A kétrés kisérletben a hullámfüggvény összeomlását csak az emberi megfigyelő vagy más élőlény pl. egy kutya is előidézheti?

Kérdező: sajnos MINDIG a detektor figyeli meg a dolgokat.

Utána JÓVAL KÉSŐBB nézed csak meg te a képet.

A hullámfüggvény pedig a megfigyeléstől omlik össze, és nem tőled.

Ez a kérdés időnként mindig előkerül és mindig tisztázni kell, hogy a kvantummechanika törvényei akkor is működnek, ha "épp nem nézünk oda". Valami miatt az utóbbi időben még laikusok körében is elterjedőben van az a nézet, hogy a kvantummechanikai jelenségek szorosan összefüggenek a tudattal, és egész más egy kísérlet eredménye, ha megfigyeljük, mintha nem figyeljük meg.

A helyzet azonban a következő, és ezt már sokszor leírtam ezen a fórumon. A mérés nem más, mint a mérendő rendszer és a mérőeszköz meg az azt tartalmazó külvilág rendszerének összefonódása, amelynek során a mérendő rendszerről információ jut ki a külvilgába (ezt hívják dekoherenciának). Ezt a kijutást rendkívül nehéz szabályozni, pontosabban megakadályozni, mert a lehető legapróbb beavatkozás (akár egyetlen gázmolekulával történő ütközés vagy a kozmikus háttérsugárzással való kölcsönhatás vagy maga a mindenütt jelen lévő termikus rezgés) megzavarhatja a rendszert. Ilyen tágabb értelemben tehát a mérőrendszer nem csak egy ember alkotta detektor lehet, hanem bármilyen olyan anyag, amely makroszkopiks méretű és a makroszkopikus környezetbe közvetíti ennek a kölcsönhatásnak a következményeit. Ennek a során a korábban a mérőrendszertől elkülönült mérendő rendszer állapotai többé már nem lesznek elkülöníthetők, hanem az egyes mérési eredményeknek megfelelő állapotokkal fonódnak össze (angolul entanglement), és ezen összefonódott állapotok a mérőeszköz és környezetének szintjéről figyelve csak az összefonódott állapot egy összetevőjükre redukálódnak (hullámfüggvény redukciója), és nem figyelhető meg a teljes összefonódott állapot. Magyarán szólva, ha a mérőeszközt is sikerül egy még tágabb környezettől elszigetelni, akkor a mérőeszközzel egy rendszerben tartózkodó megfigyelő (lásd "Wigner barátja" gondolatkísérletet) egyértelmű, makroszkopikus, redukált eredményt lát (tehát pl. a részecske ilyen vagy olyan spint mutat, itt vagy ott van, stb.), de a még tágabb rendszerből nézve továbbra is a különböző lehetséges kimenetelek szuperpozíciójában van. Ennek során nem kell tudatos megfigyelő, ugyanis attól, hogy ember nem figyeli meg egy kísérlet eredményét, attól a mérendő rendszerről a mérés során még kijut az információ a környezetbe. Ha pl. egy felület irányítását fotonokkal akarjuk megmérni azáltal, hogy megvizsgáljuk a fotonok visszaverődését, akkor hiába nem nézünk oda és nem látjuk a fotonokat, attól a fotonok még visszaverődnek és el is nyelődnek valahol, közvetítve ezáltal a felületről (azaz mérendő rendszerről) az információt a külvilágba. Ennek az információnak minden ember által készített detektor amúgy is csak egy töredékét tudja elkapni, és ha nem is kapjuk el, attól még a mérés megtörténik, csak nem ember által értelmezhető és érthető módon.

Tehát mérés alatt nemcsak a laboratóriumban kontrollált körülmények között végrehajtott kísérletet kell érteni, hanem bármilyen fizikai interkaciót, amelynek során a mérendő rendszer hatással van a külvilágra, és amelynek során az eredetileg a kvantummechanika tankönyvek témájául szolgáló zárt kvantumrendszerek valójában nyitottakká válnak, összefonódnak a külvilággal, és makroszkopikus szinten egy jól meghatározott, konkrét, nem összefonódott állapotot vesznek fel - a környezettel együtt.

Erre azt válaszolnám, hogy nem értem a kérdést. A kvantummechanikában az idő egy paraméter, ami mindig "előrefelé telik", nem pedig egy operátor, amelynek különféle sajátértékei lehetnek, és amely szabadon változhat mindkét általunk ismert irányban (előre illetve hátra). Tehát időben hátrafelé nem tudunk mozogni.

Talán arra gondol, hogy a dekoherencia esetleg lehet időben megfordítható olyan értelemben, hogy az összefonódott állapot időben periodikusan változik, és egy teljes periódus alatt újra eléri a kezdeti állapotot, amikor még nem volt e teljes rendszer összefonódva. Mert ez lehetséges, de nyilván csak nagyon kis szabadsági fokú rendszer esetén, pl. amikor a mérőrendszer is egy másik részecske (meg a mért rendszer is az).

Amennyiben a késleltetett választásos kvantumradír kísérletre gondol, amelyről átlagban havonta egyszer feltesz itt valaki egy kérdést, ott sem az történik, hogy a dekoherencia során az információ hirtelen visszajut a mikrorendszerbe, hanem arról, hogy a dekoherencia megtörténte előtt eldobjuk az útvonal-információt, ezért nem is várhatjuk, hogy a másik ágon a detektorban a becsapódások mintázatát nézve ezt mégis ki tudjuk hámozni. A dekoherencia ebben a kísérletben akkor történik meg, amikor az útvonal-információt megmérjük, azaz hagyjuk az alsó ágon a fotonokat az egyes útvonalakhoz rendelt detektorokba becsapódni. A kvantumradír elnevezés pedig arra utal, hogy az útvonalak újraegyesítésével ez az innformáció látszólag újra elveszik - de valójában még ki sem került. De időben visszafelé nem mozog semmi.

Bocsi, de az adatok kiértékelésének ténye miatt omlik össze a hullámfüggvény, nem a detektálástól, nem a detektoroktól.

Az erre vonatkozó kísérlet angol neve delayed choice quantum eraser experiment.

Úgy, hogy megnézed az eredményt.

Egy angol videó a témában.

youtu.be/xo176uIPmbY

#17

Ezt a témát már elég alaposan kiveséztük itt is. A hullámfüggvény összeomlása nem más, mint a dekoherencia jelensége, az általad hivatkozott kísérlet lényegét pedig már a 14-es válaszomban is kifejtettem: a dekoherencia akkor történik meg, ha hagyjuk az útvonalinformációt kikerülni makroszintre. Amennyiben nem, akkor megmarad az interferencia és nincs összeomlás. És ennek az égvilágon semmi köze semmiféle tudatos kiértékeléshez. A kvantummechanika objektív valóság, és a törvényei akkor is működnek, ha nem figyelsz oda.