Антон Воронин
ноябрь 2016.
308

Если в квантовой механике требуется наблюдатель, то что было изначальным наблюдателем в эпоху Большого Взрыва?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
2 ответа
Поделиться

В квантовой механике не требуется наблюдатель. Квантово-механическая система прекрасно эволюционирует во времени сама по себе и в отсутствие наблюдателя. Наблюдатель требуется чтобы объяснить как амплитуды вероятности, квантовое описание мира, переходят в то что мы реально видим в экспериментах и вокруг нас в обычной жизни. Это короткий ответ на вопрос. Чтобы ответить подробно, надо объяснить с чем работает квантовая механика, как наблюдатель наблюдает, почему он особенный, как это можно трактовать и что это может значить в контексте всей Вселенной. Начнем.

Вот смотрите, у Вас была система, например, из двух взаимодействующих тел. До наблюдения они описывались как единая система, у них была волновая функция. Пусть первое тело может быть в состоянии + и - (например, частица со спином по данной оси может иметь спин вверх и спин вниз), а второе в состоянии 1 и 2. Будем на квантовомеханический манер обозначать состояния |+> или |->. Тогда система в целом может быть в состоянии |+,1>, |+,2>, |-,1>, |-,2>. Скобка |+,1> просто означает, что тело один в состоянии +, а тело два в состоянии 1. Такие вещи очень легко интерпретировать. Но квантовая механика не была бы собой, если бы состояния не могли смешиваться. Система может быть в состоянии  1/√2*(|+,1>+|-,2>). На корень не обращайте внимание, он нужен чтобы сумма всех вероятностей была равна единице (а вероятность состояния, это квадрат модуля коэффициента перед состоянием). Как такое проинтерпретировать? Это как раз почти шредингеровский случай, ни жив, ни мертв, ни +, ни -. Только сразу для двух систем. Заметьте, пока что ни для каких конструкций я не использовал понятия наблюдателя.

Так вот, квантовая механика говорит что мы можем наблюдать только одним образом. Одно из тел должно быть измерительным прибором, например, пусть это будет тело один. Про него мы однозначно можем знать его состояние. Например, если до измерения было 1/√2*(|+,1>+|-,2>), мы померили, получили +, тогда второе тело обязательно находится в состоянии 1, если получили -, то в состоянии 2. Если бы было 1/√2*(|+,1>+|+,2>), то мы однозначно всегда (я подразумеваю повторимость эксперимента) померили бы +,  тело два оказалось бы в состоянии 1/√2*(|1>+|2>). 

Проблема в том, что описанный мной процесс измерения не укладывается в рамки обычной временной эволюции волновой функции в квантовой механике. Потому что общая волновая функция системы разделяется на две независимых, а прибор приобретает какое-то одно определенное состояние. Происходит коллапс волновой функции, как говорят физики. И вокруг этого момента и строятся всякие интерпретации, только вот в этом моменте наблюдатель и важен. Изначально была идея, что коллапс - это нормально, он правда происходит, потому что процесс наблюдения вот такой вот особенный. Это называется копенгагенской интерпретацией. Но в ней роль измерения искусственно подчеркнута, хотя интуитивно непонятно почему измерения должны отличаться от любых других взаимодействий. Тогда люди предложили многомировую интерпретацию. 

Она гласит, что каждое измерение порождает две ветки событий. В нашем случае есть мир, где выпало событие + и там тело два находится в состоянии 1, а есть где - и там тело два находится в состоянии 2. И мы случайным образом попадаем в один из двух миров с вероятностью следующей из квантовой механики. Ну, например, в нашем случае вероятность и +, и - (1/√2)^2= 1/2, то есть с равной вероятностью произойдет одно или другое. Как видите, тут все истории субъективны, но они не мешают Вселенной эволюционировать самой по себе. 

Согласно квантовой механике, изначально не было никакого наблюдателя, была чистая квантовомеханическая эволюция. Волновая функция Вселенной как-то менялась со временем. Если верить копенгагенской интерпретации, когда появились мы и стали наблюдать, мы стали видеть конкретные события, волновая функция Вселенной подстраивалась, коллапсировала и реагировала на наши наблюдения. Согласно многомировой интерпретации, когда появились лично Вы, из всех возможных раскладов Вы как наблюдатель выбрали свою дорожку событий. И для Вас эта дорожка выбиралась с вероятностями, которые предсказывает квантовая механика.

2
Прокомментировать

Нет такого понятия "изначальный наблюдатель".  Вы - единственный наблюдатель, относительно кого квантовая механика может сделать количественные предсказания. Квантовая механика - это обобщение классической теории вероятности. 

Если информация становится доступна Вам, то для Вас наступает коллапс волновой функции.  Не для всей Вселенной! Только для Вас! И это справедливо уже в рамках классической Копенгагенской интерпретации.

Почему многомировая интерпретация несостоятельна я уже писал.

-1

Мне интересно, как Вы относитесь к QBism-у? Это Quantum Bayesianism, новая трактовка квантовой механики на основе байесовских вероятностей. Мне кажется, она должна Вам быть симпатична или как минимум интересна. Идея байесовской вероятности - отход от определения вероятности как отношения числа благоприятных исходов к общему их числу, и трактовка вероятности как мера уверенности в данном событии. QBism наследует это определение, отвергает наличие волновой функции и трактует квантовую механику как рецепт получения субъективных оценок уверенности в данном исходе на основе индивидуальных сведений наблюдателя о системе.

0
Ответить

Я много статей прочел чтобы понять что такое QBism, но так до конца не понял суть. Ваша краткая трактовка лучшая из мне известных.

На мой взгляд Копенгагенская интерпретация тоже >>трактует квантовую механику как рецепт получения субъективных оценок уверенности в данном исходе на основе индивидуальных сведений наблюдателя о системе<<

Поэтому я так и не понял в чем разница QBism-а от стандартной интерпретации. Видимо там что-то настолько сильно философское, что мне не понять.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить