Учебник - Как понимать квантовую механику - Иванов М.Г. (1238820), страница 54
Текст из файла (страница 54)
9.13. Иоганн фон Нейриального носителя14 .ман (1903–1957) во время раС этой точки зрения «абстрактное Я»боты в Лос-Аламосе.представляет собой некий процесс, благодарякоторому человек знает, в каком состоянии находится его сознание. Другаявозможная трактовка: «абстрактное Я» тождественно некоторой объективной (не зависящей от наблюдателя) редукции волновой функции.Предположение (у фон Неймана неявное), что человек знает в какомсостоянии находится его сознание, представляется весьма шатким.
Ско13 Иоганнфон Нейман, Математические принципы квантовой механики. — М.: Наука, 1964.что основной вывод, декларируемый фон Нейманом, состоял не во введении«абстрактного Я», а в существенной произвольности границы между системой и наблюдателем.14 Заметим,9.3. И НТЕРПРЕТАЦИИКВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ( Ф )285рее, следуя Бору, который предлагал применить принцип дополнительности к человеческому сознанию, можно ожидать, что рефлексия (осознание сознательной деятельности) препятствует сознательной деятельности.Сам Бор, вероятно, не связывал эту дополнительность с квантовыми эффектами, однако многие авторы полагают, что сознание может быть существенным образом квантовым, хотя и понимают эту квантовость оченьпо-разному.9.3.7.
Многомировая интерпретация Эверетта (фф)Когда мы рассматривали Кота Шрёдингера, а потом Друга Вигнера, томы последовательно расширяли квантовую систему, включая в неё всё новых и новых наблюдателей: Датчик, Кота, Наблюдателя, Друга. Каждый изэтих наблюдателей по мере распространения сигнала попадал в состояние,запутанное с тем, что на предыдущем этапе рассматривалось как квантовая система. Для того чтобы проследить судьбу наблюдателя, включённогов расширенную систему, мы вводили следующего наблюдателя, которыйосуществляет измерение над предыдущим, и т. д.Это наводит на мысль, что нет никакойнеобходимости плодить наблюдателей и дополнять унитарную эволюцию процедурой измерения.
В конце концов после того, какочередной Наблюдатель попал в суперпозицию двух макроскопически различных состояний, каждое из этих состояний живёт своейжизнью, поскольку они столь различны, чтоих интерференцией (возможностью привестик микроскопически одинаковому итогу) можно пренебречь. Мы получаем как бы два параллельных Мира: в одном из них Кот жив,Рис. 9.14. Хью Эверетт IIIи все наблюдатели с этим согласны, а в другом 1964 г. (1930–1982).Кот мёртв, и все наблюдатели обнаруживают [http://space.mit.edu/]именно такой исход. Эти два Мира практически не влияют друг на друга.Мы можем придти к выводу, что квантовая механика не требует введения процедуры измерения.
Унитарная эволюция квантового состояния даётнам суперпозицию состояний (параллельных Миров), отвечающих всемвозможным комбинациям исходов всех измерений. Эти Миры ветвятся прикаждом измерении, но все они сосуществуют, описанные как компонентыодного состояния (волновой функции) Вселенной.286ГЛАВА 9Проекционный постулат, с помощью которого мы обычно описываемпроцедуру измерения, позволяет выделить из параллельных Миров один,который нами воспринимается.Наблюдатель воспринимает лишь один Мир (компоненту квантовойсуперпозиции) потому, что эти Миры макроскопически различны. Однако в параллельных Мирах могут быть аналоги этого же наблюдателя: если в одном Мире Наблюдатель, обнаружил, что спин электрона направленвверх и поставил в лабораторный журнал единичку, то в параллельном Мире точно такой же Наблюдатель обнаруживает, что спин направлен внизи ставит в журнал нолик. Таким образом, Наблюдатели ветвятся вместес Мирами.Математически это ветвление описывается с помощью относительныхсостояний |ψφ0 (7.5.5 «Относительные состояния (ф*)»), которые задаютсостояние подсистемы при условии, что наблюдатель окажется в состоянии |φ0 .
Разным параллельным Мирам соответствуют разные состояниянаблюдателя |φ0 , и разные относительные состояния окружающей вселенной |ψφ0 . В многомировой интерпретации все относительные состоянияв равной степени реальны и сосуществуют друг с другом.В многомировой интерпретации квантовой механики как в классикенет случайности, а есть только незнание. Наблюдатель, который всерьёзпринял эту интерпретацию, уверен, что в том или ином из параллельныхМиров происходит всё, что может произойти (см. раздел 3.2 «Возможно всё,что может произойти (ф*)»), он только не знает попадёт ли он в тот самыйМир, в котором случится интересующее его событие, или это событие будетнаблюдать не он, а его иной вариант из параллельного Мира.Параллельные Миры расщепляются не сразу, а порой могут не только расщепляться, но и сливаться.
Так, если мы пустили фотон с помощьюполупрозрачного зеркала сразу по двум плечам интерферометра, то можно сказать, что Мир расщепился на два, в каждом из Миров фотон пошёлпо своему пути. Однако, если в конце интерферометра фотон будет сновасобран с помощью полупрозрачного зеркала в один волновой пакет, то нампридётся сказать, что параллельные Миры снова слились, или что они ещёне успели толком расщепиться. Ну а если после полупрозрачного зеркала стоят датчики, как в мысленном эксперименте с Котом Шрёдингера, тоМиры расходятся уже практически необратимо.Процесс разделения альтернатив описывается в исследованиях явлениядекогеренции (8.4 «Декогеренция (фф)») — зацепления состояний измерительного прибора и окружения, в результате которого для наблюдателя, неконтролирующего окружение полностью, различные альтернативы становятся как бы взаимоисключающими15 .15 Многиеавторы, исследующие процессы декогеренции, не согласны с многомировой ин-9.3.
И НТЕРПРЕТАЦИИКВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ( Ф )287Чем (не)удобна многомировая интерпретация (фф)Многомировая интерпретация выглядит весьма абсурдно. Бесконечноеколичество параллельных Миров вводится для того, чтобы отказаться отпроекционного постулата, который всё равно приходится применять длятого, чтобы делать предсказания результатов каких-либо экспериментов.Эта необходимость всё равно обращаться к проекционному постулатусводит существенные различия между традиционной квантовой теорией и многомировой интерпретацией на нет.
Некоторые физики вообще неверят, что кто бы то ни было (включая самого Эверетта) всерьёз способенпринять такую глупость, как многомировая интерпретация.Тем не менее многомировая интерпретация в последние годы приобрела популярность среди ряда физиков, занимающихся основами квантовоймеханики и квантовой теорией информации.Многомировая интерпретация позволяет развить некоторую формуспецифически квантовой интуиции.
Обсуждавшийся ранее тезис «возможно всё, что может произойти» усиливается и превращается в «происходитвсё, что может произойти». Утверждение, что квантовые процессы происходят одновременно всеми возможными способами (в частности, что частица пролетает одновременно через оба отверстия в двухщелевом эксперименте), становится банальностью.Удобную метафору (метафору ли?) даёт многомировая интерпретацияи для квантового компьютера: квантовый компьютер выполняет параллельные вычисления одновременно во многих параллельных Мирах, благодарячему достигается выигрыш в производительности, однако в конце возникает проблема собирания результатов вычислений в одном Мире.Многомировой интерпретации придерживается один из создателейтеории квантовых вычислений Дэвид Дойч.
Дойч пропагандирует многомировую интерпретацию в книге «Структура реальности»16 , где утверждает, что многомировая интерпретация является естественной для физика, исследующего квантовые вычисления.Многомировая интерпретация даёт удобную интуицию и для понятиявероятности: вероятность события — доля Миров, в которых это событиепроисходит.Эвереттом был также получен «вывод» квантовомеханической формулы для вероятностей, как единственно возможной при некоторых условиях(см.
8.3.1 «Эвереттовский “вывод” теории измерений (фф*)»).терпретацией и считают, что декогеренция сама по себе является самостоятельной интерпретацией квантовой механики. Подробнее см. раздел 8.4 «Декогеренция (фф)».16 Дойч Д. Структура реальности. — М.–Ижевск: РХД, 2001.288ГЛАВА 9Многомировая интерпретация и антропный принцип (фф)Ещё одним преимуществом, а может быть недостатком многомировойинтерпретации квантовой теории является необычайная лёгкость применения антропного принципа.Антропный принцип — это объяснение наблюдаемых свойств какойлибо системы тем фактом, что для наблюдения нужен наблюдатель, который должен иметь возможность возникнуть, жить и наблюдать эту систему.Например, тот факт, что наше Солнце представляет собой сравнительно небольшую, зато очень долгоживущую звезду (с общим временем жизни около 10 млрд лет), легко объясняется тем, что массивные звёзды живуточень мало (миллионы лет), а потому жизнь, а тем более разумная жизньпросто не успевает возникнуть на планетах, обращающихся вокруг этихзвёзд.
В связи с этим мы (т. е. живые и разумные существа) обречены быливозникнуть рядом со сравнительно лёгкой звездой. Аналогичным образомобъясняется то, что нам повезло жить в системе одиночной звезды, притом, что большинство звёзд входит в двойные и более сложные кратныесистемы: в кратной системе орбиты планет менее устойчивы и меньше вероятность возникновения на них разумной жизни.Как видно на этих примерах, для применения антропного принципанам нужен достаточно большой ансамбль систем, в которых может или неможет возникать/обитать разумная жизнь. Если ансамбль достаточно велик,то сколь угодно малая вероятность успеха (возникновения разумной жизни) в каждом конкретном случае даст нам для всего ансамбля практическидостоверное возникновение разумной жизни.В многомировой интерпретации у нас есть бесконечный ансамбль параллельных Миров. Таким образом, применение антропного принципа поповоду и без повода становится лёгким и естественным.
Например, согласно мнению многих физиков фундаментальные постоянные «подогнаны»очень точно с тем, чтобы в нашей Вселенной могла возникнуть жизнь: причуть-чуть изменённых константах не могут возникнуть звёзды, или планеты, или тяжёлые атомные ядра, или что-либо ещё, совершенно необходимоедля разумной жизни, в том единственном виде, в котором мы её знаем.Если предположить, что фундаментальные постоянные являются на самомделе динамическими переменными, то легко вообразить себе модель, в которой в разных параллельных Мирах будут реализованы все возможныеих комбинации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
