stringtranslate.com

Интерпретации квантовой механики

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

Несмотря на почти сто лет дебатов и экспериментов, среди физиков и философов физики не было достигнуто консенсуса относительно того, какая интерпретация лучше всего «представляет» реальность. [1] [2]

Примеры различных интерпретаций включают копенгагенскую интерпретацию , интерпретацию многих миров , кбизм и теорию де Бройля-Бома .

История

Влиятельные фигуры в интерпретации квантовой механики

Определение терминов квантовых теоретиков, таких как волновая функция и матричная механика , проходило через многие этапы. Например, Эрвин Шрёдингер первоначально рассматривал волновую функцию электрона как плотность его заряда, размазанную по пространству, но Макс Борн переосмыслил абсолютное квадратичное значение волновой функции как плотность вероятности электрона, распределенную в пространстве; [3] : 24–33  правило Борна , как его теперь называют, соответствовало эксперименту, тогда как теория плотности заряда Шрёдингера — нет.

Взгляды нескольких первых пионеров квантовой механики, таких как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг , часто группируются как « копенгагенская интерпретация », хотя физики и историки физики утверждают, что эта терминология скрывает различия между обозначаемыми таким образом взглядами. [3] [4] Идеи копенгагенского типа никогда не были общепринятыми, 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 никогда не исчезает». [7] В качестве примерного руководства по развитию господствующей точки зрения в 1990-е и 2000-е годы «моментальный снимок» мнений был собран 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. Основной вывод авторов заключается в том, что « копенгагенская интерпретация по-прежнему господствует», получив наибольшее количество голосов в их опросе (42%), помимо того, что многомировая интерпретация становится все более известной: «копенгагенская интерпретация по-прежнему господствует здесь, особенно если мы объединим В опросе Тегмарка интерпретация Эверетта получила 17% голосов, что аналогично числу голосов (18%) в нашем опросе».

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

Природа

В той или иной степени все интерпретации квантовой механики имеют два общих качества:

  1. Они интерпретируют формализм — набор уравнений и принципов для генерации прогнозов посредством ввода начальных условий.
  2. Они интерпретируют феноменологию — набор наблюдений, в том числе полученных в результате эмпирических исследований и полученных неформально, таких как человеческий опыт однозначного мира.

В разных интерпретациях различаются два качества:

  1. Эпистемология - утверждения о возможности, масштабах и средствах соответствующего познания мира.
  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 — это регулярность результатов (эпистемический), тогда как причинный механизм может регулировать результаты (онтический). Явление может получать интерпретацию как онтическую, так и эпистемическую . Например, индетерминизм можно объяснить ограничениями человеческого наблюдения и восприятия (эпистемический) или объяснить внутренней физической случайностью (онтический). Смешение эпистемического и онтического — если, например, предположить, что общий закон на самом деле «управляет» результатами и что утверждение о регулярности играет роль причинного механизма — является категориальной ошибкой .

В широком смысле научная теория может рассматриваться как предлагающая научный реализм — приблизительно верное описание или объяснение мира природы — или может восприниматься как антиреализм. Реалистическая позиция ищет эпистемологическое и онтическое, тогда как антиреалистическая позиция ищет эпистемологическое, но не онтическое. В первой половине 20-го века антиреализм представлял собой главным образом логический позитивизм , который стремился исключить ненаблюдаемые аспекты реальности из научной теории.

С 1950-х годов антиреализм становится более скромным, обычно это инструментализм , позволяющий говорить о ненаблюдаемых аспектах, но в конечном итоге отвергающий сам вопрос реализма и позиционирующий научную теорию как инструмент, помогающий людям делать предсказания, а не для достижения метафизического понимания мира. Инструменталистскую точку зрения отражает знаменитая цитата Дэвида Мермина «Заткнись и посчитай», которую часто ошибочно приписывают Ричарду Фейнману . [11]

Другие подходы к решению концептуальных проблем вводят новый математический формализм и, таким образом, предлагают альтернативные теории с их интерпретациями. Примером является механика Бома , эмпирическая эквивалентность которой с тремя стандартными формализмами — волновой механикой Шредингера , матричной механикой Гейзенберга и формализмом интеграла по траекториям Фейнмана — была продемонстрирована.

Проблемы интерпретации

  1. Абстрактная, математическая природа квантовых теорий поля : математическая структура квантовой механики абстрактна без четкой интерпретации ее величин.
  2. Существование явно недетерминированных и необратимых процессов: в классической теории поля легко выводятся физические свойства в данном месте поля. В большинстве математических формулировок квантовой механики измерению отводится особая роль в теории, поскольку это единственный процесс, который может вызвать неунитарную, необратимую эволюцию состояния.
  3. Роль наблюдателя в определении результатов: интерпретации копенгагенского типа предполагают, что волновая функция является вычислительным инструментом и представляет реальность только сразу после измерения, возможно, выполненного наблюдателем; Интерпретации Эверетта допускают, что все возможности могут быть реальными и что процесс взаимодействий типа измерения вызывает эффективный процесс ветвления. [12]
  4. Классически неожиданные корреляции между удаленными объектами: запутанные квантовые системы , как показано в парадоксе ЭПР , подчиняются статистике, которая, кажется, нарушает принципы локальной причинности . [13]
  5. Дополнительность предлагаемых описаний: дополнительность утверждает, что ни один набор классических физических концепций не может одновременно относиться ко всем свойствам квантовой системы. Например, волновое описание A и корпускулярное описание B могут описывать квантовую систему S , но не одновременно. Это означает, что состав физических свойств S не подчиняется правилам классической логики высказываний при использовании пропозициональных связок (см. « Квантовая логика »). Как и контекстуальность, «причина дополнительности лежит в некоммутативности операторов», описывающих квантовые объекты (Omnès 1999).
  6. Быстро растущая сложность, намного превышающая нынешние вычислительные возможности человека, по мере увеличения размера системы: поскольку пространство состояний квантовой системы экспоненциально по количеству подсистем, трудно получить классические приближения.
  7. Контекстуальное поведение систем локально: Квантовая контекстуальность демонстрирует, что классические интуиции, в которых свойства системы имеют определенные значения, независимые от способа их измерения, терпят неудачу даже для локальных систем. Кроме того, физические принципы, такие как принцип тождества неразличимого Лейбница, больше не применимы в квантовой области, что сигнализирует о том, что большинство классических интуиций могут быть неверными в отношении квантового мира.

Влиятельные интерпретации

Копенгагенская интерпретация

Копенгагенская интерпретация представляет собой совокупность взглядов на значение квантовой механики, приписываемых главным образом Нильсу Бору и Вернеру Гейзенбергу . Это один из старейших подходов к квантовой механике, поскольку его особенности относятся к периоду развития квантовой механики в 1925–1927 годах, и он остается одним из наиболее широко преподаваемых. [14] [15] Не существует окончательного исторического утверждения о том, что такое копенгагенская интерпретация, и, в частности, существовали фундаментальные разногласия между взглядами Бора и Гейзенберга. [16] [17] Например, Гейзенберг подчеркивал резкий «разрыв» между наблюдателем (или инструментом) и наблюдаемой системой, [18] : 133,  в то время как Бор предлагал интерпретацию, независимую от субъективного наблюдателя или измерения или коллапс, который основан на «необратимом» или фактически необратимом процессе, который придает классическое поведение «наблюдения» или «измерения». [19] [20] [21] [22]

Общие черты интерпретаций копенгагенского типа включают идею о том, что квантовая механика по своей сути индетерминирована, с вероятностями, рассчитанными с использованием правила Борна , и принцип дополнительности , который утверждает, что объекты обладают определенными парами дополнительных свойств, которые не могут наблюдаться или измеряться одновременно. Более того, акт «наблюдения» или «измерения» объекта необратим, никакая истина не может быть приписана объекту иначе как по результатам его измерения и, следовательно, имеет черты инструментализма . Интерпретации копенгагенского типа утверждают, что квантовые описания объективны, поскольку они независимы от умственного произвола физиков. [23] : 85–90  Статистическая интерпретация волновых функций, предложенная Максом Борном, резко отличается от первоначального замысла Шредингера, который заключался в том, чтобы создать теорию с непрерывной эволюцией во времени и в которой волновые функции напрямую описывали физическую реальность. [3] : 24–33  [24]

Множество миров

Многомировая интерпретация — это интерпретация квантовой механики, в которой универсальная волновая функция всегда подчиняется одним и тем же детерминированным обратимым законам; в частности, не происходит (недетерминированного и необратимого ) коллапса волновой функции , связанного с измерением. Утверждается, что явления, связанные с измерением, объясняются декогеренцией , которая возникает, когда состояния взаимодействуют с окружающей средой. Точнее, части волновой функции, описывающие наблюдателей, все больше переплетаются с частями волновой функции, описывающими их эксперименты. Хотя все возможные результаты экспериментов по-прежнему лежат в основе волновой функции, время, в которое они коррелируют с наблюдателями, эффективно «разделяет» Вселенную на взаимно ненаблюдаемые альтернативные истории .

Квантовые информационные теории

Квантово-информационные подходы [25] [26] привлекают растущую поддержку. [27] [8] Они подразделяются на два вида. [28]

Состояние не является объективным свойством отдельной системы, а представляет собой информацию, полученную на основе знаний о том, как была подготовлена ​​система, которую можно использовать для прогнозирования будущих измерений. ...Квантово-механическое состояние, являющееся суммой информации наблюдателя об отдельной физической системе, изменяется как по динамическим законам, так и всякий раз, когда наблюдатель получает новую информацию о системе в процессе измерения. Существование двух законов эволюции вектора состояния... становится проблематичным только в том случае, если считать, что вектор состояния является объективным свойством системы... «Редукция волнового пакета» действительно происходит в сознании человека. наблюдателя не из-за какого-то уникального физического процесса, который там происходит, а только потому, что состояние является конструкцией 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 объяснения одной и той же серии событий: например, для одного наблюдателя в данный момент времени система может находиться в одном и том же состоянии. , «свернувшееся» собственное состояние , в то время как для другого наблюдателя в то же время оно может находиться в суперпозиции двух или более состояний. Следовательно, если квантовая механика должна быть законченной теорией, реляционная квантовая механика утверждает, что понятие «состояние» описывает не саму наблюдаемую систему, а отношения или корреляцию между системой и ее наблюдателем (наблюдателями). Вектор состояния традиционной квантовой механики становится описанием корреляции некоторых степеней свободы наблюдателя по отношению к наблюдаемой системе. Однако реляционная квантовая механика считает, 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 корреляции, обсуждавшейся выше. Таким образом, физическое содержание теории касается не самих объектов, а отношений между ними. [32] [33]

Кбизм

QBism , который первоначально обозначал «квантовый байесианство», представляет собой интерпретацию квантовой механики, которая рассматривает действия и опыт агента как центральные проблемы теории. Эта интерпретация отличается использованием субъективного байесовского подхода к вероятностям для понимания квантовомеханического правила Борна как нормативного дополнения к правильному принятию решений. Кбизм опирается на области квантовой информации и байесовской вероятности и стремится устранить загадки интерпретации, которые преследуют квантовую теорию.

Кбизм занимается общими вопросами интерпретации квантовой теории о природе суперпозиции волновых функций , квантовых измерений и запутанности . [34] [35] Согласно QBism, многие, но не все, аспекты квантового формализма носят субъективный характер. Например, в этой интерпретации квантовое состояние не является элементом реальности — вместо этого оно отражает степень уверенности агента в возможных результатах измерений. По этой причине некоторые философы науки считали кбизм формой антиреализма . [36] [37] Авторы интерпретации не согласны с этой характеристикой, предполагая вместо этого, что теория более правильно соответствует своего рода реализму, который они называют «реализмом участия», в котором реальность состоит из большего , чем может быть уловлено любым предполагаемым третьим объектом. человек счет этого. [38] [39]

Последовательные истории

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

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

Ансамблевая интерпретация

Ансамблевая интерпретация , также называемая статистической интерпретацией, может рассматриваться как минималистская интерпретация. То есть он утверждает, что делает наименьшее количество предположений, связанных со стандартной математикой. Он в полной мере использует статистическую интерпретацию Борна. Интерпретация утверждает, что волновая функция не применима к отдельной системе – например, к отдельной частице – а представляет собой абстрактную статистическую величину, которая применима только к ансамблю (огромному множеству) одинаково подготовленных систем или частиц. По словам Эйнштейна:

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

-  Эйнштейн в книге «Альберт Эйнштейн: философ-ученый» , изд. П. А. Шилпп (Harper & Row, Нью-Йорк)

Самым известным современным сторонником ансамблевой интерпретации 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 , позже расширенная Дэвидом Бомом для включения измерений. Частицы, которые всегда имеют свое положение, управляются волновой функцией. Волновая функция развивается в соответствии с волновым уравнением Шредингера и никогда не разрушается. Теория действует в едином пространстве-времени, нелокальна и детерминирована. Одновременное определение положения и скорости частицы подчиняется обычному ограничению принципа неопределенности . Теория считается теорией скрытых переменных и, принимая во внимание 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 представляет собой интерпретацию квантовой механики, вдохновленную теорией поглотителя Уилера-Фейнмана . [42] Он описывает коллапс волновой функции как результат симметричной во времени транзакции между волной возможности от источника к приемнику (волновая функция) и волной возможности от приемника к источнику (комплексно-сопряженная волна функция). Эта интерпретация квантовой механики уникальна тем, что она не только рассматривает волновую функцию как реальную сущность, но и комплексно-сопряженную волновую функцию, которая появляется в правиле Борна для вычисления ожидаемого значения наблюдаемой, также как реальную.

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 широко развита Юджином Вигнером , который утверждал, что сознание экспериментатора (или, возможно, даже сознание собаки) имело решающее значение для коллапса, но позже он отказался от этой интерпретации. [44] [45]

Квантовая логика

Квантовую логику можно рассматривать как своего рода пропозициональную логику, подходящую для понимания очевидных аномалий, касающихся квантовых измерений, особенно тех, которые касаются композиции операций измерения дополнительных переменных. Эта область исследований и ее название возникли в статье 1936 года Гаррета Биркгоффа и Джона фон Неймана , которые попытались примирить некоторые очевидные несоответствия классической булевой логики с фактами, связанными с измерениями и наблюдениями в квантовой механике.

Модальные интерпретации квантовой теории

Модальные интерпретации квантовой механики были впервые предложены в 1972 году Басом ван Фраассеном в его статье «Формальный подход к философии науки». Ван Фраассен ввёл различие между динамическим состоянием, которое описывает то, что может быть правдой о системе и которое всегда развивается в соответствии с уравнением Шредингера, и состоянием ценности , которое указывает, что на самом деле верно о системе в данный момент времени. Термин «модальная интерпретация» теперь используется для описания более широкого набора моделей, возникших на основе этого подхода. Стэнфордская энциклопедия философии описывает несколько версий, включая предложения Кохена , Дикса , Клифтона, Диксона и Баба . [46] Согласно Мишелю Битболю , взгляды Шрёдингера на интерпретацию квантовой механики прошли целых четыре стадии, закончившись точкой зрения без коллапса, которая во многом напоминает интерпретации Эверетта и ван Фраассена. Поскольку Шредингер придерживался своего рода постмахистского нейтрального монизма , в котором «материя» и «разум» являются лишь различными аспектами или расположением одних и тех же общих элементов, трактовка волновой функции как онтической и трактовка ее как эпистемическая стали взаимозаменяемыми. [47]

Симметричные во времени теории

Симметричные по времени интерпретации квантовой механики были впервые предложены Уолтером Шоттки в 1921 году. [48] [49] Было предложено несколько теорий, которые изменяют уравнения квантовой механики, чтобы они были симметричными относительно обращения времени. [50] [51] [52] [53] [54] [55] (См. теорию временной симметрии Уиллера-Фейнмана .) Это создает ретропричинность : события в будущем могут влиять на события в прошлом, точно так же, как события в прошлом. может повлиять на них в будущем. В этих теориях одно измерение не может полностью определить состояние системы (что делает их разновидностью теории скрытых переменных ), но, учитывая два измерения, выполненные в разное время, можно вычислить точное состояние системы на всех промежуточных уровнях. раз. Таким образом, коллапс волновой функции — это не физическое изменение системы, а просто изменение наших знаний о ней вследствие второго измерения. Точно так же они объясняют запутанность не настоящим физическим состоянием, а просто иллюзией, созданной игнорированием ретропричинности. Точка, в которой две частицы кажутся «запутанными», — это просто точка, в которой каждая частица находится под влиянием событий, которые произойдут с другой частицей в будущем.

Не все сторонники симметричной по времени причинности выступают за модификацию унитарной динамики стандартной квантовой механики. Так, ведущий представитель векторного формализма с двумя состояниями Лев Вайдман утверждает, что векторный формализм с двумя состояниями хорошо согласуется с многомировой интерпретацией Хью Эверетта . [56]

Другие интерпретации

Помимо основных интерпретаций, обсуждавшихся выше, был предложен ряд других интерпретаций, которые по тем или иным причинам не оказали значительного научного влияния. Они варьируются от предложений ведущих физиков до более оккультных идей квантового мистицизма .

Связанные понятия

Некоторые идеи обсуждаются в контексте интерпретации квантовой механики, но не обязательно сами по себе считаются интерпретациями.

Квантовый дарвинизм

Квантовый дарвинизм — это теория, призванная объяснить возникновение классического мира из квантового мира в результате процесса дарвиновского естественного отбора , вызванного взаимодействием окружающей среды с квантовой системой; где множество возможных квантовых состояний отбираются в пользу стабильного состояния указателя . Он был предложен в 2003 году Войцехом Зуреком и группой сотрудников, в том числе Оливье, Пуленом, Пасом и Блюм-Когоутом. Развитие теории обусловлено интеграцией ряда тем исследований Зурека, которые он проводил в течение двадцати пяти лет, включая состояния указателя , энселекцию и декогеренцию .

Теории объективного коллапса

Теории объективного коллапса отличаются от копенгагенской интерпретации тем, что рассматривают как волновую функцию, так и процесс коллапса как онтологически объективные (это означает, что 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, индетерминистическими теориями без скрытых переменных. Стандартная квантовая механика не определяет какой-либо механизм коллапса; квантовую механику необходимо будет расширить, если объективный коллапс верен. Требование расширения означает, что теории объективного коллапса являются альтернативой квантовой механике, а не ее интерпретацией. Примеры включают в себя

Сравнения

Наиболее распространенные интерпретации сведены в таблицу ниже. Значения, показанные в ячейках таблицы, не лишены противоречий, поскольку точные значения некоторых задействованных понятий неясны и, по сути, сами находятся в центре споров вокруг данной интерпретации. Еще одну таблицу, сравнивающую интерпретации квантовой теории, см. В ссылке. [58]

Не существует экспериментальных данных, которые бы различали эти интерпретации. В этом смысле физическая теория верна и согласуется сама с собой и с реальностью; трудности возникают только тогда, когда пытаются «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 история нескольких волн.
  3. ^ Но квантовая логика более ограничена в применимости, чем когерентные истории.
  4. ^ Квантовая механика рассматривается как способ предсказания наблюдений или теория измерения.
  5. ^ Наблюдатели разделяют универсальную волновую функцию на ортогональные наборы переживаний.
  6. ^ В интерпретации непротиворечивых историй коллапс является законной вычислительной процедурой при описании подготовки квантовой системы, но он представляет собой не что иное, как удобный способ расчета условных вероятностей.
  7. ^ При интерпретации непротиворечивых историй наблюдателям необходимо выбрать конкретное семейство непротиворечивых историй (т. е. структуру), что позволяет рассчитывать вероятности физических событий. Однако наблюдатели играют чисто пассивную роль, подобно тому, как фотограф выбирает конкретный кадр при съемке.
  8. ^ В ТИ коллапс вектора состояния интерпретируется как завершение транзакции между эмиттером 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 зависит от системы отсчета наблюдателя.
  13. ^ Первоначально интерпретация была представлена ​​как локальная, [65] , но вопрос о том, корректна ли локальность в RQM, остается спорным. [66]
  14. ^ Волновая функция просто кодирует ожидания агента относительно будущего опыта. Оно не более реально, чем распределение вероятностей в субъективном байесовстве .
  15. ^ Квантовая теория — это инструмент, который любой агент может использовать, чтобы управлять своими ожиданиями. Прошлое вступает в игру лишь постольку, поскольку индивидуальный опыт и темперамент агента влияют на его априорные действия.
  16. ^ Хотя QBism избегает этой терминологии. Изменение волновой функции, которую агент приписывает системе в результате полученного опыта, представляет собой изменение его или ее убеждений относительно дальнейшего опыта, который они могут получить. См. Доксастическую логику .
  17. ^ Наблюдатели или, точнее, участники так же важны для формализма, как и системы, с которыми они взаимодействуют.

Тихий подход

Хотя сегодня мнения по интерпретации открыто и широко обсуждаются, так было не всегда. Ярким представителем тенденции к молчанию был Поль Дирак , который однажды написал: «Интерпретацией квантовой механики занимались многие авторы, и я не хочу обсуждать это здесь. Я хочу заняться более фундаментальными вещами». [67] Эта позиция не является редкостью среди практиков квантовой механики. [68] Другие, такие как Нико ван Кампен и Уиллис Ламб , открыто критиковали неортодоксальные интерпретации квантовой механики. [69] [70]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мюррей Гелл-Манн - Интерпретации квантовой механики - Сумма Фейнмана по историям - EPR Бертлемана 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. ^ Шлоссхауэр, Максимилиан; Кофлер, Йоханнес; Цайлингер, Антон (01 августа 2013 г.). «Снимок основополагающих взглядов на квантовую механику». Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Бибкод : 2013ШПМП..44..222С. дои :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 . Уайли-Интерсайенс. ISBN 9780471439585.
  4. ^ Камиллери, Кристиан (1 февраля 2009 г.). «Построение мифа Копенгагенской интерпретации». Перспективы науки . 17 (1): 26–57. дои : 10.1162/posc.2009.17.1.26. ISSN  1530-9274. S2CID  57559199.
  5. ^ Вайдман, Лев (2021), «Многомировая интерпретация квантовой механики», в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. осенью 2021 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2023 г. -08-25
  6. ^ Фрэнк Дж. Типлер (1994). Физика бессмертия: современная космология, Бог и воскресение мертвых. Якорные книги. ISBN 978-0-385-46799-5.
  7. ^ Мермин, Н. Дэвид (01 июля 2012 г.). «Комментарий: Квантовая механика: исправление ошибочного раскола». Физика сегодня . 65 (7): 8–10. Бибкод :2012ФТ....65г...8М. дои : 10.1063/PT.3.1618 . ISSN  0031-9228.
  8. ^ аб Шлоссхауэр, Максимилиан; Кофлер, Йоханнес; Цайлингер, Антон (6 января 2013 г.). «Снимок фундаментального отношения к квантовой механике». Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Бибкод : 2013ШПМП..44..222С. дои :10.1016/j.shpsb.2013.04.004. S2CID  55537196.
  9. ^ Барнум, Ховард; Венер, Стефани; Вилце, Александр (август 2018 г.). «Введение: квантовая теория информации и квантовые основы». Основы физики . 48 (8): 853–856. Бибкод : 2018FoPh...48..853B. дои : 10.1007/s10701-018-0188-6 . ISSN  0015-9018. S2CID  126293060.
  10. ^ ДиВинченцо, Дэвид П .; Фукс, Кристофер А. (01 февраля 2019 г.). «Квантовые основы». Физика сегодня . 72 (2): 50–51. Бибкод :2019ФТ....72б..50Д. дои : 10.1063/PT.3.4141 . ISSN  0031-9228. S2CID  241052502.
  11. ^ Обсуждение происхождения фразы «заткнись и посчитай» см. в Mermin, N. David (2004). «Мог ли Фейнман сказать это?». Физика сегодня . 57 (5): 10–11. Бибкод : 2004PhT....57e..10M. дои : 10.1063/1.1768652.
  12. ^ Баччиагалуппи, Гвидо (2012), «Роль декогеренции в квантовой механике», в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. зимой 2012 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2023 г. -08-25
  13. ^ «Новая кухня» Джона С. Белла, последняя статья книги «Выразимое и невыразимое в квантовой механике», второе издание.
  14. ^ Сиддики, Шабнам; Сингх, Чандралеха (2017). «Насколько разнообразны взгляды и подходы преподавателей физики к преподаванию квантовой механики на уровне бакалавриата?». Европейский журнал физики . 38 (3): 035703. Бибкод : 2017EJPh...38c5703S. дои : 10.1088/1361-6404/aa6131 .
  15. ^ Белл, Джон С. (1987), Выразимое и невыразимое в квантовой механике (Кембридж: Издательство Кембриджского университета)
  16. ^ Фэй, Январь (2019). «Копенгагенская интерпретация квантовой механики». В Залте, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета.
  17. ^ Камиллери, К.; Шлоссхауэр, М. (2015). «Нильс Бор как философ эксперимента: бросает ли теория декогеренции вызов доктрине классических концепций Бора?». Исследования по истории и философии современной физики . 49 : 73–83. arXiv : 1502.06547 . Бибкод :2015ШПМП..49...73С. дои :10.1016/j.shpsb.2015.01.005. S2CID  27697360.
  18. ^ Паули, Вольфганг (1994) [1958]. «Альберт Эйнштейн и развитие физики». Энц , CP ; фон Мейенн, К. (ред.). Сочинения по физике и философии . Берлин: Springer-Verlag. Бибкод : 1994wpp..книга.....П.
  19. ^ Джон Белл (1990), «Против« измерения »", Мир физики , 3 (8): 33–41, doi : 10.1088/2058-7058/3/8/26.
  20. ^ Нильс Бор (1985) [16 мая 1947], Йорген Калькар (редактор), Нильс Бор: Собрание сочинений, том. 6: Основы квантовой физики I (1926–1932), стр. 451–454.
  21. ^ Стенхольм, Стиг (1983), «Чтобы понять пространство и время», в Мейстре, Пьер (ред.), Квантовая оптика, экспериментальная гравитация и теория измерений , Plenum Press, стр. 121. Роль необратимости в теории измерений подчеркивалась многими. Только так можно получить постоянную запись. Тот факт, что отдельные положения указателя должны иметь асимптотическую природу, обычно связанную с необратимостью, был использован в теории измерений Данери, Лойнгера и Проспери (1962). Розенфельд (1966) принял его как формальное представление идей Бора.
  22. ^ Хааке, Фриц (1 апреля 1993 г.), «Классическое движение метровых переменных в квантовой теории измерений», Physical Review A , 47 (4): 2506–2517, Бибкод : 1993PhRvA..47.2506H, doi : 10.1103/ PhysRevA.47.2506, PMID  9909217
  23. ^ Омнес, Р. (1994). Интерпретация квантовой механики . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-03669-4. ОКЛК  439453957.
  24. ^ Беллер, Мара (декабрь 1983 г.). «Теория матриц до Шрёдингера: философия, проблемы, последствия». Исида . 74 (4): 469–491. дои : 10.1086/353357. JSTOR  232208. S2CID  121780437.
  25. ^ «В начале был бит» . Новый учёный . 17 февраля 2001 г. Проверено 18 января 2022 г.
  26. ^ Янас, М.; Куффаро, Мэн; Янссен, М. (2022). «Понимание квантовых лотерей». СпрингерЛинк .
  27. ^ Кейт Беккер (25 января 2013 г.). «Квантовая физика беспокоила ученых на протяжении десятилетий». Ежедневная камера в Боулдере . Проверено 25 января 2013 г.
  28. ^ Информация, имматериализм, инструментализм: старое и новое в квантовой информации. Кристофер Дж. Тимпсон
  29. ^ Тимпсон, соч. Соч.: «Назовем мысль о том, что информация может быть основной категорией, из которой вытекает все остальное, информационным имматериализмом».
  30. ^ «Физика касается того, что мы можем сказать о природе» . (Нильс Бор, цитируется по Петерсену А. (1963). Философия Нильса Бора. Бюллетень ученых-атомщиков , 19(7):8–14.)
  31. ^ Хартл, Дж. Б. (1968). «Квантовая механика отдельных систем». Являюсь. Дж. Физ . 36 (8): 704–712. arXiv : 1907.02953 . Бибкод : 1968AmJPh..36..704H. дои : 10.1119/1.1975096. S2CID  123454773.
  32. ^ «Реляционная квантовая механика (Стэнфордская энциклопедия философии)». Plato.stanford.edu . Проверено 24 января 2011 г.
  33. ^ Для получения дополнительной информации см. Карло Ровелли (1996). «Реляционная квантовая механика». Международный журнал теоретической физики . 35 (8): 1637–1678. arXiv : Quant-ph/9609002 . Бибкод : 1996IJTP...35.1637R. дои : 10.1007/BF02302261. S2CID  16325959.
  34. ^ Тимпсон, Кристофер Гордон (2008). «Квантовый байесианство: исследование» (постскриптум) . Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 39 (3): 579–609. arXiv : 0804.2047 . Бибкод : 2008SHPMP..39..579T. doi :10.1016/j.shpsb.2008.03.006. S2CID  16775153.
  35. ^ Мермин, Н. Дэвид (01 июля 2012 г.). «Комментарий: Квантовая механика: исправление ошибочного раскола». Физика сегодня . 65 (7): 8–10. Бибкод :2012ФТ....65г...8М. дои : 10.1063/PT.3.1618 . ISSN  0031-9228.
  36. ^ Буб, Джеффри (2016). Bananaworld: квантовая механика для приматов . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 232. ИСБН 978-0198718536.
  37. ^ Ледиман, Джеймс; Росс, Дон; Сперретт, Дэвид; Кольер, Джон (2007). Все должно уйти: натурализованная метафизика . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 184. ISBN. 9780199573097.
  38. ^ О «совместном реализме» см., например, Fuchs, Christopher A. (2017). «О совместном реализме». В Дареме, Ян Т.; Риклз, Дин (ред.). Информация и взаимодействие: Эддингтон, Уиллер и пределы знаний . arXiv : 1601.04360 . Бибкод : 2016arXiv160104360F. ISBN
     9783319437606. ОКЛК  967844832.
    Фукс, Кристофер А.; Тимпсон, Кристофер Г. «Имеет ли совместный реализм смысл? Роль наблюдения в квантовой теории». FQXi: Институт фундаментальных вопросов . Проверено 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 . Бибкод : 2015arXiv150904711C. дои : 10.1017/9781316494233.009. ISBN 9781107142114. S2CID  118419619.
  40. ^ Модлин, Т. (1995). «Почему теория Бома решает проблему измерения». Философия науки . 62 (3): 479–483. дои : 10.1086/289879. S2CID  122114295.
  41. ^ Дурр, Д.; Занги, Н.; Гольдштейн, С. (14 ноября 1995 г.). «Бомовская механика как основа квантовой механики». arXiv : Quant-ph/9511016 .Также опубликовано в Cushing, JT; Хорошо, Артур; Гольдштейн, С. (17 апреля 2013 г.). Бомовская механика и квантовая теория: оценка. Springer Science & Business Media. стр. 21–43. ISBN 978-94-015-8715-0.
  42. ^ "Квантовая нотность - Крамер". Npl.washington.edu. Архивировано из оригинала 29 декабря 2010 г. Проверено 24 января 2011 г.
  43. ^ фон Нейман, Джон. (1932/1955). Математические основы квантовой механики . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. Перевод Роберта Т. Бейера.
  44. ^ Эсфельд, Майкл (1999). «Обзор эссе: взгляд Вигнера на физическую реальность». Исследования по истории и философии современной физики . 30Б : 145–154.
  45. ^ Шрайбер, Цви (1995). «Девять жизней кота Шрёдингера». arXiv : Quant-ph/9501014 .
  46. ^ Ломбарди, Олимпия ; Дикс, Деннис (12 ноября 2002 г.). «Модальные интерпретации квантовой механики». Стэнфордская энциклопедия философии . Science.uva.nl . Проверено 24 января 2011 г.
  47. ^ Битбол, Мишель (1996). Философия квантовой механики Шрёдингера. Дордрехт: Springer Нидерланды. ISBN 978-94-009-1772-9. ОСЛК  851376153.
  48. ^ 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.
  49. ^ 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.
  50. ^ Ватанабэ, Сатоси (1955). «Симметрия физических законов. Часть III. Предсказание и ретродиктация». Обзоры современной физики . 27 (2): 179–186. Бибкод : 1955RvMP...27..179W. doi :10.1103/revmodphys.27.179. hdl : 10945/47584. S2CID  122168419.
  51. ^ Ааронов, Ю.; и другие. (1964). «Временная симметрия в квантовом процессе измерения». Физический обзор . 134 (6Б): Б1410–1416. Бибкод : 1964PhRv..134.1410A. doi : 10.1103/physrev.134.b1410.
  52. ^ Ахаронов Ю. и Вайдман Л. «О векторной формулировке квантовой механики с двумя состояниями». Physica Scripta , том T76, стр. 85–92 (1998).
  53. ^ Уортон, КБ (2007). «Симметричная по времени квантовая механика». Основы физики . 37 (1): 159–168. Бибкод : 2007FoPh...37..159W. дои : 10.1007/s10701-006-9089-1. S2CID  123086913.
  54. ^ Уортон, КБ (2010). «Новая интерпретация уравнения Клейна – Гордона». Основы физики . 40 (3): 313–332. arXiv : 0706.4075 . Бибкод : 2010FoPh...40..313W. дои : 10.1007/s10701-009-9398-2. S2CID  121170138.
  55. ^ Хини, МБ (2013). «Симметричная интерпретация уравнения Клейна – Гордона». Основы физики . 43 (6): 733–746. arXiv : 1211.4645 . Бибкод : 2013FoPh...43..733H. дои : 10.1007/s10701-013-9713-9. S2CID  118770571.
  56. ^ 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 
  57. ^ Фригг, Роман. «Теория GRW (Гирарди, Римини, модель квантовой механики Вебера)» (PDF) . В Гринбергере, Дэниел; Хентшель, Клаус; Вайнерт, Фридель (ред.). Сборник квантовой физики . Спрингер. стр. 266–270. дои : 10.1007/978-3-540-70626-7_81. Архивировано из оригинала (PDF) 24 июня 2016 г. Проверено 24 января 2011 г.
  58. ^ Олимпия, Ломбарди ; Фортин, Себастьян; Федерико, Холик; Кристиан, Лопес (2017). «Интерпретации квантовой теории: карта безумия». Что такое квантовая информация? . стр. 138–144. arXiv : 1509.04711 . дои : 10.1017/9781316494233.009. ISBN 9781107142114. OCLC  965759965. S2CID  118419619.
  59. ^ Джон Л. Хейлброн (1988), «Самые ранние миссионеры копенгагенского духа», в Э. Ульманн-Маргалит (редактор), Science in Reflection , стр. 201–233, Это решение EPR, которое Розен позже охарактеризовал как положение о том, что «[физическая] реальность — это все, что способна описать квантовая механика», было встречено аплодисментами за его ясность со стороны ближайших соратников Бора. Гейзенбергу, Кляйну и Крамерсу особенно понравилось сведение мысленного эксперимента ЭПР к знакомой проблеме диафрагмы с отверстиями. Пожалуй, самые интересные ответы пришли от старого друга Бора, физика К.В. Осеена, и от его нового союзника, физика-философа Филиппа Франка. Озеен наконец понял то, что, как он теперь понял, все время говорил Бор: перед измерением состояние атома по отношению к измеряемой величине является неопределенным. Франк увидел, что Бор действительно поразил ЭПР существенной двусмысленностью. Что больше всего понравилось Фрэнку, так это то, что физикам следует избегать термина и понятия «физическая реальность». Он понимал, что Бор означает, что дополнительность характеризует процедуры измерения, а не измеряемые вещи. Бор признал, что именно это он и имел в виду.
  60. ^ Хенрик Цинкернагель (2016), «Нильс Бор о волновой функции и классическом/квантовом разделении», Исследования по истории и философии современной физики , 53 : 9–19, arXiv : 1603.00353 , Bibcode : 2016SHPMP..53... .9Z, doi :10.1016/j.shpsb.2015.11.001, S2CID  18890207, Начнем с того, что дискуссии о копенгагенской интерпретации в литературе неоднозначны между двумя разными 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 лишь представлением наших знаний о физической системе и, следовательно, не является реальной существующей сущностью само 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 взглядом на квантовое состояние, в котором волновая функция каким-то образом описывает реальную волну, а коллапс — это реальный физический процесс, предположительно вызванный наблюдателем. Эту онтологическую точку зрения обычно приписывают фон Нейману в его учебнике по квантовой механике 1932 года; см., например, Хендерсон (2010). [...] Таким образом, для Бора волновая функция является представлением квантовой системы в конкретном, классически описанном, экспериментальном контексте. В отношении этой контекстуальности необходимо отметить три важных момента: 1) Когда выполняется измерение (то есть, когда была сделана необратимая запись; см. ниже), контекст меняется, и, следовательно, изменяется волновая функция. Формально это можно рассматривать как «коллапс» волновой функции, причем квадратные кавычки указывают на то, что мы не говорим о физическом процессе, в котором коллапсирует реальная волна.
  61. ^ В. Гейзенберг (1955), «Развитие интерпретации квантовой теории», в В. Паули (ред.), Очерки, посвященные Нильсу Бору по случаю его семидесятилетия , Pergamon Press, Конечно, это полностью оправдано представить этот переход от возможного к действительному перенесенным в более ранний момент времени, ибо сам наблюдатель не производит перехода; но его нельзя перенести назад в то время, когда составная система еще была отделена от внешнего мира, потому что такое предположение было бы несовместимо с применимостью квантовой механики для закрытой системы. Отсюда мы видим, что система, оторванная от внешнего мира, по своему характеру является потенциальной, но не актуальной, 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» здесь должна быть в этой степени отброшена.
  62. ^ Нильс Бор (1958), «Квантовая физика и философия - причинность и дополнительность», Очерки 1958–1962 годов по атомной физике и человеческим знаниям , стр. 3. В этом отношении описание атомных явлений носит совершенно объективный характер в том смысле, что не делается никакой явной ссылки на какого-либо отдельного наблюдателя и, следовательно, при должном учете релятивистских требований в передаче информации не возникает никакой двусмысленности.
  63. ^ Элицур, Авшалом К.; Коэн, Элиаху; Окамото, Ре; Такеучи, Сигеки (2018). «Нелокальные изменения положения фотона, обнаруженные квантовыми маршрутизаторами». Научные отчеты . 8 (1): 7730. arXiv : 1707.09483 . Бибкод : 2018NatSR...8.7730E. дои : 10.1038/s41598-018-26018-y. ПМЦ 5955892 . ПМИД  29769645. 
  64. ^ Мартен-Дюссо, П.; Ровелли, К.; Заламеа, Ф. (2019). «Понятие локальности в реляционной квантовой механике». Основы физики . 49 (2): 96–106. arXiv : 1806.08150 . Бибкод : 2019FoPh...49...96M. дои : 10.1007/s10701-019-00234-6. S2CID  50796079.
  65. ^ Смерлак, Маттео; Ровелли, Карло (1 марта 2007 г.). «Реляционный ЭПР». Основы физики . 37 (3): 427–445. arXiv : Quant-ph/0604064 . Бибкод : 2007FoPh...37..427S. дои : 10.1007/s10701-007-9105-0. ISSN  0015-9018. S2CID  11816650.
  66. ^ Пиенаар, Жак (2019). «Комментарий к статье «Понятие локальности в реляционной квантовой механике»". Основы физики . 49 (12): 1404–1414. arXiv : 1807.06457 . Бибкод : 2019FoPh...49.1404P. doi : 10.1007/s10701-019-00303-w. S2CID  119473777.
  67. ^ ПАМ Дирак, Неадекватности квантовой теории поля, в книге Поля Адриена Мориса Дирака, Б. Н. Курсуноглу и Э. П. Вигнера, ред. (Кембриджский университет, Кембридж, 1987 г.) с. 194
  68. ^ Дуарте, FJ (2014). Квантовая оптика для инженеров . Нью-Йорк: CRC. ISBN 978-1439888537.
  69. ^ ван Кампен, НГ (2008). «Скандал квантовой механики». Американский журнал физики 76: 989.
  70. ^ Лэмб, МЫ (2001). «Суперклассическая квантовая механика: лучшая интерпретация нерелятивистской квантовой механики». Американский журнал физики. 69: 413–421.

Источники

дальнейшее чтение

Почти все авторы, представленные ниже, являются профессиональными физиками.

Внешние ссылки

В Wikiquote есть цитаты, связанные с интерпретациями квантовой механики .
В Викиверситете есть учебные ресурсы о том, как понять квантовую механику.