А.Н. Матвеев - Атомная физика (1120551), страница 110

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 110)

Множественностью результатов измерения параметров микро- объекта обусловливается множественность принадлежности микро- объекта к различным системам статистического ансамбля. Получение конкретного результата измерения определяешься принадлежностью микрообъекта к конкретной системе ансамбля. Динамическая переменная характеризуется определенным числовым значением независимо от измерения и существует в том же смысле, в каком это понятие трактуется в классической физике. Кажущиеся естественность и простота такого подхода привели к многочисленным попыткам построить теорию «скрытых» параметров, которые оказались несостоятельными. В последние годы невозможность построения теории скрытых локальных параметров была доказана экспериментально (см.

5 78). Поэтому интерпретации квантовой механики с помощью теории скрытых параметров и статистического ансамбля систем представляются полностью несостоятельными, хотя работа в этих направлениях и продолжается многими исследователями. Детерминированное н недетермииированное изменение состояния. Движение квантового объекта описывается уравнением Шредингера ЕЧт = ЙЧ', (74.1) которое представляет динамический закон изменения состояния во времени. Поскольку значение всех динамических переменных полностью определяется вектором состояния Ч' 1см. (74.!)1, можно заключить, что изменение состояния квантового объекта в соответствии с динамическим законом является полностью детерминированным.

Другими словами, зная состояние объекта в некоторый момент, можно точно предсказать его состояние во все другие моменты времени. Кроме детерминированного изменения вектора состояния существует также его недегерминированное изменение, происходящее в результате из- 4 74 Измерение е кеантоеой механике мерения, как это подробно сформулировано в з 23 в виде третьего постулата квантовой механики; в состоянии )Ч') изменение динамической переменной А дает с вероятностью йа(А) = ~(А ~Ч')1' одно из собственных значений А оператора А, а система при этом переходит из состояния 1Ч') в состояние ~А).

Переход системы из состояния ~Ч') в состояние ~А) полностью недетерминирован и называется редукцией состояния или редукцией волновой функции. Редукция состояния. Измерение включае~ в себя два момента: 1) редукцию состояния ( Ч') в состояние 1А); 2) измерение числового значения динамической переменной А в состоянии 1А). Получение в результате измерения динамической переменной А в состоянии 1А) числового значения А легко интерпретировать в классическом смысле и никакой концептуальной трудности не составляет.

Проблема же редукции состояния является очень трудной концептуальной проблемой квантовой механики. Связь этой проблемы с измерением несет в себе сильное гносеологическое звучание, выходящее далеко за пределы физики. Без преувеличения можно сказать, что проблема редукции состояния и связанные с ней пюсеологические вопросы в течение всего времеви существования кван~оной механики относятся к самым противоречивым проблемам. Результаты последних корреляционных экспериментов по проверке неравенства Белла (см.

~ 78), экспериментальные поиски нефизической связи между физическими явлениями и т.д. дали экспериментальное доказательство принципиального характера этих трудностей, но не продвинули их решение за пределы постулативной констатации. Редукция состояния и ее количественные характеристики входят в квантовую механику как один из постулатов. Поэтому рассмотрение редукции состояния как физического процесса лежит вне квантовой механики и можно успешно применять квантовую механику, не заботясь о концептуальных проблемах редукции.

Однако исключить эти проблемы из квантовой теории нельзя. Прежде всего ясно, что редукция происходит в процессе измерения при взаимодействии объекта с измерительным прибором и фиксации результата наблюдателем. Объект, измерительный прибор и наблюдатель составляю~ физическую систему, для описания которой должно быть применимо уравнение Шредингера. в рамках которо~о нет места для недетерминированной редукции состояния.

Спрашиваешься: почему в этой системе и в каком ее звене уравнение Шредингера перестает быть справедливым и осуществляется редукция состояния? Ответ Бора состоит в том, что квантовая механика справедлива лишь для микроскопических систем, масштабы которых существенно меныпе масштабов наблюдателя и макроскопических приборов, используемых в измерении.

Макроскопический мир описывается с помощью классических понятий. Переход от квантовой микроскопической системы к классической макроскопической системе не описываешься уравнением Шредингера, а осуществляется редукцией состояния. Ответ Бора оставляет открытым вопрос о границе между микроскопической квантовой системой и макроскопической классической системой, 408 1о Концептуальные вопросы квантовой механики которая состоит из квантовых микроскопических объектов. Эту границу можно протянуть до человеческого мозга.

В результате возникает иллюзия, что весь этот вопрос имеет особое общефилософское значение для анализа соотношения между объектом и субъектом в познании. Эта иллюзия вызвала к жизни многочисленные работы и разноголосицу в интерпретации квантовой механики. Однако граница между объектом и субъектом в познании находится в пределах сознания и существует независимо от квантовой механики или какой-либо другой физической теории. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при оценке различных, особенно экзотических, интерпретаций квантовой механики. Оставление Бором открьпым вопроса о границе между микроскопической квантовой системой и макроскопическим прибором и наблюдателем не обесценивает его утверждения о принципиальном различии между теорией квантовых объектов, описываемых уравнением Шредингера, и классических объектов, к которым уравнение Шредингера неприменимо.

Здесь необходимо подчеркнуть, что понятие квантового и классического объекта не следует связывать с геометрическими размерами. В утверждении Бора эта связь отражает лишь исторические обстоятельства возникновения квантовой механики при анализе явлений в микроскопических физических системах. В настоящее время известно большое число квантовых явлений макроскопических масштабов и даже вся Вселенная в определенном смысле представляется как единый квантовый объект. Следовательно, граница между квантовым и классическим объектами не определяется их геометрическими размерами.

Граница между квантовым и классическим объектами определяется характером законов, управляющих их движением. Если доминирующая роль принадлежит квантовым законам, то объект квантовый, а если классическим — объект классический. Следовательно, граница между объектами размыта, так же как и при геометрическом разграничении объектов, но размытость границы обусловливается не геометрическими, а физическими факторами и особенностями моделей, которыми описываются квантовые и классические объекты. Таким образом, обсуждаемая граница не имеет объективного характера и существует не в объективном мире, а лишь в физической модели, которой описывается этот мир.

К этому утверждению следует отнестись с особой осторожностью, потому что оно не является общепринятым, и с особым вниманием, потому что оно является центральным в том толковании концептуальных вопросов квантовой механики, которое излагается в настоящей главе.

Для построения модели квантового объекта мы располагаем в качестве элементов модели только теми, которые можно заимствовать из модели классического объекта. Других, не классических, элементов, сформированных в рамках макроскопического опыта, не существует. В процессе построения модели квантового объекта создаются новые элементы модели, но их более элементарные составляюпзие являются по-прежнему классическими. Несоответствие свойств элемента модели, встроешюго в модель квантового объекта, со свойствами того же элемента, встроенного в модель классического объекта, показывает, что 7 74. Измерение в квантовой механике не существует изоморфного соответствия между физическими составляющими квантового объекта и физическими составляющими классическо2 о объекта. Поэтому, создав теорию квантового объекта, построенного из классических элементов, нельзя обойтись без транслятора, переводящего результаты квантовой теории в элементы модели и физические величины классического объекта.

Роль такого транслятора выполняет третий постулат квантовой механики. Из-за отсутствия изоморфного соответствия между физическими составляющими квантового и классического объектов результат трансляции является недетерминированным, хо гя эволюция квантового объекта полностью детерминирована и описывается уравением Шредингера.

Редукция состояния не является физическим процессом, поскольку вектор состояния или волновая функция, по общепринятому в настоящее время мнению, не представляет физическое поле. Поэтому утверждение Эйнштейна, что «бог не и~рвет в кости», правильно, но его вывод о неполноте квантовой механики ошибочен, поскольку богу не требуется транслятор. Несмотря на то что волновая функция не представляет физического поля, существует трудность интерпретации ее редукции в х-представлении.

Характеристики

Список файлов книги