Strona głównaPytania → Jak opisać stan układu kwantowego?

Jak opisać stan układu kwantowego?

Pytanie

Pyta Justyna

Mechanika kwantowa zakłada, że do momentu pomiaru stan układu jest wyłącznie zadany funkcją falową. Dopiero podczas pomiaru jego stan zostaje określony. Chciałabym wiedzieć, czy i w jaki sposób zbadano to zjawisko, lub na podstawie czego wysunięto takie wnioski, skoro w momencie interakcji z układem (pomiaru) stan ten jest określany? Inaczej mówiąc, skąd możemy wiedzieć, że układ naprawdę przed pomiarem znajduje się w stanie nieokreślonym, jeżeli nie możemy go zbadać w tym stanie?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Stan układu kwantowego możemy opisać pewną funkcją falową zarówno przed pomiarem, jak i po nim. W obu przypadkach jest to konkretny, „określony” stan. Sam pomiar jest rozumiany jako pewne oddziaływanie układu kwantowego z makroskopowym przyrządem pomiarowym opisywanym w sposób klasyczny. Po tym oddziaływaniu funkcja falowa układu kwantowego ulega zmianie. Zmianę te można opisywać na wiele różnych sposobów. Najpopularniejszy jest opis w ramach tzw. interpretacji kopenhaskiej, który sprowadza się do przyjęcia, że funkcja falowa ulega rzutowaniu na podprzestrzeń określoną przez wynik pomiaru. Czasami używa się sformułowania, że pomiar ustalił stan układu, ale prawidłowe zrozumienie tego sformułowania wymaga wiedzy o szczegółach formalizmu matematycznego mechaniki kwantowej. Same słowa nie wystarczą, gdyż opisujemy świat bardzo różniący się od naszego codziennego — makroskopowego.

Istnieją inne niż kopenhaska interpretacje mechaniki kwantowej. W jednej z nich, nazywanej czasem „interpretacją wielu światów”, funkcja falowa nie ulega rzutowaniu, lecz pewne jej własności stają się nieistotne ze względu na zjawisko dekoherencji.

Nie możemy więc powiedzieć, że postulowane w interpretacji kopenhaskiej rzutowanie funkcji falowej jest procesem fizycznym, który został zweryfikowany eksperymentalnie. Zweryfikowaliśmy eksperymentalnie jedynie zjawisko interferencji prawdopodobieństw, które odróżnia indeterminizm kwantowy od klasycznego. Konkretne procesy, w których taka interferencja gra rolę, wymienione są np. w tym artykule, w podrozdziale „Zjawiska opisywane przez mechanikę kwantową”.