Для того, чтобы понять это, давайте посмотрим на квантовую механику изнутри, избавившись от "классичности" нашего мышления.
В чистом квантовом состоянии у системы или частицы нет таких параметров, как координата, скорость и т.д. Вместо этого системы описываются волновой функцией* (разного рода). Суть в том, что в чистом состоянии частица одновременно "находится везде". Так, если у вас есть состояние частицы ψ, описываемое суперпозицией двух состояний (например, спин-вверх/спин-вниз) ψ = ψ₁ + ψ₂, то частица находится* одновременно и в первом и во втором состоянии.
Квадрат волновой функции имеет смысл плотности вероятности нахождения системы/частицы в том или ином классическом состоянии при ее измерении****. Здесь я впервые использовал фразу "при ее измерении". Измерение, вообще говоря, как видно выше - это нарушение состояния. То есть, из примера выше, когда вы проводите измерение спина, то частица из квантового чистого состояния принимает одно определенное. Если говорить грубо, частица из квантого мира, где действуют законы квантовой механики переходит в макроскопический мир, где эти законы принципиально не действуют.
Связано это с тем, что измерение само по себе классический процесс, так как измеряющий прибор, например мы, чисто классический макроскопический объект. И дело вовсе не в том, что когда частицу наблюдают, то она "стесняется" и ведет себя как классический объект. А дело в том, что наблюдая, мы, сами того не подозревая, влияем на нее выводя из квантового состояния.
Уже каноническим стал опыт с наблюдением электронов, проходящих сквозь юнговские щели (см. youtube.com). Установка представляет из себя экран, детектирующий электроны, стенку с двумя тонкими щелками и электронная пушка. Когда мы ставим детектор, чтобы каждый раз при прохождении электрона сквозь щелку наблюдать, как она проходит, то на экране мы видим две полоски - электрон ведет себя как обычная частица и летит прямо. Когда мы не наблюдаем за электронами, электроны ведут себя как "волны"* и интерферируют между собой, выводя на экране интерференционную картину.
Этот опыт демонстрирует, что наблюдение, в действительности - это не просто наблюдение, но нарушение квантовости состояния частицы/системы. Как именно происходит это нарушение - пока непонятно. Теория перехода из квантового мира в макромир и механизмы нарушение чистоты состояния до конца пока не построены.
___
** Тут надо еще и на √2 разделить, чтобы квадрат (вероятность) оставался единицей, но да ладно.
*** Слово "находится" здесь немного неверное, надо бы лингвистам придумать какое-нибудь квантово-корректное слово.
**** Например, |ψ(x)|² имеет смысл плотности вероятности нахождения частицы в точке x, а ∫ |ψ(x)|²dx от x₁ до x₂ будет иметь смысл уже вероятности нахождения частицы в области от x₁ до x₂.
* Это не совсем волна и не совсем частица, а что-то другое, имеющее похожие свойства - "волница", например.
"волница" - это хорошо))
Ну это я к тому, что принципиально неправильно связывать классическое понятие частицы с тем, что есть в квантовой теории поля.
Извините, но я нихуя не понял. Вы можете на пальцах и бытовых примерах понятно объяснить людям, абсолютно далёким от квантовой физики? Без такого объяснения ваш ответ смысла не имеет, у нас тут не квантовый форум, а вообще больше гуманитарный.
Что такое спин вверх и спин вниз?
и это - правильно! Еще в институте я понял, что квантЫ - дисциплина требующая в первую очередь воображения. А математический аппарат подтянется.
Нет. С этим я как раз не согласен. Такое разделение на математику и воображение неуместно в случае квантовой механики. Наше воображение, так или иначе, сугубо классическое. Поэтому скорее нужно как-то воображать в математических терминах. Квантовая механика, также как и квантовая теория поля - чисто математические явления. Если вы мне скажете, что кто-то может вообразить это - то могу вам точно сказать, что тогда этот человек не понимает квантовую механику либо чересчур упрощает её для себя.
Не спорю. Под воображением, я имел в виду не возможность представить себе то чего представить не возможно, а свободу абстрагироваться от привычных ньютон-евклидовых представлений, возможность допустить принципиально другой мир, абстрактный. А что может быть более абстрактного, чем математика?))
хотя, обратите внимание: в моем объяснении ни одной формулы. Как сказал издатель "Краткой истории вселенной" С.Хоккинга, "каждая формула уменьшает количество проданных экземпляров вдвое".
Да. Это плохо, я сам ненавижу популяризацию. Про ваш ответ, вы не правы частично. 1. Измерение не 'меняет' состояние, оно 'определяет' состояние, котрого просто не было до измерения. Это принципиально важно! 2. Координата и импульс - не определяются вместе одновременно не потому что измерение влияет на них, а потому что так устроены их операторы. Как иначе вы объясните, что момент и координату вполне можно можно измерит одновременно. На них что же, не влияет измерение? Так что ваша популяризация или, в данном контексте, примитивизация имеет свои минусы.
Неопределенность энергии/времени вообще ничего общего не имеет с принципом Хайзенберга. Это спектральные свойства гамильтониана системы, проявляющиеся не только в квантовых системах. Возьмите фурье образ гауссианы шириной dx, в k-пространстве она будет иметь ширину dk, так, чтобы dk dx ~ 1. Так что, все же лучше сказать правду, не упрощая, чем упростить и наврать.
В ускорительной физике вообще не интересуются положением частицы. Та работает статистика, единичная частица ничего не значит, а уж тем более ее положение. Смотрят не скорости, а энергии и углы пролета, причем не самой частицы, а результатов ее распада. И это я еще не вчитывался толком в ваш ответ.
Да, вы молодец
Обсуждаем с сыном эксперимент Юнга (с двумя щелями). Вопрос у меня такой - а где они ставили измерительный прибор, только ДО прохода фотона в щели? Ставили ли они, например, его ПОСЛЕ того, как фотон пройдет преграду? Причём ТОЛЬКО после. То есть фотон, летя к преграде, должен был по сути стать волной, т.к. ПЕРЕД щелями наблюдателя не было. А если ставили так - что было? Или он (фотон) узнаёт о наблюдателе задолго до подлёта к прибору? Этот вопрос трудно гуглить(
Пожалуйста , расскажите о коте Шредингера !