Войти
В физике эффект наблюдателя - это возмущение наблюдаемого система актом наблюдения. Часто это результат работы приборов, которые по необходимости каким-то образом изменяют состояние того, что они измеряют. Типичный пример - проверка давления в автомобильной шине; это трудно сделать, не выпуская часть воздуха, что приведет к изменению давления. Точно так же невозможно увидеть какой-либо объект, если на него не попадает свет и не заставляет его отражать этот свет. Хотя эффекты наблюдения зачастую незначительны, объект все же претерпевает изменения. Этот эффект можно найти во многих областях физики, но обычно его можно свести к минимуму, используя различные инструменты или методы наблюдения.
Особенно необычная версия эффекта наблюдателя возникает в квантовой механике, как лучше всего продемонстрировал эксперимент с двумя щелями. Физики обнаружили, что даже пассивное наблюдение квантовых явлений (путем изменения тестовой аппаратуры и пассивного «исключения» всех возможностей, кроме одной) может фактически изменить результат измерения. Особенно известный пример - эксперимент Вейцмана 1998 года. Несмотря на то, что «наблюдатель» в этом эксперименте был электронным детектором - возможно, из-за предположения, что слово «наблюдатель» подразумевает человека, его результаты привели к распространенному мнению, что сознательный разум может напрямую влиять на реальность. Потребность в сознании "наблюдателя" не подтверждается научными исследованиями и была указана как заблуждение, коренящееся в плохом понимании квантовой волновой функции ψ и процесса квантового измерения, которое, по-видимому, является генерацией информации на ее самый базовый уровень, который производит эффект.
электрон обнаруживается при взаимодействии с фотоном ; это взаимодействие неизбежно изменит скорость и импульс этого электрона. Возможны другие, менее прямые способы измерения, влияющие на электрон. Также необходимо четко различать измеренное значение величины и значение, полученное в процессе измерения. В частности, измерение количества движения невозможно повторить в короткие промежутки времени. Формула (одномерная для простоты), связывающая задействованные величины, согласно Нильсу Бору (1928) дается как
, где
Измеренный импульс электрона тогда связан с v x, тогда как его импульс после измерения связан с v ′ x. Это лучший сценарий.
В электронике, амперметры и вольтметры обычно подключаются последовательно или параллельно цепи, и, таким образом, самим своим присутствием влияют на ток или напряжение, которое они измеряют, путем представления дополнительной действительной или комплексной нагрузки в схему, тем самым изменяя передаточную функцию и поведение самой схемы. Даже более пассивное устройство, такое как токовые клещи , которые измеряют ток провода, не вступая в физический контакт с проводом, влияет на ток в измеряемой цепи, поскольку индуктивность является взаимной.
В термодинамике стандартный ртутный стеклянный термометр должен поглощать или отдавать некоторую тепловую энергию для регистрации температура, и, следовательно, изменяет температуру тела, которое он измеряет.
Теоретическая основа концепции измерения в квантовой механике является спорным вопросом, глубоко связанным со многими интерпретациями квантовой механики. Ключевой точкой фокусировки является точка коллапса волновой функции, для которой несколько популярных интерпретаций утверждают, что измерение вызывает прерывистое изменение в собственном состоянии оператора, связанного с измеряемой величиной, т.е. изменение, которое необратимо во времени.
Более точно, принцип суперпозиции (ψ = Σa nψn) квантовой физики диктует, что для волновой функции ψ измерение приведет к состоянию квантовой системы, равному единице. из m возможных собственных значений f n, n = 1, 2,..., m, оператора ∧F, который в пространстве собственных функций ψ n, n = 1, 2,..., м.
После измерения системы становится известно ее текущее состояние; и это не позволяет ему находиться в одном из других своих состояний - он, по-видимому, декогерировал из них без перспектив сильной квантовой интерференции в будущем. Это означает, что тип измерения, выполняемого в системе, влияет на конечное состояние системы.
Экспериментально изученная ситуация, связанная с этим, - это квантовый эффект Зенона, в котором квантовое состояние распадалось бы, если бы его оставили в покое, но не распадается из-за его непрерывного наблюдения. Динамика квантовой системы при непрерывном наблюдении описывается квантовым стохастическим главным уравнением, известным как уравнение Белавкина. Дальнейшие исследования показали, что даже наблюдение результатов после получения фотона приводит к коллапсу волновой функции и загрузке предыстории, как показано квантовым ластиком с отложенным выбором.
При обсуждении волновой функции ψ, которая описывает состояние Система в квантовой механике, следует остерегаться распространенного заблуждения, которое предполагает, что волновая функция ψ представляет собой то же самое, что и физический объект, который она описывает. Эта ошибочная концепция должна затем требовать существования внешнего механизма, такого как измерительный инструмент, который лежит за пределами принципов, управляющих временной эволюцией волновой функции ψ, чтобы учесть так называемый «коллапс волновой функции» после было выполнено измерение. Но волновая функция ψ - это не физический объект, такой как, например, атом, который имеет наблюдаемые массу, заряд и спин, а также внутренние степени свободы. Вместо этого ψ - это абстрактная математическая функция, которая содержит всю статистическую информацию, которую наблюдатель может получить из измерений данной системы. В этом случае нет настоящей загадки в том, что эта математическая форма волновой функции ψ должна резко измениться после выполнения измерения.
В контексте так называемой интерпретации квантовой механики скрытых измерений, эффект наблюдателя можно понимать как инструментальный эффект, который возникает в результате комбинации следующих двух аспектов: (а) инвазивность процесс измерения, неотъемлемо включенный в его экспериментальный протокол (который, следовательно, не может быть исключен); (b) наличие случайного механизма (из-за флуктуаций экспериментального контекста), посредством которого конкретное взаимодействие измерения каждый раз актуализируется непредсказуемым (неконтролируемым) образом.
Последствие теоремы Белла заключается в том, что измерение одной из двух запутанных частиц может иметь нелокальное влияние на другую частицу. Дополнительные проблемы, связанные с декогеренцией, возникают также, когда наблюдатель моделируется как квантовая система.
принцип неопределенности часто путали с эффектом наблюдателя, очевидно, даже его создателем, Вернером Гейзенбергом. Принцип неопределенности в его стандартной форме описывает, насколько точно мы можем измерить положение и импульс частицы одновременно - если мы увеличим точность измерения одной величины, мы будем вынуждены потерять точность измерения Другие. Альтернативный вариант принципа неопределенности, более похожий на эффект наблюдателя, полностью учитывает возмущение, которое наблюдатель оказывает на систему, и возникшую ошибку, хотя на практике термин «принцип неопределенности» чаще всего используется не так..
