem Thema und meine völlige Verwirrung mit seinen Auswirkungen zum Ausdruck bringen. Ich verstehe auch, dass es möglicherweise unmöglich ist, es mit Worten zu erklären, also rechnen Sie es einfach aus.

Ich habe einige Kurse gelesen und gehabt, in denen das Thema Wellenfunktionskollaps, Eigenzustände und ähnliche Themen eingeführt wurde, und verstehe, dass eine "Beobachtung" ein umgangssprachlicher Begriff für "Messung" ist, was als Synonym für "Interaktion" bezeichnet werden kann. Ich verstehe auch, dass Kollaps eine Allegorie der mathematischen Implikationen ist, die wir aus den beteiligten Formeln ableiten können, und nicht unbedingt die Realität darstellt.

Das Problem tritt hier auf und ich kann im Internet keine zufriedenstellende Antwort finden. Was GENAU macht eine "Interaktion" aus? Interagieren nicht alle Teilchen im Universum ständig (ununterbrochen) mit Feldern und Teilchen? Wenn ja, würden nicht alle Teilchen ihre Eigenzustände ständig durch endlose Wechselwirkungen bestimmen (wenn nicht wahr, was sind Beispiele für nicht kollabierende Wechselwirkungen?)? Und wenn die vorherige Frage wahr ist, bedeutet das, dass jedes Teilchen im Vergleich zu uns unterschiedliche Kollaps von Wellenfunktionen anderer Teilchen "erfährt" (was bedeutet, dass wir einen "relativistischen" Kollaps haben könnten)?

Sie tauchen in Fragen der Quanteninterpretation ein, aber Sie sollten nicht jede Wechselwirkung (z. B. zwischen zwei Elektronen) als Messung betrachten. Stellen Sie sich Messung als Interaktion eines kleinen Quantensystems mit einem großen klassischen Messgerät vor. Teilchen interagieren ständig mit anderen Teilchen. Messung ist, wenn sie mit so etwas wie einem Geigerzähler interagieren.
Die Frage, was an der Interaktion mit großen klassischen Objekten anders ist, gelangt in die Dekohärenztheorie, oder zumindest denke ich, dass dies der Fall ist. Ich selbst begnüge mich mit „Halt die Klappe und rechne“ mit der Kopenhagener Standardinterpretation.
Ein einfaches Beispiel für Teilchen, die „ständig interagieren“, ohne dass die Wellenfunktion zusammenbricht, ist ein Wasserstoffatom. Das Proton und das Elektron spüren ständig die elektrostatische Anziehung des jeweils anderen. Aber ein isoliertes Wasserstoffatom kann (zumindest für eine Weile) in einer Überlagerung von Energieeigenzuständen existieren, ohne dass die Wellenfunktion in einen Energieeigenzustand kollabiert.

Antworten (1)

Niklas,

Jede Messung erfordert eine Interaktion zwischen dem Quantensystem und einem geeigneten Instrument. Jedoch stellt nicht jede Interaktion eine Messung dar.

Eine Wechselwirkung zwischen einem Elektron und einem fluoreszierenden Bildschirm ermöglicht es Ihnen, die Position des Elektrons zu bestimmen. Die hier beteiligte Wechselwirkung stellt also eine Messung dar. Das Elektron interagiert auch mit dem Gravitationsfeld der Erde, aber diese Wechselwirkung erlaubt es Ihnen nicht, die Position des Elektrons zu bestimmen, also stellt es kein Maß für die Position des Elektrons dar.

"Ich verstehe auch, dass Kollaps eine Allegorie der mathematischen Implikationen ist, die wir aus den beteiligten Formeln ableiten können, und nicht unbedingt die Realität darstellt."

Das ist wahr. Es ist möglich, der Wellenfunktion eine realistische Interpretation zu geben (als eine Art Feld), aber dies erfordert eine Ablehnung der Lokalität, die ein ziemlich gut etabliertes physikalisches Prinzip ist. Dies liegt daran, dass der Zusammenbruch sofort erfolgt. Daher ist es vernünftiger, die Wellenfunktion als abstraktes mathematisches Objekt zu verstehen, das unsere unvollständigen Informationen über das System darstellt. Jede Messung führt zu einer Zunahme von Informationen über das System, sodass die Wellenfunktion "kollabiert".

Was ist eine Wechselwirkung (Quantenmechanik) und ist der Kollaps der Wellenfunktion ein objektives Phänomen?
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