Recentemente, foram ouvidos elogios de cada um dos especialistas sobre a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica e negativa em relação a Copenhague. Aqui, por exemplo, um artigo relativamente recente sobre Habré . Os adeptos das idéias dos pais fundadores (Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac, Wolfgang Pauli) são agora considerados dinossauros que se recusam a aceitar a moderna interpretação multimaterial (1957).
De fato, à primeira vista, uma interpretação multi-mundo parece lógica e, entre os não iniciados, o conhecimento dela geralmente causa perplexidade como “Como alguém pode argumentar sobre isso? Ainda óbvio! Por que os cientistas se apegam a Copenhague? ” Mas, como sempre, o diabo está nos detalhes. Os pais fundadores, ao contrário do alcoólatra Hugh Everett, não eram tolos.
Interpretação de Copenhague
A mecânica quântica é uma estrutura, um conjunto de postulados (axiomas). Fontes diferentes fornecem um número diferente delas. Em alguns casos, alguns postulados podem ser deduzidos de outros. Porém, a apresentação do material já complexo é ainda mais complicada; geralmente, são formuladas 5-6 peças.
Essa estrutura pode ser aplicada a várias situações e desenvolver teorias mais detalhadas com base nela: mecânica quântica não relativística de partículas, mecânica quântica relativística, teoria quântica de campos (eletromagnética, forte, fraca, Higgs, etc.), teoria das cordas, física do estado sólido e muito mais do que
A maioria dos postulados associa estruturas matemáticas abstratas à física, por exemplo:
Os valores observados correspondem aos operadores hermitianos.
ou
Ao medir o valor correspondente a um determinado operador, é possível obter apenas um dos valores próprios desse operador.
ou
O estado do sistema (a informação máxima possível sobre o sistema) é descrito por um vetor em um espaço de Hilbert chamado vetor de estado.
Esses postulados abstratos não são retirados do teto, mas do critério da correspondência entre as previsões da teoria e os dados experimentais. Para uma discussão mais aprofundada, precisaremos dos dois postulados a seguir. Postulado da medição:
Ao medir o valor correspondente a um determinado operador, o vetor de estado entra em colapso em um dos vetores próprios do operador especificado e aquele que corresponde ao valor próprio medido.
e a regra de Bourne:
A probabilidade de que, durante a medição, obtenhamos um determinado autovalor do operador é igual ao quadrado do valor absoluto do produto escalar do vetor de estado atual com o correspondente autovetor do operador.
Muito abstrato, não é?
Como observei, muitos postulados estão interconectados. Por exemplo, o fato de que um produto escalar deve ser quadrado, e não em um cubo, digamos, pode ser deduzido de outros postulados.
Então, aplicamos esse colosso matemático ao famoso "paradoxo" do gato Schrödinger.
Precisamos medir o estado do gato (vivo / morto). De acordo com o postulado, essa quantidade medida deve corresponder a um operador hermitiano. Na verdade, você pode encontrar um. Operadores que respondem a perguntas de sim / não (o gato está vivo?) São chamados de operadores de projeção. Eles têm apenas dois valores próprios - zero e um. A unidade no nosso caso corresponde a um gato vivo, zero a um gato morto.
De acordo com o postulado, ao medir, podemos obter apenas um desses dois autovalores. Portanto, nunca ficaremos vivos + mortos. Não existe esse autovalor correspondente a um vetor 
nosso operador de projeção. Tudo, o "paradoxo" está esgotado.
Mas a mecânica quântica também nos permite calcular a probabilidade de que, com a observação, teremos um gato vivo e a probabilidade de que ele esteja morto. Digamos que o estado do gato seja descrito pelo vetor 
. A probabilidade de que, após observação, o gato esteja vivo, de acordo com a regra de Bourne, é igual a:
e o fato de ele estar morto:
É isso aí, cálculos mecânicos quânticos chatos terminaram. Existem teoremas mostrando que é impossível extrair mais informações do que essas probabilidades em princípio.
Interpretação de vários mundos
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Os que aderem a uma interpretação mundial simplesmente descartam os dois últimos postulados. Nós não precisamos deles, supérfluos.
Mas é claro que se eles pudessem ser dispensados, os pais fundadores não os teriam apresentado. Com o que os apoiadores do multi-mundo os substituem? Curiosamente, em muitos mundos.
Todas as alternativas são implementadas em um mundo particular. Se o sistema é descrito por um vetor , então o universo é dividido em dois mundos: em um, o gato está vivo e, no outro, morto.
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Brilhante, não é? E atraentemente puramente psicologicamente. É bom pensar que existem mundos em que você é bilionário.
Mas o multi-mundo fica parado se você pegar outros coeficientes (amplitudes de probabilidade) antes dos vetores 
e . Tomemos por exemplo:
A interpretação padrão de Copenhague diz que, quando observada com uma probabilidade de 99%, veremos um gato morto. E acredite em mim, será assim. Mas o que mudou no mundo? Nada. Como havia dois mundos, ele permanece. A probabilidade deve ser 0,5.
Os adeptos particularmente avançados dizem que a "espessura do ramo" mudou. Mas, por favor, explique-me do que depende essa espessura e o que a faz mudar. Como a palavra "espessura do ramo" difere da palavra "probabilidade"? Ainda assim, você precisa de uma regra de Bourne, será que a probabilidade é substituída pela espessura? Bem, ok
Na verdade, na versão original do experimento, o destino do gato está associado à deterioração ou não do átomo. A probabilidade de um átomo se deteriorar aumenta com o tempo, enquanto o fato de ele não se deteriorar diminui. Dentro da estrutura da interpretação padrão de Copenhague, pode-se até encontrar a exata dependência da probabilidade no tempo.
Muitos adeptos do mundo aparentemente revelam que a "espessura dos galhos" muda com o tempo. Em geral, um mundo real de 1% e um mundo real de 99% de alguma forma não parecem muito bonitos.
Outro grupo afirma que se formarão cem mundos.
Em um, o gato está vivo e em 99 mortos. Mas de onde vieram cem, se houver apenas dois termos em uma superposição: vivo + morto? Afirma-se, afinal, que uma interpretação multivariada não altera a matemática do MC. E, novamente, as probabilidades mudam com o tempo. Com o tempo, mais e mais mundos com um gato morto aparecem? Mesmo se eu acabasse em um mundo com um gato vivo?
Falando de tempo. Na representação de Heisenberg, o vetor de estado é geralmente estático e os operadores mudam com o tempo. Mas uma interpretação de vários mundos funciona apenas na visão de Schrödinger, quando a evolução do tempo é atribuída ao vetor de estado (função de onda). Acontece da mesma forma, não é compatível com toda a matemática do KM padrão, como afirmado.
Quando exatamente esses ramos ocorrem? Observadores de diferentes referenciais concordam com o tempo de ramificação? Alguém já tentou combinar o multi-mundo com a teoria da relatividade?
Outro argumento está associado a uma nuance da mecânica quântica que o observador pode escolher uma base na qual a quantidade observada será medida. Com o gato Schrödinger, não é totalmente óbvio que outra base pode ser usada. Mas se considerarmos algo "mais quântico", o spin de elétrons, por exemplo, apesar do fato de que, ao medir, também obtemos apenas um dos dois valores (spin up ou spin down), a forma do operador hermitiano de spin será diferente para bases diferentes. E há infinitamente muitos. Está associado à escolha do eixo em relação ao qual a rotação será medida.
Mas existem infinitas direções no espaço. A distribuição de probabilidade de qual será o spin na medição depende da direção escolhida (base).
Anexamos um dispositivo para medir as costas a um autômato que mata um gato. Acontece que seu destino está relacionado ao resultado da medição do giro e à escolha do observador de uma certa base. Acontece que o pesquisador determina por sua escolha quantos mundos o universo compartilhará?
Quantos mundos são formados? Dois para cada uma das medições de rotação (cima / baixo) e infinito para cada uma das bases? Duas vezes o infinito?
E se você medir alguma quantidade, cujo operador possui um espectro contínuo. Por exemplo, para qual do número infinito de pontos na tela o fóton chega depois de passar uma placa de fenda dupla.
E se o observador novamente quiser mudar a base. Não medirá a coordenada, mas o momento. Quantos mundos aparecerão? Infinito multiplicado por dois?
E se você medir uma quantidade com um espectro contínuo e escolher uma base, poderá fazê-lo a partir do infinito de possibilidades. Quantos mundos serão formados? Infinito multiplicar por infinito?
OK, eu sei que George Cantor apresentou números cardinais e ordinais para esses casos. Idéia para loucos científicos: tente descrever uma interpretação multi-mundo usando-os. Não é de admirar que esses diferentes infinitos existam no mundo platônico das idéias. Pelo menos eles farão por alguma coisa.
Muitos outros argumentos podem ser dados. Por que e como esses mundos podem se unir novamente, e devem poder se unir, porque antes da evolução a evolução quântica é reversível. E uma vez que os postulados de medição foram removidos em uma interpretação de vários países, a evolução é sempre reversível. Como são explicadas as experiências de entrelaçamento quântico? E assim por diante e assim por diante ...
Em geral, com essas idéias malucas, Hugh Everett foi até o próprio Niels Bohr, que riu dele.
Haha
O que é colapso?
Os defensores dos multi-mundos esperam que algum dia o governo Bourne seja derivado da "física da divisão dos mundos". As probabilidades não são fundamentais, dizem eles. Vou decepcioná-lo, mas isso nunca vai acontecer. É impossível construir uma teoria probabilística sem introduzir a probabilidade inicialmente.
Os adeptos particularmente veementemente criticam o postulado da medição. O que ele quer dizer
Durante a medição, o vetor de estado (função de onda) entra em colapso em um dos vetores próprios do operador da quantidade medida. No caso do gato Schrödinger, esses são vetores e . O postulado simplesmente diz: qualquer que seja o vetor de estado antes da medição, se você viu um gato vivo, agora o sistema deve ser descrito por um vetor . Se você viu um gato morto, descreva-o agora com um vetor .
Ou seja, o colapso reflete a atualização do conhecimento do observador quando ele recebe novas informações. Este é um processo subjetivo. Nenhum processo físico está associado ao colapso. E sim, diferentes observadores podem descrever o mesmo sistema com diferentes vetores de estado. E o colapso para eles pode ocorrer em momentos diferentes. Isso pode ser visto no exemplo de um experimento mental com um amigo Wigner .
Você pode desenhar uma analogia com um sorteio.
Inicialmente, você descreve o sistema com probabilidades: 50%, que a águia cairá, e 50%, que as caudas. Mas depois de jogar, uma águia ou uma coroa caem. Você atualiza suas informações e descreve o estado atual do sistema como 100% de cabeças e 0% de cabeças. Houve um "colapso" da distribuição de probabilidade em uma das alternativas realizadas.
A mecânica quântica em sua interpretação padrão de Copenhague é subjetiva. Nem um observador nem uma observação (medição) podem ser expulsos dela.
Feynman em uma interpretação multi-mundo
Richard Feynman é comumente citado como um exemplo de um guru da física quântica. Ele dedicou uma interpretação multivariada de até 30 segundos de sua vida. Este momento foi salvo como uma
transcrição da conferência . Feynman expressou a opinião de que uma interpretação multi-mundo é um absurdo completo e nunca mais voltou a ela.