Pomiar - według współczesnej
fizyki
proces
oddziaływania
przyrządu pomiarowego
z badanym obiektem, zachodzący w czasie i przestrzeni, którego wynikiem jest uzyskanie informacji o własnościach obiektu.
Pomiar to zespół czynności wykonywanych w celu ustalenia
miary
określonej
wielkości fizycznej
lub umownej, jako iloczynu
jednostki miary
oraz liczby określającej wartość liczbową tej wielkości, inaczej mówiąc porównywanie wartości danej wielkości z jednostką miary tej wielkości.
Pomiar w świecie makroskopowym i mikroskopowym
Istnieją duże różnice między oddziaływaniem przyrządu z obiektami mikroskopowymi a makroskopowymi. Przypadek makroskopowy opisywany jest z pewną dokładnością za pomocą praw
fizyki klasycznej
. Główne założenie klasycznej teorii pomiaru: wartość uzyskana w trakcie pomiaru odzwierciedla pewna cechę układu fizycznego przed pomiarem (przykład poglądowy: samochód ma określona prędkość, bez względu na to czy prędkościomierz działa czy nie).
W
mechanice kwantowej
pomiar ma zupełnie inny charakter. Tradycyjne uzasadnienie tej odmienności jest następujące. W związku z
dualizmem
własności mikroobiektów, proces pomiaru jest nierozerwalnie związany z istotnym wpływem przyrządu na przebieg badanego zjawiska. Na przykład w celu określenia położenia
elektronu
należy go "oświetlić" światłem o możliwie wysokiej częstości. Na skutek zderzenia
fotonu
z elektronem
pęd
elektronu ulegnie zmianie o wielkość wynikającą z
zasady nieoznaczoności
. Stan obiektu ulega zmianie, co oznacza, że wpływ wywierany na obiekt jest istotny.
Bardziej nowoczesne podejście opiera się na fakcie, że stan
układu kwantowego
jest ustalany w wyniku pomiaru (stan układu po danym pomiarze, tzw. pomiarze typu von Neumanna, jest taki jaki powinien być aby dany wynik tego konkretnego pomiaru był deterministyczny; oznacza to, że powtórzenie pomiaru da taki sam wynik). Zatem jakikolwiek pomiar innego typu niż ten pierwotny, który został wykonany do ustalenia stanu początkowego układu, musi zmienić jego stan (bo określa go na nowo).
Przykład: pojedynczy
foton
pada na
polaryzator
, który przepuszcza tylko światło po
polaryzacji liniowej
, np. pionowej, oznaczany V. Zatem jeżeli ten foton przejdzie przez ten polaryzator stan jego polaryzacji będzie precyzyjnie określony, co formalnie zapisuje się jako |V>. Jeżeli foton napotka drugi układ optyczny, który przepuszcza tylko światło o
polaryzacji kołowej
prawoskrętnej, ozn. R , to zostanie przepuszczony z prawdopodobieństwem 50%. Ale jeżeli to rzeczywiście nastąpi, jego polaryzacja będzie już polaryzacją kołową prawoskrętną. Stan kwantowy jego polaryzacji to teraz |R>.
Rodzaje pomiarów
- Pomiar ciągły – rodzaj pomiaru, dostarczającego wyniki w sposób ciągły. Wyniki te mogą być dostępne na bieżąco (np.
prędkościomierz
w pojeździe mechanicznym) lub z pewnym opóźnieniem (np. termometr pokojowy reagujący z opóźnieniem na zmiany temperatury)
- Pomiar dyskretny (
łac.
discretus – oddzielny)– rodzaj pomiaru dostarczającego wyniki w sposób punktowy. Pomiar ten może być prowadzony w sposób cykliczny, lub nieregularny. Przykładem tego typu pomiaru jest kontrola poziomu oleju w samochodzie przy pomocy bagnetu lub pomiar temperatury ciała
termometrem lekarskim
.
Zobacz też