Насколько широко распространен мем «КМ контринтуитивен» в академической физике? [закрыто]

QM часто называют контринтуитивным, но само по себе это мало что значит; многие вещи называют нелогичными по разным причинам.

Кажется, настоящий вопрос здесь заключается в том, как часто QM называют «контринтуитивным», подразумевая, что в нем есть что-то, что вам просто не следует пытаться понять. Я что-то говорю , потому что очевидно, что это отношение не распространяется на все, что касается предмета. Студенты-физики, которых Карл встречает в своем кампусе, многое узнают о квантовой механике; просто они также учатся не задавать определенные вопросы.

Такого отношения — не спрашивайте, почему КМ работает — придерживаются многие физики, и оно подтверждается в некоторых учебных материалах. Но если цель здесь состоит не просто в том, чтобы задать опросный вопрос о том, насколько распространено определенное мнение — если цель состоит в том, чтобы диагностировать проблему в культуре физики, возможно, с дальнейшим намерением найти лекарство — тогда вы не должны сосредоточиться только на этом отношении.

Например, иногда ярлык «контринтуитивный» используется не для того, чтобы заблокировать объяснение, а как объяснение — своего рода метаобъяснение. Почему QM такой странный? — спрашивает кто-то. Это не странно, следует ответ; это просто кажется странным, потому что ваш мозг эволюционировал, чтобы иметь дело с макромиром, а не с микромиром.

Гораздо пагубнее этого действительно нелогичные псевдо-объяснения КМ, выдающие себя за объяснения. Примером, который Карл ранее выразил симпатию , является теоретико-решающий «вывод» правила Борна Дойча-Уоллеса для вероятностей в QM.

Теория принятия решений говорит о том, как принимать рациональные решения. Будет ли конкретный выбор иметь хороший или плохой результат, зависит от неизвестных особенностей мира, и рациональное принятие решений включает в себя рассмотрение как вероятности этих неизвестных, так и степени хорошего или плохого каждого неизвестного. Таким образом, вероятность является входом для рационального принятия решений.

Но Дойч и Уоллес выстраивают аргументы, идущие в другом направлении: они начинают с некоторой «квантовой игры» и априорного представления о том, каким будет рациональный способ ведения игры (чтобы максимизировать ожидаемый выигрыш), а затем делают вывод, что вероятности должны быть, чтобы оправдать выбранную заранее стратегию!

Что-то я сильно сомневаюсь, что поведение молекул в газовом облаке на другом конце галактики определяется необходимостью гарантировать победу той или иной стратегии в квантовом покере. Если когда-либо что-то и было правдой, но все же заслуживало того, чтобы быть названным нелогичным, то это было бы так. Но, насколько я понимаю, это неправда, это не имеет ничего общего с истиной, а теория Дойча-Уоллеса — просто бессмысленная софистика.

Каким бы забавным ни был этот пример, среди реальных физиков он по-прежнему практически не имеет влияния. Итак, мы должны, наконец, обратиться к матери всех квантовых путаниц, к историческому корню отхода от «реализма» в физике, к самой копенгагенской интерпретации.

Позвольте мне сначала отклонить искаженную, но чрезвычайно распространенную версию копенгагенской интерпретации, которая имеет очень широкое распространение и является результатом естественного подтверждения реалистического мировоззрения. Это тот, который говорит, что волновые функции являются физическими объектами, и они эволюционируют в соответствии с уравнением Шредингера, пока их не наблюдают, но при наблюдении они переходят в собственное состояние измеряемой наблюдаемой с вероятностью, определяемой правилом Борна.

Первоначальная копенгагенская интерпретация работает иначе. Согласно оригинальной копенгагенской интерпретации, волновые функции — это не физические объекты, а математические бухгалтерские устройства, похожие на распределения вероятностей. Что реально, так это то, что наблюдалось: частица, имеющая наблюдаемое положение или наблюдаемый импульс, поле, имеющее измеренную напряженность в определенном месте и в определенное время. Наблюдаемые — это то, что является онтологическим, волновые функции — это просто способ делать предсказания относительно наблюдаемых.

Я бы считал это идеальной философией для преподавания и использования квантовой механики, если бы мы добавили еще один принцип : квантовая механика — это неполное описание реальности. Подобно классической механике, как и неквантовая релятивистская механика, это ограниченная истина. Есть кое-что еще. Это разумный вывод, и в него верят многие физики.

Похоже, что при основании квантовой механики успешно примененные позитивистские принципы были ошибочно превращены в догмы нового типа. Сложность объяснения новых наблюдений с помощью классической физики в конечном итоге привела к сознательному отказу от прежних предположений о пространстве, времени и причинности в пользу сосредоточения внимания на том, что было известно как реальное, — на наблюдаемых величинах.

Удивительно, но был найден новый, вероятностный тип механики, который объяснял закономерности наблюдаемых величин, даже не постулируя в классической манере определенное состояние мира между наблюдениями. Но вместо того, чтобы сказать, конечно, мир все еще существует между наблюдениями, мы просто не знаем законов того, что он делает, было установлено, что квантовые законы являются истиной в последней инстанции; и мы не должны слишком беспокоиться об отсутствии «картины» того, что происходит между одним измерением и другим, потому что измерения — это все, что действительно имеет значение, все остальное — это не физика.

Трудно сказать, было ли это отношение хорошим или плохим по своим последствиям. Возможно, физика элементарных частиц развивалась бы медленнее, если бы больше людей пытались заставить работать ту или иную субквантовую теорию. Я подозреваю, что окончательное объяснение квантовой механики связано с недавними идеями о появлении пространства-времени в квантовой гравитации, и в этом случае правильная математика была просто недоступна до последних десятилетий. Но независимо от того, приемлемо это оправдание или нет, я действительно считаю копенгагенский антиреализм корнем многих, многих более поздних «бед» — других интерпретаций КМ, которые изобретают свои собственные объяснения того, почему мы можем обойтись без объективной реальности и хотели бы... быть реалистическими интерпретациями, которые довольствуются чрезвычайно расплывчатыми описаниями базовой реальности.

Резюме: Студенты-физики и учителя, которые говорят «не спрашивайте, почему», являются лишь симптомом более широкой ситуации, и такое отношение может даже иметь прагматическую ценность для тех, кто хочет использовать квантовую механику; но в этом случае я думаю, что было бы полезнее явно придерживаться исходной копенгагенской интерпретации с дополнительной поправкой о том, что КМ не является окончательной формой физики. Кроме того, было бы заблуждением вставлять собственные любимые идеи о квантовой или субквантовой реальности в изложение КМ под благовидным предлогом «сделать квантовую механику интуитивной». Суть QM — это эмпирическая прогностическая структура — вот почему мы можем знать, что она неполна — и все, что больше этого, является новой теорией.