В 1900, последнем году XIX века, Макс Планк открыл кванты света: показал, что энергия света передается в виде минимальных энергетических пакетов. Так зародилась квантовая физика, которая, казалось бы, совершенно случайно попала из XXI века в начало XX-го. На практике квантовая механика оказалась одной из самых точных и строгих систем, известных науке: принципы квантовой механики лежат в основе деления атомного ядра, действия лазера, работы полупроводников. Сегодня уже осуществлены квантовая телепортация и квантовые вычисления. При этом, еще в 1927 году, на пятом Сольвеевском конгрессе, посвященном проблемам квантовой механики, состоялся знаменитый спор между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором по поводу интерпретируемости квантовой механики. На тот момент победила точка зрения Бора («копенгагенская интерпретация»), указывающая, что следует абстрагироваться от концептуализации событий, происходящих при квантовых взаимодействиях, удовлетворившись математической согласованностью квантовой механики. При этом квантовая система понимается во многом как «черный ящик», но ее уравнения с удивительной точностью подтверждают результаты экспериментов.
Основное отличие квантовой физики (доминирует в микромире) от классической физики (доминирует в макромире) заключается в вероятностном характере квантовых процессов. Так, применительно к электрону в атоме, уравнения квантовой механики дают распределение вероятностей, указывающих, в какой точке орбитали должен быть электрон – и именно там он и оказывается по результатам эксперимента.
Именно с неопределенностью результатов квантового эксперимента вплоть до его окончания связаны и разнообразные квантовые парадоксы, увлекательно описанные в книге Николя Жизана «Квантовая случайность». С неопределенностью того же рода связан знаменитый реальный эксперимент с двумя щелями. Ниже я напомню суть этого эксперимента, после чего расскажу о его новейших постановках. Суть этих повторных экспериментов – наблюдать проявление квантовой вероятности не только в случаях с элементарными частицами, но и с атомами, неорганическими молекулами, крупными органическими молекулами и… так далее. Так нащупывается граница между микромиром и макромиром, то есть, областью доминирования квантовой физики и областью доминирования классической физики.
Эксперимент с двумя щелями
В начале XIX века в научном сообществе, представители которого мыслили в духе детерминизма классической физики, всерьез встал вопрос о том, что представляет собой свет: частицы или волны. Ньютон считал, что свет состоит из мельчайших частиц, «корпускул», что и позволяет объяснить его преломление. С другой стороны, теория Гука-Гюйгенса приводит к выводу, что свет проявляет волновые свойства. Ключевым экспериментом, призванным конкретизировать природу света, стал опыт с двумя щелями, поставленный Томасом Юнгом в 1801 году. Именно Томас Юнг, опираясь на феномен интерференции волн, окончательно сформулировал волновую теорию света, которую проиллюстрировал при помощи своего знаменитого эксперимента:
Свет последовательно пропускается через два барьера, в первом из которых прорезана одна щель, а во втором — две. Если бы свет состоял из частиц-корпускул, то на экране, расположенном за вторым барьером, образовывалось бы две освещенные полосы, по одной напротив каждой из щелей. На самом же деле на экране образуется интерференционный узор, свидетельствующий, что свет распространяется по принципу волны. В 1818 году на основании этих данных Французская Академия выступила с вопросом о том, сможет ли кто-нибудь непротиворечиво объяснить природу света. В результате опытов Жака Френеля и Симеона Дени Пуассона на оставшуюся часть XIX века установилось представление о волновой природе света, которое было вновь оспорено только в 1900 году, когда Планк предложил вышеупомянутую концепцию «кванта». Промежуточным итогом, позволившим вписать физические свойства света в квантовую механику, стала теория корпускулярно-волнового дуализма, сформулированная Луи де Бройлем в 1924 году. Согласно этой теории, свет одновременно проявляет свойства волны и потока частиц.
На фоне такого развития событий в 1927 году Клинтон Дэвиссон и Лестер Джермер повторили эксперимент с двумя щелями на электронах, чтобы показать их дифракцию. Длина волны электрона зависит от энергии частицы, и оказалось, что электрон с энергией 100 эВ (электрон-вольт) имеет длину волны 0,1 нм, что весьма сопоставимо с расстоянием между атомами в кристаллической решетке. Поскольку к тому времени уже удалось получить дифракцию рентгеновских лучей в кристаллической решетке, дифракция электронов также дала ожидаемый результат: два пучка электронов, пропускаемых через две щели, оставляли на экране такие следы, которые должны оставаться от двух волн.
Именно тогда в полной мере началась эпоха квантовых парадоксов, на протяжении которой довелось узнать, что на микроуровне мир устроен существенно иначе, нежели на макроуровне, устроен абсурдно и контринтуитивно. Так, был обнаружен квантовый туннельный эффект, при котором квантовая частица с некоторой вероятностью может преодолеть барьер, непроницаемый для классической частицы. Была выявлена зависимость результата опыта от акта измерения, наиболее ярко представленная в виде мысленного эксперимента под названием «кот Шрёдингера» (а также его усложненного варианта под названием «друг Вигнера»):
Не вдаваясь в подробное описание этих экспериментов, отмечу: характер течения квантовых экспериментов ключевым образом зависит от присутствия или отсутствия наблюдателя. Так, в вышеупомянутой постановке двухщелевого эксперимента с электронами интерференционная картина сохраняется, только когда за ходом эксперимента никто не смотрит. Если эксперимент пронаблюдать, то происходит коллапс волновой функции частицы, и поток электронов разделяется надвое. Электроны начинают вести себя как корпускулы и оставлять на экране не интерференционный узор, а две полосы напротив двух щелей. Данное явление называется «декогеренцией». По какой-то причине поток частиц теряет квантовую согласованность и перестает вести себя как единая волна.
При этом в 1949 году советским ученым Биберману, Сушкину и Фабриканту удалось продемонстрировать, что дифракционные свойства присущи не только потоку электронов, но и отдельному электрону, проходящему через детектор. Буквально в процессе подготовки этой публикации, 20 августа 2021 года, появилась новость об экспериментальном подтверждении корпускулярно-волнового дуализма у одиночного фотона. Дифракцию одиночного фотона выполнила команда во главе с Тай Хён Юн из Южнокорейского института фундаментальных наук. Таким образом, квантовой механике подчиняются мельчайшие частицы наблюдаемого мира… а вот каковы самые крупные объекты, которые также ей подчиняются?
Щель расширяется
В начале XXI была поставлена целая череда экспериментов, демонстрирующих, что двухщелевой эксперимент можно проводить не только с элементарными частицами, но и с атомами, молекулами, крупными молекулами, огромными молекулами и, возможно, даже с вирусами.
Подобные эксперименты гораздо сложнее экспериментов над электронами, как с физической, так и с технологической точки зрения. Создать пучок электронов и пропускать их через две щели можно при помощи электронных пушек, расположенных в вакуумированной камере. С молекулами, особенно крупными, приходится учитывать гораздо больше факторов: вес, форму, ориентацию молекул, а также силу химических связей между атомами в них. Для максимального упрощения этих факторов в одном из первых опытов, призванных исследовать квантовые эффекты на примере больших молекул, использовались фуллерены.
У меня в блоге я уже упоминал новейшие исследования, связанные с фуллеренами; напомню, что фуллерены – это крупные неорганические молекулы, состоящие из атомов углерода. Фуллерен C60 напоминает по форме футбольный мяч, а фуллерен C70 – мяч для регби. В описываемом опыте, поставленном в 1999 году, фуллерены доводили до газообразного состояния, нагревая в керамической печи до температуры 900 K, а затем с силой выдувая через щель в ее корпусе. Действительно, в таком опыте фуллерены демонстрируют интерференционный паттерн, характерный для двухщелевого эксперимента:
В данном случае фуллерены проходили через детектор со скоростью около 200 м/c.
В 2019 году в Венском университете группа под руководством Армина Шайеги успешно провела двухщелевой опыт с молекулой грамицидина, состоящей из 15 аминокислот. Длина волны в таком эксперименте тем меньше, чем больше размер молекулы, поэтому детектор должен быть особенно чувствительным. Кроме того, приходится иметь дело с хрупкостью органических молекул, о которой я писал выше. Для проведения опыта Шайеги с коллегами покрыли тонким слоем грамицидина край вращающегося угольного колесика. Затем этот край бомбардировали лазерными импульсами длительностью по несколько фемтосекунд каждый, отщепляя таким образом молекулы грамицидина и по возможности не повреждая их. После этого отдельные молекулы грамицидина подхватывались струей аргона, гнавшей их в детектор со скоростью 600 м/с. Действительно, в данном эксперименте грамицидин продемонстрировал длину волны в 350 фемтометров.
В сентябре 2019 году там же, в Венском университете, был поставлен еще более амбициозный опыт под руководством Маркуса Арндта. В ходе этого опыта удалось наблюдать волновые квантовые свойства у молекулы размером 2000 атомов, формула которой C707H260F908N16S53Zn4.
Эти молекулы направляли в детектор, пропуская их через пятиметровую вакуумную трубку. Чтобы они случайно ни с чем не провзаимодействовали, для движения молекул выделили узкий «коридор», а саму трубку защитили от малейших колебаний при помощи системы пружин и амортизаторов. Такая молекула настолько огромна по сравнению с фуллереном и даже с элементарной частицей, что напрашиваются теории, предполагающие, что граница между микро- и макромиром вообще отсутствует, и макроскопические объекты также могут находиться в квантовой суперпозиции, правда, в течение исчезающе малых промежутков времени. В статье об этом эксперименте упоминается теория непрерывной спонтанной локализации (CSL), в соответствии с которой в уравнение Шрёдингера вводится стохастический нелинейный член, фактически разрушающий макроскопические суперпозиции с течением времени.
Вирус Шрёдингера
Итак, переходим к самому интересному. Квантовые эффекты в живой природе объективно реальны, например, именно на них основан фотосинтез. Но можно ли поместить живое существо в квантовую суперпозицию, то есть, провести его одновременно через две щели или воспроизвести эксперимент с котом Шрёдингера, но с участием вируса?
В 2009 году группа О. Ромеро-Изарта из Инсбрукского университета предложила осуществить оптическую левитацию вируса, так, чтобы вирус парил в вакуумной полости, а затем добиться запутанности вируса с квантовым состоянием микроскопического объекта, например, фотона.
Ромеро-Изарт указывает, что подобный опыт возможен в реальности, а не только в качестве мысленного эксперимента, поскольку (1) уже осуществлен оптический захват микроорганизмов в жидкости, (2) некоторые микроорганизмы вполне выживают в вакууме, (3) размер вирусов и некоторых других мельчайших организмов сравним с длиной волны лазера, (4) некоторые микроорганизмы прозрачны и, следовательно, проницаемы для фотонов. По мнению Ромеро-Изарта, для квантовой суперпозиции хорошо подошел бы продолговатый вирус табачной мозаики, поскольку ширина его составляет всего 50 нм, а длина - 1 µm.
Насколько я смог выяснить, на данный момент квантовая суперпозиция вируса еще не получена, но в заключение этой статьи хотелось упомянуть о фантастическом рассказе Грега Бира, который называется «Чума Шрёдингера». Фабула рассказа такова: теоретически смертельно опасный вирус можно поместить в квантовое состояние, в котором он либо заразил, либо не заразил человека. Тогда волновая функция вируса, запутанного с радиоактивным ядром, схлопнется в момент распада этого ядра – и из-за этого единичного квантового события человечество может быть поставлено на грань вымирания. С другой стороны, если квантовая функция действительно схлопывается в результате сознательного наблюдения, то заражение таким вирусом ни в коем случае нельзя диагностировать. Если смертельный квантовый вирус есть у нас в организме, то он подействует на нас, только когда врач узнает результаты анализа, либо как только мы сами ощутим у себя симптомы этого вируса. Таким образом, эксперимент с котом Шрёдингера может быть перенесен сразу на все человечество.
Надеюсь, что этот пример достаточно парадоксален и реалистичен, чтобы мы сначала попытались разобраться, как соотносится квантовая механика и мозг (оригинал на сайте Nautil.us), и только после этого пытались экспериментировать с реальной суперпозицией живых организмов.
Комментарии (153)
major-general_Kusanagi
24.08.2021 13:31-1В начале XXI была поставлена целая череда экспериментов, демонстрирующих, что двухщелевой эксперимент можно проводить не только с элементарными частицами, но и с атомами, молекулами, крупными молекулами, огромными молекулами и, возможно, даже с вирусами.
Что нужно, чтобы поставить эксперимент с пулемётом и двумя щелями?
courser
24.08.2021 13:42+3Интересно, а можно посмотреть, как выглядит интерференция огромных молекул и вирусов? )
diogen4212
24.08.2021 14:25была одна молекула, а стало две из каждой щели? или ещё больше (по количеству полос)?
Tarakanator
24.08.2021 16:05В смысле как? точно так-же, только длина волны меньше.
Или я чего не понял в вопросе?courser
24.08.2021 20:59+1А какая длина волны у крупной сложной молекулы или вируса?
Дальше. Даже у единичного электрона есть интерференция.
Что будет на интерференционной картине вируса? Какие-то его куски или что?Tarakanator
25.08.2021 09:37Де Бройль сказал hv=mc^2 и получил за это нобелевку
где v не скорость, а константа, гуглите какая, потом подставляйте в формулу, получите h-длину волны.
На интерференционной картине вируса будут волны вероятности попадания вируса в конкретную точку экрана. Точно так-же как и с фотонами и электронами.courser
25.08.2021 11:06Как минимум для фотона это не так. Единичный фотон создаёт не конкретную точку, а сразу интеференционную картину.
Tarakanator
25.08.2021 14:31+1Вы уверены? можно пруф? никогда такого не слышал и представить не могу как так может быть.
Не путаете ли вы
"1 фотон создаёт интерференционную картину" с "фотон интерферирует сам с собой"?
Да даже фотоэффект говорит нам о том. что фотон взаимодействует с мишенью как частица, а не как волна.courser
25.08.2021 19:15+1Да, видимо неправильно отложилась в памяти статья.
Интерференция есть, но не для духщелевого эксперимента:
https://cyberleninka.ru/article/n/interferentsiya-odinochnyh-fotonov/viewerTarakanator
25.08.2021 22:14+3Интерференция фотона самого с собой есть и в 2-х щелевом эксперименте.
А вот интерференционной картины из одного фотона нет. Для картины вам надо получить результаты измерения множества фотонов, проинтерферировавших с собой.Представьте себе это следующим образом. У вас есть функция, которая рисует случайный пиксель картинки.
в результате множества запусков этой функции вы получаете картинку.Но запустив функицию только 1 раз вы не получите картинку.
Так и с фотоном. Даже 1 фотон рисует интерференционную картину верно... но 1 пикселя недостаточно для отображения картины.
Ark_V
24.08.2021 19:51это выглядит так же как с электроном, при возможности движения по двум траекториям попадание в такие зоны пространства в которые невозможно попасть двигаясь по какой нибудь одной из этих двух.
courser
24.08.2021 21:02-2Вообще-то даже единичный электрон должен дать интерференционную картину. Какая инт. картина будет у сложного объекта без определённой длины волны?
Ark_V
25.08.2021 06:52+3Вообще-то даже единичный электрон должен дать интерференционную картину.
если тут под интерференционной картиной вы понимаете классическую картинку из учебника с максимумами и минимумами, то вы очень не правы, одиночный электрон так и остается электроном с локальной точкой фиксации, в интерференционную картинку по всей фотопластинке он не размазывается.
courser
25.08.2021 11:11-2С электроном я не уверен, но одиночный фотон создаёт интерференционную картину, это факт.
Ark_V
25.08.2021 12:28и одиночный фотон точно так же не размазывается по всей фотопластинке
courser
25.08.2021 12:47
red75prim
25.08.2021 13:03+2Посмотрите всё-таки результаты поиска, а не только заголовки. Одиночный фотон не даёт картинку интерференции на фотопластинке. Ну и почитайте с чего начиналась квантовая физика. Фотоэффект, корпускулярно-волновой дуализм и всё такое.
courser
25.08.2021 19:12Да, видимо неправильно отложилась в памяти статья.
Интерференция есть, но не для духщелевого эксперимента:
https://cyberleninka.ru/article/n/interferentsiya-odinochnyh-fotonov/viewer
Tarakanator
24.08.2021 15:29+1датчик, с достаточной разрешающей способностью, чтобы увидеть максимумы\минимумы. Т.к. длина волны пули крайне мала.
caballero
24.08.2021 17:31+2Доина волны де бройля для пули намного меньше атомного ядра. В такую щель пуля вряд ли пролезет
v1000
24.08.2021 14:46+1А разве история с «наблюдателем», который влияет на состояние системы, это не похожая тема с демоном Максвелла, который вроде как нарушает второй закон термодинамики, а в реальности все так же участвует в ней, потому как должен получать информацию о системе, а значит повышать энтропию за счет работы своих сенсоров и обработки полученной информации. Так и «наблюдатель» влияет на систему не абстрактно, а за счет работы своих сенсоров.
Pi-man
24.08.2021 17:10+9Кажется, уровень статей о квантовой физике на Хабре, как и уровень обсуждения их, падает.
Наверное, физикам из числа хабражителей надоело заниматься просветительством? Теперь в основном рассуждения ведут люди, "слышавшие звон". Это тоже неплохо, но до истины так идти очень долго. :(
Вот эта фраза, например: "... в вышеупомянутой постановке двухщелевого эксперимента с электронами интерференционная картина сохраняется, только когда за ходом эксперимента никто не смотрит. Если эксперимент пронаблюдать, то происходит коллапс волновой функции частицы, и поток электронов разделяется надвое. Электроны начинают вести себя как корпускулы и оставлять на экране не интерференционный узор, а две полосы напротив двух щелей..." вообще неверна, хотя, если сделать кучу важных уточнений, может стать корректной.
Хотя сама по себе информация о новых экспериментах любопытная.
Yermack
24.08.2021 18:56+4Нда, даже Shkaff уже перестал появляться в комментах статей про ММИ, хотя я завидовал тому упорству, с которым он разгребает одни и те же вопросы. Статьи и правда выходят все жиже, а в комментах мусолят однообразные мифы и корявые формулировки, хотя на все вопросы можно найти ответы даже не уходя с хабра. Куда-то утекает техническая направленность данного ресурса
Shkaff
24.08.2021 19:17+2Ну честно говоря да, такое...Меня иногда триггерит какая-то активная безграмотность, но такие статьи - вечно про одно и то же, вроде все нормально, но уже сто раз пережевано, и как-то не охота.
sergeyns
24.08.2021 17:56+2ЭЭ, а про интерференцию одиночного фотона еще в школе рассказывали, мол если поток света сделать очень слабым, что точно фотоны летают по одному, то на фотопластинке за 2мя щелями все равно будет видна интерфер картина. Или сейчас сделали что-то другое?
pdragon
25.08.2021 10:29Я так понял что речь именно про один фотон а потому он не может в такой парадигме последовательно по одному. Тоесть после прохода одного фотона такая картина наблюдается а не нескольких или я не правильно понял
sergeyns
28.08.2021 22:14Вот это и странно. От одного фотона на фотопластинке не может быть такой картинки. Одна "точка" на фотопластинке - это где прошла хим.реакция - это там куда попал фотон. Из-за этой самой квантовости реакция либо есть, либо нет. Она (плотность вероятности того места где она произойдет) "размазана" до наблюдения, но после наблюдения ОДНОГО фотона - у нас будет одна тёмная точка на пластинке ,а никак не интерференционная картина. Картинка получается когда пролетело много фотонов (и тут как раз должно быть либо 2 резких полоски для частиц, или интерференция для волн).
qbertych
24.08.2021 18:08+5Что-то вы все в одну кучу смешали и ошибками присыпали. Например,
теории, предполагающие, что граница между микро- и макромиром вообще отсутствует, и макроскопические объекты также могут находиться в квантовой суперпозиции, правда, в течение исчезающе малых промежутков времени
— это просто несвязный набор слов.
Все эти работы про интерференцию — они про проверку квантмеха на ранее неизведанных масштабах (огромные частицы, крошечные длины волн): мы хотим узнать, не появляется ли там каких-то новых эффектов. Вот в Вене попробовали и ничего нового не увидели.
А размер частиц у них настолько огромный, что их измерения доказывают невозможность всяких теорий о том, что квантмех не работает для больших объектов. (Типа не к месту упомянутой вами CSL.) Это вообще стандартный подход в нынешней науке: наблюдения астрономов закрывают устаревшие теории о темной материи, атомщиков — об изменении фундаментальных констант, вот этих ребят — о границах применимости квантмеха.
Ну а запутанность света с чем-нибудь крупным — это уже совершенно из другой оперы и делалось уже много раз, от всяких микродевайсов (гуглить optomechanics) до тяжеленных зеркал LIGO. Shkaff много интересного про это может рассказать.Shkaff
25.08.2021 09:31+2Да, тут действительно важный момент: запутанность и всякие квантовые эффекты в макроскопических объектах типа зеркал LIGO - это эффекты одной моды механического движения. Т.е. мы говорим о квантовых эффектах движения зеркал, а не самих зеркал. Скажем, мы говорим, что зеркало находится в основном состоянии (т.е. охлаждено до абсолютного нуля), это относится именно к движению зеркала. Провести над ним, например, двухщелевой эксперимент не получится.
phenik
24.08.2021 18:08+2Если иметь ввиду не только двухщелевые эксперименты, но и другие кв. эффекты, то они экспериментально обнаружены в макроскопических масштабах, см. эту публикацию.
yurixi
24.08.2021 18:21-2Ощущение времени возникает от самооценки человека, что он может влиять на мир и себя. Вопросы квантовой механики — это вопросы что на что повлияло. Ответ в том, что на результат эксперимента нет человеческого влияния — человек просто не понимает как такое возможно что его исключили из влияния. Как так? а? а??
Можно ли отложить выяснение какой вариант выпал на потом? Можно. Можно ли как-то за природу выбрать вариант? Нет. Лечится тупость обыкновенной таблеткой — многомировой теорией. Которая сама по себе это перегиб в другую сторону: недоучкам сразу хочется поболтать со своими копиями.
С помощью такой болтанки физика здесь выворачивается наизнанку и плавно переходит в психологию. Как так, что за ощущением времени никакого времени нет? Как так? а? а??
Xambey97
24.08.2021 18:26Забавно, буквально сегодня читал Дэвида Дойча «Структура реальности», где в одной из первых глав рассказывается об этом эксперименте для пояснения того, что такое квант. Крайне рекомендую к чтению
vutmuk123
24.08.2021 21:04я тоже в этом ничего не понимаю, но подумал про такой эксперимент. скажем из двух щелей под давлением выдувается песок на мишень. соударяющиеся частицы из разных щелей будут менять траекторию, что в итоге сложит картинку на мишени, которая похожа на интерференцию, но это же не интерференция волн?..
t-nick
25.08.2021 00:02+2Во-первых, ничего похожего на интерференционную картину таким образом не получить. Большая часть песчинок сформирует две полоски или некое пятно, в зависимости от конфигурации щелей.
Во-вторых, в случае с элементарными частицами фокус в том, что можно стрелять по одной "песчинке" за раз и все равно, через какое-то время, получить узор интерференции на экране. То есть песчинка интерферирует сама с собой.
zesetup
24.08.2021 23:42я слыхал про эксперимент с двумя щелями, где информация о прохождении частиц записывалась в ячейки памяти. так вот, если детекторы зафиксировали, в память записано в какую щель пролетела частица, но до того, как они долетели до экрана стереть информацию, то на экране будет волновая картинка. действия в настоящем меняют прошлое, что говорит о том, что время тоже не линейно по отношению к квантовому миру. это как-то связано с понятием «квантовый ластик».
Shkaff
25.08.2021 09:24+1Я как-то делал перевод хорошей статьи про квантовый ластик. tl;dr: нет никакой нелинейности времени, нарушения причинности и т.п.
zesetup
24.08.2021 23:49более того, некоторые исследователи предполагают, что нужно говорить не о взаимодействии с макромиром объектов в квантовой суперпозиции, а о поступлении информации в «наш мир». как только поступает информация, то происходит декогеренция и объект начинает вести себя в рамках классической физики. что как бы намекает о первичности информации.
caballero
25.08.2021 02:47Это намекает что первична квантовая физика. Классическая это просто приближение
psmith4320
25.08.2021 10:12+1А как же статья (на хабре) о выводе уравнения Шрёдингера из классической механики?
caballero
25.08.2021 13:45Так уравнение Шредингера и есть классическое уравнение. Им пользуются в самых простых случаях. типа рассчитать энергетические уровни электрона в водородоподобном атоме
Так же как мы пользуемся механикой Ньютона хотя формально они лишь частный случай релятивистских уравнений
Yermack
25.08.2021 15:26А какие уравнения неклассические? Ну, то есть квантовые и первичней некуда?
caballero
25.08.2021 15:43уравнения Дирака которые в отличие от уравнений Шредингера релятивистские и учитывают спин. Матричное преставление Гейзеньерга с векторами состояния вместо волновых функций, эрмитовы операторы, и все что дальше до квантовой теории поля.
Yermack
25.08.2021 15:55Матричная механика эквивалентна волновой, ну да ладно. А в статье, о которой говорил товарищ выше, вывели из классики и Дирака и релятивистское УШ https://www.nature.com/articles/s41598-019-56357-3
Жизнь полна неожиданностей — так что ни к чему нельзя привыкать, а тем более догматизироватьcaballero
25.08.2021 16:29в общем случае уравнения квантовой механики невозможно вывести из классики. так эе как уравнения СТО невозможно вывести из механики Ньютона.
Где в класике тот же спин или фундаментальные вероятности? Не говоря уже о некомутирующих величинах.
И уравнение Шредингер ниоткуда не выводил - он его просто угадал. Как в большинстве случаев угадывают те же лагранжианы.
Убогих попыток притянуть классику и детерминизм в КМ тут итак хватает - свидетелей ММИ в частности.
А журнал Nature к сожалению из политкоректности стал частенько публиковать лженаучные статьи. Даже помнится разместил фото отой чокнутой Греты Тумберг . Поэтому ссылатся на него теперь надо с большой оглядкой
psmith4320
25.08.2021 18:05+1Смотря как понимать классику, если наивно, как взаимодействие упругих шариков, КМ понятное дело не получится. Примерно так классику представляют во всяких околонаучнопопулярных разборах КМ, тех же неравенств Белла. А если классику понимать шире (ОТО + некоторая пока что гипотеза о структуре пространства времени на планковских масштабах), то еще посмотрим, что выйдет. Может нет никаких "фундаментальных вероятностей", и вся КМ окажется статистической теорией. Был же уже пример в истории, когда очень точная теория, в которой правда все уравнения были тоже угаданы и тоже эмпирически получены (я о термодинамике), была объяснена статистически. А пропасть между масштабами микромира и планковским масштабом огромна, есть куда копать.
caballero
25.08.2021 18:13Понимать нужно так как написано в учебнике. Разумеется ОТО это классическая физика.
Что касается фундаментальности таких вещей как вероятности это подтверждается экспериментально.
Что там может когда нибудь быть гадать нет смысла - это физика а не эзотерика. Пока что квантовая механика подтверждается экспериментально и нет ни одного эксперимента который не совпадал бы с ее предсказаниями. Собственно КМ и возникла потому что классическая физика не в состоянии была обьяснить результаты экспериментов - начиная с класического эксперимента с двумя щелями
phenik
26.08.2021 10:12+1Не говоря уже о некомутирующих величинах.
Забавный факт, но еще Дирак предположил, что некоммутативность не является отличительной чертой КМ в сравнении с классической. В этой работе (перевод) автор используя нильпатентность довел эту идею до логического конца и получил единый формализм для обеих теорий. Разница между ними только в одном — использовании мнимой единицы, т.е. комплексных чисел. А что на практике? Известны немалые технические трудности с реализацией одновременного измерения с произвольной точностью координаты и скорости тел с помощью одного метода измерения (и др. величин и их производных). Т.е. положение и скорость ракеты можно померить радаром и доплеровским измерителем скорости, но по отдельности всегда будет разброс, своеобразная «неопределенность». Однако в отличии от соотношения неопределенности Гейзенберга, кот. ограничено постоянной Планка, эта «неопределенность» не ограничена, и теоретически может быть сделана произвольно малой. На самом деле теперь мы знаем, что ограничена постоянной Планка. В некотором виде мы наблюдаем след квантового уровня на макроскопическом, и это можно проследить для других кв. феноменов, включая для когнитивных функций.
Nick_Shl
25.08.2021 01:53Свет последовательно пропускается через два барьера, в первом из которых прорезана одна щель, а во втором — две. Если бы свет состоял из частиц-корпускул, то на экране, расположенном за вторым барьером, образовывалось бы две освещенные полосы, по одной напротив каждой из щелей.
А вот и нет! Если бы свет состоял из частиц-корпускул, то на экране, расположенном за вторым барьером не было бы ничего! Потому что корпускулы прошли бы через первую щель без отклонения и на втором барьере образовалась бы одна освещённая полоса прямо между двумя щелями.
pdragon
25.08.2021 10:38А разве так себя ведёт не волна? Что заставило бы частицы сменить траекторию в центр меж щелями ? Я когда в школе физику учил рассказывали что свет может вести себя как волна и как частичка, но это были уроки оптики, никакой квантовой физики я не знал, а про эти эффекты на видео из инета увидел. Но по логике должно вроде так быть.
Nick_Shl
25.08.2021 17:03Что заставило бы частицы сменить траекторию в центр меж щелями?
https://hsto.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/9b3/8ae/420/9b38ae420cce465d98a9f3303fe913ff.png
Видите после первого экрана стрелочки не прямо идут, а под углом? Что заставило бы частицы сменить траекторию для полёта в щели?
pdragon
26.08.2021 11:13Зеркало, не буквально разумеется, а отражающая поверхность, вот https://nplus1.ru/news/2021/08/20/dual-sense пример не со щелями а с фотоделителем.
nin-jin
25.08.2021 11:29Была выявлена зависимость результата опыта от акта измерения, наиболее ярко представленная в виде мысленного эксперимента под названием «кот Шрёдингера»
.. который эту зависимость опровергает. Если кот мяукает каждый час, а прошёл уже час с последнего звука и кот никак со внешним миром не взаимодействовал, услышим ли мы его мяук? Тут инициатором измерения является сам объект измерений, на который мы даже неявно повлиять не можем.
Тут не видно никакого интерференционного паттерна. Тут видны 3 чётких пика. Чистый незамутнённый разум тут бы предположил, что центральный пик образуется прямым падением частиц, а два соседних - отражёнными от краёв щели. Тут вы можете видеть такую же картину даже со светом, проходящим в одну щель:
Yermack
25.08.2021 15:40Отсутствие интерференционных полос более высокого порядка обусловлено плохой спектральной когерентностью
ведь за подробностями всегда можно обратиться к первоисточнику http://cms.iafe.uba.ar/carmen/docencia/interferencia_fulereno.pdf
nin-jin
25.08.2021 16:28+1Странно, что автор вставил в статью не эту картинку:
Впрочем, насколько я понял, там вообще не двухщелевой опыт, а дифракционная решётка, так что тот же результат получился бы и без какой-либо дифракции.
Yermack
25.08.2021 18:18Тоже об этом подумал. Теперь вот интересно, вас проминусовали, потому что вопросы не нравятся, или просто личная неприязнь
mazl
25.08.2021 12:36Вероятно "наблюдатель" излучает электромагнитные волны и вносит коррекцию в интерференционную картину.
Yermack
25.08.2021 15:47+1Что-то в комментариях творится жуть, хотя коты и щели это самое изжеванное и неоригинальное, что есть в кватмехе. Есть подозрения, что многие здесь не любят когда много текста и есть формулы, так что вот ответ на все примитивные вопросы в видео
phenik
25.08.2021 18:03+1Хорошее видео… единственно, что автор ссылался на принцип дополнительности Бора для объяснения поведения кв. объектов в виде волны или частицы в экспериментальной установке. Но этот принцип был введен Бором фактически для обосновывает дуализма волны-частицы, и получается порочный круг в объяснении. Это стало понятно давно, и поэтому был введен еще один принцип — принцип относительности к средствам наблюдения. Над его обоснованием и окончательным вариантом формулировки поработал В.А. Фок (лучше ссылку не нашел). Однако, к сожалению, на него мало кто ссылается, хотя по смыслу он лучше подходит для подобных объяснений.
yurixi
27.08.2021 13:50-1Предлагаю свои пояснения.
Знаете такую игрушку, как подвешенные на нитках несколько шариков? Первый ударяется о второй, а на другом краю отпрыгивает последний. Может создаться впечатление, что удар одного и отскок другого происходят одновременно. Мы знаем, что это не так, но скорость звука в металле, с которой передаётся промежуточное движение в идеале, больше скорости движения шарика, и временем между двумя моментами можно пренебречь. Допустим, что мгновенно.
Так вот, испускание фотона и его поглощение это такой же двойственный процесс. Один атом потерял энергию, другой атом приобрёл, и что-то между этим. Только здесь наоборот — всё происходит мгновенно, а для нас это выглядит как распространение волны, которая сама на себя накладывается и этим меняет вероятность попадания в конкретное место.
Свет летит не со скоростью света, а в гипотетической его собственной системе отсчёта мгновение вылета и мгновение попадания это просто две стороны одного момента.
Если вы думаете, что свет несётся мимо вас как поезд — это не так. Просто один момент вылета и прилёта по разную сторону от вас как и в пространстве так и во времени задел вас своей возможностью попасть на вас именно на определённой стадии пространства, которое у вас мысленно отразилось на время, из-за сложности представления о том, что пространственный сдвиг вдоль пути распространения хоть и влечёт временной сдвиг, но не является действительным временным сдвигом. Говоря проще: то, что если бы вы сдвинулись вдоль распространения, то поймали бы позже — не означает, что этот момент действительно был бы позже. Потому что физика считает время не по вашим личным часам. Она часы себе сама выбирает.
Вы сдвинулись, по вашим часам к вам фотон прилетел позже, а по часам, по которым его полёт это единый момент с двумя сторонами, и не занимает ни пространства ни времени, ничего не изменилось, никакого «позже».
Но это ещё половина эффекта, вторая половина в том, что место, куда прилетит фотон по итогу, не задаётся из места испускания. Распределение вероятности попадания может изменяться экспериментатором. А в рамках распределения вероятности выбор уже не за ним.
Какое из зёрен засветится на фотоплёнке от идущего на плёнку света фронтом — предсказать невозможно. Фронт можно предсказать — задать, или получить по статистике, а выбор для одного фотона не контролирутся.
Друг с другом фотоны в повседневных условиях не взаимодействуют, так что даже в самой яркой лампе каждый фотон — одиночка.
Может показаться странным, как это так? — Что волна уходит и влево и вправо на огромные расстояние, а потом всё согласуется, где шансам приходится пропасть, а где зафиксироваться, и получает энергию только один атом. Но если в некоторой системе отсчёта это две стороны одного мгновения, то почему нет? Тем более, сам выбор происходит в ещё более сложной системе отсчёта, в которой на этот выбор ничто из обстоятельств не влияет. Причём, до такой степени, что момент определения варианта может быть не только в прошлом относительно наблюдателя, но и в будущем — в этом и состоит разница интерпретаций.
Вы за то что выбор определён заранее? Детерминист! Выбор не определён даже после его проявления — Многомировик! Фотону сообщает что делать специальная разведка из будущего — жаль, что фотон ещё не успевает оценить, стоит ли ей доверять, ха.
Да и вообще не важно когда, о моменте определения ни один эксперимент не сообщает. Эксперимент сообщает только какой вариант действительный, если это уже стало важным. А до этого с обоими вариантами можно обращаться как с одним состоянием «различие вариантов на вас ещё не отразилось».
Коробку с котом Шредингера нужно воспринимать именно как коробку — как границу, которая создаёт принципиальную физическую неизвестность того, что внутри. Сам-то кот знает каков он, но стена имеет не две стороны. В случае с конкретным экспериментом с котом у стены три стороны — экспериментатор и оба состояния кота. И важно, что взаимодействовать стороны могут только в паре. Но, разумеется не в паре кот-кот. М-да, в этом смысле у стены всё-таки две стороны. Со стороны экспериментатора вариантов только два, узнал или пока не узнал. А уж если узнал — то какой из двух котов с ним встретится — не ему выбирать.
Стена эта — это как грань между прошлым и будущем. Если сделал шаг сквозь — обратно получится шагнуть уже только превратив этот шаг в гипотетический. Не все такое могут, мало кто так делает.
grokinn
Известна теория волны-пилота. Конечно она является лишь одной из интерпретаций квантовой механики, при этом не самой достоверной (на мой взгляд). Однако работа описанного в этой теории принципа на примере двухщелевого эксперимента прекрасно демонстрируется на макрообъектах (гидродинамический аналог). В связи с этим есть вопрос - представленные эксперименты с макрообъектами объясняются квантовой природой этих объектов или всё же чем то вроде гидродинамического аналога?
Кроме того, не совсем понятно почему в конце статьи появляется идея о схлапывании волновой функции в результате "сознательного наблюдения". Насколько я понимаю, сложившийся консенсус состоит в том, что "сознательность" вовсе не является обязательным признаком, достаточно наличия измерительного прибора, взаимодействующего с квантовым объектом.
OlegSivchenko Автор
Я упомянул про сознающего наблюдателя, так как не нашел убедительных выкладок по поводу достаточности измерительного прибора. Упомянутые эксперименты венцев (Арндта и Шайеги) позиционируются именно как квантовые, где молекула ведет себя аналогично частице (фотону и электрону), с поправкой на то, что у молекулы есть форма, масса и ориентация в пространстве.
oxymic
В физике не разбираюсь, смотрел лекцию на ютубе, в ней эффект наблюдателя объясняется тем, что у нас банально нет детекторов, которые не влияли бы на траекторию частицы. И якобы чем менее точным будет прибор, тем более выражена будет интерференционная картина.
https://youtu.be/RQsOG0VM6qw?t=6050
phenik
courser
"Насколько я понимаю, сложившийся консенсус состоит в том, что "сознательность" вовсе не является обязательным признаком, достаточно наличия измерительного прибора, взаимодействующего с квантовым объектом"
Кот Шрёдингера как раз и есть такой прибор, и никакого консенсуса по нему не наблюдается(пока не открывают коробку) ))
Ark_V
А если на кота в закрытой коробке мы наденем датчик пульса связанный с сиреной срабатывающей при прекращении пульса у кота и не будем открывать коробку, а будем просто сидеть рядом с ней, кот будет жить вечно? Кто убъет кота, кто и как схлопнет волновую функцию?, ведь коробка закрыта и консенсуса нет.
courser
Надев датчик вы просто наблюдаете кота постоянно. Не выполняется условие суперпозиции, когда наблюдение ещё не произведено.
bumchik
Тогда система перестаёт быть замкнутой и независимой и условия эксперимента не соблюдаются - выведенный наружу через сирену датчик и есть прямое наблюдение за котом.
bbs12
А разве можно создать полностью закрытую систему с котом? Кот выделяет тепло и светится в инфракрасном диапазоне. Любая коробка или ящик будет переизлучать эту энергию. Поток энергии от ящика является сигналом о том, что кот жив, кода он умрет температура упадет и коробка станет меньше светиться. Можно засунуть коробку с котом в центр Земли, а самим улететь на Альфа Центавру, чтобы спрятаться от этого излучения. Но на самом деле коробка будет нагревать Землю и Земля будет чуть ярче светиться пока кот жив и выделяет тепло. Просто у нас нет достаточно точных приборов чтобы это зарегистрировать, но передача информации от кота к наблюдателю будет происходить даже в этом случае.
bumchik
Согласен, мне тоже кажется, что такой эксперимент крайне трудно выполнить на практике (если вообще он выполним). Может поэтому все эксперименты с котом были только мысленными ))
courser
Полностью закрытая кв. система это не изолирующий бункер, а просто система до_наблюдения.
Поразительно, но парадокс Шрёдингера многие вообще не понимают )
red75prim
Декогеренция происходит без всяких наблюдений просто из-за взаимодействия со средой. Так что если после приготовления квантовой системы в суперпозиции состояний мы не станем торопиться с наблюдением, а подождём где-то 10 минут (для максимально устойчивых, очень хорошо изолированных состояний) или пикосекунды для состояний без изоляции, то этлй суперпозиции мы уже не найдём.
Поэтому и с квантовыми компьютерами такие сложности.
Кстати, для детектирования нахождения кота в суперпозиции состояний живой/мертвый потребуется такой уровень технологии, что он заодно позволит повернуть квантовое состояние кота из положения мёртвый в положение живой. См. блог Скотта Ааронсона.
courser
Происходит, ну что? Простое следствие неидеальности условий эксперимента. Нет никаких теоретических ограничений на длительность, если изоляция идеальна.
Но речь вообще не об этом. Речь о роли наблюдателя. Довольно сложная для понимания вещь, судя по дискусии, в частности. Похоже многие не понимают суть парадокса Шредингера и что конкретно он демонстрирует.
Ark_V
Независимой от чего? А если я уйду и не буду наблюдать, и только потом через какое-то время спрошу соседа слышал он сирену или нет, то сосед в таком случае "сознательный наблюдатель или прибор, учитывая, что он вообще не в курсе ситуации. Или если в коробке с котом вместо сирены будет устройство фиксирующее время гибели кота, система тоже будет не замкнутой? Вопрос то стоит про необходимость наличия "сознательного наблюдения".
courser
Всё, включая соседа, для вас, как наблюдателя, включается в единую систему находящуюся в суперпозиции. Пока вы его не спросите(не откроете коробку с котом). В этот момент кв. состояние схлопывается. Это поразительно, но парадокс Шрёдингера именно об этом.
Tarakanator
Как я понимаю достаточно даже не измерительного прибора, а чего угодно, взаимодействующего. Хоть фотон, хоть кирпич подойдут.
fireSparrow
Тогда почему в упомянутой в статье молекуле из 2000 атомов они не схлопывают волновые функции друг друга? Или атомы откуда-то знают, что в рамках данного конкретного эксперимента мы рассматриваем их все как единый объект?
ilammy
Волновые функции отдельных атомов, естественно, уже запутались друг с другом в волновую функцию всей молекулы сразу. Но пока на всю молекулу не смотрят, не дышат, не трогают — она так и останется отдельной квантовой системой, которая будет вести себя как предписывает её волновая функция.
fireSparrow
Так я об этом и спрашиваю.
От чего зависит, будут ли при взаимодействии частицы запутываться или разрушат волновые функции друг друга?
Выше было сказано, что даже отдельный фотон может привести к колапсу волновой функции. А тут целые атомы не вызывают коллапс волновой функции. Почему?
ilammy
Зависит от вашей интерпретации квантовой механики.
С точки зрения копенгагенской интерпретации при измерении происходит «измерение», в результате которого волновая функция «коллапсирует» — и после этого конкретно эта функция теперь бесполезна и ничего не предсказывает. Произойдёт ли коллапс или нет — зависит не столько от величины вмешательства, а сколько от того, было ли это «измерением» или нет. Есть измерение — есть коллапс. Нет измерения — нет коллапса. Почему так происходит — вопрос бессмысленный: такова интерпретация, мир так работает. Коллапс — это не объективный феномен, а объяснение, почему дальнейшее поведение системы уже не предсказывается волновой функцией до измерения.
С точки зрения многомировой интерпретации, например, никакого коллапса не происходит. Взаимодействие квантовых систем превращает их в одну большую квантовую систему, со своей отдельной волновой функцией. Добавили один фотон — теперь система состоит из 2000 атомов и фотона. Вы посмотрели на экране результаты измерений — теперь вы тоже часть квантовой системы. Логично предположить, что волновая функция системы «2000 атомов + фотон + вы» отличается от волновой функций системы «2000 атомов + фотон», поэтому вторая больше не работает.
Tarakanator
А разве это зависит от интерпретации?
Я думал по любой теории при взаимодействии двух объектов схлопывается волновая функция каждого из них, а волновая функция системы из 2-х объектов остаётся
а копенгагенская\многомировая теории лишь объясняют что происходит при коллапсе, а не когда происходит коллапс.
ilammy
Коллапс волновой функции — это не физический процесс. При любом взаимодействии волновые функции объектов уже нельзя рассматривать отдельно — они ж провзаимодействовали. Но что вам ещё нужно объяснить — это ваши наблюдения. Волновую функцию вы же не наблюдаете непосредственно. Классический неволновой вы через классический неволновой прибор видите классический фотон/электрон/молекулу в 2000 атомов в классической одной точке. Как волновая функция описывающая суперпозицию возможных наблюдений превращается в ваше конкретное наблюдение — это и есть интерпретация понятия измерения.
Можно объяснять это говоря, что когда вы делаете измерение, то происходит «коллапс», из-за чего в одном конкретном наблюдении вы видите один конкретный результат.
Можно объяснять это говоря, что когда вы делаете измерение, то вся вселенная «изменяется» таким образом, что в одном конкретном наблюдении вы видите один конкретный результат.
Ark_V
А может как раз наоборот друг друга и схлопывают и потому и структура у молекулы определенная существует, а не какая придется. Вот например, нейтрон в атоме стабилен, а вне атома через 14 секунд распадается на протон и электрон, т.е. вообще не существует вне атома. И можно это так интерпретировать, что внутри атома его волновую функцию как нейтрона стабилизируют другие частицы ядра, через наблюдение взаимодействие с ним, а без такого наблюдения нейтрон распадается.
fireSparrow
Но тут же вся статья о том, что вместе в качестве молекулы они как раз демонстриуют квантовые свойства. Значит не схлопывают.
courser
Нет, не достаточно. Пока результат не получает наблюдатель, вся система, включая кв. объект и все наблюдательные приборы, пребывает в состоянии неопределённости.
Парадокс кота Шрёдингера именно об этом.
fireSparrow
Что такое наблюдатель и чем он принципиально отличается от наблюдательного прибора? Сам кот не является наблюдателем? А если бы в коробке сидело бы два кота, которые наблюдали бы друг за другом — они были бы наблюдателем или наблюдательными приборами?
courser
Наблюдатель в квантовой физике это очень принципиальный момент.
Он радикально отличается от прибора. И он всегда один, это вы. Этот факт кст, редка упоминается. Функция сворачивается всегда к конкретно_вашему сознанию.
В этом смысле мы все живём в несколько разных мирах.
Повторюсь - парадокс Шрёдингера об этом. Если бы его так просто можно было обойти разными подглядываниями или другими уловками, он бы не ушел дальше шутки в университетской столовой.
fireSparrow
Чем больше я об этом думаю, тем больше мне кажется, что «наблюдатель» и «сворачивание волновой функции» — это какой-то костыль для изначально неправильной картины мира, вроде эпициклов в геоцентрической модели солнечной системы.
Кажется, что всё великолепно работает без всякого мистического влияния наблюдателя на реальность, если мы считаем, что наблюдатель при наблюдении точно так же становится частью волновой функции, как и наблюдательный прибор.
И точно так же начинает состоять из двух взаимоисключающих компонент. Просто эти компоненты не взаимодействуют друг с другом и каждая видит только одно состояние.
courser
Ну, мне не кажется это мистическим. Расщепляется вероятность, а дальше антропный принцип - ты видишь ту ветку, в которой оказался.
Многомировая интерпретация кмк вполне правдоподобна, хоть и поражает воображение )
mjmartmail
А мне вот нравится теория волны-пилота. Я даже фантазирую, что "жидкостью" для квантовых объектов может служить вакуум, а "волнами" выступают квантовые флуктуации этого самого вакуума. То есть частицы и античастицы из этого вакуума возникают и тут же схлопываются, но всё таки успевает оказывать влияние как на друг друга (проявляя свойства некой "жидкой" среды), так и на квантовую частицу, за которой следит экспериментатор. Получается, что сперва электрон раскачивает то, что "из вакуума появилось" , а потом уже вот то, "что появилось", как на волнах раскачивает летящий электрон. И из-за этого и проявляется волновое поведение квантового объекта.
Michell75
Интерпритация волны пилота противоречит экспериментальным данным, и не верна, как или любые другие интерпритации содержащие скрытые параметры.
И да, её придумали что бы она "навилась", то есть была интуитивно понятной.
Yermack
Это старые заблуждения. Здесь расписано:
https://habr.com/ru/post/508514/
https://habr.com/ru/post/539210/
Michell75
я внимательно прочитал, но так и не понял как гипотеза скрытых параметров соотносится с нарушением неравенств Белла. Вроде и в статье у вас не однократно упоминается это, но вот собственно сути я не уловил.
Не понял так что что значит нелокальные скрытые параметры, вроде как они или есть или нет, а вы говорите что есть, но не локальные (или я не понял чего то?). Или есть конкретное состоянии квантовой системы до измерения, но просто оно скрыто от наблюдателя, или его нет - разве не так стоял вопрос?
Yermack
Нарушение неравенств Белла говорит что квантовый объект не должен содержать локальные скрытые параметры. То есть, например, у электрона нету спина, пока он не провзаимодействовал с чем-нибудь. Если кто-то говорит, что спин это кручение электрона, и он просто неизвестен до измерения, то как раз такая теория неравенствами белла закрывается. Волна-пилот говорит, что скрытые переменные есть, но они не локальные. Их таскает волновая функция и образно она может расползаться на сотни километров, но правильней конечно говорить, что все определяется в конфигурационном пространстве. Волна-пилот довольно популярна в научных кругах и в прикладном и в философском аспекте. Но есть подходы а ля супердетерминизм, там скрытые переменные локальные, но они обходят неравенства Белла, так как отрицается фундаментальная случайность, а значит корреляции не позволяют производить независимые измерения.
Я рассказывал о этих подходах не потому, что это такая крутая религия, и все должны в нее верить. Смысл в том, что нельзя бить наотмашь "это запрещено, а это фричество" — есть много подходов, они изменяются, в них вкладывают силы люди со своими взглядами и предпочтениями. Ну и как минимум, они интересны, особенно если, оставить предрассудки и как следует поразбираться
Michell75
Я могу представить физические волны материи, когда мы говорим про суперпозицию координат частицы, про сотни километров, и нелокальность скрытых переменных. Но евклидово пространство лишь частный случай конфигурационного пространства. Какие километры могут быть в конфигурационном пространстве в котором лежит волновая функция спина электрона? Там нет такой размерности. Так что это математическая абстракция.
Вы назвали единственный подход который я знаю - супердетерминизм. Может назовете что еще? Потому что это именно религия. Вера в то, что все предопределено. Это не научная гипотеза, так как она не проходит критерий Поппера. Нельзя придумать эксперимент, который бы опроверг это предположение. На любой результат любого эксперимента можно заявить - так было предопределено.
Yermack
Вы про локальные теории (ограниченные скоростью света)? Многомировая интерпретация еще локальная, еще может какие, в википедии помнится таблица была со сравнением подходов к квантмеху. Да, супердетерминизм я копал на волне интереса к клеточным автоматам, и то что делает т`Хоофт для меня лишь еще один любопытный вариант мироустройства — трудно остановиться на каком-то одном, поэтому все эти космологии и философии воспринимаю как пищу для фантазии.
У Хоофта, и тех, кто возится с планковским масштабом и границами черных дыр может и возникла подребность в подобной теории, для остальных это не более чем очередная космологическая вера (все же не религия). А волна-пилота уже готовый инструмент: мне раз помогло сделать программу гораздо быстрее, щас поглядываю на интересный способ описания нарушения симметрии в полярном растворителе, да и много кто по ней делают считалки, в частности, софт для наноэлектроники http://europe.uab.es/bitlles/
Michell75
Я про теории, которые бы могли вернуть назад скрытые параметры в квантовую физику. И суперреализм Герарда Хоофта единственная про которую я знаю. И он сам к этой идее относится скептически, и высказал её как последнюю лазейку для желающих уйти от не интуитивных следствий Копенгагенской интерпретации, вроде отсутствующей объективной реальности. Но она нашла своих последователей в лице например Сабины Хоссенфельдер, и Тима Палмера.
Если суперреализм верен, то ценность науки, как метод познания мира будет поставлен под сомнение, так как совершенно любой результат эксперимента может быть предопределен, а экспериментатор не свободен в своих действиях. Я уже не говорю про юридические коллизии, так как любой преступник сможет заявить что его вины нет, так как и нет его воли, и он лишь выполнял то, что ему предначертано.
Есть что то еще, что поможет согласовать результаты экспериментов по неравенствам Белла и теорию волны-пилота? Вы же помните с чего мы начали разговор?
ПыСы вполне может быть то эта теория помогает решать прикладные задачи. Но сейчас про теорию, про мироустройство.
Bronx
Во-первых, вина или предначертание — последствия-то поступков одни и те же, и преступника наказывают, чтобы оградиться от его разрушительных действий, а не чтобы ему насолить. А на "это не моя вина, а предначертание" всегда можно ответить "это не наше решение тебя посадить, а предначертание" :)
Во-вторых, концепт "вины" — это механизм стабилизации сообществ людей, появившийся эволюционным путём. Если мир детермининистичен, это просто означает, что этот концепт появился с необходимостью, т.е. закономерно, а не случайно. В области человеческого сознания и социальных отношений по сути ничего не меняется. Не мешало же никому считать, что весь мир управляется волей божьей, при том что быть слепой игрушкой чьей-то воли — это мировоззренчески даже похуже, чем быть игрушкой пусть детерминированного, но всё же хаоса.
Michell75
ru.wikipedia.org/wiki/Воля_(право)
"С точки зрения юриспруденции любой человек должен обладать волевым и интеллектуальным критерием личности. Отсутствие хотя бы одного из них является основанием для признания человека недееспособным или невменяемым. При необходимости определения дееспособности или вменяемости судом назначается судебная экспертиза, которая определяет наличие волевого аспекта личности."
Если адвокат докажет что преступление совершено не по воле преступников, а из за предначертания, то они становятся неподсудны, так как они не дееспособны. И какая же ты личность, если ты биоробот, действующий по строгой программе? Короче хороший адвокат, за хорошее вознаграждение легко докажет это.
Одним из главных постулатов христианства является свобода воли, такое же мировоззрение и в исламе, и восточных религиях. Именно по этому для человека предусмотрена ответственность за грехи в виде Ада. А вот животные воли не имеют, по христианству, следовательно грешить не могут по определению.
Bronx
Если свободы воли нет, то назначение судебной экспертизы, равно как и решение экспертов точно так же предопределены предыдущими событиями и детерминистскими законами природы.
Ключевые слова тут — "если докажет". В детерминистском мире адвокат по своей воле ничего не доказывает.
Ну раз христиане постулировали, значит всё, расходимся мужики, вопрос решён без нас.
А, не, осталось только понять — что такое "свободная воля"? Свободная от чего? От закономерности? От случая? Ну вот, скажем, возникла перед человеком "вилка" решений — как именно он принимает, какую ветку выбрать? Если он её выбрал — откуда он знает, что альтернативная ветка вообще была, ведь она ненаблюдаема? Был ли выбор закономерен или случаен? Если случаен, то в чём тут проявление "воли"? Если закономерен, то в чем тут проявление "свободы"?
Michell75
Вот это правильный вопрос) По чьей воле все вокруг происходит, и вообще, что такое воля? По этому вопросу философы не одно тысячелетие копья ломают)
Например рассмотрим полностью детерминистический мир. Это значит что вся информация, что была, есть, и будет в нашей Вселенной, уже присутствовала на момент Большого взрыва. И вот тут вопрос - Война и мир, симфонии Бетховена, весь интернет, включая эти обсуждения и этот конкретный пост, и еще дофига чего, появились случайно? Миллионы экзабайт ОСМЫСЛЕННОЙ информации. Типа так карты легли? Это на много порядков более невероятно, чем проблемы тонкой настройки, описанной в антропном принципе. Или это по чьей то воле все было запрограммировано? Чьей?
Или другой вариант - воли нет, но есть случайности. Но если у вас нет воли, то значит что то новое создается лишь случайно. Человек лишь бы поддерживал свою жизнедеятельность, выполняя простую программу, определяемую простыми инстинктами. Например как обезьяны. Интеллект шимпанзе позволяет запомнить 3000 слов, его можно научить не сложной работе, и вообще он на уровне человеческого ребенка. Однако ребенок может генерировать новые идеи, и воплощать их в жизнь, а шимпанзе нет. Шимпанзе не создали ничего похожего на хотя бы самый примитивный научно-технический прогресс.
И третий вариант, есть и воля у человека, и случайности. Выбор человека не закономерен и не случен, так как закономерности вы определяете по отношению к внешнему миру, а воля это внутренний механизм выбора.
Я бы сформулировал так - воля это способность генерировать осмысленную информацию.
nin-jin
Нет никакой случайности, есть только хаос. Он выглядит непредсказуемым, но рождает поразительно упорядоченные вещи.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%85%D0%B0%D0%BE%D1%81%D0%B0
Bronx
Вы же предложили рассмотреть детерминистический мир, откуда взялось "случайно"? Это скорее "неожиданно".
Если вы, скажем, запускаете конвейевскую "Жизнь" и получаете сложнейшие "миры" на основе всего 2-х тривиальных и совершенно детерминистсих правил — кто "программирует" эти миры во всей их сложности и богатстве, включая симуляцию самой этои игры? Точно не вы. Они рождаются сами. Это неожиданно, выглядит случайностью — но на поверку это закономерно.
И раз он внутренний, то не подчиняется никаким законам природы? На какой основе он тогда работает? Скажем, если дать этому механизму сделать один и тот же выбор два раза, то никакой закономерности прослеживаться не будет, а будет полный волюнтаризм, неотличимый от случайности?
Осталось объяснить, что такое "смысл".
Michell75
Детерминистический в своем развитии, но не в начальных условиях. Как появились начальные условия - я про это ничего не говорил. Может и случайно, но такая случайность невероятна. А может и по воле кого то. А может еще как, но как?
Тут можно предположить что файл сжатый архиватором то же неожиданно рождает скажем "Войну и мир". Разархивирование то же детерминистический процесс. Только не не ожиданно) Никакой детерминистический процесс не сможет "родить" информацию.
Действительно вопрос не простой, но и у меня нет ответа, но есть соображения. Например, сколько нужно байт, что бы закодировать некую звездную систему? Ну что б её можно было воссоздать с достаточной точностью. Нам не надо копировать хаос, нам надо описать только значимые параметры, что бы создать аналогичный хаос. Да несколько тысяч переменных, десяток килобайт. Кстати слово "достаточный" не понятно, может и сотни параметров хватит, или даже десятка. Или не достаточно, и параметров сотни тысяч, или десятки миллионов, тогда цельный мегабайт уйдет, или даже 100 мегабайт. Пока это мысли, рождающиеся по ходу) Зависит от детализации модели, которые мы хотим построить.
А сколько надо информации что бы закодировать Солнечную систему? Если мы обойдемся даже 100 мегабайтами, то мы потеряем всю информацию не только созданную человечеством, но и вообще информацию о жизни на Земле.
Да кто ж знает как оно работает то?) Я лишь фиксирую феномен, но не претендую на его объяснение)
Но человечество генерируют информацию с огромной скоростью.
Bronx
А что вам в начальных условиях? На примере той же "Жизни" — совершенно разные начальные условия практически с необходимостью генерят "глайдеры", "космические корабли", "бакены" и прочие фигуры. Т.е. эта сложность рождает сама себя. Её нет в начальных правилах, там слишком мало места.
Деархиватор всего лишь обращает процесс архивации вспять, т.е. готовый роман уже наличествует в начальных условиях. А мы говорим о самопроизвольном появлении порядка из хаоса. Вас удивляет, что если правила игры позволяют появляться [мета]стабильным (т.е. упорядоченным) структурам, то они рано или поздно появятся? Вас удивляет, что эволюционный отбор способен усиливать стабильность сложных структур без всякого "плана"?
Ну и что? Закона сохранения обычной (не квантовой) информации не существует, и спонтанное упорядочение хаотических структур (т.е. "рождение информации") — это не есть что-то невозможное для детерминистских систем. А если этот процесс однажды даёт кому-то эволюционное преимущество и позволяет каким-то структурам размножаться эффективнее других, то так и произойдёт с высокой вероятностью.
Michell75
Ну и кто вам запретит нарисовать какую то фигуру фишками, а затем запустить игру в обратном направлении? И выбрать себе начальные условия на каком то из этапов обратного развития. Что б потом предоставить эти условия и сказать что сложность этой фигуры родилась «случайно из хаоса». Никакого «случайно» быть не может в детерминистической системе быть не может.
Но может быть «псевдослучайно», это отражает что в детерминистическом процессе у нас нет физической возможности отследить все взаимодействия. Вот этим и занимается теория хаоса.
Начальные условия полностью обуславливают все этапы развития. Вы можете сколько угодно раз запускать клеточный автомат, и всегда развитие будет одинаковым. Никаких «самопроизвольно». Никаких «генерят», они там заложены изначально и жестко. Осталось только понять - такие начальные условия так сложились случайно, или как?
Эволюционный отбор - это механизм закрепления удачных СЛУЧАЙНЫХ изменений. В детерминистическом мире нет никаких «случайно», а значит и нет никакого эволюционного отбора. Или мир не детерминистичен, или есть эволюционный отбор. Не может быть и то, и другое одновременно. Это как смотреть кино, и думать что главный герой случайно попадает в разные ситуации. И сколько раз его не смотри, действие в кино будет одним и тем же.
С счастью мир не детерминистичен)
Bronx
А можно цитату, где я говорю про "случайно из хаоса"? Иначе мне непонятно, с чем вы спорите.
Любых изменений. В формулировке принципов эволюции есть лишь просто "изменчивость", без ограничений на их природу. Да и как вы себе это представляете? Ведь, скажем, у мутации в коде ДНК нету никакого маркера, по которой отбор мог бы отличать случайные изменения от закономерных. Почему закономерные изменения вдруг исключаются? Если мы внесём в ДНК намеренные, т.е. неслучайные изменения — всё, это идёт мимо отбора?
Bronx
Если вы читаете "самопроизвольно" как "случайно", то это неверное прочтение. Под "самопроизвольно" понимается то, что никакой информации о глайдерах в законах игры не заложено. Можно сказать, что эта информация заложена в начальной расстановке, но
1) начального состояния может и не быть (например, эволюция мира вечно ходит по длинному-длинному циклу, каждый раз неуклонно повторяя Толстоевского с Бетховеном);
2) мир может развиваться из какого-то простого (или вообще нулевого) состояния, но в бесконечномерном пространстве; бесконечномерность позволяет реализовать бесконечное количество вариантов; если учеть все варианты то они, возможно, друг друга множат на ноль, но каждый по отдельности — это богатый мир с "информацией" для своих обитателей
Например, в математике есть такая штука как "пески" (sandpiles), которые являются фракталами, развивающимися во времени. Посмотрите, например, это видео до конца, где рассказывается про пески, рождающиеся при добавлении песчинки за песчинкой в одной точке. Даже несмотря на то, что развитие там на 2D плоскости, начальное состояние — чистая доска, заполняющий процесс — абсолютно симметричное падение песчинок, в "недрах песков" рождаются разнообразные групповые структуры и их комбинации, и появляются области с характерной гиперболической геометрией и "инфляционно" расширяющиеся во времени (если за "время" взять направление от центра к краю), а также характерные прямолинейные "мировые линии", расщепляющиеся и сталкивающиеся.
Представьте теперь, что что-то подобное этим пескам эволюционирует уже без малого вечность лет, и не в 2D, и законы чуть сложнее — тут уже просто статистически, в силу размерности пространства состояний может оказаться, что где-то на каком-то закоулке границы песков (а то и во множестве закоулков параллельно) появляется что-то достаточно сложное и фрактальное, чтобы напоминать наш мир и порождать существ, у которых есть затылок, чтобы чесать его, а под затылком — мозг, в котором, в силу фрактальности мироздания, возникают миниатюрные модели того среза мироздания, в котором они живут. Жители считают, что эти модели они сами придумывают, но концепция мышления — это тоже модель, возникающая по тем же законам движения фрактальных песков… :)
Michell75
Мы начали разговор с понятия "воля".
Так вот, чья это воля в создании тех или иных фигур в игре жизнь? Ну того, кто запускает игру конечно.
Например я могу рассчитать перед запуском первого варианта, что на втором ходу эта игра погибнет. И информация о этом изначально присутствует в начальных условиях и правилах игры. Но для извлечения этой информации мне надо произвести некоторые расчеты.
Если наш мир это клеточный автомат, то это то же самое, вот только количество тактов больше чем два, и расчеты несколько сложнее, но суть то не меняется. Начальная расстановка и правила игры - из них можно извлечь, сделав расчеты, и Войну и мир, и симфонии Бетховена. Как из архиватора.
У нас действительно не понимание термина "генерят". Генерить можно идеи, а можно электричество. В одном случае мы имеем создание чего то нового (в данном случае идей), а в другом лишь преобразование имеющегося (потому что закон сохранения энергии). Я имел ввиду именно создание нового. А если это закономерное преобразование, то это то же самое про что я и говорю, тогда непонятно о чем мы спорим.
Следовательно либо информация уже есть в системе, и нам нужно лишь сделать некие закономерные преобразования, что б её извлечь (как из архиватора), либо она именно рождается в процессе, и повторив процесс второй раз можно этот результат и не получить, это не закономерное преобразование для извлечения. И вот тут вот становится интересно - воли создателя начальных условий и правил в создании этой новой информации не было. И это была ли воля случая (случайность) или воля кого то еще. Например кто то вмешался в игру и переставил фишки. И сделав второй прогон, этот кто то может переставить фишки по другому, или не переставлять вообще, и будет другой результат.
На основе интерпретации, в которой не работает одно из ключевых правил - правило Борна, вряд ли можно делать какие то философские выводы. ММИ как прикладной инструмент, для работающих с квантовыми компьютерами - это удобно, и наглядно. Но не более.
Все же пока лучшей интерпретацией, наиболее точно соответствующей результатам эксперимента остается Копенгагенская. А в ней мир не детерминистичен. Он полон случайных событий. И вот как из квантовой случайности в нашем мозгу появляется наша воля, которая и позволяет нам создавать новую информацию - это вопрос интересный.
red75prim
У Скотта Ааронсона есть интересная статья на эту тему: The Ghost in the Quantum Turing Machine (PDF!).
Он отбрасывает части понятия "свобода воли", истинность которых физически (или вообще никак) нельзя определить. Например: "это именно я, а не физические процессы в моём теле (или метафизические процессы в моей душе), решил делать так". И концентрируется на функционально проверяемой части: я свободен, если физически (а не с точки зрения бога, знающего всё) невозможно предсказать даже вероятность того, что я сделаю. Это отделяет свободу воли в таком понимании от поведения относительно простых квантовых систем, где мы не можем предсказать исход, но можем предсказать вероятности исходов.
Он рассматривает этот вопрос, и находит, что - да, квантовая механика (+ правило Борна) допускает существование систем, для которых невозможно предсказать распределение вероятности их поведения, и человеческий мозг может являться такой системой.
Обращаю внимание, как аккуратно он обращается с тем, что физически возможно, а что требует "Божественного взгляда" на вселенную.
Вот здесь, например, вы даже не рассматриваете вопрос "Могут-ли обитатели вселенной получить такую информацию, или это возможно только для внешнего наблюдателя":
Впрочем, с моей точки зрения, он придаёт слишком большое значение непредсказуемости. Для меня свобода воли, определяется каузальной оторванностью системы от начальных условий вселенной и частичной детерминированностью поведения этой системы. То есть: если начальные условия вселенной вызывают появление существа с таким-же макросостоянием как у меня, то это существо не может в трезвом уме и здравой памяти пойти поджигать детский дом ради лулзов, и если физические законы позволяют такое развитие событий при каких-то начальных условиях вселенной, то свободной воли у меня нет.
Michell75
По сути вы говорите - «если я не могу рассчитать из начальных условий свое дальнейшее поведение, то нет разницы есть ли случайности, если моя воля, или все предопределено»
Это как смотреть кино в первый раз, и если режиссер и автор сценария достаточно искусны, то вы не можете предугадать поведение героев кино. И для вас, как бы нет разницы, действуют ли они по сценарию, или принимают решения здесь и сейчас. Но ведь это кино, оно записано на пленку, и сколько раз его не прокручивай, все равно герои будут действовать так, а не как иначе. У героев нет своей воли, но только воля сценариста.
Так и наш мир, он принципиально детерминирован, как у Хоофта в суперреализме, или у нас есть своя собственная воля?
И идея детерминированности мира религиозна по своей сути. Сами рассудите, во первых она не фальсифицируема, так как на любой результат эксперимента можно заявить - так было предопределено. То есть как и в религию в детерминизм вселенной можно только верить, доказать или опровергнуть научным методом это нельзя. Во вторых исходя из того, что в начальных условиях и правилах заложена вся информация этой системы, то откуда она взялась? Значит есть творец этой информации, демиург, бог, создатель. Наличие воли подразумевает наличие сознания, и если это воля не наша, и мы лишь клеточные автоматы, то тогда это воля демиурга?
red75prim
Нет, я говорю: "Даже если есть возможность рассчитать моё дальнейшее поведение, то это всё-равно будет моё поведение. Какие-бы начальные условия вселенной не привели к моему возникновению, большинство характеристик моего поведения будут сохраняться (с учетом адаптации к изменившимся обстоятельствам). И никакой демиург (если он не занимается прямым вмешательством в происходящие процессы, нарушая законы физики) не сможет сделать так, чтобы я без внешних воздействий совершил что-то абсолютно несоответствующее тому чем я являюсь. Если-бы ему это понадобилось, ему пришлось-бы создать кого-то другого."
Если рассматривать свободу воли в таком аспекте, то детерминизм играет вспомогательную роль, он важен настолько, насколько он способен обеспечить моё функционирование в качестве себя. Случайность или детерминированность выбора между ванильным и шоколадным мороженым неважна.
Да, я отвергаю идею, что для наличия свободы воли нужна "возможность поступить по-другому" (что бы это ни значило). По-моему, достаточно возможности рассмотрения варианта поступить по-другому.
Это вариант, когда бог играет в кукольный театр. Нет смысла его рассматривать: бог не обязан соблюдать какие-либо законы в своей постановке.
Вариант когда бог проектирует и создаёт начальные условия для появления существ с заданными принципами поведения уже интереснее. Если проводить аналогию с программированием, то как бы программист не хотел, чтобы программа 2+2 вывела 5 (просто, сама по себе, без всяких трюков), у него это не получится. Возникают ограничения, спроектированные существа обретают некоторую независимость.
Нефальсифицируем супердетерменизм. Где кто-то позаботился, чтобы всё выглядело недетеримнированно.
Я уже писал по этому поводу - это не обязательно требуется для существования сложных структур. Контрпример - многомировая интерпретация КМ. Или необратимые клеточные автоматы (для которых по текущему состоянию невозможно однозначно установить предыдущее) - в них энтропия увеличивается.
Дополнение: у Скотта Ааронсона есть интересная глава "Freedom from the Inside Out". В полностью детерминированной вселенной с законами физики симметричными относительно обращения времени ничто не мешает сказать, что это наши поступки привели к тому, что вселенная имеет такие начальные условия.
В общем, если покопаться, то картинка получается интереснее чем "детерминизм = кто-то всё предопределил".
Michell75
ну свободу воли, в таком аспекте, можно заподозрить например у химической реакции. Сколько пищевую соду с соляной кислотой не смешивай, всегда будет получаться поваренная соль, вода, и углекислый газ. А почему? А потому что это реакции так хочется? Мол такая её свободная воля? Которая удивительным образом совпадает с законами химии)
вы смешали соду с соляной кислотой - вот вам начальные условия. Попробуйте получить в результате этой реакции что то отличающиеся от поваренной соли, воды, и углекислого газа. Где "некоторая независимость"?
а что, есть какие то другие варианты детерминизма, которые не противоречили бы эксперименту?
Вероятно у нас разные представление о термине "заложена вся информация этой системы". Есть кто угодно, обладающий достаточной вычислительной мощностей, и имея информацию о начальных условиях системы, а так же правила эволюции этой системы, может рассчитать состояние этой системы на заданный период, и считать информацию из системы, то значит можно считать что эта информация была заложена в начальных условиях системы и правилах её эволюции.
Рассмотрим не обратимый клеточный автомат. Например вы мне говорите что на тысячном такте открывается вид на эту систему необычайной красоты, прямо произведение искусства. Могу ли я это произведение искусства восстановить по начальным условиям и правилам игры? Конечно могу. Так оно заложено там получается. Мне не надо назад считать, мне достаточно только вперед, что б считать информацию о этой картине.
А у многомировой интерпретации есть проблема правила Борна. По этому это плохой пример.
red75prim
А можно и не заподозрить, и химическая реакция ничего не будет иметь против, в отличии от, скажем, меня.
Без прямого божественного вмешательства в физические процессы никак не получить другой результат. Что бы там божество не пыталось предопределить, ничего кроме воды, соли и углекислоты оно не получит.
А зачем нужен абсолютный детерминизм? Как я сказал, он нужен мне только в той мере в какой позволяет гарантированно избежать некоторых вариантов поведения.
Оно там заложено, если кто-то выбрал это начальное состояние из множества возможных, чтобы в результате развития получилась эта конкретная структура. Если начальное состояние возникло как какое-нибудь "спонтанное нарушение симметрии ничто", то никто туда ничего не закладывал. И, вероятно, правила игры создают тенденцию к возникновению подобных структур для некоторого процента начальных конфигураций.
Michell75
Разве вопрос стоит "зачем"? Вопрос стоит "какие могут быть варианты детерминизма, кроме супердетерминизма, который бы не противоречил эксперименту?"
red75prim
Скорее всего никаких, учитывая неравенства Белла и другие соображения. Поэтому и вопрос: для чего наличие супердетерминизма в нашем мире нужно в рамках этой дискуссии?
Michell75
Вообще эта ветка началась с обсуждения интерпретаций со скрытыми параметрами. Вы же рассказывали за детерминизм, и логично предположить что вы рассказываете за супердетерминизм, как единственной не опровергнутой такой теории.
Если он тут не при чем, что за интерпретацию/теорию/гипотезу вы имели ввиду?
red75prim
А. Это я проникся рассуждениями в "The Ghost in the Quantum Turing Machine". И вместо "детерменизм или квантовый детерминизм" писал просто "детерминизм". В этой работе проводится различие между Найтовским недетерминизмом, когда нельзя узнать даже распределение вероятностей вариантов поведения системы, и детерминизмом (квантовым или классическим), когда мы можем абсолютно точно рассчитать распределение вероятностей поведения системы (в классическом варианте распределение вероятностей вырождается в один вариант с вероятностью единица).
Почитайте всё-таки "The Ghost in the Quantum Turing Machine". Очень интересный взгляд на проблему свободы воли: квантовая механика допускает ситуации, которые могут рассматриваться как возникновение причинно-следственных связей идущих против стрелы времени: от наших поступков к начальному состоянию Вселенной.
А я, собственно, писал про то, что даже если наша вселенная детерминирована (или квантово детерминирована), то место для свободы воли (в моём понимании) всё равно остаётся.
phenik
Michell75
Вы описываете псевдовероятностный мир. Вероятности как проблема восприятия. В таком мире существовали бы скрытые параметры, которых нет.
Что есть сознание, разум? Сложная информационная система. В бесконечном мире где есть случайности возникнет бесконечное множество комбинаций информации, в том числе и разум.
phenik
Michell75
Может быть вселенная уровнем выше детерминирована? Уж очень наш мир похож на симуляцию.
Но наш мир точно вероятностный.
Пожалуй)
phenik
Если может появиться больцмановский мозг, то еще более вероятнее сложатся условия для абиогеза и последующей эволюции. Какова роль информации в этом еще предстоит установить. Возможно только полезная для описания процессов. Мне нравится корреляционная трактовка информационных процессов, совместимая с шенноновской, данная К. Ровелли, одним из авторов теории петлевой кв. гравитации, см. эту статью, и другие. Оно кажется наиболее универсальным, применимым к любым уровням организации систем.
Michell75
Ну на самом деле не ясно, что вероятнее, но может быть и так.
Но только в бесконечной вселенной) А в нашей вселенной есть начало во времени. И есть конец в пространстве - это граница видимой вселенной, и все что за ее пределами принципиально не наблюдаемо, а значит принципиально не может существовать.
Кроме того в бесконечной как во времени и пространстве (или измерениях другой сущности) вселенной нет никаких начальных условий, которые могли бы стать проблемой при детерминизме.
У Ровелли есть очень привлекательная реляционная интерпретация квантовой механики, которая базируется на идеях Шеннона и Уиллера. И вся это среда, в которой взаимодействует информация, образуя материю, и есть, по поему мнению та вселенная верхнего уровня.
phenik
Сомнительно, что информация носит субстанциональный характер, скорее является хорошим объяснительным подходом. Какова реальность само по себе, как поговоривал Кант это «вещь в себе») и является хорошим познавательным стимулом.
Michell75
А в детерминированном мире сознание не возникает, оно заложено в начальных условиях. И тогда главный вопрос как так получились начальные условия в которых изначально заложено сознание?
Bronx
Для кого "нового"? Если для нас, то мы и без генерации постоянно получаем потоки новой (для нас) информации.
Но не факт, что это новая для нас информация является новой для Вселенной. В физике под "информацией" понимаются лишь набор физических состояний, что несколько отличается от обычной (шенноновской) информации. При унитарных преобразованиях состояния не исчезают и не появляются, т.е. у истории нет "развилок" и "слияний", где одно состояние порождает два, или два состояния сливаются в одно; законы эволюции физических состояний являются обратимыми.
Та же информация, которую "создаём" мы — это лишь следствие того, что количество состояний нашего мозга меньше, чем количество состояний Вселеной, и того что в начале развития человеческой особи состояния нашего мозга мало коррелируют с внешним миром, он "пуст".
Бритва Оккама говорит нам, что создатель — это дополнительная сущность, природу которой надо объяснять. ММИ пытается обойтись без неё, но для этого, похоже, нужно принять, что пространство состояний — бесконечномерно (что есть и в копенгагенской интерпретации), и что законы физики достаточно богаты, чтобы порождать разнообразие, неотличимое от случайности внутренними наблюдателями.
Ввод случайности — это вообще трудная задача. Я ведь выше не просто так задал вопрос:
Т.е. случайность предполагает, что где-то каким-то образом "существуют" альтернативы, из которых случайность может "выбирать". Но в каком смысле эти нереализованные альтернативы "существуют", если они никогда не реализовались? Я прямо сейчас бросаю монетку и получаю "орла" — но существовал ли вообще вариант "решки" для этого конкретного броска? Как доказать его "существование", если мы не можем отмотать историю назад и переиграть бросок заново? Случайность не даёт нам ответов, она заметает вопрос под ковёр. Альтернативы "существуют" и "не существуют" одновременно.
ММИ просто предлагает устранить эту шизофрению и считать все альтернативы абсолютно равноправными с точки зрения физических законов, а "вероятность" считать локальным эффектом в системе отсчёта "наблюдателя", эволюционирующего во времени и спутанного с "наблюдаемым". Фактически, это такая "теория относительности".
Michell75
То есть можно утверждать, что в ансамбле вселенных существует такая вселенная, в которой существует суперразум, который решил проблему взаимодействия между альтернативными мирами, и оказывает на наш мир некое влияние. То есть фактически ММИ приводит нас к идеи бога?
А если никакого взаимодействия не может быть принципиально, то чем для нас «нет никаких параллельных вселенных» отличается от «параллельные вселенные есть, но с ними принципиально нельзя взаимодействовать»?
Bronx
Не понимаю, почему это можно утверждать?
Я не думаю, что эту сову можно растянуть настолько сильно :)
Michell75
В ММИ во Вселенной существуют все возможные ветви реальности паралельно. Собственно так и объясняют "тонкую настройку" вселенной. Если что то могло случится, то оно в какой либо ветви реальности случилось. Соответственно если мы предположим что принципиально возможно взаимодействие между разными ветвями реальностей во вселенной, то это значит что есть такая ветвь реальности, которая имеет цивилизацию в которой уже научились этому взаимодействию. В этом случае есть возможность что они взаимодействуют с нашей веткой реальности, или нет. Опять же выбираем вариант где взаимодействуют. И может даже не с одной реальностью, а с многими. В этом случае мы можем получить целый пантеон богов) Не-не, отличная сова, хорошо тянется)
Ключевое здесь, что раз мы этого всего не наблюдаем, то вероятно что такое взаимодействие невозможно. А раз оно не возможно, то как мы отличим мир где есть параллельные вселенные от мира где их нет? Чем это отличается от просто фантазий о этих мирах. И на этих фантазиях строятся глубочайшие философские выводы.
Bronx
Сами спросили, сами ответили :)
Ну, например, если верна гипотеза "квантового самоубийства", то через несколько десятков лет вы (как и я), возможно, станете обнаруживать, что каким-то образом смерть обходила вас стороной, даже когда смотрела вам прямо в глаза, и вы вдруг стали самым старым человеком на Земле. Это, возможно, начнёт вас убеждать в верности ММИ — но пока только вас. Когда вам станет очень неприлично много лет, окружающие вас тоже возможно начнут понимать, что тут что-то не так, и возможно для них вы будете живым свидетельством в пользу ММИ. Увы, это всё будет происходить в подавляющем меньшинстве миров, в остальных вы благополучно скончаетесь и ничего не докажете.
Michell75
кстати, то что мы не наблюдаем глубоких стариков, которые мечтают умереть, но у них ничего не выходит - это то же доказательство не состоятельности ММИ.
Вообще такой мир был бы похож на фэнтези, где самые невероятные события происходили бы завидной регулярностью - правило Борна то не работает)
Да и "боги" из других реальностей реально донимали бы)
red75prim
Не "не работает", а "пока нет консенсуса как его можно (и можно-ли) вывести из уравнений квантовой механики".
Ну и недиагональные элементы в матрице плотности при декогеренции не равны нулю, а близки к нему. И у меня есть подозрение, что для слишком невероятных миров амплитуда недиагональных элементов может быть сравнима с амплитудой диагонального элемента. То есть такие "миры" не имеют классического соответствия и ненаблюдаемы.
Bronx
Нет, это не доказательство — доля миров, в которых живут бессмертные старики, является ничтожно малой, поэтому произвольно взятый сторонний наблюдатель скоре всего с таким никогда не столкнётся.
Правило Борна работает, хотя бы просто потому, что копенгаген и ММИ — одинаковы с точностью до интерпретации. Просто пока нет простого и доступного формального вывода этого правила из основ, только наметки.
Michell75
Не совсем понял при чем тут декогеренция, которая есть способ показать как классический мир появляется из квантового.
Давайте я спрошу по простому, а вы так же по простому ответите) На пальцах.
Есть некая квантовая система, которая в результате наблюдения с вероятностью 0,01% может принять состояние А, и с вероятностью 99,99% состояние Б. Допустим я наблюдаю эту систему, и мир расщепляется на мир А и мир Б. В каждом из которых есть я, то есть стало два я. Но осознать себя сразу в двух мирах я не могу, только в одном. С какой вероятностью я осознаю себя в мире А и мире Б? И почему?
Bronx
Понятие декогеренции используется в ММИ, чтобы решить проблему измерения и избавиться от коллапса волновой функции в копенгагене. Копенгаген не использует декогеренцию, не решает проблему измерения, и правила Борна из него тоже никак не выводятся. Их можно вывести, введя матрицы плотности — но они же могут использоваться и для ММИ, только там они используются не как плотность вероятности, а как плотность возможных миров.
Я не думаю, что расщепление на 2 мира — это правильная картина с т.з. ММИ. Начать с того, что в ММИ нет вероятностей. Одно из возможных объяснений использует те же матрицы плотности, только они определяют не вероятность, а плотность континуума миров с разными исходами, так что 0.01% этих миров имеет состояние "наблюдатель + А", и 99.99% миров имеет состояние "наблюдатель + Б". Как видно, в каждом из этих миров есть "наблюдатель + что-то", как если бы состояние наблюдателя было "клонировано" во все возможные миры, но это просто квантовая спутанность. "Вероятность" появляется лишь как шанс отдельной квантовой "копии" наблюдателя обнаружить себя в том или ином мире, когда произойдёт декогеренция спутанных состояний.
Дисклеймер: я не настоящий сварщик и мог налажать в своём объяснении, так что лучше реальных физиков спрашивать.
Michell75
И как же декогеренция поможет решить проблему измерения в ММИ?
Не надо избавляться от от коллапса в КИ) Это ключевое там. Декогеренция лишь более подробно расписывает процесс при переходе от микромира к макромиру. Ни от наблюдателя, ни от коллапса декогеренция КИ не избавляет.
Вот, и выходит что вы придумали какую то свою собственную интерпретацию, такого что вы говорите в ММИ нет. ММИ это прежде всего математическая модель, Эверетт предложил её, а вот невидимые параллельные миры появились намного позже, когда попытались поискать физический смысл в тех формулах, что он предложил. И в ММИ нет таких формул, которые бы привязали вероятность осознать себя в той или иной реальности, к квадрату модуля волновой функции. Не выводятся они из этой математики. ММИ вообще игнорирует самосознание наблюдателя (и это то и привлекает многих), говоря что копии наблюдателей в разных мирах равны. Но я повторюсь - они не равны, реальность где я осознал себя тем и отличается, что я себя здесь осознал.
По этому то, что вы рассказываете это классно, интересно, прикольно. Но это не ММИ. И за этими рассказами нет математики.
Топовые физики не признают ММИ. Девид Дойч только, которые её активно пиарит. ММИ это прикладной инструмент для квантовых вычислений. Ну и предмет обсуждения в околонаучных кругах, вроде Хабра.
Bronx
Ну да, ну да. А Земля — пуп вселенной, потому что вы осознали себя на Земле. А раз на других планетах вы не бывали, то и не надоть никаких планет...
Michell75
именно - пуп. Разве Земля не центр видимой Вселенной?
Но только для людей. Для каких-нибудь инопланетян их родная планета будет пупом и центром. При чем глубоко не факт, что реальность людей и инопланетян совпадет, вероятнее всего они будут в разных ветках, если мы в терминах ММИ выражаемся. Если в терминах КИ, то коллапса вектора состояний квантовых объектов, которые обуславливали появление Солнечной системы, Земли и людей, для далеких инопланетян и не произошло. А если и произойдет, то вероятно не так как для людей, и значит для них человечества не будет.
Это собственно и делает квантовую механику субъективной.
вопрос не стоит "надоть или не надоть" а если вы их не наблюдали, то их и нет.
небольшой тест, если вы не против)
кот Шредингера через час:
Жив
Мертв
Или жив, или мертв, но как то конкретно
Живомертв, в суперпозиции
Мы не можем обсуждать ненаблюдаемые объекты, вот когда откроем ящик, тогда и обсудим
Там 2 реальности, в одной кот жив, в другой мертв, мы выберем какую к себе присоединить в момент наблюдения
свой ответ?
Michell75
И еще вопрос. Мое самосознание уникально, я не осознаю себя в других вселенных, и та ветка реальности уникальна как минимум этим. Они не равноправны.
И рассуждения на эту тему приведут нас к проблеме правила Борна.
Bronx
Вы так же не ощущаете себя на другой планете, и Земля для вас уникальна как минимум этим. Значит ли это, что планеты неравноправны?
Michell75
Да, планеты не равноправны. Простой пример.
Давайте подумаем что находится в далекой-далекой галактике, может там есть звезда с планетой похожей на Землю? Что конкретно появится в неком секторе пространство, зависит от мириадов квантовых событий, начиная с момента Большого взрыва. Может там голубой гигант будет, или пылевое облако, или "ничто", в котором только реликтовый фон, а может желтый карлик, с технологичной цивилизацией. И это (условно) зависит от коллапса параметров какого нибудь фотона, на первых этапах возникновения Вселенной. Но какие значения получил этот фотон в результате этого коллапса, если мы его не наблюдали? Как наглядно показал Юджин Вигнер в своем знаменитом опыте "друзья Вигнера", если для одного наблюдателя коллапс произошел, но непосредственно вы его не наблюдали, то вы должны описывать этот объект своей, не сколлапсированной функцией. Для вас этот участок космоса находится в суперпозиции состояний, так как обусловлен коллапсом мириадов квантовых объектов. Вместе и вероятной планетой с технологичной цивилизацией.
Вот тем и отличается, что наша Земля есть, а вот похожая на нее другая планета это лишь вероятность, математическая абстракция.
И это и зависит от моего сознания, так как с помощью него я могу описать волновые функции разных квантовых объектов. В том числе и фотона из глубокого прошлого, от которого зависит появление похожей на Землю планеты.
И роль сознания в ММИ примерна та же, что и в Копенгагенской интерпретации, но только мы её с другого бока видим.
Bronx
В общем, резюмируя ваши слова, планеты становятся неравноправными только с точки зрения конкретного наблюдателя, причём для каждого отдельного наблюдателя — своё неравноправие.
Но у нас есть принцип относительности, который был путевой звездой физиков, начиная с Галилея: законы физики желательно оформлять так, чтобы они не зависели от смены системы отсчёта, от выделенной позиции наблюдателя. Физики поочерёдно устраняли асимметрию наблюдателя — вначале выведя законы механики, инвариантные в ИСО (классика), потом законы электродинамики, инвариантные в ИСО (СТО), потом законы движения, инвариантные даже в неинерциальных СО (ОТО). Но у нас осталась выделенная СО, связанная с сознанием наблюдателя. ММИ является инвариантной для таких СО, продолжая тенденцию и избавляясь от асимметрии. Копенгаген — нет. Т.е. при прочих равных, ММИ даже просто эстетически лучше копенгагена, имхо.
Michell75
ММИ сделало попытку устранить эту асимметрию. Введя в оборот невидимые, миры, с которыми нельзя взаимодействовать. Что вы скажите, если я начну объяснять законы природы используя невидимого дракона, который у меня за спиной, и с ним принципиально нельзя взаимодействовать? Чем это лучше? Но за дракона меня скорее всего в специальную больницу определят)
А, математика соблазнительная? Ну так очень много гипотез с хорошей математикой кануло в лету, потому что противоречило эксперименту. И в ММИ это правило Борна, которое из ней не выводится. То есть по ММИ мы должны были иметь мир фентези, где самые невероятные события происходят с завидной частотой.
Возможно КМ принципиально субъективная. Ученый должен стремится к объяснению законов природы такими, какие они есть, а не реализовывать в них свое хотения и комплексы. Разве не так?
Bronx
А с вероятностными альтернативными исходами наблюдений можно взаимодействовать?
Не надо выдумывать.
red75prim
Неверный вывод. Например в многомировой интерпретации квантовой механики вселенная как целое полностью детерминирована. Для внешнего по отношению к вселенной наблюдателя все процессы полностью обратимы, информация не создаётся и не теряется. Но жители этой вселенной могут наблюдать только те её бранчи в которых они возникли.
Что такое информация? Уменьшение неопределённости. Грубо говоря, послушав Бетховена, мы узнаём, что можем находиться в 10^10^90 бранчах из 10^10^100 возможных, потому что в остальных бранчах или Бетховена или его произведений нет.
Для нас информация возникла. Для внешнего наблюдателя - нет: он продолжает видеть суперпозицию всех возможных состояний, и искать там музыку будет не проще чем искать "Войну и мир" в строке случайных символов.
Michell75
Да, действительно ММИ интерпретация объясняет все.
а вот здесь начинается интересное.
Предположим что некое случайное событие происходит с вероятностью 1 к 99. Образуется 2 мира, в котором некое событие свершилось, в другим нет. В каждом из миров есть моя копия. Но в каком из них я осознаю себя? Очевидно что либо в одном, либо в другом. А с какой вероятностью? 50/50. Мира то два. А значит мы должны жить в мире где будут происходить совершенно невероятные события с завидной регулярностью. Чего мы не наблюдаем конечно.
red75prim
Из ММИ правило 50/50 не следует, иначе бы все физики её отвергли за несоотвествие эксперименту. Что, очевидно, не происходит. Вывод правила Борна из ММИ - это открытая проблема, так что с философскими выводами использующими невозможность такого вывода стоит повременить.
Michell75
ну собственно не так много физиков, которые действительно делают для науки что то полезное поддерживают ММИ, так вот на память разве что Девид Дойч вспоминается.
red75prim
Лень проверять фактологию. Но делать что-то полезное и не заметить, что ММИ очевидно предсказывает 50/50 для всех экспериментов с двумя исходами - сильно разные вещи.