Mekanika Kuantum: Akhir Perang Interpretasi

Mekanika kuantum dikelilingi oleh lingkaran misteri. Seringkali, halo ini muncul karena fakta bahwa sumber-sumber populer menyajikan materi tanpa mematuhi interpretasi tertentu, dan kadang-kadang mereka mencoba untuk memasukkan fakta-fakta modern ke dalam ranjang Procrustean dari interpretasi Kopenhagen yang lama.


Daftar lebih dari 17 interpretasi dapat ditemukan di sini . Daftar panjang ini muncul dari kenyataan bahwa rumus-rumus mekanika kuantum sendiri dapat ditebak dengan sangat cepat, tetapi untuk waktu yang sangat lama tidak mengerti apa artinya .

Bahan Interpretasi Kopenhagen

Penafsiran Kopenhagen menempati tempat khusus: itu adalah salah satu yang pertama, jika kita mengambil kronologi kejadian. Tetapi, yang paling penting, itu adalah standar untuk penjelasan de facto populer mekanika kuantum. Di sinilah semua masalah terjadi.

Bagian apa yang terdiri dari QM modern? Mekanika kuantum (relativistik) adalah kerangka kerja formula tertentu yang diisi dengan spesifik tentang apa itu partikel elementer (yang disebut menagerie ) ditambah parameter dari Model Standar . Ini adalah 19 angka ajaib tanpa dimensi, yang teori tidak jelaskan dengan cara apa pun. Tapi ini adalah topik untuk diskusi lain. Semua yang dijelaskan di atas, adalah bagian dengan formula murni yang disukai oleh para ahli teori. Sekarang dua bahan ajaib tambahan. Kami menyentuh salah satunya untuk saat ini.

Fungsi gelombang runtuh

Ini adalah konsekuensi dari pengukuran. Pengukuran adalah proses ketika sistem mekanika kuantum yang hampir tanpa bobot bersentuhan dengan alat ukur klasik, kira-kira sama seperti pada masa Niels Bohr:



Terlepas dari kenyataan bahwa untuk sejumlah besar percobaan, interpretasi bekerja seperti jam, tidak ada pendukungnya yang bisa menjelaskan dengan jelas apa ukurannya . Sebagai aturan, rekursi terjadi sepule sepulcari pengukuran / pengamatan / pengamat ... yang mengukur.

Kehadiran seorang pengamat, ditambah dengan fakta bahwa keruntuhan bersifat parsial (di hadapan seorang pengamat yang masuk akal yang dapat membuat kesimpulan) bahkan memunculkan penafsiran Von Neumann-Wiener , yang disebut mimpi akal, menciptakan monster Keruntuhan yang diciptakan oleh kesadaran . Saya tidak menentang Neumann dan Wiener - ini hanya sebuah ilustrasi betapa buruknya semuanya. Bahkan percakapan tentang interpretasi alternatif menjadi, jika tidak tabu, maka dianggap obrolan tidak berguna:

Situasi saat ini

Baru-baru ini, terutama berkat penelitian di bidang komputasi kuantum, sistem pengukuran dari instrumen besar dengan panah telah menyusut ke sistem kecil - kadang-kadang mengukur urutan beberapa atom. Dan batas antara sistem mekanika kuantum dan sistem klasik, yang telah dikaburkan sebelumnya, telah sepenuhnya dihapus.

Mengapa sistem sepasang atom ini sebagai alat pengukur, tetapi yang ini tidak? Di mana kelompok atom memiliki bendera "Saya mengukur perangkat" terpasang? Penafsiran Kopenhagen telah mencapai jalan buntu filosofis (yang tidak mengurangi peran historis dan pedagogisnya).
Namun, fisikawan yang bekerja di bidang komputasi kuantum tidak menderita masalah ini untuk waktu yang lama, dan itulah sebabnya

Harapan baru

Saya tidak akan berbicara tentang Interpretasi Banyak Dunia di sini . Ada banyak informasi tentang teori ini (dan seringkali salah). Dari fakta-fakta menarik, perlu dicatat bahwa yang pertama kali menemuinya bukanlah Everett melainkan Schrödinger .

Akan tetapi, kita akan tertarik, dan mengapa teori baru itu tidak langsung memenangkan pikiran (selain penolakan karena fakta bahwa teori tersebut “dirajam”)? Terutama karena itu bertentangan dengan fakta yang diamati. Melihat eksperimen dengan kucing Schrödinger, teori memperkirakan bahwa kita seharusnya melihat ini:



Tetapi Anda tidak akan pernah melihat objek nyata di superposisi. Oleh karena itu, untuk saat ini, MWI hanyalah hipotesis gila, sampai ditemukan

Dekoherensi kuantum

Decoherence terdeteksi di ujung pena di awal 70-an. Pada 80-an ada penelitian aktif di bidang ini. Sekarang tanpa itu, mekanika kuantum modern dan, khususnya, komputer kuantum tidak dapat dibayangkan. Dalam setengah artikel tentang komputasi kuantum, kata dekoherensi ada dalam judul, dan hampir di setiap - di dalam tubuh artikel.

Decoherence menunjukkan bahwa dalam interaksi sistem kompleks (pengamat) dengan kuantum (atau sistem lain lainnya) terjadi diagonalisasi. Artinya, alih-alih dua siluet buram dari kucing hidup dan mati, sistem berubah menjadi dua yang hampir independen: pengamat sedih yang melihat kucing mati, dan yang gembira melihat kucing yang hidup.

Berbeda dengan runtuhnya fungsi gelombang, dekoherensi tidak memerlukan keajaiban "pengukuran" - ini terjadi pada sistem apa pun yang memiliki banyak derajat kebebasan (yang berlaku untuk otak dan perangkat pengamatan makroskopik). Proses dekoherensi itu sendiri bersifat fisik, yaitu, karena pertukaran pengamat dan objek dengan foton (misalnya), itu tidak terjadi secara instan, dan fenomena itu sendiri menyebar tidak lebih cepat daripada kecepatan cahaya.

Tetapi bagaimana dengan runtuhnya fungsi gelombang?

Posisi para pendukung interpretasi Kopenhagen sangat lemah. Lagi pula, sekarang mereka tidak memiliki satu, tetapi dua agen, memberikan apa yang sebelumnya bertanggung jawab atas keruntuhan. Jelas, tidak mungkin demikian. Sambil memegangi sedotan, mereka mencoba mendeklarasikan dekoherensi sebagai penjelasan tentang keruntuhan dan bahkan menjadikannya sebagai kemenangan (mereka mengatakan bahwa sebelumnya keruntuhan itu ajaib, tetapi sekarang sudah dijelaskan)

Masalah fatal dengan pendekatan ini adalah bahwa dekoherensi lebih lemah daripada runtuh - ini menjelaskan mengapa kita tidak melihat campuran samar-samar berbagai keadaan kucing, tetapi tidak mengatakan bahwa hanya satu keadaan kucing yang tersisa! Artinya, penganut pendekatan ini harus secara de facto mematuhi MWI, atau masih menyeret gergaji ke dalam teori, yang akan memotong cabang "tidak perlu".

Aturan Bourne

Aturan Bourne adalah unsur terakhir yang hilang untuk MWI. Secara kasar, ini adalah penopang yang menjelaskan bagaimana ketebalan cabang mempengaruhi kenyataan. Anda akan bekerja. Di salah satu cabang multiverse, otak Anda berputar, Anda berhenti dan bergegas merampok bank, dan alih-alih bekerja, Anda berakhir di penjara. Untungnya, intensitas cabang ini sangat rendah. Aturannya menjelaskan bahwa kita jarang mengamati cabang tipis seperti itu. Ada aturan dalam interpretasi lain, khususnya di Kopenhagen. Dan pada bulan Februari tahun ini, kruk telah dihapus .

Ketika dekoherensi yang diturunkan dari formalisme mekanika kuantum menggantikan keruntuhan, aturan Bourne (akhirnya !!!) disimpulkan dengan cara yang murni matematis. Paku terakhir di peti mati interpretasi Kopenhagen dipalu sebulan yang lalu. Ceritanya sudah berakhir. Saatnya mengambil persediaan.

Ringkasan

Mari kita bandingkan keadaan MWI saat ini dan interpretasi Kopenhagen dan, seperti biasa, menghilangkan mitos. Jadi

Kopenhagen = Rumus + Fungsi Gelombang Runtuh + Aturan Bourne
MWI = Rumus + ... dan tidak ada lagi yang diperlukan

Dengan demikian, MWI adalah teori yang sangat minimalis (kadang-kadang bahkan disebut interpretasi NULL ). Ini tidak menyiratkan prinsip-prinsip tambahan selain formalisme yang telah lama dikenal. Banyak yang percaya bahwa pisau Occam memotong MWI karena MWI " mendalilkan keberadaan cabang realitas lain yang tidak dapat diamati ." MWI tidak mendalilkan apa pun. Keberadaan cabang-cabang ini mau tidak mau mengikuti dari rumus mekanika kuantum, seperti struktur ruang di dalam lubang hitam mengikuti dari rumus Einstein. Sebaliknya, agar tidak ada cabang tambahan, Anda hanya perlu mendalilkan kehadiran "gergaji", yang terus-menerus menggergaji cabang-cabang ini. Yah, atau bahasa yang lebih sunyi:



Tiba-tiba, dalam MWI, mekanika kuantum bersifat deterministik, objektif, dan lokal - yah, hanya teori tabung hangat. Tentu saja, ini ditentukan hanya secara global (jika Anda melihat perkembangan semua cabang) - ini disebut pandangan burung, dan dari sudut pandang pengamat internal, "pandangan katak" - peristiwa di alam semesta adalah acak (tetapi secara statistik mematuhi aturan Bourne).


(lagi dari artikel oleh Max Tegmark)

Beberapa percaya bahwa MWI adalah upaya putus asa untuk membawa determinisme kembali ke ilmu pengetahuan.


Spoiler: orang tua itu benar!

Tidak dan tidak lagi. Di Physforum, aku entah bagaimana bertanya-tanya tentang motivasi para realis yang keras yang berperang putus asa dengan teorema Bell (pada saat itu, tidak semua celah dalam eksperimen ditutup). Teorema Bell melarang keberadaan teori realistik lokal dalam kerangka mekanika kuantum - namun, teorema ini tidak berlaku untuk MWI. Oleh karena itu, bagi pecinta realisme, beralih ke bendera MWI akan menyelesaikan semua masalah (seperti yang terlihat bagi saya). Tetapi tidak ada - petir dan kilat mengejutkan saya - harga untuk mengenali multiverse untuk realis benar - benar tidak dapat diterima , lebih tidak dapat diterima daripada bahkan putus dengan realisme yang mereka cintai. Ini mengarah pada kesimpulan:

MWI - Anda harus membayar semuanya hanya sekali. Menerima kegilaan dalam satu hal –– dan yang lainnya akan menjadi lebih mudah. Atau sepanjang hidup saya, saya telah berputar dalam chimera seperti runtuh , kebingungan, langsung mengubah keadaan partikel terjerat, tidak peduli seberapa jauh mereka , atau dualisme gelombang partikel . Ngomong-ngomong, Hawking yang terkenal adalah untuk MWI ( bukti oleh Martin Gardner melaporkan Hawking mengatakan bahwa MWI "benar-benar sepele").

PS

Meminta hadirin membaca artikel saya sebelumnya untuk berpartisipasi dalam survei singkat tentang topik kesadaran dan Qualia DI SINI di Formulir Google

Terima kasih