о интерпретациях квантовой механики

[avva]

Любопытная статья недавно появилась на Архиве -

A Snapshot of Foundational Attitudes Toward Quantum Mechanics

Это подробный опрос участников недавней конференции по основаниям квантовой механики - опрос их мнений по разным спорным вопросам, включая собственно выбор интерпретации.

The money shot, как пишет Шон Кэрролл, это график ответов о предпочитаемых интерпретациях, и он меня, признаться, удивил:



Многомировая интерпретация ("Everett" на этом графике) не только не на первом, но даже и не на втором месте! А на первом - старый добрый Копенгаген!

Меня это удивляет, потому что последние лет 15 я то и дело слышу, снова и снова, что физики стихийно переходят к многомировой интерпретации, что она тихой сапой завоевала признание большинства физиков в области, итд. итп. Видимо, это не совсем так, или даже совсем не так.

Теперь бы еще понять, что это за "information-based/information-theoretical" подходы на втором месте... звучит одновременно интересно и подозрительно.

P.S. Мне понравилось, что Чэд Орзел написал на эту тему, касательно экспериментов и их роли:

This plays into a pet peeve of mine, which I’ve ranted about before, namely the idea that experiments are somehow an afterthought, just cleaning up the loose ends once theorists have done the hard work of thinking about things.

This is emphatically wrong. Experiment is at least an equal partner in this, and every other scientific question. If we ever do determine that there is One True and Correct Interpretation of quantum mechanics, it will be because that intepretation produces makes concrete predictions that are testable by experiment. Full stop.

[...] Experiment is not now and never will be some ancillary activity that maybe provides a “nudge” or two for the deep thinkers. Without experiment, nothing is ever settled. A subject where you try to settle questions only by thinking really hard is indistinguishable from theology, and it never ends.

Comments

[pphantom.livejournal.com]

Вариант "Shut up and calculate" потеряли, а он весьма популярен. :)

[avva.livejournal.com]

Да, я о том же подумал! может, они решили, что на конференции по этой теме неприлично его предлагать :)

[kobak.livejournal.com]

"Finally, looking back, we regret not to have included the "shut up and calculate" interpretation" (page 8)

[avva.livejournal.com]

ага, спасибо.

[muh2.livejournal.com]

А чем он отличается от Копенгагенской интерпретации? И является ли Копенгагенская интерпретация - интерпретацией? По-моему это скорее отказ от интерпретации.

[bortans.livejournal.com]

Ну когда появляются другие интерпретации, то и исходное Копенгагенское описание квантовой механики становится "интерпретацией". Хотя - да, скорее назвал бы это "формулировкой", чтобы подчеркнуть отличие от "интерпретаций".

[leblon.livejournal.com]

Если я правильно помню, в копенгагенской интерпретации предполагается, что только микромир подчиняется законам квантовой механики, а макромир подчиняется старым добрым законам классической физики. Причем где находится грань между ними не объясняется. Это не "shut up and calculate". Но осмысленной такую интерпретацию тоже не назовешь. Удивительно, что она оказалась на первом месте.

[bortans.livejournal.com]

Вы неправильно помните. Законам квантовой механики в копенгагенской интерпретации подчиняется мир на всех уровнях. Но в большинстве случаев, на макроуровне достаточно применения законов классической физики, которые являются приближенным, но достаточно точным описанием мира. Грубо говоря, как при обычных вычислениях в математике вы используете числа "пи" и "e" не с тысячами знаков после запятой (“квантовая механика”), а только с несколькими знаками (“классическая физика”).

При этом, кстати, в макромире существуют и явления, которые могут быть описаны только с применением квантовой механики, например сверхтекучесть и сверхпроводимость. Законами классической физики их объяснить невозможно.

Кроме того, и квантовая механика является приближенным описанием, поскольку есть еще и квантовая теория поля, которая описывает мир на еще более фундаментальном уровне. Но и современная квантовая теория поля, скорее всего, это только приближенное описание. На данный момент мы не можем утверждать, что знаем, каким точно законам подчиняется мир. Можем только создавать теории различной степени точности. Но важно понимать, что новые общепринятые теории не противоречат предыдущим общепринятым теориям, а являются их уточнениями и дополнениями.

[allocco.livejournal.com]

> Кроме того, и квантовая механика является приближенным описанием, поскольку есть еще и квантовая теория поля, которая описывает мир на еще более фундаментальном уровне.

Если бы вы знали, кому вы это пишете, уверен, вам бы стало очень смешно — примерно как мне сейчас :)

[bortans.livejournal.com]

А кому я пишу?

[allocco.livejournal.com]

Крупному специалисту именно по квантовой теории поля.

[bortans.livejournal.com]

Значит хорошо, что я это написал. Иначе я бы не узнал, что leblon это специалист по квантовой теории поля. Приятно познакомиться.

Тогда будем считать, что основная часть моего сообщения была для всех остальных, а для leblon останется только мое мнение о том, что копенгагенская интерпретация не разделяет мир на микро- и макро-. По-крайней мере, она разделяет или не разделяет мир настолько же, насколько это делают другие интерпретации.

А абсолютно корректно описать "грань" между микро- и макро- настолько же сложно (или невозможно), насколько сказать, с какой песчинки начинается куча, или когда группа частиц вместо законов квантовой механики начинает подчиняться законам статистической физики. На практике это часто вопрос удобства и потребностей, включая иногда и вычислительные возможности. Не думаю, что это зависит от какой-либо выбранной интепретации квантовой механики.

[allocco.livejournal.com]

Вопрос о куче и песчинке — это всё же семантика. Про статфизику и квантовую механику я не понял — их вполне можно сочетать.

Если отказаться описать границу между классическим и квантовым описанием, то не надо удивляться, что в какой-то момент где-то между ними начнутся проблемы — как и происходит в копенгагенской интерпретации. Я не говорю, что эти проблемы неразрешимы, но, в общем, стоит понимать, откуда они берутся.

[bortans.livejournal.com]

Про статистическую физику я имел в виду то, что в ней рассматриваются не отдельные частицы (как и в куче не рассматриваются отдельные песчинки), как в квантовой механике, а рассматриваются ансамбли частиц. Соответственно, не будут учитываться начальные условия (т.е. волновая функция в начальный момент времени), не будет учитываться взаимодействие элементарных частиц между собой, появится статистическая сумма и т.д. Сказать с какой конкретно частицы это будет начинаться - нельзя, или, точнее, это будет зависеть от конкретной математической модели, которую мы принимаем для данной системы.

Это, конечно, не значит, что законы статистической физики будут противоречить квантовой механике, просто появятся другие понятия и законы, которые характерны именно для многочастичных систем.

Про наличие проблем при попытке описать или отказаться от границы между классическим и квантовым описанием я согласен, но мой пойнт был в том, что такие проблемы есть и в других интерпретациях, т.е. мне не кажется логичным говорить, что эти проблемы создаются копенгагенской интерпретацией, и что поэтому она не является осмысленной. Возможно, конечно, о каких-то интепретациях я не знаю. Ну и сама формулировка “микромир подчиняется законам квантовой механики, а макромир подчиняется старым добрым законам классической физики” мне не кажется корректной, поскольку и в микромире есть много примеров действия законов квантовой механики.

[muh2.livejournal.com]

КИ разделяет мир явно - на микромир и измерительные аппараты.

[muh2.livejournal.com]

Что называется "законами квантовой механики"? Уравнение Шредингера? Суперпозиция волновой функции и правило Борна? Нет, макроскопический мир им не подчиняется.

[pphantom.livejournal.com]

Есть еще и квантовые статистики, и их отличие от классической проявляется и во вполне макроскопических объектах. Иногда и весьма макроскопических - размером с Землю. :)

[muh2.livejournal.com]

Ну об этом я уже написал. Там многочастичность мало проявляется если вообще. Насколько я понимаю, это не квантовый объект размером с Землю, а много нейтронов, которые взаимодействуют с собой классическим вполне образом.

[pphantom.livejournal.com]

Я имел в виду не нейтронную звезду, а белый карлик (и, соответственно, электроны, а не нейтроны), но в целом направление правильное. В каком смысле частицы в сильно вырожденном фермионном газе взаимодействуют "классическим образом"?

[muh2.livejournal.com]

Их взаимодействие описывается вполне классическими переменными, как, например, давление, среднее поле. Эти поля действуют на волновую функцию, которая есть просто произведение одночастичных волновых функций. Никких суперпозиций, никаких интерференций. Как-то так. Я не совсем настоящий сварщик.

[pphantom.livejournal.com]

Классическими переменными - да, но не классическими законами.

Собственно, вопрос свелся к терминологической договоренности. Если определить, что квантовомеханические явления могут относиться только к "одночастичным" явлениям (и легко редуцируемым к ним), то в макромире они наблюдаться, безусловно, не будут (что является тривиальным следствием определения).

Но чаще, пожалуй, принято считать, что статистика и термодинамика наследует "классичность" или "квантовость" от частиц, ансамбль которых описывает.

[leblon.livejournal.com]

Я проверил по Википедии, и я правильно помню. Важная черта копенгагенской интерпретации (КИ) это то, что измерительный аппарат предпологается "классическим", и именно поэтому происходит коллапс волновой функции. Вот что пишет по этому поводу Стивен Вайнберг:

All this familiar story is true, but it leaves out an irony. Bohr's version of quantum mechanics was deeply flawed, but not for the reason Einstein thought. The Copenhagen interpretation describes what happens when an observer makes a measurement, but the observer and the act of measurement are themselves treated classically. This is surely wrong: Physicists and their apparatus must be governed by the same quantum mechanical rules that govern everything else in the universe.

[bortans.livejournal.com]

Стивен Вайнберг это великий физик, и мне жаль, что когда я учился - его учебник по квантовой теории поля еще не был издан в России (по моему мнению, это один из двух лучших учебников по КТП, наряду с “Введением в теорию квантованных полей” Боголюбова, Ширкова). Мне спорить с ним, конечно, было бы глупо.

Но я имел ввиду немного другое. Дело не в том, что только микромир подчиняется законам квантовой механики, а измерительный аппарат и макромир в целом - подчиняются другим законам, а в том, что мы всего-лишь допускаем это в процессе измерения, учитывая, что для объектов с большой массой (таких, как части измерительного прибора) волновая функция "всегда коллапсирована”. Другими словами, разделение на элементарные частицы и измерительные приборы это не абсолют и не закон природы, а просто описание того, как квантовые явления проявляются в макромире. Такая интепретация позволяет нам объяснить результаты опытов подобных опыту со щелями, т.е. как-то объяснить поведение элементарных частиц на языке наших “макропредставлений”. Если бы макромира вообще не было (Big Bang, допустим, оказался бы пшиком, сорри за каламбур, и во Вселенной появилось бы только несколько элементарных частиц), то и копенгагенская интепретация была бы не нужна. Да и придумать ее было бы некому :)

По-крайней мере, я именно так себе всегда представлял копенгагенскую интерпретацию квантовой механики. Конечно, такая интерпретация не является полностью непротиворечивой или полной. В этом, конечно, я согласен с данной цитатой Вайнберга. Но ведь и сама квантовая механика является неполной, как минимум потому, что она не включает в себя электродинамику на квантовом уровне, не говоря уже о гравитации и других полях. Поэтому требовать полноты от любой из ее интепретаций – было бы, думаю, неправильно.

И как я говорил, я лично не знаю другой интепретации, которая лучшим образом решает вопрос разделения микро- и макромира (разве что заметанием этой грани под ковер, но этот метод не лучше). Поэтому мне и показалось не очень справедливым обвинять в этом именно копенгагенскую формулировку.

[roma.livejournal.com]

почему не назовешь? Она осмысленно указывает на содержательное недопонятое место, которое хочется назвать ренормализацией. В одном секторе работает одно описание, в другом другое, а переход между ними пока(?) не понят.
[Мы это с тобой когда-то обсуждали, и помню ты возражал против такого моего дилетантского понимания; но не понмю что, так что я остался при своем].

[muh2.livejournal.com]

Я не вижу разницы между SUаC и Копенгагеном. SUaC утверждает ровно то же самое, добавля неявно, что и задумываться о грани не надо. На первом месте она по причине эквивалентности ответу "А хрен его знает, но работает". Остальные-то пока ничем не лучше. До Пенроуза и прочих спонтанных нарушений еще несколько порядков ползти, а проверяемы ли остальные - я и вовсе не знаю.