В QM случайные данные «приходят откуда угодно»? Кроме того, каковы свойства данных?

Я прошел только базовый курс квантовой механики ( эта книга, так что вы знаете, откуда я взялся ), но меня кое-что интересует.

Если мы поместим квантовую систему в известное состояние и проведем измерение двух несовместимых наблюдаемых, мы получим два действительных числа. Если мы повторим этот эксперимент несколько раз, то получим два списка действительных чисел (каждый список соответствует измерениям одной из наблюдаемых). Квантовая механика позволяет предсказать среднее значение и стандартное отклонение этих чисел, но не позволяет предсказать отдельные числа.

Если я правильно понимаю, это фундаментальный предел теории. Данные по сути случайны. Правильно ли будет сказать, что большинство ученых считают, что никакая теория никогда не позволит предсказать эти отдельные числа? Почему они так думают?

И, во-вторых, есть ли какое-либо другое свойство этих чисел, которое предсказывает квантовая механика, которое я упускаю (кроме среднего значения и стандартного отклонения)?

аналогичный более ранний вопрос: physics.stackexchange.com/questions/10440/…

Ответы (1)

Случайные данные действительно случайны. На самом деле это вопрос, на который квантово-механические теории также могут ответить. Можно спросить, какова вероятность того, что какая-либо закономерность (или корреляция с чем-то ранее не коррелированным) возникает в случайных данных, и квантовая механика позволяет вычислить, что вероятность равна «нулю».

Если я правильно понимаю, это фундаментальный предел теории.

Вы не правильно понимаете. Случайный характер результатов измерений является фундаментальным свойством Природы, которое находит отражение в правильной теории, но поскольку теория отражает нечто в точности истинное, из этого не следует, что эта особенность является каким-либо признаком неполноты теории. Теория полностью завершена. Случайный характер предсказаний не свидетельствует об ограниченности теории; это показывает важный факт о природных явлениях.

Данные по сути случайны.

Нет, данные именно случайны, а не просто случайны — они выбираются случайным образом в соответствии с вероятностными распределениями, которые можно рассчитать.

Правильно ли будет сказать, что большинство ученых считают, что ни одна теория никогда не позволит предсказать эти отдельные числа?

Истина в науке не ищется подсчетом «большинства ученых». Большинство ученых, включая биологов или, возможно, тем более «группы точных наук», могут неправильно понимать квантовую механику, но это ничего не меняет в фактах. Факт о случайности предсказаний квантовой механики известен каждому компетентному физику, потому что это было хорошо известным открытием и материалом для учебников на протяжении более 80 лет.

Почему они так думают?

Потому что это однозначно следует из самой тщательно и точно проверенной теории в истории науки. И потому любой механизм, который попытался бы детерминистически присвоить результаты «случайным данным», нарушил бы основные постулаты квантовой механики. Она должна была бы стать полностью неквантовой «метатеорией», и эта «метатеория» также демонстративно нарушала бы другие проверенные принципы, такие как законы специальной теории относительности.

Спасибо за ответ. В частности, откуда нам знать, что не существует неоткрытой очень сложной формулы, связывающей числа, например, естественного генератора псевдослучайных чисел? (Я не оспариваю то, что вы говорите, я просто ищу пример/объяснение). Кроме того, когда я сказал «большинство ученых», я имел в виду только тех, кто хорошо разбирается в данной области.
Кроме того, «предел» был, возможно, неправильным выбором слова. Больше подходит «аспект» или «свойство теории». Я понимаю, что многие люди пытаются «бросить вызов» QM. Это не то, что я пытаюсь сделать.
Дорогой Ник, если бы фактические результаты были псевдослучайными, а не просто случайными, корреляции в результатах, которые предсказываются и наблюдаются в «экспериментах по запутанности», должны были бы генерироваться генератором псевдослучайных чисел, который не мог бы быть локальным — не мог бы быть приписан в любое место, где проводятся измерения. Эта нелокальность представляла бы действие на расстоянии, а это противоречило бы специальной теории относительности — действие на расстоянии из другой инерциальной системы эквивалентно действию, изменяющему прошлое, что логически невозможно.
Я не понимаю, в каком смысле вы не бросаете вызов квантовой механике, если пытаетесь усомниться в том основном факте квантовой механики, что результаты экспериментов случайны и можно предсказать только вероятности (распределения вероятностей). Это все равно, что пытаться не оспаривать эволюцию Дарвина, а предположить, что виды были созданы не в результате случайной эволюции, сформированной естественным отбором, а с помощью псевдослучайного генератора, отражающего детальный Божий план. На самом деле, эти две ситуации почти идентичны. QM говорит, что это случайность, и это не дополнительная роскошная деталь.
Вы снова употребили новый термин "свойство теории". Я уже говорил, что это вводящее в заблуждение описание, потому что случайность — это, прежде всего, свойство Природы, а отсюда следует, что это также свойство любой теории, которую не пытаются сразу исключить.
Ваш «генератор псевдослучайных чисел» известен в физике как «теории скрытых переменных» (подробные данные, которые производят случайные числа, называются «скрытыми переменными»), и они были исключены в течение довольно долгого времени.
Я имею в виду, что, поскольку я не разбираюсь в QM, для меня было бы нелогично оспаривать какие-либо его утверждения. Тем не менее, я уверен, вы можете видеть, что у людей, которые знают об этом немного (и хотят узнать больше), есть определенные предубеждения о том, как все работает, которые нуждаются в исправлении. Для меня лучший способ сделать это — доказательство от противного. Если я дам вам представление о том, как что-то работает, а вы объясните мне, почему это не работает, я гораздо быстрее пойму правильную теорию.
Я не понимаю, что не так со "свойством теории". Если я говорю, что движущееся тело остается в движении, если на него не действует другая сила, то это утверждение является свойством моей теории. Это зависит от экспериментов, чтобы определить, верно ли это на практике. Я предполагаю, что для КМ истинная случайность была определена на практике экспериментальным путем.
@LubošMotl +1, но это не совсем правильно. Немного неверно утверждать, что теории скрытых переменных были «исключены». Что мы знаем, так это то, что локальные и неконтекстные теории скрытых переменных были исключены и что любая нетривиальная эпистемическая интерпретация квантовой механики нарушает (разумное, на мой взгляд) предположение о независимости от подготовки.
Я все еще хотел бы разрешить это, если это возможно. Мне все еще не хватает какого-то понимания здесь ...
В QM случайные данные «приходят откуда угодно»? Кроме того, каковы свойства данных?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v