Образование

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых

Первоначальная формулировка многомировой интерпретации параллельных вселенных принадлежит Хью Эверетту (1957 год). История отдала ему честь за это. Позднее эта формулировка была популяризирована и переименована в многомировую интерпретацию Эверетта Брайсом Селигманом Девиттом в 60-70-х годах. Дальше были изучены и развиты подходы декогеренции к трактовке различных теорий из этой же области.

Теория № 1

Многомировая интерпретация квантовой механики — одна из многих гипотез существования мультивселенной в физике и философии. В настоящее время она считается основной трактовкой наряду с другими интерпретациями декогеренции, теориями коллапса (включая историческую копенгагенскую гипотезу), и скрытыми вариационными теориями, такими как механика Бомиана.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Множество миров

Перед возникновением этой теории реальность всегда рассматривалась как одна разворачивающаяся история без возможностей альтернативного развития. Однако многие миры рассматривают историческую реальность как разветвленное дерево, в котором реализуются все возможные квантовые исходы. Многомировая интерпретация примиряет наблюдение недетерминированных событий, таких как случайный радиоактивный распад, с полностью детерминированными уравнениями квантовой физики.

Во многих мирах субъективное появление коллапса волновой функции объясняется механизмом квантовой декогеренции, и это должно разрешить все корреляционные парадоксы квантовой теории,такие, как парадокс кошки Шредингера, поскольку каждый возможный результат каждого события определяется или существует в его собственной истории или мире.

Первое упоминание

В Дублине в 1952 году Эрвин Шредингер читал лекцию, в которой в какой-то момент он шутливо предупреждал своих слушателей, что то, что он собирался сказать, может звучать безумно. Он продолжал утверждать, что уравнение, которое позволило ему выиграть Нобелевскую премию, описывает несколько разных историй, которые не являются альтернативными, а происходят одновременно. Это самая ранняя известная ссылка на возможность множественности миров.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Суть теории

Хотя в начале работы Хью Эвереттом было предложено несколько версий многомировой интерпретации, все они содержат одну ключевую идею: уравнения физики, моделирующие временную эволюцию систем без встроенных наблюдателей, достаточны для моделирования систем, которые содержат наблюдателей. В частности, в таких уравнениях нет коллапса волновой функции, вызванной наблюдением, что и предлагает так называемая Копенгагенская интерпретация. При условии, что теория линейна по отношению к волновой функции, точная форма моделируемой квантовой динамики, будь то нерелятивистское уравнение Шредингера, релятивистская квантовая теория поля или некоторая форма квантовой гравитации или теории струн, не изменяет правдивости теории многомировой интерпретации. Это метатеория, применимая ко всем линейным квантовым теориям, и экспериментальных данных о какой-либо нелинейности волновой функции в физике нет. Основной вывод теории заключается в том, что вселенная (или мультивселенная в этом контексте) состоит из квантовой суперпозиции очень многих, возможно даже бесконечно многих, все более расходящихся, не сообщающихся параллельных вселенных или квантовых миров.

История многомировой интерпретации

Впервые эта теория возникла в Принстонском университете у Эверетта. Название «Теория универсальной волновой функции» было придумано его диссертационным советником Джоном Арчибальдом Уилером, более короткое изложение которого было опубликовано в 1957 году под названием «Относительное формулирование квантовой механики». Авторство термина «многомировая» принадлежит Брайсу Девитту, который отвечал за более широкую популяризацию теории Эверетта, которая игнорировалась в течение первого десятилетия после публикации. Название, предложенное Девиттом — «многомировая интерпретация» — стало настолько популярным, что первоначальные названия теории — «универсальная волновая функция» или «относительная формулировка состояния» — быстро вышли из обихода даже в рамках академической науки.

Схожие теории

Интерпретация многих миров имеет много общего с более поздними интерпретациями квантовой механики, которые также используют декогерентность для объяснения процесса измерения или коллапса волновой функции. Многомировая интерпретация Эверетта рассматривает другие истории или миры как реальные, поскольку признает универсальную волновую функцию как «основную физическую сущность» или «фундаментальную сущность, всегда подчиняющуюся детерминированному волновому уравнению». Другие декогерентные интерпретации, такие как теория последовательных историй, экзистенциальная интерпретация и т. д., либо рассматривают дополнительные квантовые миры как метафорические, либо агностически относятся к самой возможности их существования. Иногда бывает трудно различать эти теории. Теория многомировой интерпретации Эверетта отличается двумя качествами: она предполагает реализм, который он присваивает волновой функции, и имеет возможную минимальную формальную структуру, отвергая любые скрытые переменные, квантовый потенциал, любую форму постулатов коллапса или ментальные постулаты (такие, как интерпретация многих умов).

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Неоградиентные интерпретации многих миров, использующих эйнселекцию, чтобы объяснить, как небольшое количество классических состояний могут возникнуть из огромного гильбертова пространства суперпозиций, было предложено Войцехом Х. Зуреком. Его идеи дополняют многомировую интерпретацию и приводят ее в соответствие с нашим восприятием реальности.

Характеристика гипотезы

Многие миры часто называют теорией, а не просто интерпретацией те, кто предполагает, что эта теория может давать проверяемые предсказания (Дэвид Дойч) или те, кто полагает, что все другие, «не многомировые» интерпретации, являются непоследовательными, нелогичными или ненаучными при обработке измерений. Хью Эверетт утверждал, что его формулировка — метатеория, поскольку допускает возможность существования других интерпретаций квантовой теории.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Как и в других интерпретациях, многомировая интерпретация квантовой механики мотивируется поведением, которое может быть проиллюстрировано экспериментом с двойной щелью. Когда частицы света (или что-либо еще) проходят через двойную щель, для определения того, где находятся частицы, можно использовать расчет, предполагающий волнообразное поведение света. Однако, когда частицы наблюдаются в этом эксперименте, они появляются именно как частицы (т. е. в определенных местах), а не как нелокализованные волны.

Преимущество теории

В некоторых вариантах копенгагенской интерпретации квантовой механики был предложен процесс коллапса, в котором неопределенная квантовая система сворачивалась бы вниз или определяла бы только один конкретный результат, чтобы объяснить это явление наблюдения. Коллапс волновой функции широко рассматривался как искусственный процесс, поэтому было предложено альтернативное толкование, в котором поведение измерения можно было бы понять из более фундаментальных физических принципов.

Кандидатская работа Эверетта обеспечивала такую ​​альтернативную интерпретацию. Эверетт заявил, что утверждение, что для наблюдаемой системы ее подсистема находится в определенном состоянии, бессмысленно. Это позволило ему прийти к тому, то состояние систем по отношению друг к другу относительно.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Отказ от волновой функции

Эверетт заметил, что унитарная детерминированная динамика подтвердила, что после того, как делается наблюдение, каждый элемент квантовой суперпозиции комбинированной субъектно-предметной волновой функции содержит два относительных состояния: состояние «рухнувшего» объекта и связанного с ним наблюдателя (который наблюдал такой же свернутый исход) и состояние, при котором объект начинает коррелировать с действием измерения или наблюдения. Последующая эволюция каждой пары относительных субъектно-предметных состояний протекает с полным равнодушием относительно наличия или отсутствия других элементов, как если бы произошел коллапс волновой функции, что приводит к тому, что последующие наблюдения всегда согласуются с более ранними. Таким образом, возникновение коллапса волновой функции объекта возникло из унитарной, детерминированной теории. Это отвечало ранней критике квантовой теории Эйнштейна, согласно которой теория должна определять, что наблюдается, а не наблюдения определяли теорию. Поскольку волновая функция попросту рухнула (т. е. стала необязательной), то, как рассуждал Эверетт, нет необходимости фактически предполагать, что она рухнула. И поэтому, привлекая бритву Оккама, он удалил постулат о развале волновой функции из теории.

По словам Мартина Гарднера, другие миры согласно многомировой интерпретации имеют две разные трактовки: реальные или нереальные. Он также утверждает, что Стивен Хокинг и Стивен Вайнберг оба выступают за нереальную интерпретацию этой теории. Гарднер позже добавил, что нереальную интерпретацию предпочитает большинство физиков, тогда как «реалистическое» мнение поддерживается только экспертами в области многомировой интерпретации Эверетта, такими как Дойч и Брюс Девитт. Хокинг сказал, что согласно идее Фейнмана, все другие миры являются такими же реальными, как наши собственные, и Мартин Гарднер отвечает Хокингу, что эта теория в общем и целом верна. В 1983 году Хокинг также сказал, что он считает теорию множества миров само собой разумеющейся, но пренебрегает вопросами об интерпретации квантовой механики, говоря: «Когда я слышу о кошке Шредингера, я тянусь к своему пистолету».

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

В том же интервью он также сказал: «Но, смотри: все, что нужно сделать, это рассчитать условные вероятности — другими словами, вероятность того, что А произойдет, учитывая Б. Я думаю, что это все, Некоторые люди накладывают на него много мистицизма из-за того, что волновая функция расщепляется на разные части, но все, что вы вычисляете, является условными вероятностями». В другом месте Хокинг противопоставлял свое отношение к «реальности» физических теорий мнению своих коллег, вроде Роджера Пенроуза, говоря о нем: «Он платонист, а я позитивист. Он беспокоится, что кот Шредингера находится в квантовом состоянии, где он наполовину жив и наполовину мертв. Он чувствует, что не может соответствовать действительности. Меня же это не беспокоит. Я не требую, чтобы теория соответствовала действительности, потому что я не знаю, что это такое. Реальность — это не качество, которое вы можете испытать лакмусовой бумажкой. Все, что меня беспокоит, это то, что теория должна предсказать результаты измерений. Потому квантовая теория очень успешна».

Критика

Существует широкий спектр претензий к теории многомировых интерпретаций. Некоторые, например, считают, что сам Эверетт не был полностью уверен в своей теории. Однако приверженцы многомировой концепции вселенной (такие как Девитт, Тегмарк, Дойч и другие) считают, что они полностью понимают теорию Эверетта как подразумевающую буквальное существование других миров. Кроме того, последние биографические источники дают понять, что Эверетт верил в буквальную реальность других квантовых миров. Сын Эверетта сообщил, что Хью Эверетт никогда не колебался в своей вере в теорию многих миров. Также было сообщено, что Эверетт полагает, что теория его многих миров гарантировала ему бессмертие.

Ашер Перес был ярым критиком этой теории. Например, раздел в его учебнике 1993 года имел название «Многомировая интерпретация Эверетта и другие странные теории». Перес не только ставит под сомнение, является ли она действительно «интерпретацией», а скорее, вообще не уверен в надобности подобных гипотез. Интерпретация может рассматриваться как чисто формальное преобразование, которое ничего не добавляет к правилам квантовой механики. Перес, по-видимому, предполагает, что теория существования бесконечного числа параллельных вселенных является очень подозрительной для тех, кто интерпретирует это как нарушение бритвы Оккама, поскольку она не минимизирует количество гипотетических сущностей. Перес имеет множество сторонников, которые точно так же критикуют подобные квантовые теории с точки зрения прагматичности, утилитарности и бритвы Оккама. Последствия многомировой интерпретации для науки, по мнению таких критиков, не самые позитивные, поскольку она может косвенно подтверждать многие маргинальные гипотезы.

Теория множества миров рассматривается некоторыми, как не подлежащая анализу и, следовательно, ненаучная, поскольку множественные параллельные вселенные не сообщаются друг с другом, в том смысле, что между ними не может передаваться никакой информации. Другие же утверждают, что эту теорию все-таки можно проверить непосредственно. Эверетт считал свою интерпретацию вполне фальсифицируемой, поскольку любой тест, который фальсифицирует обычную квантовую теорию, также подходит и к ней.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых - новости образования и науки на News4Smart.ru

Дэвид Дойч

Одним из самых сильных сторонников многомировой интерпретации (параллельных вселенных) является Дэвид Дойч. Согласно Дойчу, единственная фотонная интерференционная картина, наблюдаемая в эксперименте с двойной щелью, может быть объяснена интерференцией фотонов во множестве вселенных. Таким образом, эксперимент с одиночной фотонной интерференцией неотличим от эксперимента с интерференцией нескольких фотонов. В более практическом плане в одной из ранних работ по вычислениям он предположил, что параллелизм, вытекающий из действительности многомировой интерпретации, может привести к методу, с помощью которого некоторые вероятностные задачи могут выполняться быстрее благодаря универсальному суперкомпьютеру. Здесь уже дело не только за абстрактными вычислениями физиков, но и за кибернетикой. Кто знает, какие новые возможности она перед нами откроет?

Дойч также предположил, что, когда подобные компьютеры станут сознательными, теория множества миров будет проверена и подтверждена, а склейки многомировой интерпретации будут объединены в единую непротиворечивую теорию.

Многомировая интерпретация: теория Эверетта, история, возможность существования теории и мнения ученых — все интересные факты и достижения науки и образования на News4Smart.ru

Поделитесь ссылкой и ваши друзья узнают, что вы знаете ответы на все вопросы. Спасибо ツ

Related Articles

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Close