Köpenhamnstolkningen om tillstånd mellan mätningar

Säg att man har ett experiment med 100 shrödingers katter. Vilken av följande stämmer bäst överens med köpenhamstolkningen i kvanfysiken?:
a) Varje katt är i denna stund (innan mätningen) 20% död och 80% levande.
b) Varje katt har i denna stund (innan mätningen) en 20% sannolikhet att vara död och 80% sannolikhet att vara levande.
c) Om katterna har ett tillstånd eller inte mellan mätningar ligger utanför naturvetenskapen, men vi förutsäger att om vi gör en mätning nu kommer resultatet vara att ca 20% har dött och 80% lever.
d) Annat - vad?

a syftar till att katten har flera tillstånd samtidigt.
b att katten har ett tillstånd, men vi kan inte veta vilket pga osäkerhetsprincip.
c tycker jag låter som den enda logiska, men jag vet inte om det beror på slarv eller vad, men jag hör den sällan uttryckas.

Givet Köpenhamnstolkningen och givet antagandet att katten kan beskrivas som ett isolerat kvantsystem (nog den skakigaste premissen), så är det a som gäller. I kvant KAN man ha flera superponerade tillstånd. Meningen med Schrödingers katt är att peka på kvantfysikens synbara absurditeter, men om vi istället tänker på dubbelspaltexperimentet så är detta väsentligt. Det går inte att förklara det resulterande interferensmönstret på skärmen bakom dubbelspalten utan två superponerade tillstånd, ett för passage genom vardera spalten, och hur dessa tillstånd sedan interfererar med varandra. Någon liknande interferens mellan död och levande katt är svår att tänka sig, så där är det mer frestande att tänka på klassiska sannolikheter. Men givet premisserna i din fråga så har även katten ett superponerat tillstånd mellan levande och död.

Det är inte helt tillfredsställande, för vi vet redan att kvantpartiklar kan "känna av" vad de ska bli över oändliga avstånd och omedelbart i tid. När vi mäter den kollapsar ju vågfunktionen, som kan vara utbredd över hela universum, till en punkt omedelbart. Vi ser också olika partiklar "känner av" varandra ohindrat av ljushastigheten om de har ett gemensamt usrprung (tex om de har spin 0 tillsammans och vi mäter att en har spin upp så har den andra garanterat spin ner). Alltså kan partikeln omöjligt "befinna" sig i alla punkter eller i flera tillstånd, för det skulle strida mot hastighetsbegränsningen.

Att sannolikhetsfördelningen för partikelns utbredning interfererar med sig själv är innebär inte nödvändigtvis att man behöver se det som att partikeln gör det. Om vi accepterar både slumpbeteendet och den här förmågan att "känna av" (tror det kallas icke-lokalitet), känns uttalanden om partikelns varande eller icke varande mellan mätningar omotiverade. Dessutom rent filosofiskt funkar det inte att uttala sig om något som man per definition inte kan mäta.

Det kanske du har rätt i. Men nu handlar ju inte Topic om hur det egentligen fungerar, utan om Köpenhamnstolkningen. Köpenhamnstolkningen är iaf väldigt användbar, men det är inte svårt att se att den inte riktigt kan beskriva hela sanningen, pga observatörens speciella roll i den. Kvantfysik gör anspråk på att vara en allomfattande teori, och då borde den ju även beskriva observatörer. Men som sagt, nu handlar ju inte Topic om Köpenhamnstolkningen är sann, det handlar om vad Köpenhamnstolkningen säger.

https://en.wikipedia.org/wiki/Copenhagen_interpretation

Vad jag tror att nerdnerd syftar på här är att enligt Köpenhamnstolkningen så är katten inte ett isolerat system. Det är katten tillsammans med all utrustning som används i experimentet som är det system man försöker isolera i en laboration. Bohr har gått igenom detta utförligt, men jag har inte tid att leta upp det utan droppar ett citat från wikipedia. Kanske är det från den artikel jag läst, och då rekommenderas den.

Isolated material particles are abstractions, their properties being definable and observable only through their interaction with other systems.
"Atomic Physics and the Description of Nature" (1934)




Först vill jag påpeka att Köpenhamnstolkningen är 90 år gammal, vilket betyder 90 års utveckling av teorier och tankar efter det. Därför är det lite konstigt att diskutera vad som är tillfredsställande med denna brådmogna gamla tolkning m.m.

Men vad du skriver faller på ovanstående, nämligen att det vi enligt Bohr studerar är hela experimentet. Vi förbereder experimentet, vi har mätapparaten, vi gör vår mätning o.s.v.

Det du talar om är t ex en foton som lämnar en avlägsen stjärna för att miljarder år senare nå ditt öga på jorden och då 'kollapsa'. Men det kan knappast hända i verkligheten eftersom fotonen måste färdas genom vakuum, och då har växelverkat med omgivningen. Det du ville mäta har alltså utsatts för dekoherens. Dekoherens är något man studerat och börjat förstå först de senaste fyrtio åren, så då är vi mer än ett halv sekel efter Köpenhamnstolkningen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence


Att kvantpartiklar kan känna av m.m har inget alls att göra med Köpenhamnstolkningen. Det är mer sådant strunt som en del säger på youtube, och som förekommer i mindre seriös populärvetenskap.

Normalt sett brukar man inom vetenskapen inte ha med onödiga påstående som inte heller kan bevisas. Jag läste avsnittet "principles" i din länk, men kunde inte hitta någon direkt koppling mellan det som stod och tolkningen att en partikel skulle befinna sig i alla möjliga tillstånd samtidigt. Är det kanske bara någon matematisk notation när man löser praktiska problem som gör att man får den tolkningen?

Det är köpenhamnstolkningen jag fått lära mig i skolan, så den är fortfarande relevant.

"Känna av" var bara mitt förenklade sätt att tala om vad jag nu tror egentligen kallas icke-lokalitet. Det var inte meningen att blanda in oseriösa teorier.

Förlåt, jag var på dåligt humör. Det är ett ganska utbrett sätt att tala om sakerna, men det som är avsett att vara en gullig metafor förvirrar ju bara oss lekmän.


Diskussionen om lokalitet kommer bäst till sin rätt fyrtio år senare i tiden.
https://en.wikipedia.org/wiki/Bell%27s_theorem

Då hade man ännu inte förstått vidden av dekoherens. Men Bell framställde ett teorem som nästan är begripligt med gymnasiematematik, och som gjorde möjligt en rad experiment många år senare. Experimenten har vad jag läst alltid bekräftat kvantfysiken, och inte alternativ som 'dolda variabler'. Men det tillhör i sin tur en diskussion som tog fart på 30-talet.

Delar av Köpenhamnstolkningen används nog i skolan, men andra delar av den är historiskt nonsens, t ex 'komplementaritet', som man bäst glömmer bort.

Jag är fysiker själv och kan helt enkelt det här, med ekvationer och formler och allt. Ganska dåligt svar av mig just nu, få se om jag kan prestera något bättre senare. Men passar iaf att fråga om du står pall för lite matte? Superponerade tillstånd är fundamentalt i kvant. När det gäller den observationella grunden finns det en hel del att säga, men det är riktigt, man kan inte observera själva vågfunktionen eller Hilbertrummet som den lever i enligt teorin.

[QUOTE Delar av Köpenhamnstolkningen används nog i skolan, men andra delar av den är historiskt nonsens, t ex 'komplementaritet', som man bäst glömmer bort.[/quote]



Jag är novis på området men förstår inte din motvilja mot ”komplementaritet”. Den är väl en viktig del av Köpenhamnstolkningen för att förstå våg-partikeldualiteten, att till exempel ljus kan fungera både som partikel och våg?

Jag är inte fysiker, men kan en del matte. Att man använda en operator på vågfunktionen och tolka egenvärdena som tex energi förstår jag. Jag vet också att tillstånd kan beskrivas som någon abstrakt vektor för vilken funktioner utgör on-bas, men det ligger nog på, om inte utanför, vad jag kan greppa.

En styrka i Köpenhamnstolkningen är att inte ha för bråttom i slutsatser, och att hålla fördomarna borta. Bohr avsåg att strikt se till experimenten och vad man kunde mäta med dem.

Men när det gäller komplementaritet så upphöjdes den till en princip som till slut skulle vara ledande för inom en mängd olika områden i samhället. Problemet här är ju att komplementariteten inte är en slutsats, utan just ett försök att inte komma till någon slutsats.

Elementarpartiklar är egentligen inte partiklar i klassisk och/eller vardaglig mening. De är varken partiklar eller vågor. Att då säga att de ena stunden 'väljer' att vara vågor, och den andra partiklar, är helt enkelt nonsens.

Principen om komplementaritet är självmotsägande på flera sätt, och kan alltså inte vara giltig i någon möjlig värld.

Det här är ju en stor diskussion som pågått i 90 år. Här hittade jag en bok jag inte läst men som tycks försvara principens tillämpning. Själv håller jag nog med den spetsiga baksidestexten:

"Bohr, one of the founding figures of modern quantum physics, argued that the principle of complementarity he proposed for understanding atomic processes has parallels in psychology, biology, and social science, as well as in Buddhist and Taoist thought. But Bohr failed to offer any explanation for why complementarity might extend beyond physics, and his claims have been widely rejected by scientists as empty speculation. Scientific scepticism has only been reinforced by the naïve enthusiasm of postmodern relativists and New Age intuitionists, who seize upon Bohr’s ideas to justify anti-realist and mystical positions. "http://www.springer.com/gb/book/9783319397832