อ่าน 3 นาที
ปรากฏการณ์ผู้สังเกต (ฟิสิกส์)
ใน ฟิสิกส์ ปรากฏการณ์การสังเกต ( observer effect) คือการรบกวนระบบโดยการกระทำของการ สังเกต [ 1 ] [ 2 ]...
ปรากฏการณ์ผู้สังเกต (ฟิสิกส์)
| ส่วนหนึ่งของบทความชุดเกี่ยวกับ |
| กลศาสตร์ควอนตัม |
|---|
ในฟิสิกส์ ปรากฏการณ์การสังเกต ( observer effect)คือการรบกวนระบบโดยการกระทำของการสังเกต[ 1 ] [ 2 ]ซึ่งมักเป็นผลมาจากการใช้เครื่องมือที่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงสถานะของสิ่งที่วัดในบางลักษณะ ตัวอย่างทั่วไปคือการตรวจสอบความดันในยางรถยนต์ ซึ่งทำให้ลมบางส่วนรั่วออกไป ส่งผลให้ปริมาณความดันที่สังเกตได้เปลี่ยนแปลงไป ในทำนองเดียวกัน การมองเห็นวัตถุที่ไม่เปล่งแสงต้องอาศัยแสงกระทบวัตถุเพื่อให้สะท้อนแสงนั้น แม้ว่าผลของการสังเกตมักจะน้อยมาก แต่วัตถุก็ยังคงมีการเปลี่ยนแปลง ปรากฏการณ์นี้สามารถพบได้ในหลายสาขาของฟิสิกส์ แต่โดยทั่วไปแล้วสามารถลดให้ไม่มีนัยสำคัญได้โดยการใช้อุปกรณ์หรือเทคนิคการสังเกตต่างๆ
ตัวอย่างที่โดดเด่นของปรากฏการณ์ผู้สังเกตการณ์เกิดขึ้นในกลศาสตร์ควอนตัมดังที่แสดงให้เห็นโดยการทดลองช่องคู่นักฟิสิกส์พบว่าการสังเกตปรากฏการณ์ควอนตัมโดยเครื่องตรวจจับหรือเครื่องมือสามารถเปลี่ยนแปลงผลการวัดของการทดลองนี้ได้ แม้ว่า "ปรากฏการณ์ผู้สังเกตการณ์" ในการทดลองช่องคู่จะเกิดจากการมีอยู่ของเครื่องตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์ แต่ผลการทดลองก็ได้รับการตีความโดยบางคนว่าชี้ให้เห็นว่าจิตสำนึกสามารถส่งผลกระทบต่อความเป็นจริงได้โดยตรง[ 3 ]อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นที่ "ผู้สังเกตการณ์" จะต้องมีสติไม่ได้รับการสนับสนุนจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และได้รับการชี้ให้เห็นว่าเป็นความเข้าใจผิดที่เกิดจากความเข้าใจที่ไม่ดีเกี่ยวกับฟังก์ชันคลื่นควอนตัมψและกระบวนการวัดควอนตัม[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
ฟิสิกส์อนุภาค
การ "สังเกตอนุภาค " หมายถึงการได้รับข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพ อย่างใดอย่างหนึ่งของอนุภาค (เช่นตำแหน่งโมเมนตัมพลังงานหรือสปิน ) โดยการให้ อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์วัด
อนุภาคอิสระคืออนุภาคที่ไม่ได้รับแรง ภายนอก (ปฏิสัมพันธ์) ใดๆ ดังนั้นโมเมนตัมของมันจึงคงที่ ในทางตรงกันข้ามอิเล็กตรอนที่ทำปฏิกิริยากับโฟตอนจะเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมและ/หรือตำแหน่งของอนุภาคทั้งสองอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เมื่ออิเล็กตรอนและโฟตอนชนกัน ส่งผลให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานระหว่างกัน ดังนั้น การสังเกตอิเล็กตรอนจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงสถานะของ อิเล็กตรอน
แม้ว่าการวัดจะไม่เกี่ยวข้องกับการชนกัน เช่น การสังเกตสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กแต่ก็จะเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันคลื่น ของวัตถุนั้น และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมและ/หรือตำแหน่งของวัตถุนั้นด้วย
นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องแยกแยะให้ชัดเจนระหว่างค่าที่วัดได้ของปริมาณและค่าที่ได้จากกระบวนการวัด สูตร (หนึ่งมิติเพื่อความง่าย) ที่เชื่อมโยงปริมาณที่เกี่ยวข้อง ซึ่งได้มาจาก บทความ ของ Niels Bohrในปี 1928 เรื่อง "The Quantum Postulate and the Recent Development of Atomic Theory" [ 7 ]กำหนดโดยสูตรต่อไปนี้: โดยที่
- Δ p xคือความไม่แน่นอนในค่าโมเมนตัมที่วัดได้
- Δt คือระยะเวลาในการวัด
- v xคือความเร็วของอนุภาคก่อนการวัด
- v ′ xคือความเร็วของอนุภาคหลังจากทำการวัด
- ħคือค่าคงที่ของพลังค์ แบบลด ทอน
- สูตรนี้เกี่ยวข้องกับหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก
โมเมนตัมที่วัดได้ของอิเล็กตรอนจะสัมพันธ์กับv xในขณะที่โมเมนตัมหลังจากการวัดจะสัมพันธ์กับv ′ xนี่คือสถานการณ์ที่ดีที่สุดที่แสดงให้เห็นว่าการวัด (หรือการสังเกต) เปลี่ยนแปลงคำตอบทางคณิตศาสตร์ของสมการอย่างไร[ 8 ]
อิเล็กทรอนิกส์
ในทางอิเล็กทรอนิกส์แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์มักจะต่ออนุกรมหรือขนานกับวงจร ดังนั้นการมีอยู่ของมันจึงส่งผลต่อกระแสหรือแรงดันที่กำลังวัดโดยการเพิ่มโหลด จริงหรือโหลดเชิงซ้อนเพิ่มเติม ให้กับวงจร ทำให้ฟังก์ชันถ่ายโอนและพฤติกรรมของวงจรเปลี่ยนแปลงไป แม้แต่อุปกรณ์แบบพาสซีฟมากกว่า เช่นแคลมป์วัดกระแส ซึ่งวัดกระแสในสายไฟโดยไม่ต้องสัมผัสกับสายไฟโดยตรง ก็ยังส่งผลต่อกระแสในวงจรที่กำลังวัดเนื่องจากค่าความเหนี่ยวนำร่วมกัน
อุณหพลศาสตร์
ในทางเทอร์โมไดนามิกส์เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทในหลอดแก้วมาตรฐานจะต้องดูดซับหรือปล่อยพลังงานความร้อน บางส่วน เพื่อบันทึกอุณหภูมิและด้วยเหตุนี้จึงทำให้อุณหภูมิของวัตถุที่กำลังวัดเปลี่ยนแปลงไป
กลศาสตร์ควอนตัม
การตีความกลศาสตร์ควอนตัมบางส่วนกำหนดบทบาทสำคัญของผู้สังเกตปรากฏการณ์ควอนตัม[ 9 ]ผู้สังเกตกลศาสตร์ควอนตัมมีความเกี่ยวข้องกับประเด็นของผลกระทบจากผู้สังเกต ซึ่งการวัดจำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุทางกายภาพที่กำลังวัด ส่งผลต่อคุณสมบัติของวัตถุผ่านปฏิสัมพันธ์ นั้นคำว่า "สิ่งที่สังเกตได้" ได้รับความหมายทางเทคนิค โดยหมายถึงตัวดำเนินการสมมาตรในตัวเองที่แสดงถึงผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ของตัวแปรสุ่ม [ 10 ] : 55
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ผู้สังเกต (ฟิสิกส์)
ใน ฟิสิกส์ ปรากฏการณ์การสังเกต ( observer effect) คือการรบกวนระบบโดยการกระทำของการ สังเกต [ 1 ] [ 2 ]...
ฟิสิกส์อนุภาค
การ "สังเกต อนุภาค " หมายถึงการได้รับข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพ อย่าง ใดอย่างหนึ่งของอนุภาค (เช่น ตำแหน่ง โมเมนตัมพลังงานหรือ สปิน ) โดยการให้ อนุภาค มีปฏิสัมพันธ์กับอุปกรณ์วัด
อิเล็กทรอนิกส์
ในทางอิเล็กทรอนิกส์ แอมมิเตอร์ และ โว ลต์มิเตอร์ มักจะต่ออนุกรมหรือขนานกับวงจร ดังนั้นการมีอยู่ของมันจึงส่งผลต่อกระแสหรือแรงดันที่กำลังวัดโดยการเพิ่ม โหลด จริงหรือโหลดเชิงซ้อนเพิ่มเติม ให้กับวงจร ทำให้ ฟังก์ชันถ่ายโอน และพฤติกรรมของวงจรเปลี่ยนแปลงไป...
อุณหพลศาสตร์
ในทาง เทอร์โมไดนามิกส์ เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทในหลอดแก้ว มาตรฐานจะต้องดูดซับหรือปล่อย พลังงานความร้อน บางส่วน เพื่อบันทึก อุณหภูมิ และด้วยเหตุนี้จึงทำให้อุณหภูมิของวัตถุที่กำลังวัดเปลี่ยนแปลงไป