Zusammenbruch der Wellenfunktion in der Relativitätstheorie

Hier gibt es keinen privilegierten Bezugsrahmen. Nur zwei Beobachter mit konsistenten Messungen und einer Meinungsverschiedenheit über die Reihenfolge der Ereignisse (wie es in der Relativitätstheorie typisch ist).

Denken Sie daran, dass der Zusammenbruch der Wellenfunktion nicht etwas ist, das Sie beobachten können. Sie können den Spin eines der zu messenden Teilchen beobachten, und dann können Sie den Spin des anderen zu messenden Teilchens beobachten, und diese Messungen sind aufgrund der Verschränkung garantiert konsistent. Jeder Beobachter wird zu dem Schluss kommen, dass die erste Messung (wie in seinem Referenzrahmen bestimmt) die Wellenfunktion zum Kollabieren gebracht hat.

Wenn Ihre Beobachter sich nicht einig sind, welche Messung zuerst stattgefunden hat, dann werden sie vielleicht bestreiten, welche Messung die Wellenfunktion zum Kollaps gebracht hat oder wann dieser Kollaps stattgefunden hat. Aber sicherlich wird es keinen Beobachter geben, der denkt, dass der Kollaps der Wellenfunktion nicht augenblicklich war (es sei denn, dieser Beobachter versteht die Quantenmechanik nicht).

Die Begründung ist aus mehreren Gründen fehlerhaft. Eine davon ist, dass es keinen physikalischen Zusammenbruch der Wellenfunktion gibt, also kann es insbesondere kein Problem mit der Relativitätstheorie geben. Genauer gesagt geht es bei der Verschränkung nur um Korrelationen zwischen Teilchen. Das heißt, wenn Sie Experimente durchführen und später (nachdem sich beide Beobachter, die einzelne Teilchen gemessen haben, treffen) feststellen, dass es eine Korrelation gab.

Und das hat mit einem weiteren Makel zu tun: der Lokalität. Über Sachen, die man nicht misst, darf man einfach nichts sagen. Und das ist nur das Zeug in deinem vergangenen Lichtkegel. Sie können einfach nichts über das andere Teilchen sagen, das raumartig von Ihnen getrennt ist (nach allem, was Sie wissen, existiert es möglicherweise nicht mehr, da es von einem BH absorbiert wurde).

Er kann sogar behaupten, dass das zweite Teilchen zuerst gemessen wird.

Sicher, das liegt daran, dass es keine Vorstellung von Kausalität zwischen räumlich getrennten Ereignissen gibt. Dies allein sollte ausreichen, um Sie davon zu überzeugen, dass der Kollaps der Wellenfunktion völlig unphysikalisch ist. Es ist nur ein bequemes Werkzeug der Kopenhagener Interpretation (das das Messproblem einfach ignoriert), das seine Grenzen hat.

Da der Status der Wellenfunktion "Zusammenbruch" immer noch Gegenstand offener Debatten ist, nehmen wir einfach einen Moment an, dass sie physikalisch und augenblicklich ist, was natürlich nur in einigen bestimmten Rahmen gemäß SR wahr sein kann.

Innerhalb der semiklassischen Gravitation beispielsweise führt ein solcher sofortiger Kollaps generisch zu der Möglichkeit einer schnelleren als Lichtsignalisierung, so dass sich die mit der semiklassischen Gravitation arbeitenden Theoretiker bewusst sind, dass eine „konsistente fundamental semiklassische Theorie der Gravitation daher nur zusammen mit einem geeigneten Rezept erreicht werden kann des Zusammenbruchs der Wellenfunktion, um eine solche superluminale Signalisierung zu vermeiden". https://arxiv.org/pdf/1407.4370.pdf (Was die halbklassische Gravitation betrifft, ist sie durch die Analyse und Schlussfolgerung von https://arxiv.org/abs/0802.1978 motiviert , dass „Trotz der vielen physikalischen Argumente, die dafür sprechen einer Quantentheorie der Gravitation scheint die Rechtfertigung einer solchen Theorie auf empirischen Tests beruhen zu müssen und nicht allein aus logischen Argumenten zu folgen.

Dann wird nicht nur die ursprüngliche Frage interessant und relevant, sondern darüber hinaus frage ich mich, warum wir schließlich die Möglichkeit der sofortigen Signalisierung verwerfen sollten? Führt eine schnellere Signalisierung unvermeidlich zu Kausalitätsproblemen? : möglicherweise nicht, wenn es einen einzelnen unic privilegierten Frame gibt, in dem alle Zusammenbrüche sofort erfolgen (sagen wir, der CMB-Restframe ist der Instantaneity-Frame). Dann kann ich (A) augenblicklich eine Nachricht an meinen sehr weit von mir entfernten Kollegen (B) senden und er kann sie mir auch augenblicklich immer noch in demselben privilegierten Rahmen unter Verwendung von QM-Zusammenbrüchen zurücksenden (unabhängig von den relativen Bewegungen und Geschwindigkeiten von A und B und relativ zum globalen privilegierten Frame): Die Roundtrip-Dauer ist in diesem Frame null, also ist sie in allen anderen Frames null (weil die räumlichen Koordinaten der beiden Endereignisse gleich sind): also scheint es kein problem zu geben: keine zeitrückwärtssignalisierung mit diesen sofortigen übertragungen ... ich kann kaum glauben, dass ein privilegierter frame alles ist, was wir brauchen, um kausalitätsprobleme loszuwerden, also ... was habe ich verpasst? (wenn es zwischen dem Empfang von B und der erneuten Emission etwas Zeit gibt, erhält A schließlich noch in seiner Zukunft: kein CTC)

Lassen Sie mich Ihre Frage mit dem einfachen, aber sehr anschaulichen Beispiel umformulieren

Nennen wir das Ereignis der Erkennung des ersten Spins als$A$und das Ereignis der Detektion des zweiten Spins als$B$. Nehme an, dass$A$Und$B$sind zeitliche Ereignisse. Dann können Sie einen solchen Bezugsrahmen wählen, wo$t_A>t_B$. Aber es gibt auch einen Bezugsrahmen, wo$t_B>t_A$.

Der Schluss ist unausweichlich:

1. Im ersten Bezugssystem erfolgte der Kollaps vor der Detektion des ersten Spins.
2. Im zweiten Referenzrahmen geschah der Kollaps vor der Detektion des zweiten Spins.

Mit anderen Worten: Der Moment des Zusammenbruchs der Wellenfunktion hängt vom Bezugssystem ab.

Gibt es einen Widerspruch? -- Nein. Man kann sich kein Experiment ausdenken, das diesen Kollaps "entdeckt". Sie können diesen Kollaps nicht verwenden, um ein Signal zu übertragen. usw. Wenn Sie das Gefühl haben, "es gibt einen Widerspruch", versuchen Sie, auf die Ebene eines konkreten Experiments zu gelangen, das diesen Widerspruch demonstriert. Sie werden sehen, dass jeder Versuch, ein solches Experiment zu formulieren, scheitern wird.

Fügen Sie einfach ein paar Punkte zu den anderen Antworten hinzu. Es gibt zwei unmittelbare Themen, die in der Frage zusammengeführt werden. Für mich ist die Ontologie des QM noch nicht geklärt und so kann ich nur einige Punkte aus meiner aktuellen Perspektive diskutieren.

Erstens befasst sich QFT mit relativistischen Feldern und wird daher wahrscheinlich nicht mit Paradoxien oder Kuriositäten der Speziellen Relativitätstheorie in Verbindung gebracht. Im Gegensatz dazu handelte es sich beim EPR-Experiment um QM, das auf Newtonsche Weise mit Ausdrücken wie "sofortiger Kollaps" ausgedrückt wird, die im Widerspruch zur Speziellen Relativitätstheorie stehen - ob "Kollaps" physikalisch ist oder nicht, das Wort "sofort" sollte nicht ebenfalls verwendet werden . Natürlich liegt es manchmal daran, dass QM eine Newtonsche Theorie ist - Sie brauchen QFT für die relativistischen Aspekte!

Wie andere Antworten vorgeschlagen haben, könnte dies behoben werden, wenn der "Zusammenbruch" nicht physisch ist. Damit verbunden ist die Frage, ob$\Psi(x)$über den physikalischen Raum definiert ist (in einer feldähnlichen Weise, wie sie in der elementaren QM dargestellt wird) oder ob sie nur als Mitglied eines abstrakten Hilbert-Raums betrachtet werden sollte (und daher keinen raumähnlichen Prozessen unterliegt). Alternativ könnte eine Schlussfolgerung lauten, dass „Zusammenbruch“ physisch ist – aber irgendwie lokal. GRW (und seine Varianten) ist eine solche physikalische Kollapstheorie. Für eine solche Theorie wird Ihr Beispiel dann zu einem gültigen Gedankenexperiment für dieses Kollapsmodell.

Der zweite Punkt ist, dass man die Frage des „Zusammenbruchs“ – wo/wann/wenn und wie – von den Korrelationsfragen in diesem EPR-Experiment trennen muss. Die Geschichte von EPR und Bells Theorem ist noch nicht abgeschlossen. Siehe Widerlegung des Bell-Theorems , wenn Sie diesen Aspekt weiter verfolgen möchten.