stringtranslate.com

Интерпретации квантовой механики

Интерпретация квантовой механики — это попытка объяснить, как математическая теория квантовой механики может соответствовать переживаемой реальности . Квантовая механика выдержала строгие и чрезвычайно точные испытания в чрезвычайно широком диапазоне экспериментов. Однако существует ряд соперничающих школ мысли по поводу ее интерпретации. Эти взгляды на интерпретацию различаются по таким фундаментальным вопросам, как является ли квантовая механика детерминированной или стохастической , локальной или нелокальной , какие элементы квантовой механики можно считать реальными и какова природа измерения , среди прочего.

Хотя некоторые вариации копенгагенской интерпретации обычно представлены в учебниках, было разработано много толкований, побуждающих к размышлениям. Несмотря на почти столетие дебатов и экспериментов, среди физиков и философов физики не было достигнуто консенсуса относительно того, какая интерпретация лучше всего «представляет» реальность. [1] [2]

История

Влиятельные фигуры в интерпретации квантовой механики

Определение терминов квантовой теории, таких как волновая функция и матричная механика , прошло много стадий. Например, Эрвин Шредингер изначально рассматривал волновую функцию электрона как его плотность заряда, размазанную по пространству, но Макс Борн переосмыслил абсолютное квадратное значение волновой функции как плотность вероятности электрона, распределенную по пространству; [3] : 24–33  правило Борна , как его теперь называют, соответствовало эксперименту, тогда как представление Шредингера о плотности заряда — нет.

Взгляды нескольких ранних пионеров квантовой механики, таких как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг , часто объединяются под названием « Копенгагенская интерпретация », хотя физики и историки физики утверждают, что эта терминология скрывает различия между взглядами, обозначенными таким образом. [3] [4] Идеи копенгагенского типа никогда не были приняты повсеместно, и вызовы воспринимаемой копенгагенской ортодоксальности привлекли все большее внимание в 1950-х годах с интерпретацией пилотной волны Дэвида Бома и многомировой интерпретацией Хью Эверетта III . [3] [5] [6]

Физик Н. Дэвид Мермин однажды пошутил: «Новые интерпретации появляются каждый год. Ни одна из них не исчезает». [7] В качестве приблизительного руководства по развитию общепринятой точки зрения в 1990-х и 2000-х годах был собран «моментальный снимок» мнений в ходе опроса, проведенного Шлоссхауэром и др. на конференции «Квантовая физика и природа реальности» в июле 2011 года. [8] Авторы ссылаются на аналогичный неформальный опрос, проведенный Максом Тегмарком на конференции «Фундаментальные проблемы квантовой теории» в августе 1997 года. Главный вывод авторов заключается в том, что « копенгагенская интерпретация по-прежнему правит бал», получив наибольшее количество голосов в их опросе (42%), помимо роста популярности многомировых интерпретаций: «Копенгагенская интерпретация по-прежнему правит здесь, особенно если мы объединим ее с интеллектуальными детищами, такими как интерпретации, основанные на информации , и квантовая байесовская интерпретация. В опросе Тегмарка интерпретация Эверетта получила 17% голосов, что аналогично количеству голосов (18%) в нашем опросе».

Некоторые концепции, возникшие в результате изучения интерпретаций, нашли более практическое применение в квантовой информатике . [9] [10]

Природа

Более или менее все интерпретации квантовой механики обладают двумя общими качествами:

  1. Они интерпретируют формализм — набор уравнений и принципов для генерации прогнозов посредством ввода начальных условий.
  2. Они интерпретируют феноменологию — набор наблюдений, включая те, которые получены эмпирическим путем, и те, которые получены неформально, например, человеческий опыт однозначного мира.

Два качества различаются в зависимости от интерпретации:

  1. Эпистемология — утверждения о возможности, сфере действия и средствах для получения соответствующего знания о мире.
  2. Онтология — утверждения о том, какие вещи, такие как категории и сущности, существуют в мире.

В философии науки различие между знанием и реальностью называется эпистемическим и онтическим . Общий закон можно рассматривать как обобщение регулярности результатов (эпистемическое), тогда как каузальный механизм можно рассматривать как определяющий или регулирующий результаты (онтическое). Явление можно интерпретировать либо как онтическое, либо как эпистемическое. Например, индетерминизм можно приписать ограничениям человеческого наблюдения и восприятия (эпистемическое) или можно объяснить как внутреннюю физическую случайность (онтическое). Смешение эпистемического с онтическим — например, если предположить, что общий закон на самом деле «управляет» результатами, и что утверждение о регулярности играет роль каузального механизма — является категориальной ошибкой .

В широком смысле научную теорию можно рассматривать как дающую приблизительно истинное описание или объяснение естественного мира ( научный реализм ) или как не дающую ничего, кроме описания наших знаний о естественном мире ( антиреализм ). Реалистическая позиция рассматривает эпистемическое как дающее нам окно в онтическое, тогда как антиреалистическая позиция рассматривает эпистемическое как дающее только логически последовательную картину онтического. В первой половине 20-го века ключевой антиреалистической философией был логический позитивизм , который стремился исключить ненаблюдаемые аспекты реальности из научной теории.

С 1950-х годов антиреализм принял более скромный подход, часто в форме инструментализма , допуская разговоры о ненаблюдаемых, но в конечном итоге отбрасывая сам вопрос реализма и полагая научную теорию инструментом, помогающим нам делать прогнозы, а не достигать глубокого метафизического понимания мира. Инструменталистский взгляд типичен для известного лозунга Дэвида Мермина : «Заткнись и вычисляй» (который часто ошибочно приписывают Ричарду Фейнману ). [11]

Проблемы интерпретации

  1. Абстрактная, математическая природа квантовых теорий поля : математическая структура квантовой механики абстрактна и не приводит к единой, ясной интерпретации ее величин.
  2. Очевидные недетерминированные и необратимые процессы: в классической теории поля физическое свойство в заданном месте поля легко выводится. В большинстве математических формулировок квантовой механики измерение (понимаемое как взаимодействие с заданным состоянием) играет особую роль в теории, поскольку это единственный процесс, который может вызвать неунитарную, необратимую эволюцию состояния.
  3. Роль наблюдателя в определении результатов. Интерпретации копенгагенского типа подразумевают, что волновая функция является вычислительным инструментом и представляет реальность только сразу после измерения, выполненного наблюдателем. Интерпретации эвереттианского типа допускают, что все возможные результаты реальны, и что взаимодействия типа измерения вызывают разветвленный процесс, в котором каждая возможность реализуется. [12]
  4. Классически неожиданные корреляции между удаленными объектами: запутанные квантовые системы , как показано в парадоксе ЭПР , подчиняются статистике, которая, по-видимому, нарушает принципы локальной причинности действием на расстоянии . [13]
  5. Дополнительность предлагаемых описаний: дополнительность утверждает, что ни один набор классических физических понятий не может одновременно ссылаться на все свойства квантовой системы. Например, волновое описание A и корпускулярное описание B могут каждое описывать квантовую систему S , но не одновременно. Это подразумевает, что композиция физических свойств S не подчиняется правилам классической пропозициональной логики при использовании пропозициональных связок (см. « Квантовая логика »). Подобно контекстуальности, «источник дополнительности лежит в некоммутативности операторов», описывающих квантовые объекты. [14]
  6. Сложность быстро растет, значительно превосходя нынешние вычислительные возможности человека по мере увеличения размера системы: поскольку пространство состояний квантовой системы экспоненциально зависит от числа подсистем, вывести классические приближения становится затруднительно.
  7. Контекстуальное поведение систем локально: Квантовая контекстуальность демонстрирует, что классические интуиции, в которых свойства системы имеют определенные значения независимо от способа их измерения, не работают даже для локальных систем. Кроме того, физические принципы, такие как принцип Лейбница о тождестве неразличимых, больше не применимы в квантовой области, что свидетельствует о том, что большинство классических интуиций могут быть неверны относительно квантового мира.

Влиятельные интерпретации

Копенгагенская интерпретация

Копенгагенская интерпретация представляет собой набор взглядов на значение квантовой механики, в основном приписываемых Нильсу Бору и Вернеру Гейзенбергу . Это одно из старейших подходов к квантовой механике, поскольку его черты относятся к развитию квантовой механики в 1925–1927 годах, и оно остается одним из наиболее часто преподаваемых. [15] [16] Не существует окончательного исторического утверждения о том, что такое Копенгагенская интерпретация, и между взглядами Бора и Гейзенберга были, в частности, фундаментальные разногласия. [17] [18] Например, Гейзенберг подчеркивал резкое «разрыв» между наблюдателем (или прибором) и наблюдаемой системой, [19] : 133  в то время как Бор предложил интерпретацию, которая не зависит от субъективного наблюдателя или измерения или коллапса, которая опирается на «необратимый» или фактически необратимый процесс, который придает классическое поведение «наблюдения» или «измерения». [20] [21] [22] [23]

Общие черты интерпретаций копенгагенского типа включают идею о том, что квантовая механика по своей сути недетерминирована, с вероятностями, вычисленными с использованием правила Борна , и принцип дополнительности , который утверждает, что определенные пары дополнительных свойств не могут наблюдаться или измеряться одновременно. Более того, свойства возникают только в результате акта «наблюдения» или «измерения»; теория избегает принятия определенных значений из невыполненных экспериментов . Интерпретации копенгагенского типа утверждают, что квантовые описания объективны, поскольку они независимы от ментального произвола физиков. [24] : 85–90  Статистическая интерпретация волновых функций, предложенная Максом Борном, резко отличается от первоначального намерения Шредингера, который хотел иметь теорию с непрерывной эволюцией во времени, в которой волновые функции напрямую описывали физическую реальность. [3] : 24–33  [25]

Множество миров

Многомировая интерпретация — это интерпретация квантовой механики, в которой универсальная волновая функция подчиняется одним и тем же детерминированным, обратимым законам во все времена; в частности, не существует (недетерминированного и необратимого ) коллапса волновой функции , связанного с измерением. Утверждается, что явления, связанные с измерением, объясняются декогеренцией , которая происходит, когда состояния взаимодействуют с окружающей средой. Точнее, части волновой функции, описывающие наблюдателей, становятся все более запутанными с частями волновой функции, описывающими их эксперименты. Хотя все возможные результаты экспериментов продолжают лежать в основе волновой функции, моменты времени, в которые они становятся коррелированными с наблюдателями, эффективно «раскалывают» вселенную на взаимно ненаблюдаемые альтернативные истории .

Теории квантовой информации

Квантовые информационные подходы [26] [27] привлекают все большую поддержку. [28] [8] Они подразделяются на два вида. [29]

Состояние не является объективным свойством индивидуальной системы, а представляет собой информацию, полученную из знания того, как была подготовлена ​​система, которая может быть использована для прогнозирования будущих измерений. ... Квантово-механическое состояние, являющееся сводкой информации наблюдателя об индивидуальной физической системе, изменяется как по динамическим законам, так и всякий раз, когда наблюдатель получает новую информацию о системе в процессе измерения. Существование двух законов для эволюции вектора состояния ... становится проблематичным только в том случае, если считается, что вектор состояния является объективным свойством системы ... «Редукция волнового пакета» происходит в сознании наблюдателя не из-за какого-либо уникального физического процесса, который там происходит, а только потому, что состояние является конструктом наблюдателя, а не объективным свойством физической системы. [31]

Реляционная квантовая механика

Основная идея реляционной квантовой механики , следуя прецеденту специальной теории относительности , заключается в том, что разные наблюдатели могут давать разные отчеты об одной и той же серии событий: например, для одного наблюдателя в данный момент времени система может находиться в одном, «коллапсированном» собственном состоянии , в то время как для другого наблюдателя в то же время она может находиться в суперпозиции двух или более состояний. Следовательно, если квантовая механика должна быть полной теорией, реляционная квантовая механика утверждает, что понятие «состояние» описывает не саму наблюдаемую систему, а взаимосвязь или корреляцию между системой и ее наблюдателем(ями). Вектор состояния обычной квантовой механики становится описанием корреляции некоторых степеней свободы в наблюдателе по отношению к наблюдаемой системе. Однако реляционная квантовая механика придерживается того, что это применимо ко всем физическим объектам, независимо от того, являются ли они сознательными или макроскопическими. Любое «событие измерения» рассматривается просто как обычное физическое взаимодействие, установление вида корреляции, обсуждавшегося выше. Таким образом, физическое содержание теории имеет дело не с самими объектами, а с отношениями между ними. [32] [33]

QBism

QBism , который изначально обозначал «квантовое байесианство», — это интерпретация квантовой механики, которая рассматривает действия и опыт агента как центральные вопросы теории. Эта интерпретация отличается использованием субъективного байесовского описания вероятностей для понимания квантово-механического правила Борна как нормативного дополнения к хорошему принятию решений. QBism черпает вдохновение из областей квантовой информации и байесовской вероятности и стремится устранить интерпретационные головоломки, которые преследуют квантовую теорию.

QBism имеет дело с общими вопросами в интерпретации квантовой теории о природе суперпозиции волновых функций , квантовом измерении и запутанности . [34] [35] Согласно QBism, многие, но не все, аспекты квантового формализма являются субъективными по своей природе. Например, в этой интерпретации квантовое состояние не является элементом реальности — вместо этого оно представляет собой степень убежденности агента в возможных результатах измерений. По этой причине некоторые философы науки считают QBism формой антиреализма . [36] [37] Создатели интерпретации не согласны с этой характеристикой, предполагая вместо этого, что теория более правильно соответствует виду реализма, который они называют «реализм участия», в котором реальность состоит из большего , чем может быть охвачено любым предполагаемым описанием ее от третьего лица. [38] [39]

Последовательные истории

Интерпретация последовательных историй обобщает традиционную копенгагенскую интерпретацию и пытается дать естественную интерпретацию квантовой космологии . Теория основана на критерии согласованности, который позволяет описывать историю системы так, чтобы вероятности для каждой истории подчинялись аддитивным правилам классической вероятности. Утверждается, что она согласуется с уравнением Шредингера .

Согласно этой интерпретации, цель квантово-механической теории — предсказать относительные вероятности различных альтернативных историй (например, частицы).

Ансамблевая интерпретация

Ансамблевая интерпретация , также называемая статистической интерпретацией, может рассматриваться как минималистская интерпретация. То есть, она утверждает, что делает наименьшее количество предположений, связанных со стандартной математикой. Она принимает статистическую интерпретацию Борна в максимально возможной степени. Интерпретация утверждает, что волновая функция не применима к индивидуальной системе — например, к отдельной частице — а является абстрактной статистической величиной, которая применима только к ансамблю (огромному множеству) аналогично подготовленных систем или частиц. По словам Эйнштейна:

Попытка представить квантово-теоретическое описание как полное описание отдельных систем приводит к неестественным теоретическим интерпретациям, которые сразу становятся ненужными, если принять интерпретацию, согласно которой описание относится к ансамблям систем, а не к отдельным системам.

—  Эйнштейн в книге «Альберт Эйнштейн: Философ-ученый» , под ред. П. А. Шилппа (Harper & Row, Нью-Йорк)

Наиболее видным сторонником ансамблевой интерпретации в настоящее время является Лесли Э. Баллентайн, профессор Университета Саймона Фрейзера , автор учебника « Квантовая механика: современное развитие» .

Теория де Бройля–Бома

Теория квантовой механики де Бройля–Бома (также известная как теория пилотной волны) — это теория Луи де Бройля , позднее расширенная Дэвидом Бомом для включения измерений. Частицы, которые всегда имеют положения, направляются волновой функцией. Волновая функция эволюционирует в соответствии с волновым уравнением Шредингера , и волновая функция никогда не коллапсирует. Теория имеет место в едином пространстве-времени, является нелокальной и детерминированной. Одновременное определение положения и скорости частицы подчиняется обычному ограничению принципа неопределенности . Теория считается теорией скрытых переменных , и, принимая нелокальность, она удовлетворяет неравенству Белла . Проблема измерения решена, поскольку частицы всегда имеют определенные положения. [40] Коллапс объясняется как феноменологический . [41]

Транзакционная интерпретация

Транзакционная интерпретация квантовой механики (TIQM) Джона Г. Крамера является интерпретацией квантовой механики, вдохновленной теорией поглотителя Уиллера–Фейнмана . [42] Она описывает коллапс волновой функции как результат симметричной по времени транзакции между волной возможности от источника к приемнику (волновая функция) и волной возможности от приемника к источнику (комплексное сопряжение волновой функции). Эта интерпретация квантовой механики уникальна тем, что она рассматривает не только волновую функцию как реальную сущность, но и комплексное сопряжение волновой функции, которое появляется в правиле Борна для вычисления ожидаемого значения для наблюдаемой, также как реальное.

Интерпретация фон Неймана – Вигнера

В своем трактате «Математические основы квантовой механики » Джон фон Нейман глубоко проанализировал так называемую проблему измерения . Он пришел к выводу, что вся физическая вселенная может быть подчинена уравнению Шредингера (универсальной волновой функции). Он также описал, как измерение может вызвать коллапс волновой функции. [43] Эта точка зрения была значительно расширена Юджином Вигнером , который утверждал, что сознание человека-экспериментатора (или, может быть, даже сознание собаки) имеет решающее значение для коллапса, но позже он отказался от этой интерпретации. [44] [45]

Однако сознание остается загадкой. Происхождение и место сознания в природе не до конца поняты. Некоторые конкретные предложения о сознании, вызвавшем коллапс волновой функции, оказались нефальсифицируемыми. [46]

Квантовая логика

Квантовую логику можно рассматривать как разновидность пропозициональной логики, подходящей для понимания очевидных аномалий, касающихся квантового измерения, особенно тех, которые касаются композиции операций измерения дополнительных переменных. Эта область исследований и ее название возникли в 1936 году в статье Гаррета Биркгофа и Джона фон Неймана , которые пытались примирить некоторые очевидные противоречия классической булевой логики с фактами, связанными с измерением и наблюдением в квантовой механике.

Модальные интерпретации квантовой теории

Модальные интерпретации квантовой механики были впервые задуманы в 1972 году Басом ван Фраассеном в его статье «Формальный подход к философии науки». Ван Фраассен ввел различие между динамическим состоянием, которое описывает то, что может быть истинным относительно системы, и которое всегда развивается в соответствии с уравнением Шредингера, и состоянием значения , которое указывает на то, что на самом деле является истинным относительно системы в данный момент времени. Термин «модальная интерпретация» теперь используется для описания большего набора моделей, которые выросли из этого подхода. Стэнфордская энциклопедия философии описывает несколько версий, включая предложения Кохена , Дикса , Клифтона, Диксона и Баба . [47] По словам Мишеля Битбола , взгляды Шредингера на то, как интерпретировать квантовую механику, прошли целых четыре этапа, завершившись представлением о неколлапсе, которое в некоторых отношениях напоминает интерпретации Эверетта и ван Фраассена. Поскольку Шредингер придерживался своего рода постмахистского нейтрального монизма , в котором «материя» и «разум» являются лишь различными аспектами или расположениями одних и тех же общих элементов, рассмотрение волновой функции как онтической и рассмотрение ее как эпистемической стало взаимозаменяемым. [48]

Теории, симметричные по времени

Симметричные по времени интерпретации квантовой механики были впервые предложены Уолтером Шоттки в 1921 году. [49] [50] Было предложено несколько теорий, которые изменяют уравнения квантовой механики, чтобы они были симметричными относительно обращения времени. [51] [52] [53] [54] [55] [56] (См. симметричную по времени теорию Уиллера–Фейнмана .) Это создает ретропричинность : события в будущем могут влиять на события в прошлом, точно так же, как события в прошлом могут влиять на события в будущем. В этих теориях одно измерение не может полностью определить состояние системы (что делает их типом теории скрытых переменных ), но, если два измерения выполнены в разное время, можно вычислить точное состояние системы во все промежуточные моменты времени. Таким образом, коллапс волновой функции не является физическим изменением системы, а просто изменением наших знаний о ней из-за второго измерения. Аналогично они объясняют запутанность не как истинное физическое состояние, а как иллюзию, созданную игнорированием ретропричинности. Точка, в которой две частицы кажутся «запутанными», — это просто точка, в которой каждая частица подвергается влиянию событий, которые произойдут с другой частицей в будущем.

Не все сторонники симметричной по времени причинности одобряют модификацию унитарной динамики стандартной квантовой механики. Так, ведущий представитель формализма двух состояний вектора Лев Вайдман утверждает, что формализм двух состояний вектора хорошо согласуется с многомировой интерпретацией Хью Эверетта . [ 57]

Другие интерпретации

Наряду с основными интерпретациями, обсуждаемыми выше, было предложено несколько других интерпретаций, которые по какой-либо причине не оказали значительного научного влияния. Они варьируются от предложений основных физиков до более оккультных идей квантового мистицизма .

Связанные концепции

Некоторые идеи обсуждаются в контексте интерпретации квантовой механики, но не обязательно рассматриваются как сами интерпретации.

Квантовый дарвинизм

Квантовый дарвинизм — это теория, призванная объяснить возникновение классического мира из квантового мира как результат процесса дарвиновского естественного отбора, вызванного взаимодействием среды с квантовой системой; где множество возможных квантовых состояний отбирается в пользу устойчивого состояния указателя . Она была предложена в 2003 году Войцехом Зуреком и группой соавторов, включая Оливье, Пулена, Паса и Блюм-Кохоута. Развитие теории обусловлено интеграцией ряда исследовательских тем Зурека, которые он изучал в течение двадцати пяти лет, включая состояния указателя , эйнселекции и декогеренции .

Теории объективного коллапса

Теории объективного коллапса отличаются от копенгагенской интерпретации тем, что рассматривают и волновую функцию, и процесс коллапса как онтологически объективные (то есть они существуют и происходят независимо от наблюдателя). В объективных теориях коллапс происходит либо случайно («спонтанная локализация»), либо при достижении некоторого физического порога, при этом наблюдатели не играют особой роли. Таким образом, теории объективного коллапса являются реалистичными, недетерминированными теориями без скрытых переменных. Стандартная квантовая механика не определяет никакого механизма коллапса; квантовую механику необходимо расширить, если объективный коллапс верен. Требование расширения означает, что теории объективного коллапса являются альтернативами квантовой механики, а не ее интерпретациями. Вот некоторые примеры:

Сравнения

Наиболее распространенные интерпретации суммированы в таблице ниже. Значения, показанные в ячейках таблицы, не лишены противоречий, поскольку точные значения некоторых задействованных концепций неясны и, по сути, сами находятся в центре противоречий, окружающих данную интерпретацию. Для другой таблицы, сравнивающей интерпретации квантовой теории, см. ссылку. [59]

Не существует экспериментальных доказательств, которые бы различали эти интерпретации. В этом смысле физическая теория стоит и согласуется с собой и с реальностью; трудности возникают только тогда, когда кто-то пытается «интерпретировать» теорию. Тем не менее, разработка экспериментов, которые проверяли бы различные интерпретации, является предметом активных исследований.

Большинство этих интерпретаций имеют варианты. Например, трудно получить точное определение Копенгагенской интерпретации, поскольку она была разработана и аргументирована многими людьми.

  1. ^ И частица , и направляющая волновая функция реальны.
  2. ^ Уникальная история частиц, но множественные истории волн.
  3. ^ Однако квантовая логика имеет более ограниченную применимость, чем последовательные истории.
  4. ^ Квантовая механика рассматривается как способ предсказания наблюдений или теория измерений.
  5. ^ Наблюдатели разделяют универсальную волновую функцию на ортогональные наборы впечатлений.
  6. ^ В интерпретации последовательных историй коллапс является законной вычислительной процедурой при описании подготовки квантовой системы, но он представляет собой не более чем удобный способ вычисления условных вероятностей.
  7. ^ В интерпретации последовательных историй наблюдатели необходимы для выбора определенного семейства последовательных историй (т. е. каркаса), что позволяет вычислять вероятности физических событий. Наблюдатели, однако, играют чисто пассивную роль, подобно фотографу, выбирающему определенное обрамление при съемке.
  8. ^ В ТИ коллапс вектора состояния интерпретируется как завершение транзакции между излучателем и поглотителем.
  9. ^ Транзакционная интерпретация явно нелокальна.
  10. ^ Сравнение историй между системами в этой интерпретации не имеет четко определенного смысла.
  11. ^ Любое физическое взаимодействие рассматривается как событие коллапса по отношению к вовлеченным системам, а не только к макроскопическим или сознательным наблюдателям.
  12. ^ Состояние системы зависит от наблюдателя, т.е. состояние специфично для системы отсчета наблюдателя.
  13. ^ Первоначально интерпретация была представлена ​​как локальная, [66], но вопрос о том, является ли локальность корректно заданной в RQM, является спорным. [67]
  14. ^ Волновая функция просто кодирует ожидания агента относительно будущих событий. Она не более реальна, чем распределение вероятностей в субъективном байесовстве .
  15. ^ Квантовая теория — это инструмент, который может использовать любой агент, чтобы помочь управлять своими ожиданиями. Прошлое вступает в игру только в той мере, в какой индивидуальный опыт и темперамент агента влияют на его априорное.
  16. ^ Хотя QBism избегает этой терминологии. Изменение волновой функции, которое агент приписывает системе в результате получения опыта, представляет собой изменение его или ее убеждений относительно дальнейшего опыта, который они могут иметь. См. Doxastic logic .
  17. ^ Наблюдатели, или, точнее, участники, так же важны для формализма, как и системы, с которыми они взаимодействуют.

Молчаливый подход

Хотя мнения об интерпретации сегодня открыто и широко обсуждаются, так было не всегда. Известным представителем тенденции молчания был Поль Дирак , который однажды написал: «Интерпретация квантовой механики рассматривалась многими авторами, и я не хочу обсуждать ее здесь. Я хочу иметь дело с более фундаментальными вещами». [68] Такая позиция не является редкостью среди практиков квантовой механики. [69] Аналогично Ричард Фейнман написал много популяризаций квантовой механики, никогда не публикуя при этом вопросов интерпретации, таких как квантовые измерения. [70] Другие, такие как Нико ван Кампен и Уиллис Лэмб , открыто критиковали неортодоксальные интерпретации квантовой механики. [71] [72]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мюррей Гелл-Манн – Интерпретации квантовой механики – Фейнмановская сумма по историям – ЭПР Бертлеманна https://www.youtube.com/watch?v=f-OFP5tNtMY Ричард П. Фейнман: Квантово-механический взгляд на реальность 1 (часть 1) https://www.youtube.com/watch?v=72us6pnbEvE
  2. ^ Шлосшауэр, Максимилиан; Кофлер, Йоханнес; Цайлингер, Антон (2013-08-01). «Краткий обзор основополагающих установок в отношении квантовой механики». Исследования по истории и философии науки Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Bibcode :2013SHPMP..44..222S. doi :10.1016/j.shpsb.2013.04.004. ISSN  1355-2198. S2CID  55537196.
  3. ^ abcd Джаммер, Макс (1974). Философия квантовой механики: интерпретации квантовой механики в исторической перспективе . Wiley-Interscience. ISBN 9780471439585.
  4. ^ Камиллери, Кристиан (2009-02-01). «Создание мифа о Копенгагенской интерпретации». Perspectives on Science . 17 (1): 26–57. doi :10.1162/posc.2009.17.1.26. ISSN  1530-9274. S2CID  57559199.
  5. ^ Vaidman, Lev (2021), «Многомировая интерпретация квантовой механики», в Zalta, Edward N. (ред.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (ред. осень 2021 г.), Metaphysics Research Lab, Stanford University , получено 25 августа 2023 г.
  6. ^ Фрэнк Дж. Типлер (1994). Физика бессмертия: современная космология, Бог и воскрешение мертвых. Anchor Books. ISBN 978-0-385-46799-5.
  7. ^ Mermin, N. David (2012-07-01). «Комментарий: Квантовая механика: Исправление шаткого разделения». Physics Today . 65 (7): 8–10. Bibcode : 2012PhT....65g...8M. doi : 10.1063/PT.3.1618 . ISSN  0031-9228.
  8. ^ ab Шлосшауэр, Максимилиан; Кофлер, Йоханнес; Цайлингер, Антон (2013-01-06). «Краткий обзор основополагающих установок в отношении квантовой механики». Исследования по истории и философии науки Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Bibcode :2013SHPMP..44..222S. doi :10.1016/j.shpsb.2013.04.004. S2CID  55537196.
  9. ^ Барнум, Ховард; Венер, Стефани; Вильс, Александр (август 2018 г.). «Введение: квантовая теория информации и квантовые основы». Основы физики . 48 (8): 853–856. Bibcode : 2018FoPh...48..853B. doi : 10.1007/s10701-018-0188-6 . ISSN  0015-9018. S2CID  126293060.
  10. ^ ДиВинченцо, Дэвид П.; Фукс, Кристофер А. (2019-02-01). «Квантовые основы». Physics Today . 72 (2): 50–51. Bibcode : 2019PhT....72b..50D. doi : 10.1063/PT.3.4141 . ISSN  0031-9228. S2CID  241052502.
  11. ↑ Для обсуждения происхождения фразы «заткнись и вычисляй» см. Mermin, N. David (2004). «Мог ли Фейнман сказать это?». Physics Today . 57 (5): 10–11. Bibcode : 2004PhT....57e..10M. doi : 10.1063/1.1768652.
  12. ^ Bacciagaluppi, Guido (2012), «Роль декогеренции в квантовой механике», в Zalta, Edward N. (ред.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (зима 2012 г.), Metaphysics Research Lab, Stanford University , получено 25 августа 2023 г.
  13. ^ La nouvelle cuisine , Джон С. Белл, последняя статья Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, второе издание.
  14. ^ Омнес, Роланд (1999). Понимание квантовой механики . Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-00435-8.
  15. ^ Сиддики, Шабнам; Сингх, Чандралекха (2017). «Насколько разнообразны взгляды и подходы преподавателей физики к преподаванию квантовой механики на уровне бакалавриата?». Европейский журнал физики . 38 (3): 035703. Bibcode : 2017EJPh...38c5703S. doi : 10.1088/1361-6404/aa6131 .
  16. ^ Белл, Джон С. (1987), Выразимое и невыразимое в квантовой механике (Кембридж: Издательство Кембриджского университета)
  17. ^ Фэй, Ян (2019). «Копенгагенская интерпретация квантовой механики». В Zalta, Edward N. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии . Исследовательская лаборатория метафизики, Стэнфордский университет.
  18. ^ Camilleri, K.; Schlosshauer, M. (2015). «Нильс Бор как философ эксперимента: бросает ли теория декогеренции вызов учению Бора о классических концепциях?». Исследования по истории и философии современной физики . 49 : 73–83. arXiv : 1502.06547 . Bibcode : 2015SHPMP..49...73C. doi : 10.1016/j.shpsb.2015.01.005. S2CID  27697360.
  19. ^ Паули, Вольфганг (1994) [1958]. «Альберт Эйнштейн и развитие физики». В Enz, CP ; von Meyenn, K. (ред.). Writings on Physics and Philosophy . Berlin: Springer-Verlag. Bibcode :1994wpp..book.....P.
  20. ^ Джон Белл (1990), «Против 'измерения'", Мир физики , 3 (8): 33–41, doi :10.1088/2058-7058/3/8/26
  21. ↑ Нильс Бор (1985) [16 мая 1947 г.], Йорген Калькар (ред.), Нильс Бор: Собрание сочинений, т. 6: Основы квантовой физики I (1926–1932), стр. 451–454
  22. ^ Stenholm, Stig (1983), "To fathom space and time", in Meystre, Pierre (ed.), Quantum Optics, Experimental Gravitation, and Measurement Theory , Plenum Press, p. 121, Роль необратимости в теории измерения подчеркивалась многими. Только таким образом можно получить постоянную запись. Тот факт, что отдельные положения указателя должны иметь асимптотическую природу, обычно связанную с необратимостью, использовался в теории измерения Данери, Лойнджера и Проспери (1962). Он был принят как формальное представление идей Бора Розенфельдом (1966).
  23. ^ Хааке, Фриц (1 апреля 1993 г.), «Классическое движение переменных метра в квантовой теории измерения», Physical Review A , 47 (4): 2506–2517, Bibcode : 1993PhRvA..47.2506H, doi : 10.1103/PhysRevA.47.2506, PMID  9909217
  24. ^ Омнес, Р. (1994). Интерпретация квантовой механики . Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-03669-4. OCLC  439453957.
  25. ^ Беллер, Мара (декабрь 1983 г.). «Теория матриц до Шредингера: философия, проблемы, последствия». Isis . 74 (4): 469–491. doi :10.1086/353357. JSTOR  232208. S2CID  121780437.
  26. ^ "В начале было немного". New Scientist . 2001-02-17 . Получено 2022-01-18 .
  27. ^ Джанас, М.; Каффаро, М.Э.; Джанссен, М. (2022). «Понимание квантовых лотерей». SpringerLink .
  28. ^ Кейт Беккер (2013-01-25). «Квантовая физика терзает ученых уже несколько десятилетий». Boulder Daily Camera . Получено 2013-01-25 .
  29. ^ ab "Назовем мысль о том, что информация может быть базовой категорией, из которой вытекает все остальное, информационным имматериализмом". Информация, имматериализм, инструментализм: старое и новое в квантовой информации. Кристофер Г. Тимпсон
  30. ^ «Физика касается того, что мы можем сказать о природе». (Нильс Бор, цитируется в Petersen, A. (1963). Философия Нильса Бора. Bulletin of the Atomic Scientists , 19(7):8–14.)
  31. ^ Хартл, Дж. Б. (1968). «Квантовая механика индивидуальных систем». Am. J. Phys . 36 (8): 704–712. arXiv : 1907.02953 . Bibcode : 1968AmJPh..36..704H. doi : 10.1119/1.1975096. S2CID  123454773.
  32. ^ "Реляционная квантовая механика (Стэнфордская энциклопедия философии)". Plato.stanford.edu . Получено 24.01.2011 .
  33. ^ Для получения дополнительной информации см. Carlo Rovelli (1996). "Relational Quantum Mechanics". International Journal of Theoretical Physics . 35 (8): 1637–1678. arXiv : quant-ph/9609002 . Bibcode :1996IJTP...35.1637R. doi :10.1007/BF02302261. S2CID  16325959.
  34. ^ Тимпсон, Кристофер Гордон (2008). «Квантовый байесианизм: исследование» (постскриптум) . Исследования по истории и философии науки Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 39 (3): 579–609. arXiv : 0804.2047 . Bibcode : 2008SHPMP..39..579T. doi : 10.1016/j.shpsb.2008.03.006. S2CID  16775153.
  35. ^ Mermin, N. David (2012-07-01). «Комментарий: Квантовая механика: Исправление шаткого разделения». Physics Today . 65 (7): 8–10. Bibcode : 2012PhT....65g...8M. doi : 10.1063/PT.3.1618 . ISSN  0031-9228.
  36. ^ Баб, Джеффри (2016). Bananaworld: Квантовая механика для приматов . Оксфорд: Oxford University Press. стр. 232. ISBN 978-0198718536.
  37. ^ Ladyman, James; Ross, Don; Spurrett, David; Collier, John (2007). Every Thing Must Go: Metaphysics Naturalized . Оксфорд: Oxford University Press. С. 184. ISBN 9780199573097.
  38. ^ О «партиципаторном реализме» см., например, Fuchs, Christopher A. (2017). «О партиципаторном реализме». В Дареме, Ian T.; Rickles, Dean (ред.). Информация и взаимодействие: Эддингтон, Уилер и пределы знания . arXiv : 1601.04360 . Bibcode : 2016arXiv160104360F. ISBN
     9783319437606. OCLC  967844832.
    Фукс, Кристофер А.; Тимпсон, Кристофер Г. «Имеет ли смысл реализм участия? Роль наблюдателя в квантовой теории». FQXi: Институт фундаментальных вопросов . Получено 18 апреля 2017 г.
  39. ^ Кабельо, Адан (2017). «Интерпретации квантовой теории: карта безумия». В Ломбарди, Олимпия ; Фортин, Себастьян; Холик, Федерико; Лопес, Кристиан (ред.). Что такое квантовая информация?. Издательство Кембриджского университета. стр. 138–143. arXiv : 1509.04711 . Bibcode : 2015arXiv150904711C. doi : 10.1017/9781316494233.009. ISBN 9781107142114. S2CID  118419619.
  40. ^ Модлин, Т. (1995). «Почему теория Бома решает проблему измерения». Философия науки . 62 (3): 479–483. doi :10.1086/289879. S2CID  122114295.
  41. ^ Дурр, Д.; Занги, Н.; Голдштейн, С. (14 ноября 1995 г.). «Бомовская механика как основа квантовой механики». arXiv : quant-ph/9511016 .Также опубликовано в Cushing, JT; Fine, Arthur; Goldstein, S. (17 апреля 2013 г.). Bohmian Mechanics and Quantum Theory: An Appraisal. Springer Science & Business Media. стр. 21–43. ISBN 978-94-015-8715-0.
  42. ^ "Quantum Nocality – Cramer". Npl.washington.edu. Архивировано из оригинала 2010-12-29 . Получено 2011-01-24 .
  43. ^ фон Нейман, Джон. (1932/1955). Математические основы квантовой механики . Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. Перевод Роберта Т. Бейера.
  44. ^ Эсфельд, Майкл (1999). «Обзор эссе: взгляд Вигнера на физическую реальность». Исследования по истории и философии современной физики . 30B : 145–154.
  45. ^ Шрайбер, Цви (1995). «Девять жизней кота Шрёдингера». arXiv : quant-ph/9501014 .
  46. ^ de Barros, J. Acacio; Oas, Gary (октябрь 2017 г.). «Можем ли мы опровергнуть гипотезу о том, что сознание вызывает коллапс в квантовой механике?». Foundations of Physics . 47 (10): 1294–1308. arXiv : 1609.00614 . doi : 10.1007/s10701-017-0110-7. ISSN  0015-9018.
  47. ^ Ломбарди, Олимпия ; Дикс, Деннис (12.11.2002). «Модальные интерпретации квантовой механики». Стэнфордская энциклопедия философии . Science.uva.nl . Получено 24.01.2011 .
  48. ^ Битбол, Мишель (1996). Философия квантовой механики Шредингера. Дордрехт: Springer Netherlands. ISBN 978-94-009-1772-9. OCLC  851376153.
  49. ^ Шоттки, Уолтер (1921). «Каузальная проблема квантовой теории как eine Grundfrage der Modernen Naturforschung überhaupt». Naturwissenschaften . 9 (25): 492–496. Бибкод : 1921NW......9..492S. дои : 10.1007/BF01494985. S2CID  22228793.
  50. ^ Шоттки, Уолтер (1921). «Каузальная проблема квантовой теории как eine Grundfrage der Modernen Naturforschung überhaupt». Naturwissenschaften . 9 (26): 506–511. Бибкод : 1921NW......9..506S. дои : 10.1007/BF01496025. S2CID  26246226.
  51. ^ Ватанабэ, Сатоси (1955). «Симметрия физических законов. Часть III. Предсказание и ретроспекция». Reviews of Modern Physics . 27 (2): 179–186. Bibcode : 1955RvMP...27..179W. doi : 10.1103/revmodphys.27.179. hdl : 10945/47584 . S2CID  122168419.
  52. ^ Ааронов, Ю.; и др. (1964). «Симметрия времени в квантовом процессе измерения». Physical Review . 134 (6B): B1410–1416. Bibcode : 1964PhRv..134.1410A. doi : 10.1103/physrev.134.b1410.
  53. ^ Ааронов, Ю. и Вайдман, Л. «О переформулировке квантовой механики с двумя состояниями». Physica Scripta , том T76, стр. 85–92 (1998).
  54. ^ Уортон, КБ (2007). «Симметричная во времени квантовая механика». Основы физики . 37 (1): 159–168. Bibcode :2007FoPh...37..159W. doi :10.1007/s10701-006-9089-1. S2CID  123086913.
  55. ^ Уортон, КБ (2010). «Новая интерпретация уравнения Клейна–Гордона». Основы физики . 40 (3): 313–332. arXiv : 0706.4075 . Bibcode :2010FoPh...40..313W. doi :10.1007/s10701-009-9398-2. S2CID  121170138.
  56. ^ Хини, МБ (2013). «Симметричная интерпретация уравнения Клейна–Гордона». Основы физики . 43 (6): 733–746. arXiv : 1211.4645 . Bibcode :2013FoPh...43..733H. doi :10.1007/s10701-013-9713-9. S2CID  118770571.
  57. ^ Якир Ахаронов, Лев Вайдман: Векторный формализм двух состояний квантовой механики: обновленный обзор . В: Хуан Гонсало Муга, Рафаэль Сала Маято, Иньиго Эгускиса (ред.): Время в квантовой механике , том 1, конспекты лекций по физике 734, стр. 399–447, 2-е изд., Springer, 2008, ISBN 978-3- 540-73472-7 , doi :10.1007/978-3-540-73473-4_13, arXiv :quant-ph/0105101, стр. 443 
  58. ^ Фригг, Роман. "Теория GRW (модель квантовой механики Жирарди, Римини, Вебера)" (PDF) . В Гринбергер, Даниэль; Хентшель, Клаус; Вайнерт, Фридель (ред.). Компендиум квантовой физики . Springer. стр. 266–270. doi :10.1007/978-3-540-70626-7_81. Архивировано из оригинала (PDF) 24-06-2016 . Получено 24-01-2011 .
  59. ^ Олимпия, Ломбарди ; Фортин, Себастьян; Федерико, Холик; Кристиан, Лопес (2017). «Интерпретации квантовой теории: Карта безумия». Что такое квантовая информация? . стр. 138–144. arXiv : 1509.04711 . doi :10.1017/9781316494233.009. ISBN 9781107142114. OCLC  965759965. S2CID  118419619.
  60. ^ Джон Л. Хейлброн (1988), «Самые ранние миссионеры Копенгагенского духа», в E. Ullmann-Margalit (ред.), Science in Reflection , стр. 201–233, Это разрешение ЭПР, которое Розен позже охарактеризовал как условие, что «[физическая] реальность — это все, что способна описать квантовая механика», было одобрено за свою ясность близкими соратниками Бора. Гейзенбергу, Клейну и Крамерсу особенно понравилось сведение мысленного эксперимента ЭПР к знакомой задаче о диафрагме с отверстиями. Возможно, самые интересные ответы поступили от старого друга Бора, физика К. В. Озеена, и от его нового союзника, физика-философа Филиппа Франка. Озеен наконец понял то, что он теперь осознал, что Бор говорил все это время: до измерения состояние атома по отношению к измеряемой величине не определено. Фрэнк увидел, что Бор действительно зациклил ЭПР на существенной двусмысленности. Больше всего Фрэнку понравилось то, что физики должны избегать термина и концепции «физической реальности». Он понял, что Бор имел в виду, что дополнительность характеризует процедуры измерения, а не измеряемые вещи. Бор признал, что именно это он и имел в виду.
  61. ^ Henrik Zinkernagel (2016), "Niels Bohr on the wave function and the classical/quantum divide", Studies in History and Philosophy of Modern Physics , 53 : 9–19, arXiv : 1603.00353 , Bibcode :2016SHPMP..53....9Z, doi :10.1016/j.shpsb.2015.11.001, S2CID  18890207, Для начала, обсуждения копенгагенской интерпретации в литературе неоднозначны между двумя различными взглядами на волновую функцию, оба из которых, конечно, принимают интерпретацию Борна. Иногда копенгагенская (и боровская) интерпретация связана с эпистемическим взглядом на квантовое состояние, согласно которому квантовое состояние является всего лишь представлением наших знаний о физической системе и, таким образом, не является реально существующей сущностью сама по себе. С этой точки зрения «коллапс» волновой функции не является физическим процессом, а просто отражает обновление нашей информации о системе; см., например, Zeilinger (1999). Напротив, копенгагенская интерпретация также была связана с онтологическим представлением квантового состояния, в котором волновая функция каким-то образом описывает реальную волну, а коллапс является реальным физическим процессом – предположительно, вызванным наблюдателем. Это онтологическое представление обычно приписывается фон Нейману в его учебнике по квантовой механике 1932 года; см., например, Henderson (2010). [...] Таким образом, для Бора волновая функция является представлением квантовой системы в определенном, классически описанном, экспериментальном контексте. Необходимо сделать три важных замечания относительно этой контекстуальности: 1) Когда выполняется измерение (то есть когда была сделана необратимая запись; см. ниже), то контекст меняется, и, следовательно, меняется волновая функция. Формально это можно рассматривать как «коллапс» волновой функции, при этом квадратные кавычки указывают на то, что речь не идет о физическом процессе, в котором реальная волна коллапсирует.
  62. ^ W. Heisenberg (1955), "The Development of the Interpretation of the Quantum Theory", в W. Pauli (ed.), Essays greeting to Niels Bohr on the seventyth birthday , Pergamon Press, Конечно, вполне оправданно представить себе этот переход от возможного к действительному, перенесенным в более раннюю точку времени, поскольку сам наблюдатель не производит переход; но его нельзя перенести назад во время, когда составная система была еще отделена от внешнего мира, потому что такое предположение не было бы совместимо с действительностью квантовой механики для замкнутой системы. Из этого мы видим, что система, отрезанная от внешнего мира, является потенциальной, но не актуальной по своему характеру, или, как часто выражался Бор, что система не может быть описана в терминах классических понятий. Мы можем сказать, что состояние замкнутой системы, представленное вектором Гильберта, действительно объективно, но не реально, и что классическая идея "объективно реальных вещей" должна здесь, в этой степени, быть отвергнута.
  63. ↑ Нильс Бор (1958), «Квантовая физика и философия — причинность и дополнительность», Очерки 1958–1962 гг. по атомной физике и человеческому знанию , стр. 3. Описание атомных явлений в этом отношении носит совершенно объективный характер в том смысле, что не делается явных ссылок на какого-либо отдельного наблюдателя и что, следовательно, при надлежащем учете релятивистских требований, при передаче информации не возникает никакой двусмысленности.
  64. ^ Элицур, Авшалом К.; Коэн, Элиаху; Окамото, Рё; Такеучи, Шигеки (2018). «Нелокальные изменения положения фотона, выявленные квантовыми маршрутизаторами». Scientific Reports . 8 (1): 7730. arXiv : 1707.09483 . Bibcode :2018NatSR...8.7730E. doi :10.1038/s41598-018-26018-y. PMC 5955892 . PMID  29769645. 
  65. ^ Мартин-Дюссо, П.; Ровелли, К.; Заламеа, Ф. (2019). «Понятие локальности в реляционной квантовой механике». Основы физики . 49 (2): 96–106. arXiv : 1806.08150 . Bibcode :2019FoPh...49...96M. doi :10.1007/s10701-019-00234-6. S2CID  50796079.
  66. ^ Smerlak, Matteo; Rovelli, Carlo (2007-03-01). "Relational EPR". Foundations of Physics . 37 (3): 427–445. arXiv : quant-ph/0604064 . Bibcode :2007FoPh...37..427S. doi :10.1007/s10701-007-9105-0. ISSN  0015-9018. S2CID  11816650.
  67. ^ Пиенаар, Жак (2019). «Комментарий к «Понятию локальности в реляционной квантовой механике»". Основы физики . 49 (12): 1404–1414. arXiv : 1807.06457 . Bibcode : 2019FoPh...49.1404P. doi : 10.1007/s10701-019-00303-w. S2CID  119473777.
  68. ^ П. А. М. Дирак, Недостатки квантовой теории поля, в книге Поля Адриена Мориса Дирака, Б. Н. Курсуноглу и Э. П. Вигнера, редакторы (Кембриджский университет, Кембридж, 1987) стр. 194
  69. ^ Дуарте, Ф. Дж. (2014). Квантовая оптика для инженеров . Нью-Йорк: CRC. ISBN 978-1439888537.
  70. ^ Zeh, HD (июль 2011). «Интерпретация квантовой теории Фейнманом». The European Physical Journal H . 36 (1): 63–74. arXiv : 0804.3348 . doi :10.1140/epjh/e2011-10035-2. ISSN  2102-6459.
  71. ^ Ван Кампен, НГ (2008). «Скандал квантовой механики». Американский журнал физики 76: 989.
  72. ^ Лэмб, У. Э. (2001). «Суперклассическая квантовая механика: лучшая интерпретация нерелятивистской квантовой механики». Американский журнал физики. 69: 413–421.

Источники

Дальнейшее чтение

Почти все авторы ниже — профессиональные физики.

Внешние ссылки

В Викицитатнике есть цитаты, связанные с интерпретациями квантовой механики .
В Викиверситете есть обучающие ресурсы по теме « Понимание квантовой механики»