Filozofiskie Jautājumi Kvantu Teorijā

Satura rādītājs:

Filozofiskie Jautājumi Kvantu Teorijā
Filozofiskie Jautājumi Kvantu Teorijā

Video: Filozofiskie Jautājumi Kvantu Teorijā

Video: Filozofiskie Jautājumi Kvantu Teorijā
Video: JFS 10-8: Ievads kvantu fizikā 2024, Marts
Anonim

Ieejas navigācija

  • Iestāšanās saturs
  • Bibliogrāfija
  • Akadēmiskie rīki
  • Draugu PDF priekšskatījums
  • Informācija par autoru un atsauce
  • Atpakaļ uz augšu

Filozofiskie jautājumi kvantu teorijā

Pirmoreiz publicēts Pirmdien, 2016. gada 25. jūlijā

Šis raksts ir pārskats par kvantu teorijas izvirzītajiem filozofiskajiem jautājumiem, kas ir domāti kā rādītājs citu ierakstu padziļinātai apstrādei Stenfordas filozofijas enciklopēdijā.

  • 1. Ievads
  • 2. Kvantu teorija

    • 2.1 Kvantu un klasiskie stāvokļi
    • 2.2 Kvantu mehānika un kvantu lauka teorija
    • 2.3 Kvantu stāvokļa evolūcija
  • 3. Sapīšanās, nonlocality un neatdalāmība
  • 4. Mērījumu problēma

    • 4.1. Noformulēta mērījumu problēma
    • 4.2. Pieejas mērījumu problēmai
    • 4.3 Dekoherences loma
    • 4.4. Mērījumu problēmas pieeju salīdzinājums
  • 5. Ontoloģiskie jautājumi

    • 5.1 Jautājums par kvantu stāvokļa reālismu.
    • 5.2 Kvantu stāvokļu ontoloģiskā kategorija
  • 6. Kvantu skaitļošana un kvantu informācijas teorija
  • 7. Kvantu mehānikas rekonstrukcijas un ārpus tām
  • Bibliogrāfija
  • Akadēmiskie rīki
  • Citi interneta resursi
  • Saistītie ieraksti

1. Ievads

Neskatoties uz statusa kā mūsdienu fizikas galveno daļu, fiziķu vai fizikas filozofu starpā nav vienprātības jautājumā par to, kas, ja kaut kas, kvantu teorijas empīriskie panākumi mums stāsta par fizisko pasauli. Tas rada filozofisku jautājumu kolekciju, kas pazīstama kā “kvantu mehānikas interpretācija”. Ar šo terminoloģiju nevajadzētu maldināt, domājot, ka tas, kas mums ir, ir neizprotams matemātiskais formālisms, kam nav sakara ar fizisko pasauli. Drīzāk pastāv kopīgs interpretācijas kodols, kas sastāv no receptēm to eksperimentu rezultātu varbūtības aprēķināšanai, kas veikti ar sistēmām, kuras pakļautas noteiktām stāvokļa sagatavošanas procedūrām. Tas, ko bieži sauc par dažādām kvantu mehānikas “interpretācijām”, atšķiras atkarībā no tā, kas, ja kaut kas tiek pievienots kopējam kodolam. Iespējams, ka divas no galvenajām pieejām, slēpto mainīgo teorijām un sabrukšanas teorijām, ietver fizisko teoriju formulēšanu, kas atšķiras no standarta kvantu mehānikas; tas padara “interpretācijas” terminoloģiju vēl nepiemērotāku.

Liela daļa ar kvantu teoriju saistītās filozofiskās literatūras koncentrējas uz problēmu, vai mums vajadzētu izskaidrot teoriju vai tās piemērotu paplašināšanu vai pārskatīšanu reālistiskā izteiksmē, un, ja jā, kā tas būtu jādara. Dažādas pieejas “Mērījumu problēmai” piedāvā atšķirīgas atbildes uz šiem jautājumiem. Tomēr ir arī citi ar filozofiju saistīti jautājumi. Tie ietver kvantu nelocality ņemšanu vērā mūsu izpratni par kosmosa laika struktūru un cēloņsakarību, jautājumu par kvantu stāvokļu ontoloģisko raksturu, kvantu mehānikas nozīmi informācijas teorijā un uzdevumu kvantu teoriju pozicionēt attiecībā uz citām teorijām, gan faktiskām, un hipotētiski. Turpmāk mēs apskatīsim katru no šīm tēmām, kuras galvenais mērķis ir sniegt ierakstu attiecīgajā literatūrā,ieskaitot Stenfordas enciklopēdijas ierakstus par šīm tēmām.

2. Kvantu teorija

Šajā sadaļā sniegts īss ievads kvantu teorijā; sīkāku ievadu skat. ierakstā par kvantu mehāniku.

2.1 Kvantu un klasiskie stāvokļi

Klasiskajā fizikā ar jebkuru fizisko sistēmu tiek saistīta stāvokļa telpa, kas apzīmē visu iespējamo vērtību piešķiršanas veidu kopumu dinamiskajiem mainīgajiem, kas raksturo sistēmas stāvokli. Piemēram, sistēmai, kas sastāv no (n) punktu daļiņām, sistēmas stāvokli nosaka, norādot visu daļiņu stāvokli un momentu attiecībā pret kādu atsauces rāmi. Sistēmām ar ļoti daudzām brīvības pakāpēm pilnīga sistēmas stāvokļa specifikācija var nebūt pieejama vai ir smaga; klasiskā statistikas mehānika risina šādu situāciju, atsaucoties uz varbūtības sadalījumu pa sistēmas stāvokļiem. Varbūtības sadalījums, kas dažiem fiziskiem lielumiem piešķir jebkādu varbūtību, kas nav viena vai nulle, tiek uzskatīts par nepilnīgu sistēmas stāvokļa specifikāciju.

Kvantu mehānikā lietas ir atšķirīgas. Nav tādu kvantu stāvokļu, kas piešķir noteiktas vērtības visiem fizikālajiem lielumiem, un varbūtības ir iebūvētas teorijas standarta formulējumā. Dažu fizisko sistēmu kvantu teorijas konstruēšana notiek, vispirms sasaistot dinamiskās brīvības pakāpes ar operatoriem atbilstoši konstruētā Hilberta telpā (sīkāku informāciju skatīt ierakstā par kvantu mehāniku). Stāvokli var raksturot ar cerību vērtību piešķiršanu fiziskiem lielumiem (“novērojamiem”). Šiem uzdevumiem jābūt lineāriem. Tas ir, ja viens fiziskais lielums ir citu lineāra kombinācija, atbilstošās gaidāmās vērtības ir vienādās attiecībās. Šādu gaidījumu vērtību pilns komplekts ir līdzvērtīgs visu eksperimentu rezultātu varbūtību specifikācijai, ko varētu veikt sistēmā. Divi fizikāli daudzumi tiek uzskatīti par saderīgiem, ja ir viens eksperiments, kas dod vērtības abiem; tie ir saistīti ar operatoriem, kuri brauc uz mājām, tas ir, operatoriem (A), (B) tādiem, ka (AB = BA). Nesaderīgi novērojumi rada nenoteiktības attiecības; skatīt ierakstu par nenoteiktības principu.

Tīrs stāvoklis, tas ir, maksimāli specifisks cerību vērtību piešķiršana, var tikt attēlots vairākos fiziski līdzvērtīgos veidos, piemēram, ar vektoru Hilberta telpā vai projekcijas operatoru uz viendimensionālu apakštelpu. Papildus tīrajiem stāvokļiem var uzskatīt arī neattīrītos stāvokļus, kurus sauc par jauktajiem; tos pārstāv operatori, kurus sauc par blīvuma operatoriem. Ja tīrs stāvoklis fiziskajam lielumam piešķir noteiktu vērtību, vektors, kas apzīmē stāvokli, būs attiecīgā operatora omavektors. Tas rada to, kas ir saukts par “īpašstāvokļa un vērtības vērtību saikni”, tas ir, skaidrojošo principu, ka, ja sistēmai tiek piešķirts stāvokļa vektors, kas ir kāda operatora īpatnējais vektors, kas pārstāv fizisko lielumu, tad attiecīgajam dinamiskajam lielumam ir atbilstošā vērtība,un to var uzskatīt par fiziskās sistēmas īpašību.

Neapstrīdamais kvantu teorijas kodols sastāv no noteikumiem, kā jebkurai dotajai sistēmai identificēt atbilstošos operatorus, kas attēlo tās dinamiskos lielumus, un piemērotu Hilberta vietu, kurā šie operatori var rīkoties. Turklāt ir norādījumi sistēmas stāvokļa izmaiņām, kad uz to reaģē norādīti ārējie lauki vai ar to tiek veiktas dažādas manipulācijas (sk. 1.3. Sadaļu).

Tas, vai mēs varam vai varam cerēt, ka spēsim pārsniegt šo nestrīdīgo kodolu un uzskatīsim, ka teorija ir vairāk nekā līdzeklis eksperimentu rezultātu varbūtības aprēķināšanai, ir jautājums, kas joprojām ir mūsdienu filozofiskās diskusijas tēma.

2.2 Kvantu mehānika un kvantu lauka teorija

Kvantu mehānika parasti tiek uzskatīta par atsauci uz klasiskās mehānikas teorijas kvantēto versiju, iesaistot sistēmas ar fiksētu, ierobežotu skaitu brīvības pakāpju. Klasiski lauks, piemēram, piemēram, elektromagnētiskais lauks, ir sistēma, kurai piešķirta bezgala daudz brīvības pakāpju. Lauka teorijas kvantizēšana rada kvantu lauka teoriju. Galvenie kvantu mehānikas izvirzītie filozofiskie jautājumi paliek, kad tiek veikta pāreja uz kvantu lauka teoriju; turklāt rodas jauni interpretācijas jautājumi. Starp kvantu mehāniskām teorijām un kvantu lauka teorijām pastāv interesantas atšķirības - gan tehniskas, gan interpretācijas; pārskatu skat. ierakstos par kvantu lauka teoriju un kvantu teoriju: fon Neimans pret Diraku.

Kvantu lauka teorijas standarta modelis, kurš ir veiksmīgs, pagaidām neietver gravitāciju. Mēģinājums izstrādāt teoriju, kas taisnotu gan kvantu parādībām, gan gravitācijas parādībām, rada nopietnus konceptuālus jautājumus (sk. Ierakstu par kvantu gravitāciju).

2.3 Kvantu stāvokļa evolūcija

2.3.1. Šrēdingera vienādojums

Kustības vienādojums, ko ievēro kvantu stāvokļa vektors, ir Šrēdingera vienādojums. To konstruē, vispirms veidojot operatoru (H), kas atbilst sistēmas Hamiltona skaitlim, kurš apzīmē sistēmas kopējo enerģiju. Stāvokļa vektora maiņas ātrums ir proporcionāls rezultātam, ko rada vektora darbība ar Hamiltona operatoru (H).

[i / hbar {, / D} / { t t}, / ket { psi (t)} = H / ket { psi (t)}.)

Ir operators, kas stāvokli 0 laikā pārņem stāvoklī brīdī (t); to piešķir

[U (t) = / exp / pa kreisi (frac {{-} i H t} { hbar} labajā pusē).)

Šis operators ir lineārs operators, kurš realizē Hilberta telpas kartēšanu ar vienu, saglabājot divu vektoru iekšējo rezultātu; operatorus ar šīm īpašībām sauc par vienotiem operatoriem, un šī iemesla dēļ evolūcija saskaņā ar Šrēdingera vienādojumu tiek saukta par vienotu evolūciju.

Mūsu vajadzībām šī vienādojuma vissvarīgākās iezīmes ir tas, ka tas ir determinēts un lineārs. Stāvokļa vektors jebkurā laikā kopā ar vienādojumu unikāli nosaka stāvokļa vektoru jebkurā citā laikā. Linearitāte nozīmē, ka, ja divi vektori (ket { psi_1 (0)}) un (ket { psi_2 (0)}) pārveidojas par vektoriem (ket { psi_1 (t)}) un (ket { psi_2 (t)}), attiecīgi, ja stāvoklis 0 laikā ir šo divu lineāra kombinācija, stāvoklis jebkurā laikā (t) būs atbilstošā lineārā kombinācija (ket { psi_1 (t)}) un (ket { psi_2 (t)}).

[a / ket { psi_ {1} (0)} + b / ket { psi_ {2} (0)} rightarrow a / ket { psi_ {1} (t)} + b / ket { psi_ {2} (t)}.)

2.3.2. Sakļaušanas postulāts

Kvantu mehānikas mācību grāmatu formulējumos parasti ir iekļauts papildu postulāts par to, kā pēc eksperimenta piešķirt stāvokļa vektoru. Tā cēlonis ir fon Neimana atšķirība starp diviem procesu veidiem: 1. procesu, kas notiek pēc eksperimenta veikšanas, un 2. procesu, vienoto evolūciju, kas notiek tik ilgi, kamēr netiek veikts eksperiments (sk. Von Neumann 1932, 1955: §V.1). Diraka formulējumā postulāts ir

Kad mēs izmērām reālu dinamisko mainīgo (xi), traucējumi, kas saistīti ar mērīšanu, izraisa dinamiskās sistēmas stāvokļa lēcienu. Ja fizisko nepārtrauktību veicam tā paša dinamiskā mainīgā (xi) otro mērījumu tūlīt pēc pirmā, otrā mērījuma rezultātam jābūt tādam pašam kā pirmajam. Tādējādi pēc pirmā mērījuma veikšanas otrā rezultāta rezultāts nav nosakāms. Tādējādi pēc pirmā mērījuma veikšanas sistēma atrodas dinamiskā mainīgā (xi) pašregulācijā, un tai piederošā īpatnējā vērtība ir vienāda ar pirmā mērījuma rezultātu. Šis secinājums joprojām ir spēkā, ja otrais mērījums faktiski netiek veikts. Tādā veidā mēs redzam, ka mērījums vienmēr liek sistēmai pāriet uz dinamiskā mainīgā, kas tiek mērīts, statīvu, kuras īpatnējā vērtība ir šī vērtējuma vērtība ir vienāda ar mērījuma rezultātu (Dirac 1935: 36).

Diraka “lēciens” ir kļuvis pazīstams kā stāvokļa vektora sabrukums vai viļņu funkcijas sabrukums, un šāda veida lēciena postulāciju sauc par sabrukšanas postulātu jeb projekcijas postulātu.

Ja domājams, ka kvantu stāvokļa vektors pārstāv tikai pārliecības vai zināšanu par fizisko sistēmu stāvokli, nevis sistēmas fizisko stāvokli, tad pēkšņu stāvokļa vektora maiņu mērot varētu uzskatīt par maiņu, kas atbilst rezultāts pārliecības stāvokļa noteikšanai. Tomēr ne fon Neimans, ne Diraks tomēr par to nedomā; to abi uztver kā fizisku procesu. Ņemiet vērā arī to, ka Diraks postulātu izsaka kā “mērījumu”, nevis “novērošanu”; nav ieteikuma, ka apzinātam novērotājam būtu jāzina par mērījuma rezultātu, lai notiktu sabrukums. Lai gan savā paplašinātajā diskusijā par mērīšanas procesu fon Neimans (1932, 1955, VI nodaļa) apspriež novērošanas aktu,viņš uzsver, ka sabrukšanas postulātu var piemērot mijiedarbībai ar kvantu sistēmām ar mērīšanas aparātu, pirms novērotājs apzinās rezultātu. Sakļaušanas postulāta versijas formulējums, saskaņā ar kuru mērīšana netiek pabeigta, kamēr rezultāts nav novērots, ir atrodams Londonā un Bauerā (1939). Viņi tomēr noliedz, ka tas ir noslēpumains mijiedarbības veids starp novērotāju un kvantu sistēmu; viņiem pirmsnovērošanas stāvokļa vektora aizstāšana ar jaunu ir novērotāja uzdevums iegūt jaunu informāciju. Šīs divas sabrukšanas postulāta interpretācijas kā vai nu kā reālas sistēmas fiziskā stāvokļa izmaiņas, vai kā tikai novērotāja informācijas atjaunināšana ir saglabājušās literatūrā.

Ja stāvokļa vektora sabrukums jāuzskata par fizisku procesu, rodas jautājums par to, kas fiziski atšķir intervences, kuras uzskatāmas par “mērījumiem”, kas spēj izraisīt pēkšņu sistēmas stāvokļa lēcienu, no citām intervencēm, kas izraisa tikai nepārtraukta, vienota evolūcija. Kā apgalvoja Džons S. Bels (1990), “mērīšana” nav piemērots jēdziens, lai parādītos jebkuras fizikālās teorijas formulējumā, kuru varētu uzskatīt par fundamentālu. Ja tomēr kāds postulāts neizdodas, tas rada tā saucamo “mērīšanas problēmu”, kuru mēs apspriedīsim pēc tam, kad būsim ieviesuši sapīšanās jēdzienu (sk. 3. sadaļu).

3. Sapīšanās, nonlocality un neatdalāmība

Ņemot vērā divas nesaistītas fiziskās sistēmas, (A) un (B), ar kurām mēs saistām Hilberta atstarpes (H_ {A}) un (H_ {B}), Hilberta telpa, kas saistīta ar salikto sistēmu ir tensora produkta telpa, kas apzīmēta (H_ {A} otimes H_ {B}).

Ja abas sistēmas ir patstāvīgi sagatavotas tīros stāvokļos (ket { psi}) un (ket { phi}), saliktās sistēmas stāvoklis ir produkta stāvoklis (ket { psi} otimes / ket { phi}) (dažreiz rakstīts ar krustiņu, (otimes), izlaists).

Papildus produkta stāvokļiem tenzora produkta telpā ir lineāras produktu stāvokļu kombinācijas, tas ir, formas vektori formā

[a / ket { psi_ {1}} otimes / ket { phi_ {1}} + b / ket { psi_ {2}} otimes / ket { phi_ {2}})

Tensora produkta laukumu var definēt kā mazāko Hilbert atstarpi, kas satur visus produkta stāvokļus. Jebkurš tīrs stāvoklis, ko attēlo stāvokļa vektors, kas nav produkta vektors, ir sapīts stāvoklis.

Kompozītās sistēmas stāvoklis piešķir varbūtības visu eksperimentu rezultātiem, kurus var veikt saliktajā sistēmā. Mēs varam apsvērt arī ierobežojumu eksperimentiem, kas veikti ar sistēmu (A), vai ierobežojumu eksperimentiem, kas veikti ar (B). Šādi ierobežojumi dod attiecīgi stāvokļus (A) un (B), ko sauc par sistēmu samazinātajiem stāvokļiem. Ja saliktās sistēmas statuss (AB) ir sapīts, tad (A) un (B) reducētie stāvokļi ir jaukti stāvokļi. Lai to redzētu, pieņemsim, ka iepriekš minētajā stāvoklī vektori (ket { phi_ {1}}) un (ket { phi_ {2}}) apzīmē atšķirīgus stāvokļus. Ja uzmanība tiek pievērsta tikai eksperimentiem, kas veikti ar ((A)), nav nozīmes, vai eksperiments tiek veikts arī ar ((B)). Eksperiments, kas veikts ar (B), kas atšķir (ket { phi_ {1}}) un (ket { phi_ {2}}), projicē ((A)) stāvokli vai nu (ket { psi_ {1}}) vai (ket { psi_ {2}}) ar varbūtībām (abs {a} ^ {2}) un (abs {b} Attiecīgi ^ {2}) un ar (A) veikto eksperimentu rezultātu varbūtības ir stāvokļu (ket { psi_ {1}}) un (ket { psi_ {2}}). Šīs varbūtības, kā minēts, ir tādas pašas kā situācijai, kurā (B) netiek veikts eksperiments. Tādējādi, pat ja neviens eksperiments netiek veikts ar (B), eksperimentu rezultātu varbūtības ar ((A)) ir tieši tādas, it kā sistēma (A) būtu vai nu tādā stāvoklī, kuru apzīmē (ket { psi_ {1}}) vai stāvokli, kuru pārstāv (ket { psi_ {2}}), ar varbūtībām (abs {a} ^ {2}) un (abs {b} ^ Attiecīgi {2}).

Parasti jebkuru tīru vai jauktu stāvokli, kas nav ne produkta stāvoklis, ne produkta stāvokļu sajaukums, sauc par sapinušos stāvokli.

Tīri sapinušos stāvokļu esamība nozīmē, ka, ja mēs uzskatām saliktu sistēmu, kas sastāv no telpiski atdalītām daļām, tad pat tad, kad sistēmas stāvoklis ir tīrs stāvoklis, stāvokli nenosaka tās sastāvdaļu reducētie stāvokļi. Tādējādi kvantu stāvokļi parāda neatdalāmības veidu. Lai iegūtu papildinformāciju, skatiet ierakstu par holismu un neatdalāmību fizikā.

Kvantu sapīšanās rezultātā nonlocality forma ir sveša klasiskajai fizikai. Pat ja mēs pieņemam, ka reducētie stāvokļi (A) un (B) pilnībā neraksturo viņu fiziskos stāvokļus, bet ir jāpapildina ar dažiem citiem mainīgiem lielumiem, pastāv kvantu korelācijas, kuras nevar reducēt līdz korelācijām starp (A) un (B); skatīt ierakstus par Bellas teorēmu un darbību no attāluma kvantu mehānikā.

4. Mērījumu problēma

4.1. Noformulēta mērījumu problēma

Ja kvantu teorija ir domāta kā (principā) universāla teorija, tā principā būtu jāpiemēro visām fiziskajām sistēmām, ieskaitot tādas lielas un sarežģītas sistēmas kā mūsu eksperimentālais aparāts. Tagad apsveriet shēmotu eksperimentu. Pieņemsim, ka mums ir kvantu sistēma, ko var sagatavot vismaz divos atšķirīgos stāvokļos: (ket {0} _ {S}) un (ket {1} _ {S}). Ļaujiet (ket {R} _ {A}) būt gatavam aparāta stāvoklim, tas ir, stāvoklim, kurā aparāts ir gatavs veikt mērījumus.

Ja aparāts darbojas pareizi un ja mērījums ir minimāli satraucošs, sistēmas (S) savienošanai ar aparātu (A) vajadzētu rasties evolūcijai, kas paredzami dod formas rezultātus

(ket {0} _ {S} ket {R} _ {A} Rightarrow / ket {0} _ {S} ket {“0”} _ {A}) (ket {1 } _ {S} ket {R} _ {A} Rightarrow / ket {1} _ {S} ket {“1”} _ {A})

kur (ket {“0”} _ {A}) un (ket {“1”} _ {A}) ir aparātu stāvokļi, kas attiecīgi norāda 0 un 1 rezultātus.

Tagad pieņemsim, ka sistēma (S) ir sagatavota stāvokļu (ket {0} _ {S}) un (ket {1} _ {S}) superpozīcijā.

(ket { psi (0)} _ {S} = a / ket {0} _ {S} + b / ket {1} _ {S},)

kur gan (a), gan (b) nav nulles. Ja evolūcija, kas ved no pirmseksperimentālā stāvokļa uz post-eksperimentālo stāvokli, ir lineāra Šrēdingera evolūcija, tad mums būs

(ket { psi (0)} _ {S} ket {R} _ {A} rightarrow a / ket {0} _ {S} ket {“0”} _ {A} + b / ket {1} _ {S} ket {“1”} _ {A}.)

Tas nav instrumenta nolasīšanas mainīgā lielums, bet drīzāk ir stāvoklis, kurā nolasīšanas mainīgais un sistēmas mainīgais ir savijušies viens ar otru. Īpašuma stāvokļa un vērtības vērtības saite, kas tiek piemērota tādā stāvoklī kā šis, nedod noteiktu rezultātu instrumenta nolasījumā. Problēma, ko no tā izdarīt, tiek saukta par “mērīšanas problēmu”, kas sīkāk apskatīta zemāk.

4.2. Pieejas mērījumu problēmai

Ja kvantu stāvokļa evolūcija norisinās caur Šrēdingera vienādojumu vai kādu citu lineāru vienādojumu, tad, kā mēs redzējām iepriekšējā sadaļā, tipiski eksperimenti radīs kvantu stāvokļus, kas ir terminu superpozīcijas, kas atbilst atšķirīgiem eksperimenta rezultātiem. Dažreiz tiek teikts, ka tas ir pretrunā ar mūsu pieredzi, saskaņā ar kuru eksperimentāliem iznākuma mainīgajiem, piemēram, rādītāja rādījumiem, vienmēr ir noteiktas vērtības. Tas ir maldinošs problēmas risināšanas veids, jo nav uzreiz skaidrs, kā interpretēt šāda veida stāvokļus kā fiziskus stāvokļus sistēmā, kurā ietilpst eksperimentāls aparāts, un, ja mēs nevaram pateikt, kāds būtu novērojums Lai aparāts atrastos šādā stāvoklī, nav jēgas apgalvot, ka mēs nekad to neievērojam, lai būtu tādā stāvoklī.

Neskatoties uz to, mēs saskaramies ar interpretācijas problēmu. Ja mēs kvantu stāvokli uzskatām par pilnīgu sistēmas aprakstu, tad stāvoklis ir pretēji tam, ko varētu sagaidīt iepriekš, nevis stāvoklis, kas atbilst unikālam, noteiktam iznākumam. Tas lika JS Bellam izteikt piezīmi: “Vai nu viļņa funkcija, kā to norāda Šrēdingera vienādojums, nav viss, vai arī tā nav pareiza” (Bell 1987: 41, 2004: 201). Tas dod mums (prima facie) sakārtotu veidu, kā klasificēt pieejas mērījumu problēmai:

  1. Pastāv pieejas, kas ietver noliegumu, ka kvantu viļņu funkcija (vai jebkurš cits veids kvantu stāvokļa attēlošanai) sniedz pilnīgu fiziskās sistēmas aprakstu.
  2. Ir pieejas, kas ietver dinamikas modifikāciju, lai piemērotos apstākļos radītu viļņa funkcijas sabrukumu.
  3. Ir pieejas, kas noraida abus Bellas dilemmas ragus un uzskata, ka kvantu stāvokļi vienmēr iziet vienotu evolūciju un ka kvantu stāvokļu apraksts principā ir pilnīgs.

Pirmajā kategorijā mēs iekļaujam pieejas, kas noliedz, ka kvantu stāvoklis būtu jāuztver kā tāds, kas vispār reprezentē jebko. Tie ietver Kopenhāgenas interpretācijas variantus, kā arī pragmatiskas un citas antireālistiskas pieejas. Arī pirmajā kategorijā ir pieejas, kuru mērķis ir pabeigt kvantu stāvokļa aprakstu. Tie ietver slēpto mainīgo pieeju un modālo interpretāciju. Otrā interpretācijas kategorija motivē pētījumu programmu, lai atrastu piemērotas kvantitātes dinamikas neinternātiskās modifikācijas. Pieejas, kas noraida abus Bellas dilemmas ragus, ir raksturīgas Everettian jeb “daudzās pasaules” interpretācijās.

4.2.1 Nereālistiskas pieejas kvantu mehānikā

Jau no pirmajām kvantu mehānikas dienām ir bijis tāds domāšanas virziens, kas uzskatīja, ka pareiza attieksme pret kvantu mehāniku ir instrumentālists vai pragmatika. Pēc šāda viedokļa kvantu mehānika ir līdzeklis mūsu pieredzes koordinēšanai un cerību veidošanai par eksperimentu rezultātiem. Šī viedokļa variantos ietilpst tā sauktā Kopenhāgenas interpretācija (vai Kopenhāgenas interpretācija, jo nesenā stipendija ir uzsvērusi atšķirības starp skaitļiem, kas saistīti ar šo viedokli); skatīt ierakstu par kvantu mehānikas Kopenhāgenas interpretāciju. Nesen šāda veida uzskatus ir aizstāvējuši fiziķi, ieskaitot QBistus, kuri uzskata, ka kvantu stāvokļi pārstāv subjektīvu vai epistemisku varbūtību (skat. Fuchs et al. 2014). Filozofs Ričards Hērlijs aizstāv saistītu viedokli, kurā kvantu stāvokļi, kaut arī objektīvi, nepārstāv fizisko realitāti (sk. Healey 2012; Healey nākamā).

4.2.2. Slēptie mainīgie un modālās interpretācijas

Teorijas, kuru struktūrā ir kvantu stāvoklis, bet satur arī papildu struktūru, lai apietu mērījumu problēmu, tradicionāli sauc par “slēpto mainīgo teorijām”. Par to, ka kvantu stāvokļa aprakstu nevar uzskatīt par pilnīgu fiziskās realitātes aprakstu, tika apgalvots slavenajā Einšteina, Podoļska un Rozena (EPR), kā arī Einšteina turpmākajās publikācijās (Einšteins 1936, 1948, 1949). Skatīt ierakstu par Einšteina-Podoļska-Roņa argumentu kvantu teorijā.

Ir vairākas teorēmas, kas aprobežo iespējamo slēpto mainīgo teoriju darbības jomu. Dabiskākā doma būtu meklēt teoriju, kas visiem kvantu novērotajiem piešķir noteiktas vērtības, kuras tiek atklātas tikai veicot mērījumus, tādā veidā, ka jebkura eksperimentāla procedūra, kas parastajā kvantu mehānikā tiktu uzskatīta par novērojamā “mērījumu” iegūst noteiktu vērtību, kas piešķirta novērojamajam. Šāda veida teorijas sauc par nekontekstuālu slēpto mainīgo teoriju. Bells (1966) un Kokens un Speckers (1967) parādīja, ka nevienai sistēmai, kuras Hilberta telpas dimensija ir lielāka par trim, šādu teoriju nav (skat. Ierakstu Kokena-Speckera teorēmā).

Bell-Kochen-Specker teorēma neizslēdz slēpto mainīgo teorijas arī tiesā. Vienkāršākais veids, kā to apiet, ir izvēlēties pēc iespējas precīzāku vai saderīgu novērojamo materiālu komplektu, kas ir pietiekams, lai garantētu noteiktu eksperimentu rezultātu. citiem novērojamajiem nepiešķir noteiktas vērtības, un eksperimenti, kas tiek uzskatīti par šo novērojamo materiālu “mērījumiem”, neatklāj iepriekš pastāvošās vērtības.

Visizstrādātākā šāda veida teorija ir izmēģinājuma viļņu teorija, kuru izstrādāja de Broglie un kuru viņš prezentēja Piektajā Solvay konferencē, kas notika Briselē 1927. gadā, kuru atdzīvināja Deivids Bohms 1952. gadā, un šobrīd aktīva pētniecības joma neliela fiziķu un filozofu grupa. Saskaņā ar šo teoriju ir daļiņas ar noteiktu trajektoriju, kuras vada kvantu viļņu funkcija. Par de Broglie teorijas vēsturi skat. Bacciagaluppi un Valentini 2009. ievada nodaļas. Lai iegūtu pārskatu par de Broglie-Bohm teoriju un ar to saistītajiem filozofiskajiem jautājumiem, skatiet ierakstu par Bohmian mechanics.

Ir bijuši citi priekšlikumi kvantu stāvokļa papildināšanai ar papildu struktūru; tās ir sauktas par modālām interpretācijām; skatīt ierakstu par kvantu mehānikas modālajām interpretācijām

4.2.3. Dinamiskās sabrukšanas teorijas

Kā jau minēts, fon Neimans un Diraks rakstīja, it kā kvantu stāvokļa vektora sabrukums, ko rada sistēmas eksperimentāla iejaukšanās, ir patiesas fiziskas izmaiņas, atšķirīgas no parastās vienotās evolūcijas. Ja sabrukums ir jāuzskata par īstu fizisku procesu, tad kaut kas vairāk jāsaka par apstākļiem, kādos tas notiek, nekā tikai par to, ka tas notiek, kad tiek veikts eksperiments. Tas rada pētījumu programmu, lai precīzi definētu kvantu stāvokļa dinamiku, kas tuvina lineāro, vienoto Šrēdingera evolūciju situācijās, kurās to labi apstiprina, un rada iznākuma mainīgā lieluma sabrukumu tipiskā eksperimentālā kopā. vai, ja tas nenotiek, tuvu tuvinājumam pašinstalācijai. Vienīgās daudzsološās sabrukuma teorijas ir stohastiskas; patiešām var parādīt, ka determinēta sabrukuma teorija ļautu signalizēt virsluminali. (pārskatu skatīt ierakstā par sabrukšanas teorijām).

Prima facie šāda veida dinamiska sabrukuma teorija var būt kvantu stāvokļa monistu teorija, uz kuras, pēc Bella vārdiem, “viļņa funkcija ir viss”. Pēdējos gados tas ir ticis apstrīdēts; tika apgalvots, ka sabrukuma teorijām papildus kvantu stāvoklim nepieciešama arī “primitīva ontoloģija”. Skatīt Allori et al. 2008; arī ieraksts par sabrukšanas teorijām un atsauces uz tām.

4.2.4. Everettian jeb “daudzu pasauļu” teorijas

Hjū Everets III savā 1957. gada doktora disertācijā (pārpublicēts Everett 2012) ierosināja kvantu mehāniku ņemt tādu, kāda tā ir, bez sabrukuma postulāta un bez “slēptiem mainīgajiem”. Rezultātā iegūto interpretāciju viņš sauca par nosacīto stāvokļa interpretāciju.

Pamatideja ir šāda. Pēc eksperimenta sistēmas plus aparāta kvantu stāvoklis parasti ir terminu superpozīcija, kas atbilst atšķirīgiem iznākumiem. Aparātam mijiedarbojoties ar apkārtējo vidi, kurā var būt novērotāji, šīs sistēmas ir sapinušās ar aparātu un kvantu sistēmu, kuras rezultāts ir kvantu stāvoklis, kurā katram iespējamajam eksperimenta rezultātam ir apzīmējums, kurā aparāts nolasa atbilst šim iznākumam, vidē ir šī iznākuma ieraksti, novērotāji novēro šo iznākumu utt. Everets ierosināja katru no šiem terminiem uztvert kā vienlīdz reālu. No Dieva redzes viedokļa nav unikāla eksperimentāla iznākuma, bet var koncentrēties arī uz vienas apakšsistēmas noteiktu, teiksim, eksperimentālo aparātu,un piedēvēt citām sistēmām, kas piedalās sapinušajā stāvoklī, nosacītu stāvokli attiecībā pret šo aparāta stāvokli. Tas ir, attiecībā uz aparāta nolasījumu “+” ir vides reģistrēšanas stāvoklis, kurā tiek iegūts rezultāts, un novērotāju stāvokļi, kuri novēro šo rezultātu (sk. Ierakstu Everett kvantu mehānikas relatīvā stāvokļa formulējumā, lai iegūtu sīkāku informāciju par Everett uzskatiem).

Evereta darbs ir iedvesmojis uzskatu saimi, kuras nosaukums ir “Daudzās pasaules” interpretācijas; ideja ir tāda, ka katrs superpozīcijas termins atbilst saskaņotai pasaulei, un visas šīs pasaules ir vienlīdz reālas. Laikam ejot, šo pasauli izplatās, jo rodas situācijas, kas rada turpmāku rezultātu daudzveidību (neseno diskusiju pārskatu skatiet ierakstā Kvantu mehānika daudzu pasaules interpretācija un Saunders 2007; Wallace 2012 ir evereta kvantu mehānikas interpretācijas paplašināta aizstāvēšana).

Ir ģimene ar atšķirīgiem, bet saistītiem uzskatiem, kas tiek dēvēti par “Relāciju kvantu mehāniku”. Šie uzskati ir vienisprātis ar Everetu, piešķirot sistēmai noteiktas dinamisko mainīgo vērtības tikai attiecībā pret citu sistēmu stāvokļiem; tie atšķiras ar to, ka atšķirībā no Evereta viņi par galveno ontoloģiju neuzņem kvantu stāvokli (sīkāku informāciju skatīt ierakstā par relāciju kvantu mehāniku).

4.3 Dekoherences loma

Kvantu stāvoklis, kas ir divu atšķirīgu terminu, piemēram,, superpozīcija

(ket { psi} = a / ket { psi_ {1}} + b / ket { psi_ {2}},)

kur (ket { psi_ {1}}) un (ket { psi_ {2}}) ir atšķirami stāvokļi, tas nav tāds pats stāvoklis kā (ket { psi_ {1 }}) un (ket { psi_ {2}}), kas būtu piemēroti situācijai, kad sagatavotais stāvoklis bija vai nu (ket { psi_ {1}}), vai (ket { psi_ {2}}), bet mēs nezinām, kurš. Atšķirībai starp divu terminu saskanīgu superpozīciju un sajaukumu ir empīriskas sekas. Lai to redzētu, apsveriet iespēju veikt dubultās spraugas eksperimentu, kurā daļiņu (piemēram, elektronu, neitronu vai fotonu) stars iziet cauri diviem šauriem spraugām un pēc tam nonāk ekrānā, kur tiek noteiktas daļiņas. Pieņemsim, ka (ket { psi_ {1}}) ir stāvoklis, kurā daļiņa iziet cauri augšējam spraugam, un (ket { psi_ {2}}) - stāvoklis, kurā tā iziet cauri apakšējā sprauga. Fakts, ka stāvoklis ir šo divu alternatīvu superpozīcija, tiek parādīts traucējumu bārkstīs pie ekrāna, mainot augstas un zemas absorbcijas līmeņa joslas.

To bieži izsaka kā starpību starp klasisko un kvantu varbūtību. Ja daļiņas būtu klasiskas daļiņas, noteikšanas varbūtība kādā ekrāna punktā (p) būtu vienkārši divu nosacītu varbūtību vidējā svērtā vērtība: noteikšanas varbūtība (p), ņemot vērā, ka daļiņa iziet cauri augšējais sprauga un noteikšanas varbūtība pie (p), ņemot vērā, ka daļiņa izgāja caur apakšējo spraugu. Traucējumu izskats ir neklasicitātes indekss.

Pieņemsim, ka tagad, ceļā uz ekrānu, elektroni mijiedarbojas ar kaut ko citu (sauc to par vidi), kas varētu kalpot kā “kurš ceļš” detektors; tas ir, šīs palīgsistēmas stāvoklis tiek sapludināts ar elektronu stāvokli tādā veidā, ka tā stāvoklis tiek korelēts ar (ket { psi_ {1}}) un (ket { psi_ {2 }}). Tad ir kvantu sistēmas, (s), un tās vides, (e), stāvoklis

(ket { psi} _ {se} = a / ket { psi_ {1}} _ {s} ket { phi_ {1}} _ {e} + b / ket { psi_ {2} } _ {s} ket { phi_ {2}} _ {e})

Ja vides stāvokļi (ket { phi_ {1}} _ {e}) ir (ket { phi_ {2}} _ {e}) ir atšķirami stāvokļi, tad tas pilnībā iznīcina traucējumus.: daļiņas mijiedarbojas ar ekrānu tā, it kā tās noteikti iziet cauri vienai vai otrai spraugai, un parādītais raksts ir iegūts, pārklājoties diviem vienas spraugas modeļiem. Tas ir, mēs varam izturēties pret daļiņām tā, it kā tās ievērotu (aptuveni) noteiktas trajektorijas, un varbūtības var pielietot klasiskā veidā.

Tagad makroskopiskie objekti parasti ir mijiedarbībā ar lielu un sarežģītu vidi - tos pastāvīgi bombardē ar gaisa molekulām, fotoniem un tamlīdzīgi. Rezultātā samazināts šādas sistēmas stāvoklis ātri kļūst par kvazi-klasisko stāvokļu sajaukumu - parādību, kas pazīstama kā decoherence.

Dekoherences vispārināšana ir kvantu mehānikas interpretācijas pieejas pamatā, un to dēvē par dekoherentās vēstures pieeju (pārskatu sk. Konsekventās vēstures pieejas kvantu mehānikā ierakstā).

Dekorerencei ir svarīga loma citās kvantu mehānikas pieejās, lai arī loma, ko tā spēlē, mainās atkarībā no pieejas; informāciju par to skatīt ierakstā par dekoherences lomu kvantu mehānikā.

4.4. Mērījumu problēmas pieeju salīdzinājums

Visas iepriekš minētās pieejas uzskata, ka mērķis ir sniegt pārskatu par notikumiem pasaulē, kas vismaz kaut kādā tuvinājumā atgūst kaut ko līdzīgu mums pazīstamajai parasto objektu pasaulei, kas uzvedas klasiski. Nevienai no galvenajām pieejām apzinātiem novērotājiem nav piešķirta īpaša fiziska loma. Tomēr šajā virzienā ir bijuši priekšlikumi (diskusijai skatīt ierakstu par kvantu pieejām apziņai).

Visas iepriekš minētās pieejas saskan ar novērošanu. Tomēr ar konsekvenci vien nepietiek; Kvantu teorijas un eksperimentālo rezultātu savienošanas noteikumi parasti ietver netriviālas (tas ir, nav vienāds ar nulli vai vienu) varbūtības, kas piešķirtas eksperimentāliem rezultātiem. Šīs aprēķinātās varbūtības tiek konfrontētas ar empīriskiem pierādījumiem statistisko datu veidā no atkārtotiem eksperimentiem. Pastāvīgās slēpto mainīgo teorijas reproducē kvantu varbūtības, un sabrukšanas teorijām ir intriģējoša iezīme - reproducēt ļoti tuvu kvantu varbūtībām tuvinājumus visiem līdz šim veiktajiem eksperimentiem, bet atkāpjoties no kvantu varbūtībām citiem iespējamiem eksperimentiem. Tas principā pieļauj empīrisku diskrimināciju starp šādām teorijām un teorijām bez sabrukuma.

Kritika, kas tika celta pret Everettian teorijām, ir tāda, ka nav skaidrs, vai tās pat var jēgas no šāda veida statistiskās testēšanas, jo nav tieša jēga runāt par varbūtību iegūt, teiksim, dota eksperimenta “+” iznākumu, ja ir pārliecināts, ka visi iespējamie rezultāti notiks kādā viļņa funkcijas filiālē. To sauc par “Everettian pierādījumu problēmu”. Tas ir bijis daudz nesenā darba priekšmets Everettian teorijās; ievadu un pārskatu skat. Saunders (2007).

Ja tiek pieņemts, ka everestiešiem ir risinājums pierādījumu problēmai, tad starp galvenajām pieejām empīriskie pierādījumi nevienam nedod priekšroku. Ja ir jāpieņem lēmums par to, kurš būtu jāpieņem, ja tāds ir, tas jāpieņem citu iemeslu dēļ. Šeit nebūs vietas, lai sniegtu padziļinātu pārskatu par šīm notiekošajām diskusijām, taču var minēt dažus apsvērumus, lai lasītājam sniegtu diskusiju aromātu; sīkāku informāciju skatīt ierakstos par konkrētām pieejām.

Bohmians apgalvo par labu Bohmian pieejai, ka šo līniju teorija sniedz visvienkāršāko notikumu ainu; ontoloģiskie jautājumi nav tik skaidri formulēti, runājot par Evereta teorijām vai sabrukuma teorijām.

Vēl viens apsvērums ir saderība ar relativistisko cēloņsakarību struktūru. De Broglie-Bohm teorijai tās formulēšanai ir nepieciešama atšķirīga attālās vienlaicības attiecība, un, var apgalvot, šī ir neizsīkstoša pazīme jebkurai šāda veida slēpto mainīgo teorijai, kas izraugās dažus novērojamos vienmēr ar noteiktām vērtībām (sk. Berndl et al., 1996; Myrvold 2002). No otras puses, ir sabrukšanas modeļi, kas ir pilnībā relativistiski. Šādos modeļos sabrukumi ir lokalizēti notikumi. Kaut arī sabrukšanas varbūtības kosmiskā atdalījumā viena no otras nav neatkarīgas, šī varbūtības atkarība neliek mums izdalīt vienu kā agrāk, bet otru vēlāk. Tādējādi šādām teorijām nav nepieciešama atšķirīga attālinātas vienlaicības saistība. Tomēr joprojām irdiskusija par to, kā šādas teorijas aprīkot ar bebles (vai “realitātes elementiem”). Skatīt ierakstu par sabrukšanas teorijām un tajā esošajām atsaucēm; arī par dažiem neseniem ieguldījumiem diskusijā skat. Flemings 2016, Maudlin 2016 un Myrvold 2016.

Evereta teoriju gadījumā vispirms jādomā par to, kā formulēt relativistiskās lokalitātes jautājumu. Vairāki autori šim jautājumam ir pievērsušies nedaudz atšķirīgi, ar kopīgu secinājumu, ka Everettian kvantu mehānika patiešām ir lokāla. (Sk. Vaidman 1994; Baccialuppi 2002; Wallace 2012 8. nodaļa; Tipler 2014; Vaidman 2016; Brown un Timpson 2016.)

5. Ontoloģiskie jautājumi

Kā minēts, kvantu mehānikas interpretācijas centrālais jautājums ir par to, vai kvantu stāvokļi būtu jāuzskata par tādiem, kas pārstāv jebko fiziskajā realitātē. Ja uz to tiek atbildēts apstiprinoši, tas rada jaunus jautājumus, proti, kāda veida fizisko realitāti attēlo kvantu stāvoklis un vai kvantu stāvoklis principā varētu sniegt izsmeļošu fiziskās realitātes pārskatu.

5.1 Jautājums par kvantu stāvokļa reālismu

Harrigans un Spekkens (2010) ir ieviesuši sistēmu šo jautājumu apspriešanai. Viņu terminoloģijā pilnīgu fizikālo īpašību specifikāciju sniedz sistēmas ontiskais stāvoklis. Ontoloģiskais modelis izvieto ontisko stāvokļu un asociēto telpu telpu ar jebkuru sagatavošanas procedūru varbūtības sadalījumu pa ontiskiem stāvokļiem. Tiek apgalvots, ka modelis ir (psi) ontisks, ja ontiskais stāvoklis unikāli nosaka kvantu stāvokli; tas ir, ja ir funkcija no ontiskiem stāvokļiem līdz kvantu stāvokļiem (tas ietver gan gadījumus, kad kvantu stāvoklis arī pilnībā nosaka fizisko stāvokli, gan gadījumus, piemēram, slēptās mainīgo teorijas, kurās kvantu stāvoklis pilnībā nenosaka fiziskais stāvoklis). Savā terminoloģijā modeļus, kas nav (psi) ontiski, sauc par (psi) -epistemātiskiem. Ja modelis nav (psi) - ontisks,tas nozīmē, ka daži ontiskie stāvokļi var būt divu vai vairāku preparātu rezultāts, kuru rezultātā tīra kvantu stāvokļi tiek piešķirti atšķirīgi; tas ir, tas pats ontiskais stāvoklis var būt savietojams ar atšķirīgiem kvantu stāvokļiem.

Tas dod jauku veidu, kā uzdot jautājumu par kvantu stāvokļu reālismu: vai ir preparāti, kas atbilst atšķirīgiem tīrajiem kvantu stāvokļiem, kas var izraisīt tādu pašu ontisko stāvokli, vai, tieši otrādi, vai ir ontiskie stāvokļi, kas ir savietojami ar atšķirīgiem kvantu stāvokļiem? Pusey, Barrett un Rudolph (2012) parādīja, ka, pieņemot dabiskas neatkarības pieņēmumu par stāvokļa sagatavošanu, proti, pieņēmumu, ka ir iespējams sagatavot sistēmu pāri tādā veidā, ka abu ontisko stāvokļu varbūtības sistēmas ir faktiski neatkarīgas, tad atbilde ir negatīva; jebkuram ontoloģiskam modelim, kas reproducē kvantu prognozes un kas atbilst šim sagatavošanās Neatkarības pieņēmumam jābūt (psi) - ontiskam modelim.

Puseja, Bareta un Rūdolfa (PBR) teorēma neizslēdz visas iespējas antireālismam par kvantu stāvokļiem; antireālists par kvantu stāvokļiem varētu noraidīt sagatavošanās neatkarības pieņēmumu vai noraidīt ietvaru, kurā tiek uzstādīta teorēma; skatīt diskusiju Spekkens 2015: 92–93. Skatiet arī Leifers (2014), lai iegūtu rūpīgu un pilnīgu pārskatu par teorēmām, kas attiecas uz kvantu stāvokļa reālismu.

5.2 Kvantu stāvokļu ontoloģiskā kategorija

Galvenās reālistiskās pieejas mērījumu problēmai zināmā mērā ir reālas par kvantu stāvokļiem. Vien ar to, ka pietiek, lai sniegtu pārskatu par konkrētās interpretācijas ontoloģiju. Starp risināmajiem jautājumiem ir: ja kvantu stāvokļi attēlo kaut ko fiziski reālu, kāda veida lieta tā ir? Tas ir jautājums par kvantu stāvokļu ontoloģisko sašaurinājumu. Cits jautājums ir EPR jautājums, vai kvantu stāvokļu aprakstu principā var uzskatīt par pilnīgu vai arī tas jāpapildina ar atšķirīgu ontoloģiju.

De Broglie sākotnējā “izmēģinājuma viļņa” koncepcija bija tāda, ka tas būs lauks, kas ir analogs elektromagnētiskajam laukam. Sākotnējais priekšstats bija tāds, ka katrai daļiņai būs savs virzošais vilnis. Tomēr kvantu mehānikā, kā tā tika izstrādāta pie Šrēdingera, divu vai vairāku daļiņu sistēmai mums nav atsevišķu viļņu funkciju katrai daļiņai, bet drīzāk viena viļņa funkcija, kas ir definēta (n) - punktu kopas telpā, kur (n) ir daļiņu skaits. To de Broglie, Schrödinger un citi uzskatīja par pretrunā ar kvantu viļņu funkciju uztveri kā laukiem. Ja kvantu stāvokļi atspoguļo kaut ko fiziskajā realitātē, tie atšķirībā no kaut kā pazīstami klasiskajā fizikā.

Viena no atbildēm, kas tika pieņemta, ir uzstāt, ka kvantu viļņu funkcijas tomēr ir lauki, kaut arī lauki uz ārkārtīgi augstas dimensijas telpas, proti, (3n), kur (n) ir elementāro daļiņu skaits Visumā. Šajā skatījumā šī augstas dimensijas telpa tiek uzskatīta par fundamentālāku nekā pazīstamā trīsdimensiju telpa (vai četrdimensiju telpas laiks), ko parasti uzskata par fizisko notikumu arēnu. Skat. Albertu (1996, 2013), lai iegūtu klasisko viedokli; pie citiem atbalstītājiem pieder Loewer (1996), Lewis (2004), Ney (2012, 2013a, b, 2015) un North (2013). Lielākā šī priekšlikuma diskusiju daļa ir notikusi nerelatīvisma kvantu mehānikas kontekstā, kas nav pamata teorija. Tika apgalvots, ka apsvērumi par to, kā nerelatīvisma kvantu mehānikas viļņu funkcijas rodas no kvantu lauka teorijas, grauj ideju, ka viļņu funkcijas ir līdzīgi lauki konfigurācijas telpā, kā arī ideju, ka konfigurācijas telpas var uzskatīt par fundamentālākām nekā parasts kosmosa laiks (Myrvold 2015).

Skats, kurā viļņu funkcija tiek uztverta kā lauks augstas dimensijas telpā, ir jānošķir no skata, kas uztver to, ko Belots (2012) ir nodēvējis par daudzlauku, kurš piešķir īpašībām (n) - tuples punktu no parastās trīsdimensiju telpas. Tie ir atšķirīgi uzskati; (3n) - dimensijas koncepcijas atbalstītāji daudz ko pierāda, ka tā atjauno atdalāmību: šajā skatījumā pilnīga pasaules veida specifikācija kādā brīdī tiek sniegta, norādot katrā valstī esošos vietējos stāvokļus. adrese pamata ((3n) - dimensijas) telpā. No otras puses, viļņu funkcijas uztveršana par daudzlauku ir saistīta ar neatdalāmības akceptēšanu. Vēl viena atšķirība starp viļņu funkciju uztveršanu kā vairāku lauku parastajā telpā un to uzskatīšanu par laukiem augstas dimensijas telpā ir tā, ka vairāku lauku skatānav jautājuma par parastās trīsdimensiju telpas saistību ar vēl kādu fundamentālu telpu.

Tika apgalvots, ka de Broglie-Bohm izmēģinājuma viļņu teorijā un ar to saistītajās izmēģinājuma viļņu teorijās kvantu stāvoklim ir līdzīgāka loma kā klasiskās mehānikas likumam; tās uzdevums ir nodrošināt dinamiku Bohmian korpusiem, kuri saskaņā ar teoriju veido parastus objektus. Skatīt Dürr, Goldstein un Zanghì 1997 un Allori et al. 2008. gads.

Dürrs, Goldšteins un Zanghijs (1992) ieviesa terminu “primitīvā ontoloģija” tam, kas saskaņā ar fizikālo teoriju veido parastos fiziskos objektus; pamatojoties uz de Broglie-Bohm teoriju, tas ir Bohmijas korpuss. Koncepcija ir attiecināta arī uz sabrukšanas teoriju interpretācijām, ko veic Allori et al. (2008). Primitīvā ontoloģija ir jānošķir no citām ontoloģijām, piemēram, kvantu stāvokļa, kas tiek ieviests teorijā, lai ņemtu vērā primitīvās ontoloģijas izturēšanos. Atšķirība ir domāta kā ceļvedis, kā uztvert teorijas neprimitīvo ontoloģiju.

6. Kvantu skaitļošana un kvantu informācijas teorija

Kvantu mehānika ir radījusi ne tikai interpretācijas pieņēmumus; tas ir radījis jaunas koncepcijas skaitļošanā un informācijas teorijā. Kvantu informācijas teorija ir informācijas apstrādes un pārraides iespēju izpēte, ko paver kvantu teorija. Tas ir radījis atšķirīgu kvantu teorijas perspektīvu, kurai, kā to izteicis Bubs (2000, 597), “kvantu mehānikas mulsinošās iezīmes tiek uzskatītas par resursiem, kas jāattīsta, nevis par risināmu problēmu” (skat. ierakstus par kvantu skaitļošanu un kvantu sapīšanu un informāciju).

7. Kvantu mehānikas rekonstrukcijas un ārpus tām

Vēl viena aktīvu pētījumu joma kvantu mehānikas pamatos ir mēģinājums gūt dziļāku ieskatu teorijas struktūrā un veidos, kā tā atšķiras no klasiskās fizikas un citām teorijām, kuras varētu veidot, raksturojot struktūras struktūru. teorija attiecībā uz ļoti vispārīgiem principiem, bieži ar informācijas teorētisko garšu.

Šī projekta pirmsākumi meklējami Mackey (1957, 1963), Ludwig (1964) un Piron (1964) agrīnajā darbā ar mērķi raksturot kvantu mehāniku darbības izteiksmē. Tā rezultātā ir izstrādāts vispārināta varbūtības modeļa ietvars. Tam ir arī saistība ar Birkhoff un von Neumann (1936) iniciētajiem kvantu loģikas pētījumiem (skat. Ierakstu kvantu loģiku un varbūtību teoriju, lai iegūtu pārskatu).

Interesi par projektu kvantu teorijas iegūšanai no aksiomām ar skaidru operatīvu saturu atdzīvināja Hardija darbs (2001 [2008], Citi interneta resursi). Nozīmīgi rezultāti šajā virzienā ir Masanes un Müller (2011) un Chiribella, D'Ariano un Perinotti (2011) aksiomatizācijas. Skatiet Chiribella un Spekkens 2015, lai iegūtu momentuzņēmumu par šī centiena sasniegumiem.

Bibliogrāfija

  • Alberts, Deivids Z., 1996, “Elementārā kvantu metafizika”, JT Kušings, A. Fine un S. Goldstein (red.), Bohmian Mechanics and Quantum Mechanics: a Assessment, Dordrecht: Kluwer, 277–284.
  • –––, 2013, “Viļņu funkcijas reālisms”, Ney and Albert (red.) 2013: 52–57.
  • Allori, Valia, Šeldona Goldšteina, Roderika Tumulka un Nino Zanghì, 2008. gads, “Par Bohmian mehānikas un Ghirardi – Rimini – Weber teorijas kopējo struktūru”, Lielbritānijas zinātnes filozofijas žurnāls, 59 (3): 353–. 389. lpp. doi: 10.1093 / bjps / axn012
  • Bacciagaluppi, Guido, 2002, “Piezīmes par telpas laiku un lokalitāti Evereta interpretācijā”, T. Placzekā un J. Butterfildā (red.), Vietas un modalitāte, Berlīne: Springer, 105–124.
  • Bacciagaluppi, Guido un Antony Valentini, 2009, Kvantu teorija krustcelēs: 1927. gada Solvay konferences pārskatīšana, Kembridža: Cambridge University Press.
  • Bells, JS, 1966. gads, “Par slēpto mainīgo problēmu kvantu mehānikā”, mūsdienu fizikas apskats, 38: 447–52. Pārpublicēts Bell 2004: 1–13.
  • –––, 1987, “Vai ir kvantu lēcieni?” CW Kilmister (ed), Schrödinger: Polimāta simtgades svinības, Kembridža: Cambridge University Press, 41–52. Pārpublicēts Bell 2004: 201–212.
  • –––, 1990, “Pret“mērīšanu””, Fizikas pasaule, 3: 33–40. Pārpublicēts Bell 2004: 213–231.
  • --- 2004, Speakable un neaprakstāms kvantu mehānikā, 2 nd izdevums, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Bells, Marija un Šans Gao (red.), 2016, Kvantu nelocality and realitāte: Bell's Theorem 50 gadi, Kembridža: Cambridge University Press.
  • Belots, Gordons, 2012, “Kvantu stāvokļi primitīviem ontologiem: gadījuma izpēte”, Eiropas zinātnes filozofijas žurnāls 2: 67–83.
  • Berndls, Karina, Detlefs Dīrs, Šeldons Goldšteins un Nino Zanghī, 1996, “Nonlocality, Lorentz invariance and Bohmian kvantu teorija”, Physical Review A, 53: 2062–2073.
  • Birkhoff, Garrett un John von Neumann, 1936, “Kvantu mehānikas loģika”, Matemātikas žurnāli (otrā sērija), 37: 823–43.
  • Brauns, Hārvijs R. un Kristofers G. Timpsons, 2016. gads, “Zvana uz Belona teorēma: nelocality mainīgā seja”, Bell un Gao (red.) 2016: 91–123.
  • Bubs, Džefrijs, 2000. gads, “Nenoteiktība un sapīšanās: kvantu mehānikas izaicinājums”, Britu zinātnes filozofijas žurnāls, 51: 597–615.
  • Chiribella, Giulio, Giacomo Mauro D'Ariano un Paolo Perinotti, 2011, “Kvantu teorijas informatīvs atvasinājums”, Physical Review A, 84: 012311. doi: 10.1103 / PhysRevA.84.012311
  • Chiribella, Giulio un Robert W. Spekkens (red.), 2015, Kvantu teorija: informatīvie pamati un folijas, Berlīne: Springer.
  • Deutsch, David un Patrick Hayden, 2000, “Informācijas plūsma sapinušās kvantu sistēmās”, Londonas Karaliskās biedrības raksti A, 456: 1759–74.
  • Diraks PAM 1935, principi Quantum Mechanics, 2 nd izdevums, Oxford: Oxford University Press.
  • Dürr, Detlef, Sheldon Goldstein un Nino Zanghì, “Kvantu līdzsvars un absolūtās nenoteiktības izcelsme”, Statistiskās fizikas žurnāls 67: 843–907.
  • –––, 1997, “Bohmian Mechanics and the Wave Funktion Definition”, RS Cohen, M. Horne un J. Stachel (red.), Experimental Metaphysics: Quantum Mechanical Studies for Abner Shimony, 1. sējums, Boston: Kluwer Akadēmiskie izdevēji.
  • Einšteins, Alberts, Boriss Podoļskis un Natans Rozens, 1935. gads, “Vai kvantum-mehānisko realitātes aprakstu var uzskatīt par pilnīgu?” Fiziskais apskats, 47: 777–780.
  • Einšteins, Alberts, 1936. gads, “Physik und Realität”, Franklina institūta žurnāls, 221: 349–382. Tulkojums angļu valodā Einšteinā 1954. gadā.
  • –––, 1948. gads, “Quanten-Mechanik und Wirklichkeit”, Dialektika, 2: 320–324.
  • ––– 1949. gadā, “Autobiogrāfiskās piezīmes”, PA Schilpp (red.), Alberts Einšteins: filozofs-zinātnieks, Čikāga: atklātā tiesa.
  • –––, 1954, “Fizika un realitāte”, idejās un atzinumos, Ņujorka: Crown Publishers, Inc., 290–323. Einšteina tulkojums 1936. gadā.
  • Everets, Hjū, III, 2012, Evereta interpretācija par kvantu mehāniku: apkopotie darbi 1955. – 1980. Gadā ar komentāriem, Džefrijs A. Barets un Pīters Bīrns (red.), Prinstona: Princeton University Press.
  • Flemings, Gordons N., 2016, “Zvana nonlocality, Hardija paradokss un hiperplaknes atkarība”, Bell and Gao (red.) 2016: 261–281.
  • Fukss, Kristofers A., N. Deivids Mermins un Ridigers Šaks, 2014. gads, “Ievads QBismā ar pielietojumu kvantu mehānikas lokalitātē”, American Journal of Physics, 82: 749–752.
  • Harrigan, Nicholas and Robert W. Spekkens, 2010, “Einšteins, nepabeigtība un kvantu stāvokļu epistēmiskais skatījums”, Fizikas pamati, 40: 125–157.
  • Healey, Ričards, 2012, “Kvantu teorija: pragmatistu pieeja”, Lielbritānijas žurnāls par zinātnes filozofiju, 63: 729–771.
  • –––, gaidāmā, “Kvantu stāvokļi kā objektīvi informatīvie tilti”, fizikas pamati. doi: 10.1007 / s10701-015-9949-7
  • Kochen, Simon and Ernst Specker, 1967, “Slēpto mainīgo problēma kvantu mehānikā”, Matemātikas un mehānikas žurnāls, 17: 59–87.
  • Leifers, Metjū Sauls, 2014. gads, “Vai Quantum State ir reāls? Paplašināts (psi) ontoloģijas teorēmu pārskats”, Quanta, 3: 67–155.
  • Lūiss, Pīters J., 2004. gads, “Dzīve konfigurācijas telpā”, Lielbritānijas žurnāls par zinātnes filozofiju, 55: 713–729. doi: 10.1093 / bjps / 55.4.713
  • Loewer, B., 1996, “Humean supervenience”, Filozofiskās tēmas, 24: 101–127.
  • Londona, Fritz un Edmond Bauer, 1939, La théorie de l'observation en mécanique quantique, Paris: Hermann. Tulkojums angļu valodā, “Novērošanas teorija kvantu mehānikā”, Kvantu teorijā un mērījumos, JA Wheeler un WH Zurek (red.), Princeton: Princeton University Press, 1983, 217–259.
  • Ludvigs, G., 1964. gads, “Versuch einer axiomatischen Grundlegung der Quantenmechanik und allgemeinerer physikalischer Theorien”, Zeitschrift für Physik, 181: 233–260.
  • Mackey, George W. 1957, “Kvantu mehānika un Hilberta kosmoss”, Amerikas matemātiskais mēnesis, 64: 45–57.
  • –––, 1963. gads, Kvantu mehānikas matemātiskie pamati: lekcijas piezīmes sēde, Ņujorka: WA Benjamin.
  • Masanes, Lluís un Markus P. Müller, 2011, “Kvantu teorijas atvasinājums no fiziskām prasībām”, New Physics, 13: 063001.
  • Maudlins, Tims, 2016, “Vietējie pūtēji un fizikas pamati”, Bells un Gao (red.) 2016: 317–330.
  • Myrvold, Wayne C., 2002, “Modālās interpretācijas un relativitāte”, Fizikas pamati, 32: 1773–1784.
  • –––, 2015, “Kas ir viļņa funkcija?” Synthese, 192: 3247–3274.
  • –––, 2016, “Bell nodarbības” teorēma: Nonlocality, Yes; Darbība no attāluma, ne obligāti”, Bellā un Gao (red.) 2016: 237–260.
  • Ney, Alyssa, 2012, “Mūsu parasto trīs dimensiju statuss kvantu Visumā”, Noûs, 46: 525–560.
  • –––, 2013a, „Ievads”, Ney and Albert (red.) 2013: 1–51.
  • –––, 2013 b, “Ontoloģiskā redukcija un viļņu funkcijas ontoloģija”, Ney and Albert (Ed.) 2013: 168–183.
  • –––, 2015, “Fiziskās fiziskās ontoloģijas un empīriskās saskaņotības ierobežojums: viļņu funkcijas reālisma aizsardzība”, Synthese, 192: 3105–3124.
  • Ney, Alyssa un David Z. Albert (red.), 2013, The Wave Function: Essays on the Quantum Mechanics Metaphysics, Oxford: Oxford University Press.
  • North, Jill, 2013, “Kvantu pasaules struktūra”, Ney and Albert (red.) 2013: 184–202.
  • Pirons, Konstantīns, 1964. gads, “Aksiomatique quantique”, Helvetica Physica Acta, 37: 439–468.
  • Pusey, Matthew F., Jonathan Barrett un Terry Rudolph, 2012, “Par kvantu stāvokļa realitāti”, Dabas fizika, 8: 475–478.
  • Saunders, Saimons, 2007. “Daudzas pasaules? Ievads”, S. Saunders, J. Barrett, A. Kent un D. Wallace (red.), Daudzas pasaules? Everets, Kvantu teorija un realitāte, Oksforda: Oxford University Press, 1–50.
  • Spekkens, Roberts W., 2007, “Pierādījumi par kvantu stāvokļu epistemisko skatījumu: rotaļlietu teorija”, Fiziskais apskats A, 75: 032110.
  • –––, 2015, “Kvazi-kvantācija: klasiskās statistikas teorijas ar epistemisku ierobežojumu”, Chiribella un Spekkens 2015: 83–135.
  • Tiplers, Frenks Dž., 2014, “Kvantu nelocālisms neeksistē”, Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 111: 11281–6.
  • Vaidman, Lev, 1994, “Par jauno kvantu eksperimentu paradoksālajiem aspektiem”, D. Hull, M. Forbes un RM Burian (red.), PSA 1994 Vol. 1 (Zinātnes filozofijas asociācija), 211. – 17.
  • –––, 2016, “Zvana zvanu nevienlīdzība un daudzu pasaules interpretācija”, Bellā un Gao (red.) 2016: 195–203.
  • fon Neimans, Džons, 1932. gads, Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik, Berlīne, Springer Verlag.
  • –––, 1955. gads, Kvantu mehānikas matemātiskie pamati, Roberts T. Bērs (trans.), Prinstona: Princeton University Press.
  • Wallace, David, 2012, The Emergent Multiverse: Quantum Theory saskaņā ar Everett interpretāciju, Oxford: Oxford University Press.

Akadēmiskie rīki

sep cilvēks ikona
sep cilvēks ikona
Kā citēt šo ierakstu.
sep cilvēks ikona
sep cilvēks ikona
Priekšskatiet šī ieraksta PDF versiju vietnē SEP Friends.
inpho ikona
inpho ikona
Uzmeklējiet šo ierakstu tēmu interneta filozofijas ontoloģijas projektā (InPhO).
phil papīru ikona
phil papīru ikona
Uzlabota šī ieraksta bibliogrāfija vietnē PhilPapers ar saitēm uz tā datu bāzi.

Citi interneta resursi

  • Feynman, R., Fizikas lekcijas. Šīs ir ievadlekcijas, kas paredzētas fizikas studentiem.
  • Hardijs, Lūcijs, 2001. gads [2008], “Kvantu teorija no piecām saprātīgām aksiomām”, arxiv.org rokraksts sākotnēji tika iesniegts 2001. gadā, bet tagad tiek apzīmēts ar 4. versiju (2008).
  • Lūiss, Pīters J., “Kvantu mehānikas interpretācijas”, Interneta filozofijas enciklopēdija.
  • Nortons, Džons, “Kvantu teorijas pirmsākumi”, labs ievads kvantu teorijas vēsturē, par kuru šajā ierakstā tiek runāts maz.
  • PhET interaktīvo simulāciju projekts, Kolorādo Bouldera Universitāte; šajās lapās ir klasisko kvantu eksperimentu noderīgas simulācijas.

Ieteicams: