निश्चित रूप से आप में से अधिकांश नहीं, नहीं, और यहां तक ​​कि लोकप्रिय विज्ञान के साहित्य में भी क्वांटम यांत्रिकी (एमएमआई) की "कई-विश्व व्याख्या" के संदर्भ हैं। वे उसे हेबे पर टिप्पणियों में याद करना पसंद करते हैं, लेकिन अक्सर गलत तरीके से या गंभीर अशुद्धियों के साथ।



आइए यह जानने की कोशिश करें कि MMI में क्या हो रहा है।

भाग 1: आपको क्वांटम भौतिकी की "व्याख्या" करने की आवश्यकता क्यों है?

क्वांटम भौतिकी ने दृढ़ता से हमारे जीवन में प्रवेश किया है: फ्लैश ड्राइव सुरंग प्रभाव , लेजर रिकॉर्ड और संचारित जानकारी का उपयोग करते हैं, और एलईडी लैंप हमारे घरों को रोशन करते हैं। हम क्वांटम भौतिकी के गणितीय तंत्र का उपयोग करके इन सभी घटनाओं का वर्णन करने में पूरी तरह से सक्षम हैं, और सबसे सटीक प्रयोग सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी किए गए प्रभावों से विचलन नहीं पाते हैं। दूसरी ओर, इन सभी समीकरणों का भौतिक अर्थ कभी-कभी हमें अलग कर देता है। क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या कुछ भौतिक (और दार्शनिक) सामग्री के साथ समीकरणों को भरने की कोशिश करती है।

महत्वपूर्ण : सभी व्याख्याएं मानक क्यूएम के समान समीकरणों तक कम हो जाती हैं और नई भौतिकी की भविष्यवाणी नहीं करती हैं!

व्याख्या करने की कोशिश कर रहे हैं कि मुख्य समस्या माप समस्या है। शास्त्रीय भौतिकी में, सब कुछ सरल है: अंतरिक्ष और समय है, इस अंतरिक्ष में कोई बात नहीं है, सिस्टम पैरामीटर (जैसे गति या स्थिति) हैं, और भौतिकी के नियम हैं जो इन मापदंडों में परिवर्तन का वर्णन करते हैं। यदि आप सिस्टम की प्रारंभिक स्थिति के बारे में जानते हैं, तो आप इसके भविष्य के व्यवहार की सटीक सटीकता के साथ भविष्यवाणी कर सकते हैं। क्वांटम भौतिकी में, ऐसा नहीं है ... सिस्टम का वर्णन एक तरंग फ़ंक्शन द्वारा किया जाता है । यह एक निश्चित राज्य में प्रणाली को मापने की संभावना निर्धारित करता है (उदाहरण के लिए, एक निश्चित समन्वय या गति)। माप से पहले यह कहना असंभव है कि सिस्टम में एक निश्चित क्षण है, इसमें केवल एक लहर फ़ंक्शन है।

यह महत्वपूर्ण है कि संभावना तरंग फ़ंक्शन के वर्ग मापांक द्वारा दी गई है, न कि केवल तरंग फ़ंक्शन द्वारा। इस मामले में, स्वयं डब्ल्यूएफ सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान ले सकता है। इसके अलावा, दो डब्ल्यूएफ (या एसएफएस के हिस्से) एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं।

संभावना गणना नियम (बॉर्न नियम)। तरंग फ़ंक्शन में गुणांक के वर्ग माप में एक विशिष्ट परिणाम की संभावना निर्धारित करते हैं। उदाहरण के लिए, Schrödinger बिल्ली को WF द्वारा वर्णित किया गया है:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ psi = \ Alpha_1 | जीवित> + \ Alpha_2 | मृत>, \ Alpha_1 = \ Alpha_1 = \ frac {1} {\ sqrt {2}} $ $ प्रदर्शन $ $

जब आप बॉक्स खोलते हैं तो उसके जीवित होने की संभावना को माना जाता है$$ $ इनलाइन $ P (जीवित) = | \ Alpha_1 | ^ 2 = 0.5 $ इनलाइन $ , यानी। 50%। मृत होने की संभावना के लिए वही:$$ $ इनलाइन $ P (मृत) = | \ Alpha_2 | ^ 2 = 0.5 $ इनलाइन $ फिर से 50%।

छोटा चित्रण

आपका दोस्त - वास्या पुपकिन - अपने दिन या तो कंप्यूटर, प्रोग्रामिंग, या सोफे पर बिताता है, खेल खेलते हुए। आप उसके अपार्टमेंट के बंद दरवाजे के सामने खड़े हैं। शास्त्रीय दृष्टिकोण से, वास्या या तो कंप्यूटर पर है या सोफे पर, आप बस नहीं जानते कि वास्तव में कहाँ है। लेकिन क्वांटम वस्या एक साथ दो स्थानों पर है जब तक कि आप दरवाजा नहीं खोलते और देखते हैं (इसकी स्थिति को मापते हैं)। माप से पहले उसकी स्थिति:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ psi = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| खेल> + | काम>) $ $ प्रदर्शन $ $

और 50% की संभावना के साथ मापने के बाद वह खेल में या काम पर है।

आइए दृष्टांत जारी रखें। मान लीजिए, व्यापार करने से पहले, वासिया या तो बीयर के लिए रेफ्रिजरेटर पर जा सकते हैं या बालकनी पर धूम्रपान कर सकते हैं। उसी समय, यदि आपने उसे इन गतिविधियों के दौरान पकड़ा (रेफ्रिजरेटर या बालकनी पर देखा), तो वह समान संभावना के साथ सोफे पर खेलने या काम करने जाता है। लेकिन यह हो सकता है कि जब आप नहीं देख रहे हैं, तो वह अपने हाथों में जॉयस्टिक के साथ 100% मामलों में है। इसका कारण हस्तक्षेप है। वास्या की स्थिति का वर्णन एक तरंग फ़ंक्शन द्वारा किया जाता है, जो नकारात्मक हो सकता है, लेकिन साथ ही एक सकारात्मक डब्ल्यूएफ के समान संभावना के अनुरूप है।

आइए एक नज़र डालें। पहला चरण: यदि हम नहीं दिखते हैं, तो वासिया एक रेफ्रिजरेटर / बालकनी के सुपरपोजिशन में है:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ psi = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| रेफ्रिजरेटर> + | बालकनी>) $ $ प्रदर्शन $ $

दूसरा कदम: मान लीजिए कि वासिया रेफ्रिजरेटर से आता है, तो उसका डब्ल्यूएफ

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | फ्रिज> = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| खेल> - | काम>), $ $ प्रदर्शन $ $

और अगर यह बालकनी से आता है:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | बालकनी> = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| खेल> + | काम>) $ $ प्रदर्शन $ $

यदि हम इसकी मूल स्थिति में इसका अवलोकन करते हैं, तो हम इसके राज्य को या तो कम कर देंगे। फ्रिज> या | बालकनी>, जो आउटपुट पर 50/50 संभावना देगा: वह खेलने या काम करने जाएगा। लेकिन अगर हम उनके आंदोलनों का निरीक्षण नहीं करते हैं, तो उनका डब्ल्यूएफ:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ \ psi = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| रेफ्रिजरेटर> + | बालकनी>) = \ frac {1} {2} (| खेल> - | काम> + | खेल> + | काम>) = | खेल> $ $ प्रदर्शन $ $

यही है, वह हमेशा सोफे पर समाप्त होता है! और सभी हस्तक्षेप के कारण।

इसलिए, हम देखते हैं कि वासियों के लिए हमें देखने का तथ्य उनकी अंतिम स्थिति को बदल देता है। माप इतनी महत्वपूर्ण भूमिका क्यों निभाता है? सीएम की व्याख्याएं इस सवाल का जवाब देने की कोशिश कर रही हैं।

शास्त्रीय (कोपेनहेगन) व्याख्या में कहा गया है कि अवलोकन प्रक्रिया राज्यों में से एक में लहर समारोह के पतन की प्रक्रिया है। पतन इस तथ्य की ओर जाता है कि WF केवल मूल WF के एक हिस्से के रूप में विकसित करना जारी रखता है, वस्तु अब एक सुपरपोजिशन राज्य में नहीं है और हस्तक्षेप नहीं कर सकती है। परिणामस्वरूप, क्वांटम उलझाव जैसे सभी प्रकार के प्रभाव गायब हो जाते हैं। वह यह नहीं बताती है कि पतन कैसे होता है, साथ ही साथ कुछ बातचीत कैसे पतन का कारण बनती है, जबकि अन्य नहीं करते हैं। इस तरह के पदों की उपस्थिति हर किसी को पसंद नहीं है, और वैज्ञानिक वैकल्पिक व्याख्याएं खोजने की कोशिश कर रहे हैं। सबसे सरल और सबसे विकसित में से एक मल्टीवर्ल्ड है।

भाग 2: एक विश्व व्यापी व्याख्या

शुरू करने के लिए, याद रखें कि क्वांटम उलझाव क्या है। परिभाषा के अनुसार, दो राज्य भ्रमित हैं जब उन्हें दो स्वतंत्र भागों में अलग करना संभव नहीं है। आइए पहले भाग से दृष्टांत पर लौटते हैं, और कल्पना करते हैं कि वास्या की एक प्रेमिका है, अन्या। आन्या या तो एक कुर्सी में एक किताब पढ़ती है या एक पार्क में चलती है। जब तक उन्होंने डेटिंग शुरू नहीं की, उनकी पसंद यादृच्छिक थी:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | वस्या, आन्या> = 0.5 | खेल, किताब> +0.5 | खेल, पार्क> +0.5 | काम, पुस्तक> +0.5 | काम, पार्क> $$ प्रदर्शन $$

और आपके माप के परिणाम ने प्रत्येक विशिष्ट सेट को 25% की संभावना दी (और कुल मिलाकर वास्या को सोफे पर खोजने की संभावना 50% थी)।

अब वे असमंजस की स्थिति में हैं:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | वास्या, अन्या> = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| खेल, पुस्तक> + | काम, पार्क>) $ $ प्रदर्शन $ $

यदि हम वास्या को देखते हैं, तो उसे सोफे पर खोजने की संभावना फिर से 50% है। हालाँकि, अगर वह सोफे पर है, तो आन्या किताब के बिल्कुल पीछे है, आपको जाँचने की भी ज़रूरत नहीं है।

जब सिस्टम एक उलझा हुआ स्थिति में होता है, तो माप के बीच पूर्ण सहसंबंध प्रकट होता है।

अगला चरण: काम करने या खेलने के लिए बैठने से पहले वास्या बालकनी या फ्रिज में जा सकती है, लेकिन हम उसे नहीं देख रहे हैं। आइए बताते हैं कि अन्या और वास्या खुद को एक उलझन में पाते हैं:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | वस्या, अन्या> = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| बालकनी, पुस्तक> + | फ्रिज, पार्क>) $ $ प्रदर्शन $ $

फिर वास्या के VF के दो हिस्से अब एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं, और हम हमेशा सोफे पर Vasya का निरीक्षण नहीं करते हैं, क्योंकि यह पहले भाग में था:

$$$ $ प्रदर्शन $ $ | वस्या, अन्या> = \ frac {1} {2} (| खेल, पुस्तक> + | कार्य, पुस्तक> + | खेल, पार्क> - | काम, पार्क>) $ $ प्रदर्शन $ $

Entanglement WF को दखल देने से रोकता है। सिद्धांत रूप में, हम एनी और वासा प्रणाली पर कुछ ऑपरेशन कर सकते हैं और उन्हें खोल सकते हैं, फिर हस्तक्षेप संभव हो जाएगा। हालाँकि, इसके लिए हमें दोनों प्रणालियों तक पहुंच की आवश्यकता है। वास्तव में, हमारे पास हमेशा उलझी हुई स्थिति के सभी हिस्सों तक पहुंच नहीं होती है। उदाहरण के लिए, जब वासा केवल अन्या के साथ ही नहीं बल्कि इंटरनेट पर दो हज़ार गुमनाम नामों के साथ भ्रमित होता है, और उसके सभी पड़ोसी (दूसरे शब्दों में, सिस्टम उसके परिवेश से भ्रमित हो जाता है), हमारे पास हस्तक्षेप करने की क्षमता वापस करने का कोई तरीका नहीं है।

इस प्रभाव को डीकोरेन्स कहा जाता है । पर्यावरण स्वतंत्रता की डिग्री को संदर्भित करता है जिसके साथ सिस्टम संपर्क में है, आमतौर पर उनमें से बहुत सारे हैं। यदि सिस्टम हमारे चारों ओर पूरी दुनिया के साथ भ्रमित हो जाता है, तो तरंग फ़ंक्शन के विभिन्न भाग एक दूसरे से पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, हालांकि कोई "पतन" नहीं हुआ है। मानो वे अलग-अलग दुनिया में थे।

यह एक बहु-विश्व व्याख्या का मुख्य विचार है। इसका एकमात्र संकेत यह है कि पूरे ब्रह्मांड का वर्णन एक तरंग क्रिया द्वारा किया जाता है। कोई "शास्त्रीय" दुनिया नहीं है, कोई पर्यवेक्षक नहीं, कोई पतन नहीं - यह सब श्रोडिंगर समीकरण के प्रभाव में एक डब्ल्यूएफ का एकात्मक विकास है। जिस चीज को हम ढहते हैं, वह विशेष रूप से डिकॉयेंस की एक प्रक्रिया है, वस्तु और पर्यावरण को "अनटाइट" करने में असमर्थता जिसके साथ यह उलझ गया है।

इस मामले में अलग-अलग "दुनिया" हर बार एक "पतन" उत्पन्न होती है - पर्यावरण के साथ प्रणाली की बातचीत। इस मामले में, एक दुनिया को कई में विभाजित किया गया है, डब्ल्यूएफएफ की शाखाओं के अनुसार, और ये दुनिया अब बातचीत नहीं करती हैं।

श्रोडिंगर बिल्ली के साथ उदाहरण: एक प्रसिद्ध विचार प्रयोग में, बिल्ली जहर के साथ एक बॉक्स में है, जो एक यादृच्छिक क्षण में बिल्ली को जहर देती है। उसी समय, केएम के अनुसार, जबकि बॉक्स बंद है, बिल्ली सुपरपोजिशन में है$$ $ इनलाइन $ | बिल्ली> = \ frac {1} {2} ((जीवित> + | मृत>) $ इनलाइन $ । कोपेनहेगन व्याख्या के अनुसार, जब श्रोडिंगर बॉक्स खोलता है, तो वह बिल्ली को "जीवित" या "मृत" अवस्था में गिरा देता है। MMI के अनुसार, श्रोडिंगर भ्रमित है:$$ $ इनलाइन $ | बिल्ली, डब्ल्यू> = \ frac {1} {2} (जीवित है, "जीवित"> + | मृत | देखता है "मृत">) $ इनलाइन $ । इसके लिए आपको पर्यावरण जोड़ने की आवश्यकता है:$$ $ इनलाइन $ | बिल्ली, W> | o> = \ frac {1} {2} (! जीवित है, "" ""> को देखता है + मृत, देखता है "मृत">) | मौजूद है> $ इनलाइन $ जो कि डिक्रेंस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, दोनों के साथ भ्रमित हो जाता है:
$$$ इनलाइन $ | बिल्ली, डब्ल्यू, ओ> = \ frac {1} {2} (जीवित है, "जीवित" देखता है, okr "जीवित"> + | मृत | "मृत" देखता है, okr "मृत"> मौजूद है) | > $ इनलाइन $ । इस संस्करण में, श्रोडिंगर के पास अब उन दोनों राज्यों को "रद्द" करने या मापने का अवसर नहीं है। दो दुनियाएं विभाजित थीं: एक श्रोडिंगर में एक मृत बिल्ली मिली, दूसरी जीवित बिल्ली में। इस मामले में, कोई पतन नहीं हुआ, यह सब अभी भी एक बड़ी लहर समारोह का एकात्मक विकास है।

भाग 3: विवरण

1. शास्त्रीय दुनिया के अस्तित्व की समस्या। MMI के दृष्टिकोण से, दुनिया में सब कुछ क्वांटम है। इसके अलावा, गणित के दृष्टिकोण से, हम विभिन्न तरीकों को विभाजित करने के लिए अनंत तरीकों का चयन कर सकते हैं (एक आधार का चयन करें) विभिन्न "दुनिया" (ऑर्थोगोनल राज्यों) में WF। प्रश्न: हम विश्व का अवलोकन क्यों करते हैं? ब्रह्माण्ड हमारे द्वारा देखे जाने वाले एक अपघटन विधि का "चयन" कैसे करता है? यह तथाकथित पसंदीदा आधार समस्या है। उत्तर: क्योंकि भौतिक संपर्क के गुण ऐसे हैं कि वे सभी स्थानीय हैं। मौलिक स्थिरांक और ब्रह्मांड के हैमिल्टन के मूल्य ऐसे हैं कि स्थानीयकृत वस्तुएं स्थिर हैं। मैक्रोस्कोपिक राज्य लंबे समय तक बने रह सकते हैं, ब्रह्मांड की लहर फ़ंक्शन लगातार शाखा नहीं करती है। परिणामस्वरूप: हम उनके स्थानों में स्थूल वस्तुओं का निरीक्षण करते हैं। एक आधार में अपघटन के एक अन्य प्रकार में, शाखाकरण इतनी जल्दी होता है कि हमें इसे देखने का समय नहीं मिल पाता। यह डिक्रोजेंस प्रक्रिया का दूसरा पक्ष है: डिकॉयर्स की गति वस्तु से अधिक बड़े पैमाने पर तेज होती है।
   
   अधिक विवरण यहां पाया जा सकता है: [१] , [२] , [३] , [४]
   
2. वास्तव में एक आयाम क्या है? साधारण बातचीत से माप को कैसे अलग किया जाए? एमएमआई में मापन बातचीत के परिणामस्वरूप पर्यवेक्षक और वस्तु के उलझने की प्रक्रिया है। कभी-कभी दो प्रणालियों को खोलकर बातचीत को "रिवाइंड" किया जा सकता है, फिर यह माप नहीं है। आमतौर पर, एक निश्चित प्रवर्धन प्रक्रिया माप प्रक्रिया में शामिल होती है। उदाहरण के लिए, आप एक फोटोमल्टीप्लायर पर एक फोटॉन का पता लगाते हैं; यह एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालता है, जो हिमस्खलन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप डिटेक्टर से आउटपुट में एक करंट में परिवर्तित हो जाता है। MMI में, पूरी प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों (और डिटेक्टर के अन्य भागों) के साथ एक फोटॉन को उलझाने की प्रक्रिया है। लेकिन इस तरह के माप को फिर से जारी नहीं किया जा सकता है - उलझाव में स्वतंत्रता की अधिकांश डिग्री दुर्गम हैं। बेशक, माप प्रक्रिया के लिए यह आवश्यक नहीं है कि पर्यवेक्षक उचित हो, प्रक्रिया पर्याप्त अपरिवर्तनीय है।
   
3. संसार का विभाजन कब होता है? अलगाव तब होता है जब बातचीत की प्रक्रिया में स्वतंत्रता की कई डिग्री शामिल होती हैं, और माप अपरिवर्तनीय हो जाता है। यानी डिटेक्टर के साथ फोटॉन की बातचीत के बाद, लेकिन आउटपुट पर वर्तमान की उपस्थिति से पहले। एक उदाहरण के रूप में, श्रोडिंगर बिल्ली फिर से: वहां के वातावरण को रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया माना जा सकता है। फिलहाल जब कोर सड़ता है और जहर निकलता है, तो बिल्ली दो संस्करणों में विभाजित हो जाती है। और बिल्ली के दृष्टिकोण से, वह अब अपनी प्रति के साथ बातचीत नहीं कर सकता है। श्रोडिंगर के दृष्टिकोण से, बिल्ली अभी भी जीवित और मृत है। केवल जब वह बॉक्स खोलता है तो क्या वह बिल्ली और विकिरण के स्रोत के साथ भ्रमित हो जाता है। क्योंकि रेडियोधर्मी क्षय अपरिवर्तनीय है, श्रोडिंगर भी अपरिवर्तनीय रूप से स्वयं के दो संस्करणों में विभाजित है।
   
4. क्या MMI एक स्थानीय सिद्धांत है? क्योंकि एमएमआई में, एसएफएच श्रोडिंगर समीकरण का पालन करता है, जो बदले में सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का पालन करता है, इसमें सभी इंटरैक्शन स्थानीय हैं, और संपूर्ण सिद्धांत उसी तरह स्थानीय है। दुनिया का विभाजन प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से मापने वाले बिंदु से फैलता है
   
5. कितनी दुनिया? हमें नहीं पता, यह या तो परिमित मात्रा या अनंत हो सकता है। ब्रह्मांड की एन्ट्रापी की परिमितता के आधार पर, यह माना जा सकता है कि दुनिया की संख्या परिमित है।
   
6. एक मल्टीवर्ल्ड थ्योरी पूरी तरह से यूनिवर्स ऑफ द यूनिवर्स के स्तर पर निर्धारक है। WF श्रोडिंगर समीकरण के अनुसार विकसित होता है। हम केवल माप और प्रक्रिया की प्रक्रिया के कारण ही दुनिया का निरीक्षण करते हैं।
   
7. ऊर्जा संरक्षण के साथ क्या करना है? दुनिया को विभाजित करने की प्रक्रिया में ऊर्जा को बचाया जाता है: प्रत्येक दुनिया इस दुनिया से जुड़ी संभावना के अनुसार "वजन" प्राप्त करती है। पूरे ब्रह्मांड की ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है।
   
8. अगर MMI सही है, तो क्या कुछ हो सकता है? नहीं, सबसे पहले, भौतिकी के नियम उसी तरह से कार्य करते हैं, और "साधारण" भौतिकी द्वारा जो अनुमति नहीं है, वह एमएमआई में भी नहीं होगी। दूसरे, अगर दुनिया की संख्या सीमित है, तो कुछ घटनाओं के होने की संभावना बहुत कम है।
   
9. MMI में संभावनाओं का निर्धारण कैसे करें? बॉर्न नियम एमएमआई में पोस्ट नहीं किया गया है, लेकिन सामान्य प्रावधानों से लिया गया है। उदा। इधर या उधर ।
   
10. क्या MMI का परीक्षण संभव है? MMI क्वांटम यांत्रिकी का एक "शुद्ध" संस्करण है, इसलिए हर बार जब हम QM का परीक्षण करते हैं, तो हम MMI का परीक्षण करते हैं। यह साबित करने के लिए कि यह एमएमआई है जो सही सिद्धांत है, और कुछ अन्य नहीं, मुश्किल है, हालांकि विभिन्न विचारों को प्रस्तावित किया गया था, आप इसे यहां पा सकते हैं।
    

नीचे पंक्ति: एमएमआई क्यूएम की एक न्यूनतम व्याख्या है, जिसे क्वांटम यांत्रिकी के गणितीय तंत्र के अलावा कुछ भी नहीं चाहिए। ओकाम के रेजर के लिए सबसे अच्छी व्याख्या।

संदर्भ:

1. https://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/
2. https://www.hedweb.com/everett/everett.htm
3. मैड-डॉग एवरेटिज्म: क्वांटम मैकेनिक्स एट मोस्ट मिनिमल
4. http://www.preposterousuniverse.com/blog/2014/06/30/why-the-many-worlds-formulation-of-quantum-mechanics-is-probably-correct/
5. कई संसारों की व्याख्या की भावना बनाना