Сделай Сам Свою Работу на 5

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ различных ее формулировок »





РЕФЕРАТ

ПО ТЕМЕ:

«ИСТОРИя квантовой механики.

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ различных ее формулировок »

 

Аспиранта: Коркишко Валерии Владимировны

Специальность: 01.02.05 «Механика

жидкости, газа и плазмы»

 

 

ДОНЕЦК 2016

Содержание

 

Введение. 4

Раздел 1. Основные этапы квантовой механики.. 5

Раздел 2. Проблема интерпретации квантовой механики.. 9

2.1. Философия квантовой механики. 9

2.2. Интерпретации квантовой механики. 10

2.2.1. Копенгагенская трактовка и ее вариации. 10

2.2.2. Интерпретация «со скрытыми параметрами»/Неореалистическая интерпретация 13

2.2.3. Интерпретация фон Неймана и квантовологическая трактовка. 13

2.2.4. Интерпретация Пригожина (брюссельская интерпретация). 14

2.2.5. Многомировая и многоразумная интерпретации. 15

2.2.6. Холистская интерпретация. 16

2.2.8. Транзакционная интерпретация. 17

2.2.9. Информационная интерпретация. 18

2.2.10. Модальная интерпретация. 18

2.2.11. Темпоральная интерпретация. 19

Раздел 3. Анализ интерпретаций квантовой механики.. 22

Выводы.. 24

Список литературы.. 25

 

Введение

 

К началу ХХ столетия в физике появились многочисленные экспериментальные результаты, обосновать которые в рамках классической физики оказалось невозможно. В связи, с чем был выдвинут абсолютно новый подход – квантовый. Область изучения современной квантовой физики – это микромир, соответственно квантово-механические законы описывают поведение микрочастиц.



Законы квантовой механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов, понять строение ядер атомных, изучать свойства элементарных частиц. Однако многие явления и закономерности квантовой механики до сих пор не изучены. Подходы к рассмотрению этих проблем развиваются уже более столетия. Разные интерпретации (способы применения и описания квантово-механических явлений) позволяют более эффективно решать конкретные, поставленные перед учеными задачи, однако не могут охватить весь спектр квантово-философских проблем.

Предмет работы: интерпретации квантовой механики



Объект работы: квантовая механика как область философского знания

Задачи работы: 1. изучить различные интерпретации квантовой механики с точки зрения «наблюдатель-реальность»; 2. определить какие интерпретации наиболее полно описывают реальность.

Актуальность работы: проблема интерпретации квантовой механики – одна из наиболее значимых в современной философии, так как, несмотря на более чем 80-летную историю развития и безукоризненный математический аппарат, полного понимания квантовой механики нет и сегодня. «…Квантовая механика является по существу теорией того, что мы не знаем и не можем предсказать» [цитир. по Ст. Хокинг].

Раздел 1. Основные этапы квантовой механики

 

Квантовая механика - фундаментальная физическая теория динамического поведения всех элементарных форм вещества и излучения, а также их взаимодействий. Квантовая механика представляет собой теоретическую основу, на которой строится современная теория атомов, атомных ядер, молекул и физических тел, а также элементарных частиц, из которых все это состоит.[1]

Рассмотрим более подробно историю развития квантовой механики [17].

К началу 20 века учеными-физиками была накоплена критическая масса явлений, не поддающихся объяснению с позиций традиционной механики и классической электродинамики. Две группы явлений казались абсолютно несвязанными друг с другом: с одной стороны – двойственная природа света, а с другой – отрицание классической физикой устойчивого существования атома. Однако именно благодаря установлению связи между этими группами явлений посредством спектральных закономерностей испускания света атомами, была сформирована основа для создания квантовой механики.



Первым квантовые представления в своих работах, посвященных теории теплового излучения, использовал М. Планк (1900). Он смог разрешить одну из основополагающих задач теории теплового излучения: достижение теплового (термодинамического) равновесия между излучением и веществом, опровергнув тезис о том, что любая энергия в итоге переходит в излучение. Решительно отвергнув позиции классической физики (непрерывность испускания электромагнитных волн), Планк предположил, что процесс испускания света – дискретен. Порции света были названы квантами, их энергия зависит от частоты световой волны: Е = hn (h – постоянная Планка, h = 6,27* Дж·с). С этой работы начинается активное развитие квантовой механики по двум взаимосвязанным линиям развития.

Первая линия развития начинается с теории фотоэффекта Эйнштейна (1905). Развивая идеи квантования Планка, Эйнштейн выдвигает мысль, что свет не только испускается и поглощается порциями, но распространяется также посредством квантов света (фотонов). Ученый постулирует, что дискретность – существенное, неотъемлемое свойство света. Дальнейшее развитие этой мысли привело к подтверждению корпускулярно-волнового дуализма света. В 1922 А. Комптон экспериментально доказал, что рассеяние света свободными электронами описывается законами упругого столкновения, т.е. фотон определяется как упругая частица. Этот же вывод следует из самой формулы Планка Е = hn, ведь энергия Е – это характеристика частицы. С другой стороны, свет, очевидно, является волной (интерференция, дифракция, дисперсия, поляризация света), и это отображено в формуле через частоту волны n. Именно на разрешении этого противоречия базируется квантовая механика.

 

Схема 1.1. Этапы развития квантовой механики

 

Де Бройль (1924) для объяснения квантования атомных орбит решил расширить принцип корпускулярно-волнового дуализма на все «обыкновенные частицы»: каждой частице, независимо от ее природы, следует поставить в соответствие волну, длина которой L связана с импульсом частицы р соотношением . Тремя годами позднее К. Дэвиссон и Л. Джермер наблюдали дифракцию электронов, подтвердив гипотезу де Бройля.

Математический аппарат квантовой механики начал формироваться в 1926 с уравнения Шрёдингера, описывающего поведение «волн частиц» во внешних силовых полях. Нерелятивистское уравнение Шрёдингера – одно из базовых уравнений квантовой механики. Не менее важным является уравнение Дирака (1928), релятивистский аналог уравнения Шредингера.

Работа Эйнштейна о теории теплоемкости твердых тел (1907) является основой второй линии развития квантовой механики. Введя абстрактный «твердотельный» осциллятор, по аналогии с электромагнитным оссцилятором Планка, Эйнштейн описал твердое тело моделью набора осцилляторов с квантовыми уровнями энергий. Существенным отличием было понятие частоты: у Планка использовалась частота волны, а у Эйнштейна – частота колебаний атомов. Далее эту теорию развили до стройной теории твердых тел П. Дебай, М. Борн и Т. Карман.

В 1911 Э. Резерфорд предложил свою планетарную модель строения атома, и уже спустя два года в 1913 Н. Бор опубликовал известные «постулаты Бора». При рассмотрении планетарной модели через призму классической физики, ученые получали парадоксальный результат – отрицание существования устойчивого атома, т.е. электроны не могли «вечно» обращаться по орбитам, они должны были спустя несколько секунд падать на ядро. Согласно Ньютоновой механике существует множество орбит для движения электрона. Достижение Бора – выделение специфичных орбит, величина действия которых составляла целое кратное постоянной Планка. Бор постулировал, что при движении по таким орбитам электрон сохраняет энергию и не излучает световые волны. Излучение кванта света происходит при переходе электрона между орбитами (всегда на уровень с меньшей энергией). Разность энергии определяет энергию выделяемого кванта света:

Несмотря на все преимущества выдвинутых теорий, в квантовой механике все еще оставались существенные противоречия. Во-первых, все теории строились на противоречащих друг другу законах классической электродинамики и принципах квантования. Во-вторых, теория Бора не описывала движение самого электрона при переходе между уровнями.

Все сводилось к тому, что в рамках существующей науки подобные задачи не решаются, возникла острая необходимость создать новую объединяющую теорию. В 1925 В. Гейзенберг предложил схему, которая вместо четких, экспериментально измеряемых координат и скоростей электрона вводила абстрактные величины — матрицы. Работу Гейзенберга продолжили М. Борн и П. Иордан, став основателями матричной механики.

М. Борном (1926) была доказана математическая эквивалентность волновой и матричной механик. Квантовая механика как последовательная физическая теория с четкими основаниями и логичным, последовательным математическим аппаратом окончательно сформировалась после того, как Гейзенберг в 1927 сформулировал принцип неопределённости. Именно неопределенности соотношение стало краеугольным камнем квантовой механики, на который легли остальные части квантовой теории, уже выведенные ранее, образовав логически выстроенную квантовую физику. Вершиной, замыкающей квантовую теорию, стал открытый В. Паули в 1925 «принцип Паули» (принцип запрета).

 

 

Раздел 2. Проблема интерпретации квантовой механики

2.1. Философия квантовой механики

 

Прежде чем говорить о философии различных интерпретаций квантовой механики, следует для начала рассмотреть, что вообще такое интерпретация. «Интерпретация устанавливает систему объектов, образующих область значений символов рассматриваемой теории, и задача ее как логической операции и заключается в том, чтобы отыскивать объекты, на которых могут реализоваться символы и формулы теоретической системы»[2]. Интерпретации несут огромнейшее гносеологическое значение: 1) сопоставление теорий с описываемой реальностью; 2) способы построения теорий; 3) развитие теорий в ходе познания реальности.

Острота философских дискуссий вокруг квантовой механики вызвана тем, что интерпретационные модели, применяемые в физике, часто оказываются неспособными описывать математический формализм квантовой теории, с учетом новейших открытий в квантовой механике. В контексте квантовой механики современные ученые отошли от изучения сущности объекта (часто она позиционируется как «недостижимая»), а склоняются взамен к обнаружению свойств и изучению поведения объекта [6,7].

 

Рис. 2.1. «Физические» проблемы квантовой механики

 

Различные интерпретации квантовой механики пытаются разрешить основополагающие вопросы философии [16]: 1) онтологический – что существует? 2) эпистемологический – как мы познаем то, что существует? При этом конкретные научные проблемы квантовой механики можно разделить на «физические» (рис.2.1) и «философские» (рис.2.2).

 

Рис. 2.2. «Философские» проблемы квантовой механики

2.2. Интерпретации квантовой механики

2.2.1. Копенгагенская трактовка и ее вариации.

Одна из важнейших проблем философии квантовой механики – это проблема интерпретации этой теории. На данный момент, существует огромное количество интерпретаций квантовой механики. Начнем с ортодоксальной интерпретации.

Де Бройль изначально предположил, что материя волнообразна и что волны, описываемые квантовой механикой, не «представляют» систему, а сами есть система. Буквальное признание физической реальности волновой функции приведет к таким понятиям, как физическое пространство с почти бесконечной размерностью. Макс Борн первоначально выдвинул альтернативу: материя корпускулярна, а волновая функция описывает не частицы, а наши знания о них. Эта оригинальная теория, к сожалению, столкнулась с не меньшими трудностями при согласовании с физическими фактами, лучшей иллюстрацией которых может служить сейчас уже классический эксперимент по интерференции от двух щелей. Частицы пролетают через две узкие щели, а затем ударяются об экран, покрытый чувствительной эмульсией, и создают интерференционную картину, которая может быть объяснена лишь на основе волновых характеристик микротел.

Копенгагенская интерпретация, разработанная Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, устранила противоречия предыдущих интерпретаций утверждением того, что никакое наблюдаемое не имеет величины до тех пор, пока не произведено измерение этого наблюдаемого. Эта интерпретация порывала с классической установкой на объективное описание физической реальности. Существует несколько вариантов копенгагенской интерпретации, которые различаются только трактовками некоторых положений: трактовка Гейзенберга-Фока [20], фон Неймана, Уиллера и др. Согласно копенгагенской трактовке, состояние микрообъекта задается некоторой комплексной функцией ψ(x,y,z,t) координат времени, которая определяется уравнением Шредингера:

 

 

Особенность волновой функции в том, что имеет значение не сама функция, а квадрат ее модуля, который трактуется, как плотность вероятности обнаружить данный микрообъект в данном месте пространства. При измерении положения тела происходит коллапс (редукция) волновой функции: она обращается в ноль всюду, кроме места обнаружения частички. Таким образом, в копенгагенской интерпретации отсутствует смешение состояний, а выбирается одно конкретное в тот момент, когда происходит наблюдение. Реальность в копенгагенском трактовании – это «феноменологическая реальность». Принципы трактовки формулируются так: реальны только результаты измерений, а до наблюдения реальности просто не существует. Таким образом, согласно копенгагеновской трактовке реальность «создается» наблюдателем, тем самым легитимизируется индетерменизм [4].

Гейзенберг был одним из немногих физиков, пытающихся понять и описать «квантовую реальность»: он рассматривал некую «полуреальность» («тенденцию» к воплощению). Ученый опирался на «бытие в возможности» и «бытие в действительности» Аристотеля. Его идеи развил и оформил Фок, введя «потенциальную возможность». К последователям Гейзенберга-Фока относится известный физик и философ Поппер [14] с его концепцией предрасположенности (англ. «propensity»): предрасположенность – физическая реалия поведения микрообъектов, по аналогии с силами в механике, при этом статус вероятностных законов выше, чем динамических.

Как заявил Гейзенберг, «траектория» возникает только вследствие того, что мы ее наблюдаем». Таким образом, бессмысленно говорить о характеристиках материи в любой особый момент, не обладая эмпирическими данными, относящимися к этому моменту. Бессмысленно говорить о положении частицы («положение» является свойством корпускулярной теории) без измерения положения; также необоснованно было бы говорить об импульсе (волновое свойство) без его измерения. Такое примирение классически несовместимых характеристик путем утверждения их существования лишь в момент измерения обычно называется «дополнительностью» и является центром наиболее критических обсуждений квантовой механики.

Еще одна форма копенгагенской интерпретации – это трактовка Уилера. Согласно этой интерпретации бытие – это результат «акта участия наблюдателя в процессе самоосуществления Вселенной». Поведение объекта реализуется именно в момент редукции волновой функции, когда выбирается какая-то из возможных моделей поведения, т.е. когда «наблюдатель» фиксирует факт редукции, он приводит физическое явление к состоянию «сформированности» и именно в этот момент определяется «вид» реальности. Таким образом, как наблюдатель не может существовать без Вселенной, так и Вселенная не существует без наблюдателя.

 

2.2.2. Интерпретация «со скрытыми параметрами»/Неореалистическая интерпретация

В 1927 г. Эйнштейн выступил с резкой критикой «копенгагенской» интерпретации и, в соавторстве со Шредингером, предложил другую формулировку, базируясь на философском реализме. Ученый рассматривал волновую функцию как «ансамбль» частиц с собственной координатой, при этом параметры частиц не измеряются явно для отдельных частиц, а остаются «скрытыми». В этом заключается принципиальная разница между классической и квантовой физикой. При дальнейшем развитии этой теории Эйнштейн пришел к выводу: «квантовая механика либо неполна, либо нелокальна». Единственным разрешением этой дилеммы ученый признавать ветвь неполности, проявляющуюся в концепции «скрытых переменных»: не все параметры частиц доступны для измерения, а сами частицы подчиняются некому статистическому закону. Таким образом, причиной квантовых парадоксов является неполнота наших знаний о микромире, который формируется обычными классическими объектами.

 

2.2.3. Интерпретация фон Неймана и квантовологическая трактовка

Интерпретация фон Неймана [11] базируется на его теории измерений.

Основополагающими принципами являются: 1. «Реальность создается напрямую сознанием наблюдателя через использование измерительной аппаратуры»; 2. принцип психофизического параллелизма[3]. Иначе говоря, согласно фон Нейману в основания квантовой механики должен быть включен «феномен сознания». Еще дальше продвинулся М. Б. Менский [9,10], считающий понятия «выбор альтернативы» и «осознавание» равнозначными. В таком контексте сознание – это ничто иное, как мост между гуманитарными и «натуральными» науками, между материализмом и идеализмом.

Развитие трактовки фон Неймана легло в основу квантовологической интерпретации. Здесь мы обращаемся к использованию «неклассической» трехзначной логики. Классическое познание опирается на логику Аристотеля («булевскую» логику): суждение может быть «истинным» или «ложным», третьего не дано. А вот неклассическая логика как раз и предоставляет этот третий вариант: «может быть», тем самым снимая вопросы квантовых парадоксов.

 

2.2.4. Интерпретация Пригожина (брюссельская интерпретация).

Интерес вызывает трактовка Пригожина [15] (часто называемая «брюссельской» интерпретацией) призывающего отказаться от классического понятия «галилеевского объекта»[4]: необходимо отказаться от субъективности, связанной с наблюдателем. Согласно брюссельской интерпретации, причиной возникновений квантовых парадоксов является стремление описать необратимые процессы обратимыми уравнениями Шредингера, иначе говоря, причина во внутренней замкнутости теории.

 

2.2.5. Многомировая и многоразумная интерпретации.

Одна из самых интересных и радикальных интерпретаций была предложена Хью Эвереттом. В чем ее радикальность? Рассмотрим такую ситуацию: 1) частица находится в состоянии суперпозиции; 2) проводится измерение ее координаты. Если изучать этот процесс через призму копенгагенской интерпретации, то волновая функция такой частицы коллапсирует (обратится в нуль) везде, кроме точки обнаружения частицы. А согласно многомировой трактовке, коллапс не наступает никогда: в момент обнаружения частицы возникает множество реальностей, в которых реализуется то или иное состояние. [2] Таким образом, Вселенная «размножается», образуя свои равноправные и отдельные макроскопические копии. Коллапс тогда воспринимается как выбор определенной Вселенной. В трактовке Эверета «существование» – понятие неоднозначное. С одном стороны, объект существует в пространстве и времени. С другой стороны, чисто логическое существование (магнитное поле, Вселенная Эверета). Расширение многомировой трактовки на базе того, что сознание не может одновременно осмысливать несколько альтернатив, а в каждый момент времени «занято» только определенным вариантом развития Вселенной, называется многоразумной интерпретацией. Согласно этой интерпретации происходит расщепление сознания наблюдателя, что ведет к образованию семейства эквивалентных Вселенных. При такой концепции время существует только в нашем сознании. Многомировая интерпретация на данный момент одна из основных и наиболее обсуждаемых интерпретаций квантовой механики. Среди ее сторонников очень много уважаемых ученых – Дж. Уилер, Р. Фейнман [19], С. Хокинг, М.Б. Менский и другие.

2.2.6. Холистская интерпретация

Весьма популярна также холистская интерпретация Д. Бома. Универсус отожествляется с голограммой: как каждый кусочек голограммы содержит информацию обо всем изображении в целом, так и каждая микрочасть нашей Вселенной может быть «развернута» до образованию целой Вселенной. Эта трактовка, также как и интерпретация Пригожина, отказывается от использования «галилеевского объекта», задавая в качестве способа организации Вселенной «имплицитный порядок». Базовой единицей холисткого универсума является «голономное» действие («holomovents»).

Холистская трактовка предполагает, что реальность нашего существования – это «явная», «развернутая» реальность. Причиной возникновения этой реальности и есть «скрытый» (имплицитный) порядок (недоступная нам сфера со свернутым пространством и временем), который осуществляет регулирование процессов окружающей среды. Одной из позиций Бома является отказ от картезианского дуализма. Продолжение теория Бома получила в работах нейрофизиолога К. Прибрама. Согласно этой новой версии холистской интерпретации мозг человека работает следующим образом: 1) мозг обрабатывает частоты, исходящие из «глубинного» измерения; 2) стоит математически выверенная реальность.

Другой путь развития холистской интерпретации предложил физик Ганс Примас: необходимо отказаться от разделения мира на события и объекты. Универсум, в таком случае, существует только как отражение абстракций наблюдателя.

 

2.2.7. Ансамблевая интерпретация.

Интерпретации, опирающиеся на понятие ансамбля (статического коллектива), называются ансамблевыми [12]. Приверженцем этой трактовки был Д. И. Блохинцев. Напомним, что согласно копенгагенской интерпретации квантовая механика описывает поведение некоторой физической системы. Статический коллектив становится частью квантовой механики только при распространении этой теории на систему частиц. Если же речь идет об ансамблевой интерпретации, то статический коллектив становится базовым понятием квантовой механики. При этом значительно уменьшается роль наблюдателя, так как свойства квантовых ансамблей обеспечивают объективность связанных с ними зависимостей. В таком виде, квантовую механику невозможно применить к отдельному, «вырванному из коллектива» объекту. Однако существует принципиальная возможность изучить объективную реальность через изучение значительного количества микрочастиц. Квантовая вероятность в таком понимании являет собой совокупность повторений измерений параметров для множества частиц.

 

2.2.8. Транзакционная интерпретация.

Транзакционная интерпретация была предложена в конце 20-го века Джоном Крамером [1]. Основной процесс квантовой механики – это переход чистицы между квантовыми состояниями, или проще говоря, чередование излучения и поглощения энергии. Традиционно эти процессы рассматриваются отдельно, а Крамер предложил изучать не излучение и поглощение энергии как такое, а именно процесс перехода между ними. Этот процесс он назвал транзакцией. В ортодоксальной теории волновое решение дает только опережающую електромагнитную волну, а запаздывающая – считается нефизичной. А транзакция, наоборот, как раз и образуется взаимодействием запаздывающей волны («волна-предложение», переход в будущее) и опережающей волны (волна-подтверждение, переход в настоящее). Существуют различные транзакции, но в разных ситуациях реализуется только одна из них, т.е. фактически вводится пространство элементарных событий.

 

 

2.2.9. Информационная интерпретация.

Автором интерпретации является Войцех Зурек (США, 2001). Трактовка опирается на обмен информацией между системой и окружением. [5] Именно это позиционируется как причина изменения системы (переда суперпозиции состояний в их смесь). Т.е. если объем информации становится достаточным для описания и детализации квантовых суперпозиций, классическая реальность становится квантовой. Главной особенностью этой трактовки является то, что в роли «наблюдателя» может выступать не только человек, но и объекты окружающего мира. Эта теория стоится на всем известном эксперименте с двумя щелями и прохождении через них частиц. При определенных условиях наступала декогеренция, хотя не было ни декодера, ни наблюдателя, точнее, в роли наблюдателя выступало окружение частицы. Это подтвердило мысль о том, что для смены суперпозиций важен не столько наблюдатель, как информация об этих суперпозициях.

 

2.2.10. Модальная интерпретация.

Модальную интерпретацию квантовой механики предложил американский философ Б. ван Фраассен (1973), провозгласивший так называемый «конструктивный эмпиризм» — принцип, согласно которому «научная деятельность является скорее конструированием, чем открытием: конструированием моделей, которые должны быть адекватны явлению, а не открытием истины, имеющей отношение к ненаблюдаемому». Для Фраассену главная задача, стоящая перед учеными, — дать человечеству эмпирически адекватные теории. Вообще говоря, модальные суждения – это такие суждения, в которых дается характеристика связи между субъектом и предикатом (высказыванием) или выражается отношение к ней автора суждения. Так и модальная интерпретация не предполагает введения каких-либо новых фактов о квантовых состояниях[3]. В рамках этой интерпретации подчеркивается, что квантовые состояния определяют только вероятностные диспозиции значений динамических переменных. Модальная интерпретация, в дополнение к классическим квантовых состояниям, вводит еще и специфическое динамическое состояние. Это состояние определяется динамическими параметрами системы. В таком виде, квантовая механика становится наукой, изучающей именно эти динамические параметры системы, которые более тонко, «на другом уровне» описывают квантовую систему. Динамические параметры дают больше информации о системе, чем квантовые, а значит динамические параметры невозможно вывести из квантовых уравнений. [13] Однако именно квантовые состояния, описываемые уравнением Шредингера, это означает, что динамические состояния, вводят статические ограничения на динамические уравнения.

 

2.2.11. Темпоральная интерпретация.

Одна из наиболее современных интерпретаций – это темпоральная интерпретация С. И. Кузнецова [8]. Была предложена в 2007. Трактовка, как и транзакционная, опирается на электромагнитные волны опережения и запаздывания, описанные в работах Уилера и Фейнмана [18]. Эти волны возникают при взаимодействии заряженных частиц (которыми являются практически все объекты квантовой механики). Если на пути опережающей электромагнитной волны возникает другое заряженное тело, также происходит взаимодействие, приводящее к образованию новых волн опережения и запаздывания. Т.е. происходит процесс переизлучения первичной опережающей электромагнитной волны, при этом опережающая еще дальше уходит в прошлое: первичная волна переходила из будущего в настоящее, а вторичная – из настоящего в прошлое. При этом запаздывающая волна оказывается в настоящем: она действует обратным образом ко вторичной опережающей волне (возвращает нас из прошлого к текущему моменту времени). Таким образом, все переизлученные запаздывающие волны оказываются в данной точке пространства в момент излучения, накладываются друг на друга и суммарно гасят ту первичную опережающую волну, которая их породила. Тогда остается только первичная запаздывающая волна, уходящая из настоящего в будущее. Ведь опережающие волны из будущего – неуловимы, в настоящем они еще не наступили. В квантовой механике этой процесс описывается так.

В качестве примера рассмотрим пару ЭПР-частиц[5]. Одна из коррелирующих частиц испускает сигнал, который называется «темпоральной волной». Эта волна распространяется вдоль мировой временной линии против нормального течения времени. Когда волна достигает точку зарождения ЭПР-пары частиц, она отражается от нее. Далее сигнал возвращается из прошлого в настоящее. При этом волна движется вдоль мировых временных линий, связанных с обоими частица, составляющими ЭПР-пару. Подобная ситуация происходит и с тем сигналом, который испускается второй частицей. В итоге сигнал возвращается из прошлого в виде суперпозиции двух отраженных «темпоральных» волн. Итоговый сигнал достигает положения обоих частичек. Тогда обновленные квантовые состояния ЭПР-частиц оказываются ничем иным, как интенференцией «темпоральных» волн, исходящих из прошлого.

Состояние частиц согласуется между собой именно благодаря этому обмену сигналами. Важно, что при этом также сохраняется суммарные значения физических параметров ЭПР-пары. Для Кузнецова нет будущего времени, как такого. Он выделяет только настоящее и «активное» прошлое. Его активность заключается в том, что оно не является просто констатацией уже свершившихся фактов. Прошлое активно влияет на настоящее, является его движущей силой. Этот подход используется для решения проблемы нелокальности, поставленной еще Эйнштейном. Т.е. несмотря на то, что скорость распространения электромагнитного излучения, а значит и «темпоральной» волны, равна скорости света, обмен информацией между частицами ЭПР-пары происходит мгновенно.

 

Раздел 3. Анализ интерпретаций квантовой механики

 

Различные интерпретации квантовой механики по-своему описывают квантовые состояния и переходы между ними. Несмотря на то, что все они опираются на уравнение Шредингера, для одних интерпретаций это уравнение становятся основными, а для других – дополнительным, «недостаточным».

В зависимости от соотношения реальности и возможности движения квантовой частицы интерпретации квантовой механики можно условно разделить на три группы:

1) «Много возможностей исходит из одной реальности» (копенгагенская, статистическая трактовки);

2) «Много реальностей образуется многими возможностями» (многомировая, многоразумная трактовка);

3) «Одна реальность возникает из многих возможностей» (через предрасположенности, холистская, модальности, информационная трактовки).

Также авторы трактовок расходятся во мнении о том, влияет ли наблюдатель на реальность. Схематически это можно изобразить, как показано на рис. 2.3.

 

Наблюдатель на равных с объектами учавствует в создании одной реальности из моря возможностей Модальные, Д.Бома, Информационная, Темпоральная
Наблюдатель выбирает одну из множества реальностей Многомировая, многоразумная, Фон Нейман  
Наблюдатель создает реальность своим наблюдением Копенгагенская, Уиллера, Вигнера  
Не зависит А. Эйнштейн, Ансамблевая, Брюссельская, Трансакционая
Зависит  
Зависит ли реальность от наблюдателя?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.3. Разделение интерпретаций через изучение соотношения «наблюдатель-реальность»

 

На конференции «Квантовая физика и природа реальности» (Австрия, 2011 год) был проведен опрос среди ученых. Его результаты представлены на рис. 2.4. Они отражают неоднозначность и определенную «недостоверность» интерпретаций квантовой физики.

Рис. 2.4. Результаты опроса ученых на конференции «Квантовая физика

и природа реальности» (Австрия, 2011 год)

Выводы

 

В данной работе были проанализированы далеко не все интерпретации квантовой механики, так как на данный момент их существует более 30. Были подобраны наиболее интересные с физической, и методологической точки зрения. Все интерпретации, в итоге, оказались эмпирически неразличимыми, т.е. задачи решаются одинаково. С точки зрения философии позитивизма, так как разногласия в интерпретациях не влияют на предсказания исходов, то эти теории можно считать ненаучными концепциями. Их практическая ценность состоит в упрощении различных типов задач определенными интерпретациями. Фактически, решение задач квантовой механики можно описать таким выражением: «Просто бери и считай». Философия интерпретаций влияет на понимание причин и сути квантово-механических процессов. Одни ученые утверждают, что квантовая реальность активно создается наблюдателем, другие – что наблюдатель является просто пассивным «фиксатором» данных. Согласно третьей точке зрения, наблюдатель влияет на квантовую реальность, но при этом существует и влияние самой реальности.

Это огромное количество интерпретаций квантовой теории свидетельствует о новом гносеологическом качестве этой области теоретического знания. Количество все же должно перейти в качество путем образования новой, принятой всеми интерпретации или путем еще большего обобщения ортодоксальной копенгагенской интерпретации.

 

 

Список литературы

 

1. Cramer John G. The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics. 1986. Juli. Vol. 58. P. 647–688.

2. Dawid Richard, Th´ebault Karim. Many Worlds: Decoherent or Incoherent? шn: Many Worlds? Everett, Quantum Theory, and Reality. S. Saunders, J. Barrett, A. Kent, and D. Wallace, (eds)., ch. 13, pp. 409–432. Oxford Univeristy Press, 2010.

3. Dennis Dieks. Quantum mechanics, chance and modality. – Philosophica, V.83, 2010. pp. 117-137

4. Dorato Mauro. Do Dispositions and Propensities have a role in the Ontology of Quantum Mechanics? Some Critical Remarks. in "Probabilities, Causes and Propensities in Physics", M. Suárez (ed.). – Synthese Library, Springer, 2011. pp. 197-218.

5. Zurek W. H. Decoherence and the Transition from Quantum to Classical. // Los Alamos Science. № 27. 2002.

6. Багров В. Г. Открытие неклассической логики поведения квантовых объектов — одно из удивительных достижений современной физики // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 7. С. 72–78.

7. Карнап Р. Философские основания физики. Введение в философию науки. – М., 2003.

8. Кузнецов С. И. Темпоральная интерпретация квантовой механики // Пространство и время: физическое, психологическое, мифологическое: сборник трудов V Международной конференции. М. : Культурный центр «Новый Акрополь», 2007. С. 33–42.

9. Менский М. Б. Концепция сознания в контексте квантовой механики // УФН. Т. 175. № 4. 2005.

10. Менский М.Б. Квантовая механика, сознание и мост между двумя культурами // Вопросы философии. 2004. №6. С. 64–74.

11. Нейман фон Дж. Математические основы квантовой механики. М. : Наука, 1964. 366 с.

12. Печенкин А. А. Ансамблевые интерпретации квантовой механики в США и СССР // Вестник Московского университета. Серия 7. Философия. № 6. 2004. С. 103–121.

13. Печенкин А. А. Модальная интерпретация квантовой механики как «антиколлапсовская» интерпретация // Философия науки. Вып. 6. М.: ИФ РАН, 2000. C. 31–38.

14. Поппер К. Квантовая теория и раскол в физике. – М.: Логос, 1998. 127 с. Перевод, послесловие и комментарии А.А. Печенкина.

15. Пригожин И. Р. Конец определенности. Время, хаос и новые законы Природы. М; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. 208 с.

16. Севальников А. Современное физическое познание: в поисках новой онтологии. М. : Изд-во ИФ РАН, 2003. 144 с.

17. Трейман С. Этот странный квантовый мир. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002, 224 стр.

18. Фейнман Р. КЭД – странная теория света и вещества. М.: Наука, 1988. 143 с.

19. Фейнман Р., Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траекториям. М.: Мир, 1968. 383 с.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.