Что такое квантовый эффект Зенона?

квантовый эффект Зенона это явление в квантовая физика где наблюдение частицы предотвращает ее распад, как это было бы в отсутствие наблюдения.

Название происходит от классического логического (и научного) парадокса, представленного древним философом Элеейским Зеноном. В одной из более простых формулировок этого парадокса, чтобы достичь любой отдаленной точки, вы должны пересечь половину расстояния до этой точки. Но чтобы достичь этого, вы должны пересечь половину этого расстояния. Но сначала половина этого расстояния. И так далее... так что получается, что на самом деле вам нужно пересечь бесконечное число половин расстояний, и, следовательно, вы не сможете этого сделать!

Квантовый эффект Зенона был первоначально представлен в статье 1977 года «Парадокс Зенона в квантовой теории» (Журнал математической физики, PDF), написанные Байдьянаф Мисрой и Джорджем Сударшаном.

В статье описывается ситуация с радиоактивной частицей (или, как описано в оригинальной статье, «нестабильная квантовая система»). Согласно квантовой теории, существует определенная вероятность того, что эта частица (или «система») в течение определенного периода времени пройдет распад в состояние, отличное от того, в котором она началась.

Однако Мисра и Сударшан предложили сценарий, в котором повторное наблюдение частицы фактически предотвращает переход в состояние распада. Это, безусловно, может напоминать общую идиому «наблюдаемый горшок никогда не кипит», за исключением простого наблюдения. Что касается трудности терпения, то это реальный физический результат, который может быть (и был) подтвержден экспериментально.

Физическое объяснение в квантовой физика это сложно, но довольно хорошо понято. Давайте начнем с того, что будем думать о ситуации так, как это обычно происходит, без квантового эффекта Зенона в действии. Описанная «нестабильная квантовая система» имеет два состояния, назовем их состоянием A (состояние без распада) и состоянием B (состояние с распадом).

Если система не соблюдается, то со временем она превратится из незадетого состояния в суперпозиция состояний A и B, причем вероятность нахождения в любом из этих состояний основана на время. Когда новое наблюдение сделано, волновая функция, которая описывает эту суперпозицию состояний, разрушится или в состояние A или B. Вероятность того, в какое состояние он упадет, зависит от количества прошедшего времени.

Это последняя часть, которая является ключом к квантовому эффекту Зенона. Если вы сделаете серию наблюдений после коротких периодов времени, вероятность того, что система будет в состояние A во время каждого измерения значительно выше, чем вероятность того, что система будет в состоянии B. Другими словами, система продолжает рушиться обратно в состояние без остатка и никогда не успевает эволюционировать в состояние с ухудшенным состоянием.

Как бы нелогично это ни звучало, это было подтверждено экспериментально (как и следующий эффект).

Есть доказательства противоположного эффекта, который описан в книге Джима Аль-Халили. парадокс как «квантовый эквивалент того, чтобы уставиться на чайник и заставить его быстрее закипеть». Несмотря на то, что такие исследования все еще носят спекулятивный характер, они относятся к самым возможно важные области науки в двадцать первом веке, такие как работа по созданию называется квантовый компьютер"Этот эффект был экспериментально подтверждено.