Dies scheint eine unglaublich grundlegende Frage zu sein, auf die ich auf PSE jedoch keine Antwort finden konnte. Wenn dies ein Duplikat ist, weisen Sie mich bitte in die richtige Richtung.
In Bezug auf ein einfaches Young-Doppelspalt-Setup:
Ein Sensor irgendeines Typs ist an einem der Schlitze angeordnet, so dass, wenn ein Elektron diesen Schlitz passieren würde, der Sensor das Passieren registrieren würde und somit jede Möglichkeit, nach vielen Durchgängen ein Interferenzmuster zu sehen, zerstört würde. Der andere Schlitz hat keinen solchen Sensor.
Elektronen werden dann einzeln abgefeuert. Nachdem jedes Elektron an der Detektionsplatte im unteren Bereich detektiert wurde, wird vermerkt, ob der am Schlitz positionierte Sensor getriggert wurde oder nicht. Auf diese Weise können zwei Erfassungspopulationen aufgebaut werden: Markierungen auf der unteren Erfassungsplatte, die dem ausgelösten Schlitzsensor zugeordnet waren , und Markierungen auf der Detektionsplatte, die kein zugehöriges Auslösen des Schlitzsensors hatten .
Nun, wenn ich das Muster der von der Bevölkerung geschaffenen Markierungen betrachte , würde ich erwarten, keine Anzeichen von Störungen zu sehen, da ich dank meines Sensors sehr klare Richtungsinformationen habe.
Meine Frage ist folgende: Wenn ich mich dafür entscheide, das Muster der von der Bevölkerung geschaffenen Markierungen zu beobachten Nur, werde ich ein Interferenzmuster beobachten oder nicht?
Es scheint, dass meine Erwartungen in beide Richtungen gehen könnten:
Ich kann argumentieren, dass ich tatsächlich ein Interferenzmuster beobachten sollte, da diese Elektronen zwischen der Elektronenquelle und der Detektionsplatte, zwischen denen meine Doppelspalte liegen, mit keinem anderen Messgerät interagiert haben.
Ich kann argumentieren, dass die bloße Tatsache, dass mein Sensor an dem einen Spalt nicht von vornherein ausgelöst hat, mir Informationen über die Richtung gibt , indem ich jetzt folgere, dass mein Elektron dank der fehlenden Information über die Richtung durch den anderen Schlitz gegangen sein muss durch meinen mit Sensoren ausgestatteten Schlitz.
Welche dieser Annahmen mit der Realität übereinstimmt, scheint große Auswirkungen zu haben: Die erste impliziert, dass Messung wirklich physikalische Interaktion jeglicher Art ist, während die zweite impliziert, dass Wissen Messung ist, selbst wenn dieses Wissen ohne physische Interaktion mit dem System erlangt wird ( Wenn mein Detektor nicht ausgelöst wird, kann ich nicht sehen, wie man argumentieren könnte, dass er interagiert hat. Eine genauere Aussage wäre also vielleicht, dass es eine andere Art von Interaktion geben muss, die nicht-epistemische Ansichten der Wellenfunktion unterstützen kann).
Kurz gesagt: Es ist eine Sache zu verstehen, dass physikalische Interaktion Überlagerungen zerstört. Es ist eine andere, zu verstehen, dass ein Mangel an Interaktion mit einem Messgerät (im Allgemeinen verfolgt, um die Überlagerung zu erhalten) es auch zerstören kann, wenn es Informationen über die Richtung liefert.
Angesichts dessen hoffe ich, dass die Antwort auf meine Frage Nr. 1 sein wird, aber ich erwarte, dass es Nr. 2 ist.
Die Verwirrung des OP scheint auf die falsche Annahme zurückzuführen zu sein, dass
Wenn mein Detektor nicht ausgelöst wird, kann ich nicht sehen, wie man argumentieren könnte, dass er [mit dem Elektron] interagiert hat.
Nur weil der Detektor manchmal nicht klickt, heißt das nicht, dass überhaupt keine Interaktion stattfindet.
Eine gute Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist die kontinuierliche Messung. Dies und dies sind gute (wenn auch ziemlich komplizierte) Referenzen für weitere Lektüre zu diesem Thema.
Sie wissen, dass oberhalb des Detektors die Elektronenwahrscheinlichkeitsamplitude (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) im Raum delokalisiert ist. Insbesondere gibt es eine gewisse Amplitude für das Elektron, das an der Position des Detektors zu finden ist. Tatsächlich interagiert der Detektor also immer mit dem Elektron (er misst es kontinuierlich). Diese Wechselwirkung ist jedoch schwach, da der Detektor nicht den gesamten Raum abdeckt. Daher ist die Elektron-Detektor-Wechselwirkung nicht stark genug, um den Detektor bei einem einzigen Durchlauf des Experiments mit 100%iger Wahrscheinlichkeit zum "Klicken" (dh zum Auslösen) zu bringen.
Genauer gesagt, am Ende des Experiments befinden sich der Detektor und das Elektron (oder, wenn Sie darauf bestehen, das Dirac-Feld) im verschränkten Zustand (grob gesagt)
Das Problem ist, dass Sie Quantenobjekte gleichzeitig sowohl als klassische Wellen als auch als klassische Teilchen behandeln. Genauer gesagt, Sie sprechen davon, dass sie durch den einen oder anderen Schlitz gehen und feststellen, durch welchen Schlitz ein Elektron geht. Doch damit das Interferenzmuster entsteht, müssen die Elektronen beide Spalte gleichzeitig passieren. Wir können eines von zwei Ergebnissen in Ihrem hypothetischen Szenario erwarten:
Die Elektronen passieren jeweils einen Spalt. Vielleicht können Sie sie unauffällig an einem Spalt erkennen, aber auch ohne Detektor erhalten Sie am Ende zwei überlappende Einzelspalt-Beugungsmuster, da wir jeweils nur einen Spalt verwenden.
Die Elektronen passieren beide Schlitze und wir erhalten ein Interferenzmuster, aber folglich erkennt Ihr Sensor jedes Mal ein Elektron an seinem Schlitz.
In keinem Fall können Sie sowohl Richtungsinformationen als auch ein Interferenzmuster haben, da das Elektron entweder beide Wege nimmt oder sich nicht selbst stört.
Zuerst müssen wir das Interferenzmuster definieren .
Es ist das Muster , das durch die Grundfrequenz der Welleneigenschaften des Elektrons gebildet wird, das gleichzeitig durch zwei Schlitze mit "geeigneter" Breite und Trennungsabstand geht.
Wenn ein "Detektor" auf einem Schlitz (A) platziert wird, nimmt er einen Teil der Energie weg und lässt nur eine höhere Harmonische (mit niedrigerer Energie) durch. Diese Kombination bewirkt, dass sich das Muster nicht nur ändert, sondern auch „verschwindet“, wenn die Energie der höheren Harmonischen zu niedrig ist, um die Welle zu beeinflussen, die durch den anderen Schlitz (B) läuft.
Es sollte klar sein, dass das Platzieren des Detektors auf einem Schlitz das Muster zerstört (verändert) , und dies ist unabhängig von dem Wissen, das man vom Detektor erhalten kann (oder nicht).
Norbert Schuch
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