Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Применительно к теме книги этот результат может означать, что любой объект остается в неразрывной связи с Целым вне зависимости от того, осознает он это или нет. 1 страница




Еще одно удивительное явление, связанное с нелокальностью, — квантовая телепортация, то есть возможность переноса на расстоянии квантового состояния одного объекта на другой объект.

Перемещения самого объекта при этом не происходит, передаются лишь свойства одного объекта другому. Разрушив квантовое состояние в одной точке пространства, мы можем создать точно такое же состояние в другой точке.

Это явление примечательно тем, что наряду с классическим каналом передачи информации в нем используется и нелокальный квантовый канал. Телепортация может быть осуществлена и в том случае, когда состояние телепортируемого объекта неизвестно.

Способ практической реализации этого эффекта был предложен в 1993 году группой Чарльза Беннета41 (IBM), а само явление впервые наблюдалось42 в работах австрийских исследователей, возглавляемых Антоном Цайлингером, а также итальянских под руководством Франческо Де Мартини.

 

41 Bennett C. H., Brassard G., Crépeau C., Jozsa R., Peres A., Wootters W. K. Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993).

42 См. обзоры: Zeilinger A. Sci. Am. 282, 5 (2000); Волович И. В.. Квантовая телепортация, криптография и парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена. М., 2002; Килин С. Я. // УФН. 169, 507 (1999).

 

Общая схема квантовой телепортации такова. Сначала требуется получить две коррелированные частицы. Затем проводится измерение состояния одной из них посредством взаимодействия с частицей, несущей информацию, которую нужно передать. Измерение стирает квантовую информацию в этой частице, однако в силу запутанности она немедленно оказывается на второй частице пары вне зависимости от ее удаленности. Эту информацию можно извлечь и передать другой частице, используя в качестве ключа результаты измерения, которые передаются по классическому (обычному) каналу связи.

В случае, когда телепортируемое состояние само по себе является запутанным, можно наблюдать еще более удивительный феномен. Представим, что в эксперименте типа показанного на рис. 6 запутанность пары фотонов не существует изначально, но может быть создана экспериментатором в результате использования эффекта квантовой телепортации. Очевидно, если мы запутанность не создаем, фотоны будут регистрироваться независимо друг от друга. В случае, когда запутанность фотонов создается до их регистрации, результат для нас также ясен: проведя измерение над одним фотоном пары, мы можем точно предсказать, каков будет результат измерения, проведенного над другим фотоном.

Однако что будет, если мы создадим запутанность между фотонами пары уже после их регистрации? Результат эксперимента43 поражает воображение — он ничем не отличается от того, как если бы мы создали запутанность фотонов до их регистрации.

 

43 Jennewein T., Weihs G., Pan J.-W. and Zeilinger A. Phys. Rev. Lett. 88, 017903 (2002).

 

Таким образом, более позднее по времени действие влияет на результат более раннего измерения! Этот парадокс, неразрешимый в рамках классического подхода, находится в точном соответствии с предсказаниями КМ.

Отметим, что и здесь нет мгновенной передачи информации: квантовая информация передается мгновенно, однако, чтобы перевести эту информацию в классическую, необходимо передать результаты классических измерений. Это не может быть сделано со скоростью, выше скорости света.

Однако принципиальной невозможности передачи сигналов со сверхсветовой скоростью, вполне возможно, нет. По крайней мере, сообщение извне светового конуса44 можно почувствовать мистически, в себе самом. Для этого принимающий сообщение должен иметь высокоразвитое сознание, позволяющее перемещаться по различным пространствам событий (об этом см. в следующих главах). Не исключено, что подобная передача информации возможна во время встреч во сне, которые может освоить почти каждый человек.

 

44 То есть со сверхсветовой скоростью. Световой конус — область пространства–времени, в которой возможно получение сигнала об интересующем событии, при скорости распространения сигнала, равной скорости света.

В заключение главы хочу сказать, что квантовая механика давно имеет дело не только с лабораторными опытами. Согласно имеющимся оценкам45, 30% национального продукта Соединенных Штатов базируется на изобретениях, ставших возможными благодаря квантовой механике. А сейчас уже имеются коммерческие предложения, использующие нелокальную связь между частицами: например, в предлагаемых на рынке системах квантовой криптографии, обеспечивающих абсолютную защиту связи46. Так что сказанное еще как относится к тому миру, в котором мы живем. А о том, какие следствия из квантовой картины мира применимы к общим вопросам мироздания, мы поговорим далее.

 

45 Tegmark M., Wheeler J. A. 100 years of quantum mysteries // Sci.Am. 284, 2,54–61 (2001).

46 См., например, http://www.magiqtech.com/.

 

Подведем итоги этой главы.

· Физическим системам нельзя приписать (по крайней мере, всегда) характеристики как объективно существующие и независимые от проводимых измерений. Характеристики объекта «создаются» наблюдателем; вне акта наблюдения состояние любого объекта во многом является неопределенным. Частицы, образованные когда-то в одном акте, остаются в замкнутой системе единым объектом, вне зависимости от того, на каком расстоянии они находятся, и как давно произошло их разделение. Если с одной из них что-то происходит, то другие мгновенно меняют свои наблюдаемые свойства, и это происходит без материального носителя взаимодействия. Такие объекты не локализованы где-либо и обычно называются нелокальными (или квантово-коррелированными) структурами. Как мы убедимся в следующей главе, для них понятия времени и пространства, причины и следствия могут терять смысл.

· В любой замкнутой системе когерентность состояний не разрушается, то есть суперпозиция не переходит в смесь, и сама система является нелокальной. Отдельные локальные объекты (например, частицы) могут наблюдаться в ней только «изнутри», при взаимодействии отдельных подсистем и при «взгляде» из отдельных подсистем (подробнее об этом позже).

· В замкнутой системе состояние каждой частицы может быть как квантово-коррелированным с состояниями остальных частиц в данной системе, так и нет. В первом случае говорят о запутанном (то есть связанном, квантово-коррелированном, взаимозависимом) состоянии, а во втором — о сепарабельном (независимом) состоянии подсистем.

· Наш мир в своей основе нелокален и не может быть описан теориями, основанными на локальности и детерминизме. Именно об этом свидетельствуют результаты опытов, направленных на проверку неравенств Белла, которые позволяют отличить предсказания квантовой механики от предсказаний локальной объективной теории.

Домашнее задание будет таким. Я сейчас расскажу об эффектном эксперименте, идея которого была предложена в 1978 году Дж. Уилером47 и который в дальнейшем был осуществлен48 несколькими группами ученых в середине 80-х годов. Он известен как эксперимент с отложенным выбором.

 

47 Wheeler J. A. & Zurek W. H. (eds.) Quantum theory and measurement // Princeton University Press. Princeton. New Jersey, 1983.

48 Miller W. A., Wheeler J. A. Delayed-choice experiments and Bohr’s elementary quantum phenomenon, in S. Kamefuchi et al. (eds.), Foundations of quantum mechanics in the light of new technology. Proc. of a conference (Kokubunji, Tokyo, 1983), Physical Society of Japan, Tokyo, 1984.

 

Вашей задачей будет предсказать его результаты.

 

 

Рис. 9

 

Поток единичных фотонов (см. рис. 9) падает на расщепитель луча, представляющий собой обыкновенное полупрозрачное зеркало.

Выберет ли фотон определенный путь, А или А '? Если это так, то он проявит свойства частицы, а мы будем с 50%-й вероятностью регистрировать срабатывание то детектора А, то детектора А '.

А может быть, фотон пройдет одновременно по двум путям А и A ', и наши детекторы зафиксируют интерференционную картину, наподобие картины при дифракции электрона на двух щелях?

Добавим в эксперимент изюминку, в силу которой он и получил название эксперимента с отложенным выбором.

Поставим переключатель, так называемую ячейку Поккельса, которая при включении способна практически мгновенно перенаправить летящий по пути B фотон в еще один приготовленный нами фотодетектор.

Будем включать ячейку Поккельса тогда, когда фотон уже прошел через расщепитель. То есть в этом эксперименте фотон не знает заранее, как ему следует себя вести: как частице, выбрав какой-то определенный маршрут, или как нелокальному объекту, перемещаясь сразу двумя путями.

Какую картину мы будем наблюдать?

 

 

Глава 4. Пространство и время

 

Когда меня спрашивают, что такое время, я этого не знаю. Но когда меня не спрашивают, я это знаю.

Августин Блаженный

Проверьте себя.

При выключенной ячейке Поккельса будет наблюдаться интерференционная картина, отвечающая одновременному прохождению фотона по двум путям. Фотон будет интерферировать сам с собой.

Этот результат ничем не отличается от интерференционной картины, наблюдаемой в двухщелевом эксперименте с электроном или другими частицами.

При включении ячейки Поккельса, в том числе в момент, когда фотон уже прошел через расщепитель, произойдет превращение (редукция) суперпозиционного состояния двух возможных траекторий в состояние смеси, когда фотон как локальный объект летит либо по одному пути, либо по другому. Так происходит потому, что выполняется измерение, выделяющее одну из компонент суперпозиции. Тем самым определяется, по какому из возможных путей движется фотон.

Таким образом, экспериментатор способен заставить фотон стать частицей (и пройти по одному из путей) или вести себя как нелокальный объект и пройти двумя путями сразу. Все зависит от способа наблюдения! Он может это сделать уже после взаимодействия фотона с расщепителем, поскольку расщепитель не фиксирует каких-либо состояний фотона и не разрушает квантовую суперпозицию.

Мы видим, что способ наблюдения является фильтром, который извлекает из состояния, существовавшего до измерения, одну из содержащихся в нем возможностей.

Сейчас мы с вами двинемся дальше и зададимся вопросом, вызывающим интерес у многих. Всегда ли можно ввести понятие времени? Можно ли использовать его для целостной (замкнутой) системы типа нашей Вселенной или любой замкнутой системы? Возможно, вы уже не удивитесь, что ответ однозначен — нет49.

 

49 См., например, De Witt B. S. Phys. Rev. 160. 1113 (1967).

 

Прежде чем рассмотреть вопрос о существовании времени в тех или иных системах, сделаем краткий исторический обзор.

Согласно Ньютону, время отделено от пространства, дано Богом и вечно. Существуют Абсолютное Пространство и Абсолютное Время, на которые не влияет никто и ничто, они подобны арене, где происходят все остальные физические явления. Что бы ни происходило, они остаются неизменными. Эти представления о пространстве и времени, отделенных как от материи, так и друг от друга, пользовались и пользуются популярностью, ибо они просты, но в то же время в достаточной степени соответствуют подавляющему большинству практических задач.

Специальная теория относительности 50 (СТО) Эйнштейна связала пространство и время в единое пространство-время, в котором временные интервалы и даже последовательность событий для разных наблюдателей могут выглядеть по-разному. Например, СТО утверждает, что часы в самолете идут медленнее часов на земле, и это, как и другие следствия СТО, экспериментально доказано. «Образование» единого пространства – времени возможно благодаря постоянству скорости света: раз скорость света не зависит от скорости источника, его испускающего, и одинакова во всех системах отсчета (это экспериментальный факт!), то единица длины (например, метр) задает и единицу времени (время, за которое свет проходит один метр, или метр светового времени). А из этого вытекает возможность математических структур, описывающих взаимозависимость пространства и времени.

 

50 По специальной теории относительности особо рекомендую книгу: Тейлор Э., Уилер Дж. Физика пространства – времени. М.: Мир, 1971. При всей строгости изложения она читается как сказка.

 

Общая теория относительности (ОТО) идет дальше: она вводит динамическое понятие пространства и времени, которое сложным образом изменяется при взаимодействии с материей. Гравитация понимается здесь как искривление времени и пространства. Это искривленное пространство-время больше не является только ареной, оно само принимает участие в происходящем. Предсказания ОТО многократно подтверждались при наблюдениях разнообразных космических объектов, они используются при расчетах траекторий полетов космических аппаратов в масштабах солнечной системы.

Квантовая теория гравитации 51 (которая, впрочем, далека от завершения) идет еще дальше и утверждает, что время не есть нечто, имеющее самостоятельное бытие, его не существует вне объектов и полей. В современных теориях время и вовсе выпадает из уравнений. Это означает, что привычного нам пространства и времени в общем случае нет, эти понятия не являются исходными и общими для всех наблюдателей феноменами. Их возникновение должно быть выведено в рамках более глубокой теории52.

 

51 См., например, книгу: Грин Брайан. Элегантная вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. М.: Изд-во УРСС, 2004.

52 Так происходит, например, в петлевой теории квантовой гравитации. См.: Смолин Ли. Атомы пространства – времени // В мире науки. № 4, 48 (2004). Другой подход к этой проблеме изложен в эссе Х. Д. Цее: http://www.decoherence.de/essays.html#zeh.

 

Если быть последовательными до конца, то все теории, в которых изначально предусмотрено наличие внешних пространственно-временных координат, следует отнести к классической физике, которая имеет дело исключительно с независимыми друг от друга (так называемыми сепарабельными) состояниями, когда вкладом квантовых корреляций можно пренебречь53.

 

53 С этих позиций, например, такой метод квантовой теории, как метод интегралов по траекториям, следует признать полуклассическим: в нем квантовая суперпозиция подменяется набором траекторий, то есть набором смешанных состояний. Это всего лишь удачный математический трюк, позволяющий иногда учесть квантовые эффекты, но не последовательное квантовое описание.

 

Несмотря на то, что последовательной теории, описывающей возникновение пространства – времени, в настоящее время нет, мы вполне можем ответить на многие важные вопросы.

Очевидно, с замкнутой системой не происходит ничего. Не взаимодействуя с замкнутой системой, мы ничего определенного сказать о ней не можем, ее некому наблюдать, некому перевести чисто-квантовое состояние в смесь, в наблюдаемое состояние. Внутри замкнутой системы нет локальных объектов, ее нельзя познавать из привычной для исследователя разделенности на субъект и объект. Как сказал величайший мистик древности Гермес Трисмегист: «Мир невидим в своей целостности». Оттуда, из целостности, возникновение времени видимо и ясно — только некому об этом рассказать, нет наблюдателя, отличного от самого времени. Августин Блаженный в приведенной в начале главы цитате сказал точно: когда тебя спрашивают, что такое время, ты не можешь ответить. Хотя бы потому, что находишься в разделенности, где есть как минимум ты и вопрос. А когда тебя не спрашивают, ты медитативно достигаешь целостности, где все ответы на все вопросы становятся очевидными. Тогда ты понимаешь, что такое время.

Целостная (замкнутая) система развивается одновременно во все возможные стороны. Поскольку в ней нет выделенных состояний и переходов между ними, то нет и времени, а привычные нам понятия пространства и времени возникают как результат взаимодействия подсистем, существуют только «внутри них» и «между ними» и представляют лишь часть квантовой реальности. И для различных локальных наблюдателей (то есть подсистем внутри этой системы) последовательность событий может быть различной.

Другими словами, пространство и время не существуют изначально, они возникают в ходе происходящей при любом взаимодействии декогеренции, то есть процесса перехода чисто-квантовых состояний в смешанные54. О том, что такое декогеренция, мы поговорим подробнее в следующей главе.

 

54 Zeh H. D. The Physical Basis of The Direction of Time (Springer-Verlag, 2001). Отдельные главы этой книги есть на сайте http://www.time-direction.de/. См. также http://www.decoherence.de/essays.html#zeh.

 

Хороший преподаватель попросил бы вас закрыть глаза и мысленно повторить то, что мы сегодня прошли. У меня нет необходимости быть хорошим преподавателем. Я хочу, чтобы вы увидели в изложенном и неизреченном Тайну, и помолчу.

Кто хочет, насладитесь этой Тайной вместе со мной.

 

 

Глава 5. Реальность классическая и квантовая

 

Никто не поймет квантовой механики до тех пор, пока не начнет думать о волновой функции как о реальном поле, а не только как об «амплитуде вероятности».

Джон Белл

Классическая физика описывает реальность как объективную, находящуюся «вне нас», существующую независимо от нас и эволюционирующую согласно тем или иным детерминистским законам. Простые объекты, сцепляясь друг с другом, образуют более сложные. Наши тело и мозг тоже являются частью этого мира и, следовательно, также подчинены детерминистским законам вопреки нашим представлениям о свободе воли.

Некоторые считают, что такая картина мира соответствует здравому смыслу. Что же меняет в ней квантовая физика? Мы знаем о возможности состояния суперпозиции, когда объект характеризуется совокупностью состояний, каждое из которых с классической точки зрения исключает другое. Помимо этого, эксперименты свидетельствуют о возможности нелокальной связи между объектами, которая отражает взаимосвязи частей внутри целого и происходит вне пространства, времени и привычных физических взаимодействий.

Однако, где граница между классическим и квантовым мирами? Насколько выводы из наблюдений за элементарными частицами приложимы к описанию макроскопических явлений, то есть явлений, в которых участвует огромное количество частиц?

Прежде всего, необходимо развеять несколько мифов о роли квантовых эффектов. Один из них заключается в том, что квантово-механическое рассмотрение применимо только к микрочастицам, а для больших масштабов вполне достаточно классического описания, быть может, с незначительными поправками.

Одна из причин подобного непонимания связана с тем, что у многих квантовая механика ассоциируется с так называемым дуализмом55 «волна–частица», представление о котором возникло на заре развития КМ. Волновые свойства действительно не имеют существенного значения для макроскопических тел, а при выполнении некоторых условий уравнения КМ переходят в уравнения классической физики.

 

55 Напомню, что в зависимости от способа наблюдения микроскопический объект может вести себя и как волна, и как частица.

 

Отсюда многие делают ошибочный вывод, что нет необходимости в КМ при описании макромира. Однако каждое тело связано с окружением нелокальными связями, для возникновения которых достаточно любого когда-либо произошедшего взаимодействия. Классическое описание полностью игнорирует эту взаимосвязь объектов как частей целого. Очень часто эти связи оказываются столь существенными, что радикально меняют картину происходящего.

Например, спектр излучения Солнца (достаточно большого по любым меркам объекта), как и лампочки, или атома водорода, описывается исключительно квантовыми формулами. Более того, сама возможность существования атомов и твердых тел как стабильных структур возникает только благодаря квантовым эффектам. И есть еще явления сверхтекучести и сверхпроводимости, которые наблюдаются при низких температурах без всяких ограничений на размер системы, все это — чисто квантовые явления.

Можно сказать иначе. Основной квантовый дуализм — это не дуализм «волна–частица», как считалось вплоть до 80-х годов прошлого века, а дуализм «локальность–нелокальность», который существует для всех тел, всех частиц вне зависимости от их размера. То есть КМ предоставляет взаимодополняющее описание любого объекта и как локализованного в пространстве-времени, и как не локализованного нигде.

Теория запутанных состояний и теория декогеренции формулируется не в категориях частиц, а в категориях систем и подсистем, содержащих любое число частиц. Нелокальные связи возникают между любыми взаимодействующими объектами, а не только между микрочастицами. Опыты по квантовым корреляциям в системах, содержащих макроскопическое число частиц, о которых мы упоминали во второй главе, однозначно подтверждают предсказания КМ.

И все же следует заметить, что перенос выводов КМ на все окружающие нас системы в настоящее время является гипотезой. Ей мы и будем следовать в дальнейшем, сопоставляя предсказания и следствия КМ с известным человечеству мистическим опытом.

Перейдем к рассмотрению того, как связаны между собой классический и квантовый миры. Начнем с теперь уже очевидного для нас утверждения: наличие квантовой суперпозиции означает, что при существовании каких-либо векторов состояний | A >, | B >, | C >… возможна любая их комбинация вида a| A > + b| B > + g| C > +… с произвольными значениями коэффициентов a, b, g. То есть каждому набору классических состояний соответствует неизмеримо большее количество квантовых, а в классическую «действительность» превращается лишь одна из них. Это делает квантовый мир «огромным» в сравнении с классическим, а связь между этими мирамине всегда однозначной.

Например, мы можем интерпретировать исходное состояние как нелокальное квантовое. А можем — и так поступают в ансамблевой интерпретации квантовой механики — рассматривать компоненты суперпозиции просто как совокупность (ансамбль) всех возможных классических состояний системы и считать, что в действительность превращается одна из возможностей этого ансамбля.

Результаты конкретных вычислений при этом будут совпадать.

В силу неоднозначности связи между классическим и квантовым мирами и возникает возможность различных интерпретаций КМ. Каждая из них по-своему отвечает на наиболее важные для понимания мироустройства вопросы:

· Является ли вектор состояния реальным объектом, или математической абстракцией, введение которой необходимо лишь для того, чтобы рассчитывать наблюдаемые величины?

· Является ли КМ детерминистической теорией, то есть позволяет ли она предсказать состояние системы на основании знания ее состояния в прошлые моменты времени? Возможны ли случайные процессы? Имеются ли скрытые переменные?

· Существует одна Вселенная или их множество?

· В чем заключается суть процесса измерения, и как происходит переход от квантового мира к классическому?

Рассматривать все известные интерпретации (а их около двух десятков) нам нет никакой необходимости. Тем более что большинство из них созданы до решающих экспериментов по проверке неравенств Белла и являются попыткой примирить КМ с «классическим» здравым смыслом. Мы рассмотрим интерпретации, наиболее важные для понимания общей ситуации: копенгагенскую, многомировую и экзистенциальную.

Наиболее известной на сегодняшний день является копенгагенская интерпретация 56 (КИ), родившаяся практически одновременно с самой квантовой механикой. В ней, фактически, сосуществуют два мира — классический и квантовый, каждый из которых живет по своим законам. Если за частицей не ведется наблюдение, она существует в состоянии суперпозиции, то есть в нескольких состояниях и/или точках пространства одновременно. Акт измерения «сводит» (редуцирует) волновую функцию частицы к конкретной точке или состоянию, где частица и обнаруживается, и этот переход необратим.

 

56 Bohr N.. Nature 121, 580 (1928).

 

Для проявления квантового мира необходим классический прибор или наблюдатель, который обеспечивает «схлопывание» (редукцию, коллапс) волновой функции. Если редукции волновой функции не происходит, квантовое состояние остается ненаблюдаемым, и волновая функция является лишь формальным описанием нашего знания о системе, средством вычисления вероятности тех или иных событий.

Говоря словами известного физика Джона Уилера, в копенгагенской интерпретации «ни один квантовый феномен не является феноменом до тех пор, пока не станет наблюдаемым (зарегистрированным) феноменом». Иными словами, в КИ описывается не квантовый мир, а только то, что мы можем сказать о нем, используя измерительный прибор. При этом мы не можем описать измерительный прибор как квантовый объект.

Такой подход никак нельзя назвать последовательным, однако он достаточно прост для понимания и позволяет без лишних рассуждений рассчитывать все необходимое. А на случай, когда какой-либо студент начинает задавать неудобные вопросы типа, как конкретно происходит редукция волновой функции и в чем она состоит, у преподавателя имеется простой, немного с солдатским юмором ответ: «Shut up and calculate!»57

 

57 Shut up and calculate! (англ.) — Заткнись и считай!

 

Недостаток этого подхода в том, что нет объединенного описания Универсума (Вселенной) в целом. Получается, что классическая и квантовая теория одинаково необходимы, и граница между ними в лучшем случае неточна, ибо далеко не всегда ясно, что является «прибором» — техническое устройство или сознание наблюдателя. Поскольку реальность возникает только в ходе измерений, квантовая механика в КИ представляет собой лишь математическую структуру, позволяющую прогнозировать реальные величины.

В многомировой интерпретации квантовой механики, предложенной Хьюго Эвереттом58, подход совершенно иной: каждая из компонент суперпозиции описывает целый мир, и ни одна из них не имеет преимущества перед другой. Если в копенгагенской интерпретации вектор состояния представлял собой полезную теоретическую конструкцию, то в многомировой интерпретации он имеет под собой реальную физическую основу.

 

58 Everett H. Relative state formulation of quantum mechanics. Rev. Mod. Phys. 29, 3, 454 (1957).

 

С математической точки зрения, это просто другая формулировка квантовой механики. В традиционной интерпретации имеется один исход для каждого измерения. Мы можем только предсказать вероятность этого исхода, однако ничего нельзя сказать о том, по какой причине произошло именно так (к примеру, почему радиоактивное ядро распалось именно через секунду или именно через час). Напротив, в интерпретации Эверетта реализуются все возможные исходы любого события, только в разных мирах. А число миров, в которых произошло то или иное событие, пропорционально вероятности этого события. То есть вместо вопроса о вероятности события ставится вопрос о том, с какой вероятностью наблюдатель попадает в тот или иной мир.

Таким образом, в подходе Эверетта вектор состояния рассматривается как объект, имеющий собственное «бытие», родственное классическим состояниям. Все возможные состояния объектов (например, выпадение при бросании монеты «орла» или «решки») необходимо рассматривать как одинаково «реальные»: в каких-то бесчисленных эвереттовских вселенных выпадает орел, а в каких-то — решка.

Возникает недоумение: почему и как я попадаю в тот или иной мир? И вопрос о границе между мирами, от которого так хотелось уйти, все равно встает, только он выглядит теперь как вопрос о границе между бесконечным числом реальных миров и сознанием наблюдателя, «выбирающим» один из них.

Иногда задают вопрос, можно ли экспериментально проверить справедливость интерпретации Эверетта. Ответ такой: если эвереттовские Вселенные не взаимодействуют, то все предсказания модели Эверетта будут в точности совпадать с предсказаниями, полученными по стандартным правилам КМ. Если же допустить некое взаимодействие между параллельными мирами, то различие в предсказаниях возникает, однако серьезных теоретических оснований предполагать такую возможность в настоящее время нет, и поиск подобных отличий сегодня едва ли возможен.

Концепция Эверетта сыграла свою положительную роль в понимании и популяризации квантовой механики. Однако эта интерпретация «классична» в том смысле, что подменяет нелокальность и суперпозиции квантового мира бесчисленным набором классических миров.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 359; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.083 сек.