觀察者效應(物理)
在物理學中,觀察者效應是通過觀察行為對觀察系統的干擾。這通常是利用儀器的結果,這些儀器必要以某種方式改變了它們測量的狀態。一個常見的例子是檢查汽車輪胎中的壓力,這會導致某些空氣逸出,從而改變了觀察它的壓力。同樣,看到非發光的物體需要撞到對象使其反映光線的光。雖然觀察的影響通常可以忽略不計,但該對象仍然會發生變化(導致Schrödinger的貓思想實驗)。可以在許多物理領域中找到這種效果,但通常可以通過使用不同的儀器或觀察技術將其簡化為無關緊要。
觀察者效應的一個顯著示例發生在量子力學中,如雙縫實驗所證明的那樣。物理學家發現,檢測器或儀器對量子現象的觀察可以改變該實驗的測量結果。儘管由電子探測器的存在引起的雙關閉實驗具有“觀察者效應”,但某些人解釋了實驗的結果,以表明有意識的思想可以直接影響現實。但是,科學研究不支持“觀察者”有意識的意識(與單細胞微生物一樣存在),而是指出是一種誤解,這是一種誤解了對量子波函數ψ和不良理解的誤解。量子測量過程。
粒子物理
與光子相互作用時檢測到電子。這種相互作用將不可避免地改變該電子的速度和動量。其他較少直接的測量手段可能會影響電子。還必須清楚區分數量的測量值和測量過程產生的值。特別是,在短時間間隔內,動量的測量是不可重複的。涉及數量的公式(一維的簡單性),由Niels Bohr (1928)由
- δPx是動量的測量值不確定的,
- δT是測量的持續時間,
- V X是測量前粒子的速度,
- V'x是測量後粒子的速度,
- ħ是降低的普朗克常數。
然後,測得的電子動量與V X相關,而測量後的動量與V'x有關。這是一個最好的場景。
電子產品
在電子設備中, ammeter和電壓通常以串聯或平行的電路連接,因此它們的存在會影響它們通過向電路呈現額外的真實或複雜載荷測量的電流或電壓,從而改變了傳輸電路本身的功能和行為。即使是一個更具被動的裝置,例如電流夾具,該設備可以測量電線電流而不會與電線進行物理接觸,也會影響通過電感相互測量的電路的電流。
熱力學
在熱力學中,標準的玻璃玻璃溫度計必須吸收或放棄一些熱能以記錄溫度,因此改變了正在測量的身體溫度。
量子力學
量子力學中測量概念的理論基礎是與量子力學的許多解釋深深相關的有爭議的問題。一個關鍵的重點是波函數崩潰,為此,幾種流行的解釋斷言,測量導致與所測量數量相關的運算符的特徵態導致不連續的變化,這一變化不是時間可逆的。
更明確地,量子物理學的疊加原理( ψ = σnanψn )決定,對於波函數ψ ,測量將導致一個可能的特徵值F n ,n =的量子系統的狀態操作1,2,... , m , m 。
一旦測量了系統,就會知道其當前狀態。這樣可以防止其在其其他州之一中 - 顯然已經從它們中解散了,而沒有未來強烈的量子乾擾的前景。這意味著一個人在系統上執行的測量類型會影響系統的端州。
與此相關的實驗研究的情況是量子zeno效應,其中量子狀態將衰變,但由於其連續觀察而不會衰減。連續觀察下量子系統的動力學用量子隨機的主方程(稱為belavkin方程)描述。進一步的研究表明,即使在產生光子後觀察結果也會導致波函數崩潰並加載後史,如延遲選擇量子擦除所示。
在討論描述量子力學系統狀態的波函數ψ時,應該謹慎謹慎誤解,該誤解假定波函數ψ等於與其描述的物理對象相同。然後,這個有缺陷的概念必須需要存在外部機制,例如測量工具,該機制位於管理波函數ψ的時間演變的原理之外,以說明在此之後所謂的“波函數的崩潰”已經進行了測量。但是波函數ψ並不是一個物理對象,例如一個原子,它具有可觀察到的質量,電荷和自旋以及內部自由度。取而代之的是, ψ是一個抽象的數學函數,其中包含觀察者可以從給定係統的測量結果獲得的所有統計信息。在這種情況下,沒有真正的謎團,因為進行測量後,波函數的這種數學形式必須突然改變。
貝爾定理的結果是,對兩個糾纏粒子之一的測量似乎對另一個粒子具有非局部作用。當將觀察者建模為量子系統時,與破壞相關的其他問題出現。
與不確定性原則混亂
不確定性原理經常與觀察者效應相混淆,即使是其發起人Werner Heisenberg ,也顯然也是如此。標準形式的不確定性原理描述了我們可以同時確切地測量粒子的位置和動量 - 如果我們提高了測量一個數量的精度,我們將被迫在測量另一個數量時失去精度。不確定性原理的替代版本,更多地憑著觀察者效應的精神,完全解釋了觀察者對系統的干擾和發生的錯誤,儘管這不是“不確定性原理”一詞在實踐中最常用的術語。