Quantenmechanik: Das Ende des Interpretationskrieges

Die Quantenmechanik ist von einem geheimnisvollen Heiligenschein umgeben. Oft entsteht dieser Heiligenschein aufgrund der Tatsache, dass populäre Quellen das Material präsentieren, ohne sich an eine bestimmte Interpretation zu halten, und manchmal versuchen sie, moderne Fakten in das prokrustische Bett der alten Kopenhagener Interpretation zu drücken.


Eine Liste von mehr als 17 Interpretationen finden Sie hier . Diese ganze lange Liste entstand aus der Tatsache, dass die Formeln der Quantenmechanik selbst ziemlich schnell erraten haben , aber lange Zeit nicht verstanden haben, was sie bedeuten .

Zutaten der Kopenhagener Interpretation

Die Kopenhagener Interpretation nimmt einen besonderen Platz ein: Sie ist eine der ersten, wenn wir die Chronologie des Auftretens betrachten. Vor allem aber ist es der Standard für die de facto populären Erklärungen der Quantenmechanik. Hier gehen alle Probleme hin.

Aus welchen Teilen besteht modernes QM? Die (relativistische) Quantenmechanik ist ein bestimmter Rahmen von Formeln, der mit Einzelheiten darüber, was Elementarteilchen sind (die sogenannte Menagerie ) und den Parametern des Standardmodells gefüllt ist. Dies sind 19 magische dimensionslose Zahlen, die die Theorie in keiner Weise erklärt. Dies ist jedoch ein Thema für eine andere Diskussion. Alles, was oben beschrieben wurde, ist ein Teil mit reinen Formeln, der den Theoretikern am Herzen liegt. Jetzt zwei zusätzliche, magische Zutaten. Wir berühren vorerst einen von ihnen.

Wellenfunktionskollaps

Es ist eine Folge der Messung. Messung ist ein Prozess, bei dem nahezu schwerelose quantenmechanische Systeme mit klassischen Messinstrumenten in Kontakt kommen, ungefähr so ​​wie zu Zeiten von Niels Bohr:



Trotz der Tatsache, dass bei einer Vielzahl von Experimenten die Interpretation wie eine Uhr funktionierte, konnte keiner ihrer Befürworter klar erklären, was eine Messung ist . In der Regel tritt eine Rekursion auf. Sepule Sepul Sepulcari Messung / Beobachtung / Beobachter ... welche Maßnahmen.

Die Anwesenheit eines Beobachters in Verbindung mit der Tatsache, dass der Zusammenbruch teilweise ist (in Gegenwart eines vernünftigen Beobachters, der Schlussfolgerungen ziehen kann), führte sogar zur Interpretation von Von Neumann-Wiener , die als Traum der Vernunft bezeichnet wird, und schafft Monster. Der Zusammenbruch, der durch das Bewusstsein erzeugt wird . Ich habe nichts gegen Neumann und Wiener - dies ist nur ein Beispiel dafür, wie schlimm alles war. Sogar das Gespräch über alternative Interpretationen wurde, wenn nicht tabu, als nutzloses Geschwätz betrachtet:

Aktuelle Situation

Vor allem dank der Forschung auf dem Gebiet des Quantencomputers sind Messsysteme von riesigen Instrumenten mit Pfeilen in jüngster Zeit auf winzige Systeme geschrumpft - manchmal in der Größenordnung mehrerer Atome. Und die Grenze zwischen dem quantenmechanischen System und den klassischen Systemen, die zuvor verwischt worden waren, war vollständig beseitigt.

Warum ist dieses System eines Atompaares ein Messgerät, dieses jedoch nicht? Wo sind an Atomgruppen die Flags "Ich messe Gerät" angebracht? Die Kopenhagener Interpretation hat eine philosophische Sackgasse erreicht (die ihre historische und pädagogische Rolle nicht beeinträchtigt).
Physiker, die auf dem Gebiet des Quantencomputers arbeiten, haben jedoch lange Zeit nicht unter diesen Problemen gelitten, und deshalb

Neue Hoffnung

Ich werde hier nicht über die Interpretation vieler Welten sprechen. Es gibt viele Informationen über diese Theorie (und oft falsch). Von interessanten Tatsachen sollte angemerkt werden, dass der erste, der auf sie stieß, nicht Everett, sondern Schrödinger war .

Wir werden jedoch interessiert sein, und warum hat die neue Theorie nicht sofort den Verstand erobert (zusätzlich zur Ablehnung aufgrund der Tatsache, dass sie „gesteinigt“ ist)? Hauptsächlich, weil es den beobachteten Tatsachen widersprach. Mit Blick auf das Experiment mit der Schrödinger-Katze sagte die Theorie voraus, dass wir dies hätten sehen sollen:



Aber Sie werden niemals echte Objekte in Überlagerung sehen. Daher war MWI vorerst nur eine verrückte Hypothese, bis sie entdeckt wurde

Quantendekohärenz

In den frühen 70er Jahren wurde an der Stiftspitze eine Dekohärenz festgestellt. In den 80er Jahren gab es eine aktive Untersuchung dieses Gebiets. Ohne sie sind moderne Quantenmechaniken und insbesondere Quantencomputer nicht vorstellbar. In der Hälfte der Artikel über Quantencomputer steht das Wort Dekohärenz im Titel und in fast allen - im Hauptteil des Artikels.

Dekohärenz zeigt, dass bei der Wechselwirkung eines komplexen Systems (Beobachter) mit einem Quanten (oder einem anderen System) eine Diagonalisierung auftritt. Das heißt, anstelle von zwei verschwommenen Silhouetten einer lebenden und einer toten Katze verwandelt sich das System in zwei fast unabhängige: einen traurigen Beobachter, der eine tote Katze sieht, und einen freudigen, der eine lebende Katze sieht.

Im Gegensatz zum Zusammenbruch der Wellenfunktion benötigt die Dekohärenz nicht die Magie der „Messung“ - dies geschieht bei jedem System mit vielen Freiheitsgraden (was für das Gehirn und makroskopische Beobachtungsgeräte gilt). Der Dekohärenzprozess selbst ist physikalisch, dh aufgrund des Austauschs eines Beobachters und eines Objekts durch Photonen (zum Beispiel) tritt er nicht sofort auf, und das Phänomen selbst breitet sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Aber was ist mit dem Zusammenbruch der Wellenfunktion?

Die Position der Befürworter der Kopenhagener Interpretation ist sehr schwach. Immerhin haben sie jetzt nicht einen, sondern zwei ganze Agenten, vorausgesetzt, wofür der Zusammenbruch zuvor verantwortlich war. Das kann natürlich nicht so sein. Sie umklammern einen Strohhalm und versuchen, Dekohärenz als Erklärung für den Zusammenbruch zu erklären und ihn sogar als Sieg zu bezeichnen (sie sagen, dass der Zusammenbruch früher magisch war, aber jetzt wird er erklärt).

Das fatale Problem bei diesem Ansatz ist, dass Dekohärenz schwächer ist als Kollaps - es erklärt, warum wir keine vage Mischung verschiedener Zustände von Katzen sehen, sagt aber nicht, dass nur ein Zustand der Katze übrig bleibt! Das heißt, der Anhänger dieses Ansatzes muss entweder de facto am MWI festhalten oder die Säge dennoch in die Theorie einbeziehen, wodurch die „unnötigen“ Zweige abgeschnitten werden.

Die Bourne-Regel

Die Bourne-Regel ist die letzte fehlende Zutat für MWI. Grob gesagt ist dies eine Krücke, die erklärt, wie sich die Dicke der Äste auf die Realität auswirkt. Du wirst arbeiten. In einem der Zweige des Multiversums haben Sie Ihr Gehirn verdreht, Sie haben angehalten und sind gehetzt, um eine Bank auszurauben, und statt zu arbeiten, sind Sie in einem Gefängnis gelandet. Glücklicherweise ist die Intensität dieses Zweigs sehr gering. Die Regel erklärt, dass wir kaum so dünne Äste beobachten. Es gibt eine Regel in anderen Interpretationen, insbesondere in Kopenhagen. Und im Februar dieses Jahres wurde die Krücke entfernt .

Da die aus dem Formalismus der Quantenmechanik abgeleitete Dekohärenz den Zusammenbruch verdrängte, wurde die Bourne-Regel (endlich !!!) rein mathematisch abgeleitet. Der letzte Nagel im Sargdeckel der Kopenhagener Interpretation wurde vor einem Monat gehämmert. Die Geschichte ist vorbei. Zeit für eine Bestandsaufnahme.

Zusammenfassung

Vergleichen wir den aktuellen Stand des MWI und die Kopenhagener Interpretation und zerstreuen wie immer Mythen. Also

Kopenhagen = Formeln + Wellenfunktionskollaps + Bourne-Regel
MWI = Formeln + ... und nichts anderes wird benötigt

Daher ist MWI eine absolut minimalistische Theorie (manchmal sogar als NULL-Interpretation bezeichnet ). Es impliziert keine anderen zusätzlichen Prinzipien als den seit langem bekannten Formalismus. Viele glauben, dass Occams Rasiermesser den MWI ausschneidet, weil der MWI " die Existenz anderer, nicht beobachtbarer Zweige der Realität postuliert ". MWI postuliert einfach nichts. Die Existenz dieser Zweige folgt unweigerlich aus den Formeln der Quantenmechanik, da die Struktur des Raumes innerhalb eines Schwarzen Lochs aus Einsteins Formeln folgt. Im Gegenteil, damit es keine zusätzlichen Zweige gibt, müssen Sie nur das Vorhandensein einer „Säge“ postulieren, die diese Zweige kontinuierlich absägt. Nun, oder Langoliers:



Plötzlich ist die Quantenmechanik im MWI deterministisch, objektiv und lokal - also nur eine Theorie der warmen Röhren. Natürlich wird es nur global bestimmt (wenn man sich die Entwicklung aller Zweige ansieht) - dies wird als Vogelansicht und aus Sicht des internen Beobachters als „Froschansicht“ bezeichnet - Ereignisse im Universum sind zufällig (befolgen jedoch statistisch die Bourne-Regel).


(wieder aus einem Artikel von Max Tegmark)

Einige glauben, dass MWI ein verzweifelter Versuch ist, den Determinismus wieder in die Wissenschaft zu bringen.


Spoiler: Der alte Mann hatte recht!

Nein und wieder nein. In den Physikforen habe ich mich irgendwie über die Motivation eingefleischter Realisten gewundert, die einen verzweifelten Krieg mit dem Satz von Bell geführt haben (zu dieser Zeit waren nicht alle Lücken in den Experimenten geschlossen). Der Satz von Bell verbietet die Existenz lokaler realistischer Theorien im Rahmen der Quantenmechanik - dieser Satz gilt jedoch nicht für MWI. Für Liebhaber des Realismus würde ein Wechsel zu den MWI-Flags alle Probleme lösen (wie es mir schien). Aber nein - Donner und Blitz haben mich getroffen - der Preis für die Anerkennung des Multiversums für Realisten war absolut inakzeptabel , inakzeptabler als sogar mit ihrem geliebten Realismus Schluss zu machen. Dies führt zu der Schlussfolgerung:

MWI - Sie müssen alles nur einmal bezahlen. Wahnsinn in einer Sache akzeptieren - und alles andere wird einfacher. Oder mein ganzes Leben lang habe ich mich in Chimären wie Kollaps , Verwirrung, sofortiger Veränderung des Zustands verwickelter Teilchen, egal wie weit sie auch sein mögen , oder Teilchenwellen-Dualismus gedreht . Übrigens war der bekannte Hawking für MWI ( Beweis von Martin Gardner berichtet Hawking, dass MWI "trivial wahr" ist).

PS

Bitten Sie das Publikum, meinen vorherigen Artikel zu lesen , an einer kurzen Umfrage zum Thema Bewusstsein und Qualia HIER in Google Forms teilzunehmen

Vielen Dank!