Заметка принадлежит разделу Квантовая механика
___
- К вопросу об интерпретации квантовой физики
- Факты в квантовой механике
- Квантового мира не существует
Посмотрел статью 2013 года в ‘Успехах физических наук‘ об интерпретации квантовой механики. В статье немного уравнений и поэтому ее вполне можно читать. Статья хорошо показывает то обстоятельство, что по-прежнему остается непонятно, что же квантовая механика говорит об устройстве мира. Физики явно не справляются с возложенной на них обязанностью по объяснению остальным устройства фундаментальной реальности.
В статье основное внимание уделено копенгагенской интерпретации и многомировой интерпретации Эверетта. По ходу обсуждения копенгагенской интерпретации разбирается интерпретация, основанная на декогеренции. Автор статьи склоняется в пользу копенгагенской интерпретации, многомировая интерпретация представляется ему слишком спекулятивной. Ниже несколько цитат из статьи с моими комментариями.
Я начну с того, что говорилось еще в мое время. Ниже в цитате рассматривается процесс схлопывания волновой функции при проведении измерения. До измерения волновая функция обладала множеством состояний u_n, каждое из которых характеризовалось вероятностью |c_n|^2. После измерения мы получаем только одно определенное состояние.
‘Важно отметить, что именно при редукции возникает случайность — индетерминизм. В какую функцию u_n из множества {u_n} с |c_n|^2 != 0 преобразуется волновая функция Phi(t) квантового объекта, полностью непредсказуемо. Как известно, фон Нейман по этому поводу сказал, что в квантовой механике «причиной дисперсии будет уже не наше незнание, а сама природа, которая не считается с принципом достаточного основания». Вероятность в квантовой физике, в отличие от вероятности в классической физике, не является следствием нашего незнания, а есть объективная вероятность, описывающая объективную случайность.’
Другими словами, индетерминизм в квантовой механике полностью сводится к стохастичности, описываемой функцией распределения вероятности, которая в свою очередь задается уравнениями квантовой механики. Теперь про саму проблему:
‘Возникает вопрос: почему квантовый объект, если над ним не производится измерение, эволюционирует так, что его волновая функция изменяется детерминировано по уравнению Шрёдингера, что описывается унитарным оператором U(t), а при измерении эта волновая функция непредсказуемым образом скачкообразно становится собственной функцией наблюдаемой величины? Разве измерение как взаимодействие частицы с прибором, в свою очередь состоящим из частиц, это не физическое взаимодействие, тоже описываемое уравнением Шрёдингера, т.е. унитарным оператором?’
По логике квантовый мир лежит в основании всего макромира. В этом случае можно себе представить, что мы расширяем квантовую систему, путем включения в него измерительного прибора. Однако в этом случае квантовая механика не может описать сам процесс измерения, поскольку в формализме самой квантовой механики коллапс волновой функции невозможен. Соответственно, в статье обсуждение переходит к наблюдателю (а затем и к сознанию):
‘Итак, всё зависит от того, посмотрит или не посмотрит наблюдатель на подсистему. Если наблюдение за подсистемой не проводится — наблюдается только система как целое, то смешения состояний не происходит — система по-прежнему описывается чистым состоянием.’
Такого, по-моему, в наше время не было. Насколько я помню, все сходились на том, что волновая функция схлопывается сама по себе. Хотя, возможно, это было особенностью светлого прошлого, когда не было принято обсуждать связь между схлопыванием волновой функции и строителем коммунизма. А вот западные физики, необремененные идеологическими ограничениями, находили связь квантовой механики с сознанием с самого начала:
‘Как известно, фон Нейман связал редукцию с сознанием наблюдателя. Всякий прибор — это продолжение органов чувств наблюдателя, получающего информацию об окружающем мире. Любой прибор можно считать состоящим из квантовых объектов — атомов и молекул, а значит, к нему можно применять законы квантовой физики. При этом предполагается справедливым «принцип перенесения границы».
Граница прибор-объект может переноситься к глазам наблюдателя, которые считаются классическими, в то же время то, что ранее считалось прибором, теперь объединено с изучаемым объектом в одну квантовую систему. Фон Нейманом было показано, что результат наблюдения не зависит от того, где проведена граница. Эту границу можно провести далее в мозг наблюдателя, однако всегда остаётся сознание или «абстрактное я» наблюдателя как субъект познания, получающий информацию.’
Тем не менее, сознание дело тонкое. Когда в этом контексте говорят о сознании, то имеют в виду далеко не сознание отдельного физика. Сознание сознанию рознь:
‘На это возражение следует ответить известным из философии аргументом, согласно которому к субъекту познания неприложимо понятие числа. Субъект познания всегда только Я. Всё остальное — объекты для этого Я. Разумеется, это Я нельзя отождествлять со мною как Марией, Андреем или ещё с кем-то из объектов как для меня самого, так и для других. Мания величия возникает, только если я, как Мария, в отличие от Сергея, есть Субъект, а он — всего лишь объект. Каждый наблюдатель, познающий что-либо, есть Я как субъект познания. Поскольку Я единственно, тогда то, что вижу Я как результат квантового наблюдения, будет тем же и для других наблюдателей. Поэтому здесь не возникнет парадокса типа парадокса «друга Вигнера», согласно которому, если редукция проводится сознанием наблюдателя, то разные люди, например Вигнер и его друг, могли бы видеть разные результаты. В этом парадоксе предполагается множество сознаний, что не соответствует аргументации фон Неймана. Очевидно, фон Нейман, который был связан с великой германской философской традицией, отдавал себе отчёт в том, что он называл «абстрактным Я наблюдателя».’
Интересно отметить, что автор статьи не исключает возможность нахождения решения проблем квантовой механики в рамках решения психофизической проблемы:
‘Очевидно, что доказательство правильности подобной интерпретации нужно искать в психологии и физиологии, для которых главной нерешённой проблемой является психофизическая проблема: как сознание (нечто явно нематериальное, описываемое в психологических терминах) управляет телом, описываемым в физических терминах. Вопрос о том, может ли квантовая теория помочь решить эту проблему, остаётся открытым.’
Приведу только одну цитату про декогеренцию:
‘Решает ли декогеренция проблему измерения? Многие считают, что нет. Так, Дж. Белл задаёт вопрос о том, что в природе заставляет квантовую систему, содержащую макротело, сказать: «Я система, а ты — окружение, и мы по тебе будем усреднять». Также отмечается, что диагонализация матрицы плотности без наблюдения подсистемы ещё не означает появления смеси состояний для всей системы, что обсуждалось нами выше в связи с нарушением унитарности при измерении. Декогеренция только объясняет, почему мы — люди-наблюдатели — не видим интерференции макротел.’
В многомировой интерпретации волновая функция считается объективно существующей. В этом смысле схлопывание волновой функции вообще не происходит, а в результате измерения происходит расщепление мира, когда один наблюдатель регистрирует одно состояние волновой функции, а другой — другое. Другими словами, мир однозначно управляется эволюцией волновой функции, а проблемы возникают на уровне наблюдателя, который не может узнать, в какой из вселенных он находится. Ниже несколько цитат из статьи.
‘Расщепление происходит в гильбертовом пространстве — это размножение состояний одного объекта, а не самих объектов.
Один электрон после его измерения, оставаясь одним-единственным, как и наблюдатель остаётся единственным (никаких двойников!), описывается сразу многими относительными состояниями. В одном из этих состояний наблюдатель видит один результат, а в другом — другой. Тем самым наблюдатель с одним и тем же телом, которое не размножается, сразу находится во многих состояниях, так что в одном состоянии он видит один результат, в другом — другой, в третьем — третий и т.п. Не случайно эту ситуацию сам Девитт называл шизофренической… Впрочем, об этом надо спросить психиатров, которые, возможно, смогут сказать физикам и что-то полезное…’
‘В случае эвереттовской интерпретации имеется множество миров с наблюдателем в них. Однако наблюдатель видит «себя» (или «меня») как «воплощённого» в одном из миров, а другие его состояния (или «копии», как говорят эвереттовцы) не наблюдают (не осознают). Что определяет это «воплощение» или «предпочтение» одного мира перед другим?’
‘Таким образом, следует согласиться с Кентом, что статьи эвереттовцев часто противоречат друг другу и пока не существует общепринятой интерпретации эвереттовской интерпретации…
Одни авторы (например, Девитт) подчёркивают, что сознание не играет никакой роли, другие говорят противоположное и пытаются использовать теорию принятия решений. Наконец, сам главный пропагандист Д. Дойч справедливо обращает внимание на недостаточный анализ таких примеров, как расплывание волнового пакета, в которых миры явно взаимодействуют и имеется интерференция. Даже столь популярный пример двухщелевого эксперимента с квантовой частицей нигде подробно не рассмотрен в этой интерпретации.’
Информация
Андрей Анатольевич Гриб. К вопросу об интерпретации квантовой физики. Успехи физических наук 183, no. 12 (2013): 1337-1352.
Обсуждение
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/188837.html
30.05.2023 Факты в квантовой механике
Из обсуждения о фактах и гипотез. Хорошее высказывание kaktus77 о фактах в квантовой механике:
‘Вот, скажем, измерили мы проекцию спина электрона.
Это как факт или нет? А если факт, то в чем он состоит?’
‘Вопрос такой — у нас тут получается два разных понятия факта:
1) Факт — это прежде всего некая форма знания об окружающем нас мире. В форме факта мы утверждаем что-то о чем-то: огонь обжигает, Солнце встаёт на востоке и т. п. При этом факт может быть опосредован теорий, но это не отменяет того, что через него утверждается что-то о чем-то.
2) Факт — это следствие из теории/гипотезы, которое может быть проверено.
Вы можете сказать, что эти понятия факта вполне совместимы. Это так — обычно. Но в нашем конкретном случае это совсем не так. Первый вариант здесь не работает.’
Добавлю, что факт в обоих значениях принадлежит научному реализму, а научный антиреализм обходится значением факта (2). Вывод — квантовая механика за научный антиреализм, по крайней мере пока.
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/321253.html
06.04.2026 Квантового мира не существует
Увидел препринт с названием ‘Квантового мира не существует‘. Как оказалось, название происходит из описания идей Бора его ассистентом Петерсеном. Он приводил такой ответ Бора на вопрос, следует ли понимать квантовую механику как отражение квантового мира:
‘Квантового мира не существует. Существует только абстрактное квантово-физическое описание. Неверно думать, что задача физики — выяснить, как устроена природа. Физика касается того, что мы можем сказать о природе.’
В целом автор статьи выступает против квантового сознания и мультиверса, что само по себе уже неплохо. С другой стороны, статья неплохо демонстрирует общую проблему с квантовой механикой. В ней есть описание проводимых экспериментов, но физики не могут сказать, как от этого описания экспериментов перейти к описанию мира. То ли волновая функция существует, то ли нет, и если вдруг она существует, то физики не могут достичь согласия в вопросе, что волновая функция описывает вне связи с проводимыми экспериментами.
Jeffrey Bub, There is No Quantum World, 2026, arXiv:2512.18400