Ветвление миров в многомировой интерпретации кв. механики

[realeugene]

epros в сообщении #1703109 писал(а):

А с Эвереттом мне спорить неинтересно.

С формальными теориями не спорят, их опровергают.

[pppppppo_98]

epros в сообщении #1703109 писал(а):

А с Эвереттом мне спорить неинтересно.

ну с покойниками спорить всегда неинтересно..

[realeugene]

Вот, кстати, более ранняя и короткая статья Эверетта, в которой меньше математики, но больше рассуждений: https://mikehelland.github.io/everetts- ... verett.pdf В ней вообще не рассматривается непрерывная динамика эволюции универсальной волновой функции, но свойства измерений выводится из двух требований: линейности эволюции универсальной волновой функции и повторяемости результата одного и того же измерения наблюдателем, встроенным в этот фреймворк как квантовая подсистема.

[EUgeneUS]

epros в сообщении #1703078 писал(а):

Я со своей стороны могу попытаться объяснить своё понимание механизма коллапса и причин, по которым мы не можем предсказать его результат. В этом понимании нет места никакому "ветвлению миров".

Было бы интересно послушать Ваше объяснение.

[Ende]

Обсуждение вернулось к интерпретациям, так что вернул все в исходную тему.

[epros]

EUgeneUS в сообщении #1703373 писал(а):

epros в сообщении #1703078 писал(а):

Я со своей стороны могу попытаться объяснить своё понимание механизма коллапса и причин, по которым мы не можем предсказать его результат. В этом понимании нет места никакому "ветвлению миров".

Было бы интересно послушать Ваше объяснение.

Ну, если и правда интересно, то могу попробовать.

1) Я согласен с тем, что коллапс происходит именно при "измерении". Т.е , например, если фотон имеет смешанное состояние между вертикальной и горизонтальной поляризациями, то сам по себе он ни в одно из этих состояний поляризации никогда не коллапсирует, но если на пути поставить нечто, пропускающее вертикально поляризованные фотоны и отражающее горизонтально поляризованные фотоны, а на обоих путях - детекторы, то он детектируется определённо либо на одном, либо на другом пути. Причиной этого является то, что система "прибор плюс объект" по определению устроена таким образом, что собственные функции её гамильтониана совпадают с собственными функциями оператора измеряемой величины. Собственные функции гамильтониана - стационарные состояния системы. Таким образом, "измерение" происходит тогда, когда система приходит в стационарное состояние. "Классичность" прибора или, скажем, наличие сознания у некоего наблюдателя тут ни при чём.

2) С какой стати системе из суперпозиции стационарных состояний приходить в одно из стационарных состояний? Из прямого решения задачи третьего курса о частице в потенциальной яме мы знаем, что в состоянии суперпозиции между состояниями с определённой энергией у частицы будут наблюдаться осцилляции средней пространственной плотности, но никакого перехода в одно из стационарных состояний решение не показывает. Дело в том, что эта модель неполна, она не учитывает взаимодействие с внешними полями. А оно обязательно будет. Если эта частица электрически заряженная, то будет взаимодействие с электромагнитным полем. Но даже если заряда у частицы никакого нет, по крайней мере, взаимодействие с гравитационным полем будет всегда - ТЭИ-то у неё есть.

3) Точное решение задачи динамики с учётом взаимодействия с полями - уже на порядок сложнее задачи третьего курса про частицы в потенциальной яме. Простейший случай - это расчёт для атома водорода с использованием лагранжиана КЭД. Проблема в том, что в задаче не определено начальное состояние электромагнитного поля, а в зависимости от этого существует куча вариантов развития дальнейших событий. Например, если электромагнитное поле в окружающем пространстве соответствует термодинамически равновесному излучению при достаточно высокой температуре (тысячи и десятки тысяч Кельвин), то о переходе атома водорода в одно из стационарных состояний говорить не приходится. Поэтому такие варианты начальных условий необходимо исключить. Но и нулевым начальное состояние поля быть не может. Если в стационарных состояниях можно считать за начальное состояние поля статическое, убывающее на бесконечности, то в состоянии суперпозиции и этот вариант начальных условий не годится. Но можно рассмотреть начальные состояния поля в суперпозиции состояний, например, "статическое поле" и "статическое поле плюс один фотон".

4) Однако мы всё ещё не знаем, какая именно это суперпозиция. Например, если электрон в состоянии суперпозиции между 1s и 2p орбиталями, то поле может быть в суперпозиции между "статическое поле атома с электроном на 2p орбитали" и "статическое поле атома с электроном на 1s орбитали плюс улетающий в бесконечность фотон" - тогда конечным состоянием системы будет электрон на 1s орбитали, соответствующее ему статическое поле плюс улетевший на бесконечность фотон. Но начальным состоянием поля может быть и суперпозиция между "статическое поле атома с электроном на 1s орбитали плюс летящий из бесконечности фотон" и "статическое поле атома с электроном на 2p орбитали" - тогда конечным состоянием системы будет электрон на 2p орбитали и соответствующее ему статическое поле (прилетевший из бесконечности фотон поглотился атомом). Эта неопределённость в начальных условиях состояния поля приводит к неопределённости конечного состояния атома: окажется ли электрон на 1s или 2p орбитали. Она неразрешима, потому что у нас никогда не будет точного знания начального состояния поля. И мы это интерпретируем как "непредсказуемость результатов коллапса".

5) Картина результата любого измерения в точности такая же: то, что мы видим как коллапс волновой функции рассматриваемого объекта, является результатом эволюции состояния мира, при которой рассматриваемая система оказывается в стационарном состоянии, а лишние поля улетели в бесконечность, при этом невозможность однозначно рассчитать результат этого коллапса обусловлена неустранимой неопределённостью начального состояния поля.

Вот, как-то так. Что тут может разветвиться, непонятно.

[EUgeneUS]

epros в сообщении #1703674 писал(а):

Ну, если и правда интересно, то могу попробовать.

Спасибо за развернутый ответ.
А что были сомнения, что "и правда интересно"?

У меня по поводу интерпретаций КМ мнение похожее, или даже полностью совпадающее.
КМ - неполная теория. Хотя она и предсказывает результаты измерений (через правило Борна), она никак сами измерения не описывает.
При этом исторически первая интерпретация КМ вводит некий "классичексий прибор", зачем-то.
Процесс измерений описывает КЭД (для заряженных частиц). И в КЭД никаких классических приборов нет.

"Классический прибор" в этом смысле, это прибор усредняющий результат многих квантовых взаимодействий. Кстати, это не запрещает регистрировать, например, единичный фотон или электрон (через лавинно-образные процессы, как в ФЭУ или счетчике Гейгера).

ИМХО, это лежит на поверхности. Но почему-то только один из 15 голосовавших выбрал вариант "Интерпретации квантовой механики - это: 4. Имели смысл до разработки КЭД и-или КТП. Сейчас не имеют смысла".

[realeugene]

epros в сообщении #1703674 писал(а):

Эта неопределённость в начальных условиях состояния поля приводит к неопределённости конечного состояния атома: окажется ли электрон на 1s или 2p орбитали. Она неразрешима, потому что у нас никогда не будет точного знания начального состояния поля. И мы это интерпретируем как "непредсказуемость результатов коллапса".

Увы, но вы тут описываете декогеренцию, а не коллапс. После коллапса вы точно знаете, в каком состоянии оказался атом.

[epros]

realeugene в сообщении #1703962 писал(а):

Увы, но вы тут описываете декогеренцию, а не коллапс. После коллапса вы точно знаете, в каком состоянии оказался атом.

Если бы точно знали начальное состояние поля во всей Вселенной, то узнали бы и состояние, в котором окажется атом. А поскольку мы этого не знаем, то рассчитывается только декогеренция, а не коллапс.

[realeugene]

epros в сообщении #1703993 писал(а):

Если бы точно знали начальное состояние поля во всей Вселенной, то узнали бы и состояние, в котором окажется атом. А поскольку мы этого не знаем, то рассчитывается только декогеренция, а не коллапс.

Это настолько неточно, что даже ошибочно. Рассчитать коллапс точно и полностью невозможно. Но многие свойства коллапса рассчитываются очень точно.

Прежде всего, с коллапсом описываемого волновой функцией чистого состояния в другое чистое состояние связан набор проекторов, проецирующих волновую функцию системы в одно из собственных состояний наблюдаемой. Какой будет выбран проектор - процесс вероятностный. Вероятности пропорциональны квадратам нормы спроецированной каждым проектором исходной волновой функции и не зависимы ни от чего в этом мире, в том числе, друг от друга в последовательности одинаковых экспериментов. Если правильно сконструированный измерительный прибор измерительный прибор записывает значение наблюдаемой, измеряемое в ходе коллапса - записанное значение будет равно собственному значению наблюдаемой, соответствующему выбранному случайно проектору.

Подобные свойства коллапса позволяют, например, на БАК, после триллионов одинаковых экспериментов, извлечь из накопленной статистики маленький пичок, и из его положения и формы сделать выводы о свойствах бозона Хиггса.

[epros]

realeugene в сообщении #1704013 писал(а):

Это настолько неточно, что даже ошибочно. Рассчитать коллапс точно и полностью невозможно. Но многие свойства коллапса рассчитываются очень точно.

Конечно рассчитать коллапс точно невозможно. Потому что нет точного знания начального состояния поля во Вселенной. Вот в задаче с классическим осциллирующим диполем разве возможно предсказать, чем всё закончится? Может быть он остановится, а электромагнитная волна уйдёт в бесконечность. А может быть он наоборот разгонится, потому что из бесконечности придёт электромагнитная волна, которая на нём поглотится. Всё зависит от начального состояния поля во Вселенной. Думаете в квантовом случае что-то принципиально иначе?

[realeugene]

epros в сообщении #1704025 писал(а):

Думаете в квантовом случае что-то принципиально иначе?

Кванты бывают и без КТП с бесконечным полем. И в них есть вероятностный коллапс. В КТП всё должно быть усложняется ещё и принципиально неизвестным состоянием поля. Но эта дополнительная неизвестность не заменяет сам коллапс.

И, нет, неизвестное начальное состояние поля не может обнулить в ходе взаимодействия с атомом диагональные элементы матрицы плотности. А при коллапсе они обнуляются.

[EUgeneUS]

epros в сообщении #1704025 писал(а):

Конечно рассчитать коллапс точно невозможно. Потому что нет точного знания начального состояния поля во Вселенной. Вот в задаче с классическим осциллирующим диполем разве возможно предсказать, чем всё закончится? Может быть он остановится, а электромагнитная волна уйдёт в бесконечность. А может быть он наоборот разгонится, потому что из бесконечности придёт электромагнитная волна, которая на нём поглотится. Всё зависит от начального состояния поля во Вселенной. Думаете в квантовом случае что-то принципиально иначе?

Хм. Это же три разных случая.
1. ЭМ волна пришла из бесконечности и поглотилась. Фотон перевел атом (электрон в атоме) в возбужденное состояние.
2. ЭМ волна пришла из бесконечности, из-за этого атом в возбужденном состоянии испустил еще один фотон - вынужденное излучение. Все эти ваши лазеры.

3. Электрон в атоме в возбужденном состоянии взаимодействует с вакуумными осциляциями поля, и падает на уровень с меньшей энергий с излучением фотона. Спонтанное излучение.

Во всех трех случаях
А) начальные условия известны.
Б) процесс стохастический.

Нет?

[Cos(x-pi/2)]

EUgeneUS в сообщении #1704083 писал(а):

Во всех трех случаях
А) начальные условия известны.
Б) процесс стохастический.

Нет?

Конечно да. Но epros либо не понимает этого, либо так непонятно говорит о неизвестных составляющих электромагнитного поля как о скрытых параметрах. В обоих вариантах (т.е. либо незнание КМ и примешивание элементов классической картины, либо замена КМ теорией со скрытыми параметрами (ТСП)), это уже не интерпретация КМ, а некая альтернативщина.

Кстати, физики-эксперименторы в своих опытах всегда тщательно заботятся о том, чтобы экранировать оборудование от всяких случайных помех; стараются не допустить никаких посторонних фотонов, внезапно прилетающих в лабораторию из глубин вселенной. И при этом квантовая стохастичность наблюдается всё равно и в полный рост. Если бы она зависела от электромагнитных помех, это было бы давным-давно замечено.

Вдобавок к этому: квантовая стохастичность наблюдается и в опытах с электронейтральными частицами, на которые электромагнитные помехи не действуют. Например, в опытах по дифракции нейтронов на кристаллах электромагнитное поле не может оказывать существенного воздействия на нейтрон. Тепловое хаотическое движение атомов кристаллической решётки это тоже не главный фактор: с повышением температуры наблюдаемые дифракционные яркие "пятна" не размываются, а только становятся менее контрастными на фоне, обусловленном неупругим рассеянием нейтронов, который с повышением температуры становится более ярким.

Вот одна из главных загадок квантовых явлений - стохастичность сочетается с интерференционным характером распределений вероятностей, притом в широком круге экспериментов. Никакой классической или квантовой картиной якобы неконтролируемых электромагнитных полей во вселенной это не объяснить.

[epros]

realeugene в сообщении #1704033 писал(а):

И, нет, неизвестное начальное состояние поля не может обнулить в ходе взаимодействия с атомом диагональные элементы матрицы плотности. А при коллапсе они обнуляются.

Атом не может эволюционировать в стационарное состояние?

EUgeneUS в сообщении #1704083 писал(а):

Хм. Это же три разных случая.

Случаев гораздо больше, чем три. Но мы должны исключить все случаи, которые не приводят рассматриваемую подсистему в стационарное состояние. После этого всё равно останется куча возможных случаев, отобрать из которых единственный нет никакой возможности.

Cos(x-pi/2) в сообщении #1704121 писал(а):

Конечно да. Но epros либо не понимает этого, либо так непонятно говорит о неизвестных составляющих электромагнитного поля как о скрытых параметрах. В обоих вариантах (т.е. либо незнание КМ и примешивание элементов классической картины, либо замена КМ теорией со скрытыми параметрами (ТСП)), это уже не интерпретация КМ, а некая альтернативщина.

Может я чего-то не понимаю, ну так объясните. По-моему, в реальности начальное состояние полей (и не только электромагнитного) определить с достаточной точностью невозможно никогда. Так что ситуация:

EUgeneUS в сообщении #1704083 писал(а):

А) начальные условия известны.

- это чисто теоретическая абстракция. Но чисто теоретически мы как раз можем рассмотреть "унитарную эволюцию состояния всей Вселенной" и при этом утверждать, что никакой неопределённости в ней нет.

Вот я могу чисто теоретически рассмотреть единственный атом водорода в пустой Вселенной, в котором электрон - на 1s орбитали, а электромагнитное поле - статическое, обращающееся за пределами атома в нуль. И я могу сделать вывод, что это состояние стационарное, т.е. со временем в нём ничего не меняется, за исключением осцилляции фазы (что ненаблюдаемо).

А потом я могу к этой картинке добавить небольшую поправку, сказав, что поле за пределами атома не совсем нулевое, а на расстоянии в 1 световую секунду находится убегающий в бесконечность фотон. Отмотав эту картинку на 1 секунду назад, я могу застать атом в состоянии излучения этого фотона, когда электрон находится в суперпозиции между различными орбиталями. И с точки зрения "унитарной эволюции состояния всей Вселенной" здесь опять же не будет никакой неопределёности.

Но на самом-то деле эта картинка - абстракция. В реальности нам в лучшем случае будет известно только то, что в нулевой момент электрон находится в суперпозиции между 1s и 2p орбиталями, а про поле вообще неизвестно почти ничего. И задачу динамики нам придётся решать с учётом этой неопределённости.

Скажите, в сказанном есть что-то принципиально неверное?

Cos(x-pi/2) в сообщении #1704121 писал(а):

Кстати, физики-эксперименторы в своих опытах всегда тщательно заботятся о том, чтобы экранировать оборудование от всяких случайных помех; стараются не допустить никаких посторонних фотонов, внезапно прилетающих в лабораторию из глубин вселенной

Очевидно, что это - бесполезное занятие. Если реально "экранировать" атом водорода, то мы получим не задачу на атом водорода в пустом пространстве, а задачу на атом водорода в резонаторе. Что совсем не то же самое и динамика его будет, очевидно, совсем иной.