Последний раз редактировалось Obdum 03.06.2023, 17:07, всего редактировалось 2 раз(а).
Я не физик, мне скорее интересны натурфилософские вопросы по квантовой механике, вопросы интерпретаций. Когда я слушаю про суперпозицию в квантовой механике у меня из за моих наблюдений возникает некоторое недоумение. Обычно состояние измеряемой системы до измерения описывают суперпозицией, после же измерение мы получаем какой то один из вариантов входивших в эту суперпозицию. При этом иногда суперпозицией называют такие состояния системы которые нельзя описать как совокупность параллельных, непересекающихся классических сценариев. Такие суперпозиции обычно подразумевают появление квантовых эффектов на подобии интерференции в двух щелевом эксперименте, или нарушений неравенств Белла и т.д. В то же время, в других случаях суперпозицию наоборот описывают как совокупность именно параллельных, непересекающихся классических сценариев. Такое часто наблюдается в картинах из иллюстраций многомировой интерпретации, где суперпозиция складывается из параллельных классических сценариев, где в одном сценарии экспериментатор видит живого кота, в другом мертвого и миры этих экспериментаторов ни как не пересекаются т.д.
Оба эти типа суперпозиций можно проиллюстрировать в одном мысленном эксперименте. Допустим есть Вигнер и есть друг Вигнера. Допустим друг заходит в хорошо изолированную лабораторию и проводит там что то типа двух щелевого эксперимента. На эту ситуацию можно взглянуть с точки зрения Вигнера вооруженного квантовой теорий. Если смотреть так, то Вигнеру сперва нужно учесть суперпозицию фотона, рассчитать его волновую функцию и вычислить вероятность того на какой участок измерительной пластины попадет фотон. Потом он должен учесть что когда его друг будет производить измерение он запутается с фотоном в общую суперпозицию и мы получаем суперпозицию складывающуюся из сценариев где в одном случае друг наблюдает регистрацию в левом верхнем углу, в другом в правом нижнем, в третье где то ближе к центру и т.д..... Но та часть картины которая идет до измерения фотона, и та часть которая идет после измерения явно различаются. Первую часть до измерения фотона невозможно описать как совокупность классических сценариев происходящих с корпускулой (ну если не брать в расчет теорий по типу волны пилот), эта суперпозиция складывается из того где и в каком состоянии мы можем застать частицу при том или ином способе измерения, но это не суперпозиция классических параллельных сценариев. И именно с этой частью связаны ожидания квантовых эффектов интерференции единичных фотонов. А вот та часть суперпозиции что идет после того как друг измерил частицу, она уже подобна той суперпозиции, которой обычно иллюстрируют многомировую интерпретацию, а именно суперпозиции как совокупности классических, параллельных, ни как друг на друга не влияющих сценариев. В одном сценарии друг увидел одно и пошел записать результат, в другом другое и пошел записать другой результат т.д. Эта часть картины данного эксперимента уже не предполагает появления каких то квантовых эффектов, потому если я даже предположу что коллапс произошел уже тогда когда друг вигнера произвел свое наблюдение, это предположение будет так же согласованно с наблюдениями самого Вигнера, как и гипотеза в которой предполагается что коллапс произошел только тогда когда Вигнер произвел свое наблюдение.
Ну вот Вигнер открыл лабораторию и видит друга который наблюдает экран, который зарегистрировал фотон в левом верхнем углу. Эту картину Вигнер с одинаковым успехом может объяснить как тем что он произвел измерение из за чего произошел коллапс суперпозиции и реализовался вот этот вот сценарий. Но это так же можно объяснить и тем что друг измерил фотон и именно тогда произошел коллапс, а сам друг все это время не находился ни в какой суперпозиции, а просто ждал когда откроют лабораторию. Все равно все "странности", все квантовые эффекты нуждающиеся в объяснении с привлечением квантовой механики связаны с поведением фотона, а события происходящие уже с другом вигнера с одинаковым успехом объясняются и как с предположением существования суперпозиций состояний Вигнера, так и без них, так как этот тип суперпозиций состоящий из параллельных классических сценариев, в принципе не дает ни каких особых эффектов отличных от обычных "не квантовых сценариев".
И это все вызывает вопросы в связи с разными интерпретациями. Я понимаю что есть проблема измерения, понятно что есть не определенности в отношении того что называть измерением, того что или кто является наблюдателем, того когда именно происходит измерение, вопросы о том почему в одном случае должно произойти запутывание квантовой системы в общую суперпозицию с тем с чем она взаимодействует, а в другом должно произойти измерение и коллапс. Я понимаю что неясно почему казалось бы состоящие из квантовых объектов классические макроскопические системы должны приводить к редукции волновой функции, почему то что должно подчинятся уравнению Шредингера и казалось бы редуцироваться к квантовому уровню, не делает этого а наоборот нарушает предсказания этого уравнение вызывая коллапс по неясным причинам. Но не смотря на проблему измерения я так же не понимаю почему в разных мысленных экспериментах по умолчанию предполагается что согласно квантовой механики мы вроде бы должны считать кота Шредингера (в хорошо изолированной коробке) находящемся в суперпозиции. Я понимаю зачем нужна такая гипотеза в случае элементарных частиц создающих квантовые эффекты, эта гипотеза и нужна для объяснения этих эффектов. Но зачем эта гипотеза нужна тогда когда суперпозиция не предполагает ни каких квантовых эффектов а изображается как параллельные классические сценарии? Не проще ли рассматривать такой переход между суперпозицией дающей квантовые эффекты, к суперпозиции не дающей таких эффектов как основание для гипотез о том когда именно по настоящему происходит коллапс, а потом выдвигать теории о причинах коллапса именно на этих этапах.
Разделение на эти две суперпозиции так же подчеркивает недоумение по поводу многомировой интерпретации. Так как состояние фотона в двух щелевом эксперименте не получается представить как совокупность непересекающихся параллельных классических сценариев про корпускулу, то ветвление на параллельные миры получается возникает только тогда когда на основе "коллапса" этой чисто "квантовой суперпозиции" (создающей квантовые эффекты), возникает суперпозиция параллельных классических сценариев. Но если цель много мировой интерпретации в том что бы избежать вопросов коллапса, вопросов того когда он происходит, то непонятно чем принципиально вот этот момент ветвления, момент появления новых классических параллельных ветвей в глобальной суперпозиции мира, отличается от коллапса. По существу это все тот же "коллапс" просто вместо эффекта реализации одного конкретного результата из суперпозиции возможных, тут происходит появление множества таких параллельных результатов, но все так же возникают все вопросы из проблемы измерения, вопросы о том почему и когда именно происходит такой "коллапс", что его вызывает, что такое измерение и что является измерительным прибором или наблюдателем и т.д.
Вот такое вот у меня недоумение. Кто ни будь что ни будь может прокомментировать по теме, разъяснить?
|
