Существует ли истинная случайность на самом деле? [дубликат]

Как и вы, я думаю, что большинство использований терминов «вероятность» и «случайность» являются просто эпистемическими, т.е. они относятся к тому, сколько информации у нас есть. Мы говорим о подбрасывании монеты, что оно случайное и что существует вероятность того, что (приблизительно) половина из них выпадет орлом, но это просто отражает информацию, которой мы располагаем. Расскажите мне больше о силе и векторе импульса, данного монете, ее массе и т. д., и я, возможно, смогу дать определенный ответ о том, упадет ли она решкой.

Но ситуация меняется, когда мы говорим о квантовой механике. Существуют процессы, в которых лучшее, что мы можем сделать, — это сказать, что определенные результаты имеют вероятность, и это остается верным независимо от того, сколько информации у нас есть. Означает ли это, что Бог играет в кости с космосом? Могут ли быть скрытые переменные, полностью детерминированные, к которым у нас просто нет доступа?

Есть свидетельства того, что не существует локальных скрытых переменных, к которым можно было бы обратиться для восстановления детерминизма. Возможно, хотя и совершенно предположительно, что скрытые переменные могут быть рассеяны по всей вселенной, но это будет иметь странные последствия. В противном случае, похоже, что случайность — это просто факт, с которым нам нужно иметь дело. Даже в этом случае предпочтительная интерпретация КМ имеет значение. В многомировой интерпретации все возможные результаты квантового события происходят через расщепление вселенной, и единственная случайность для нас заключается в том, что мы не можем предсказать, в какой из расщепленных вселенных мы окажемся.

Что касается вашего вопроса о том, откуда берется случайность, я нахожу это странным. Случайность не является причиной других вещей. На самом деле, материализация случайности является распространенной ошибкой, и вы найдете людей, делающих странные утверждения, такие как «это было вызвано случайными событиями» или «это связано со случайными вариациями». Случайность не является причиной вещей. Случайность — это, по сути, способ сказать, что мы не знаем, что вызвало вещи, а в случае событий КМ такого достоверного знания не существует.

Идея о том, что в основе квантовой динамики лежит случайность, известна как копенгагенская интерпретация. Самый простой в изложении, но он с самого начала беспокоил людей более идеалистического склада. Это то, что привлекло знаменитую цитату Эйнштейна «Старик не бросает кости».

Базовая случайность — не единственный способ взглянуть на это. Теоретики, такие как Фейнман, и популяризаторы, такие как Эверетт, предложили альтернативные способы интерпретации эффектов.

Фейнман предполагает, что все взаимодействия на самом деле происходят по всем возможным путям, не исключаемым другими критериями. Таким образом, в этом нет никакой случайности, но вы, как экспериментатор, не имеете доступа ко всей информации, которая может повлиять на набор возможных путей к результату.

В менее точном и менее требовательном духе Эверетт предполагает, что каждое событие расщепляет время на континуум вариантов, и они могут или не могут «свернуться» обратно в один и тот же «мир». Таким образом, может быть несколько возможных миров, и вы находитесь только в одном из них из-за мелких деталей, тогда как другие версии вас находятся в других. Опять же, никакой случайности: у каждой реальности есть свое «ты», и все основы охватываются без всякого случайного выбора.

В конечном счете, эти три и несколько других являются одинаково действенными способами обрамления наблюдений, с которыми мы сталкиваемся в квантовом масштабе, и теорий, которые предсказывают их свойства, и придания им философского смысла.

Знаменитый «принцип неопределенности» Гейзенберга теоретически восходит к тому факту, что мы ограничены использованием атомов и полей в качестве способов получения наблюдений, и что они включают волны, которые обязательно взаимодействуют с объектом, который вы хотите измерить, прежде чем вам удастся провести измерение. Попытки скорректировать аспекты этих волн, которые вы не можете определить, повлекут за собой другой набор волн и другой набор значений, которые невозможно исправить. Это не предполагает какой-либо фундаментальной случайности вселенной, а только эффекты, которые никогда нельзя измерить или узнать. Существуют детерминистские модели этого неравенства, хотя и они имеют свои собственные нежелательные качества.

Легче посчитать, как если бы у нас была идеальная фокусировка и что цель всегда движется, чем зацикливаться на идее, что наши попытки сосредоточиться — это то, что двигает цель. Опять же, обе интерпретации дают одни и те же данные, поэтому люди выбирают более простую. Если вы возражаете против этого с философской точки зрения, все равно остается допустимый вариант решения вопроса о том, почему мы видим эффект.

Но на остальные ваши вопросы можно ответить, если взглянуть на теорию по мере ее развития. Это просто лучшая теория, охватывающая то, что мы наблюдаем. Уравнение Шредингера — это обобщение набора наблюдений и общей математики, объединяющее лежащее в основе понятие перекрывающихся волн, точные фазы которых мы не можем знать, которые объединяются наиболее вероятным образом. Его выходные данные являются статистическими, поскольку его входные данные включают неизвестные величины. Это не философское утверждение и не касается философских возражений. Но результаты экспериментов соответствуют предсказанным ею распределениям. Так что держим.

Откуда берется это недетерминированное/случайное «событие» или «взаимодействие»? Возникает ли оно из ниоткуда, как космический захватчик в ньютоновской динамике?

Сказать, что случайность квантовых явлений возникает откуда-то/от чего-то, значит утверждать то, что физики называют теорией скрытых переменных. В такой теории была бы очевидная случайность, но есть скрытые переменные, о которых мы еще не знаем (из-за отсутствия лучших знаний физики, отсутствия лучшего измерительного оборудования и т. д.), которые, если бы они были известны, дали бы детерминированное объяснение. кажущейся случайности. Джон Белл доказал в своей статье 1964 года ( теорема Белла ), что ни одна теория локальных скрытых переменных не может воспроизвести результаты квантовой механики. Его теорема была экспериментально подтверждена Аспектом и др . в 1981 году (и многими последующими группами) в том смысле, что экспериментальные результаты показывают, что квантовая механика верна.

Ключевыми терминами здесь являются «локальная» и «скрытая переменная». «скрытая переменная» уже объяснялась выше. «локальная» теория означает любую теорию, которая исключает мгновенное взаимодействие на расстоянии.

Для нелокальной теории скрытых переменных все еще возможно воспроизвести результаты квантовой механики. Мы бы устранили квантовую случайность, но за счет устранения локальности.

Вы можете сказать: «Хорошо, место не имеет значения». Но некоторые считают последствия нелокальности для причинности еще более тревожными, чем квантовая случайность. Имейте в виду, что под нелокальным здесь подразумевается полностью мгновенное взаимодействие , а не просто быстрее скорости света. Это означает, что теоретически вы могли бы нажать кнопку на Земле и заставить кошку умереть на другом конце галактики без необходимости прохождения сигнала отсюда туда. Последствия этого жуткого действия на расстоянии для причинно-следственной связи значительны, особенно с учетом результатов теории относительности (которые гораздо более интуитивны, чем думают люди).

И почему, по крайней мере, кажется, что он следует объективным вероятностям? Что «исправляет» это вероятностное распределение и почему оно должно быть зафиксировано таким образом, а не быть полностью случайным/хаотичным (в смысле полностью бессистемной, а не теории хаоса, которая является полностью детерминированной)?

Квантовая случайность следует за объективными вероятностями из-за волновой функции , которая дает количественную меру вероятности каждого результата. Опять же, математика квантовых волновых функций была успешно подтверждена экспериментальными средствами (они являются основой цепей C-mos, которые составляют любое устройство, на котором вы получаете доступ к Philosophy SE).

Детерминизм и случайность играют двойную роль в квантовой механике (КМ): фундаментальные уравнения КМ, такие как уравнения Шредингера или Дирака, являются дифференциальными уравнениями, подобными дифференциальным уравнениям классической механики. А дифференциальные уравнения — это парадигмы детерминированного развития.

С другой стороны, дифференциальные уравнения КМ имеют дело не с наблюдаемыми величинами, такими как положение или скорость, а с определенной функцией, называемой пси-функцией. Прошло некоторое время, прежде чем Борн предложил считать пси-функцию вероятностью. Следовательно

QM имеет дело с детерминированным развитием вероятности.

Во многих случаях пси-функция не позволяет детерминистически предсказать результат отдельного эксперимента. Он предсказывает только вероятность всех различных исходов при многократном повторении эксперимента с одним и тем же препаратом. Типичным примером является распад радиоактивного атома.

Широко распространенной интерпретацией этих результатов является копенгагенская интерпретация, которая рассматривает КМ как полную теорию, а этот тип вероятности — как неотъемлемое свойство природы. Но сегодня эта интерпретация постоянно подвергается сомнению, например, многомировой интерпретацией по Эверетту.

Квантовая случайность действительно отличается от классической, где неопределенность может быть сведена к отсутствию информации о лежащей в основе полной картине, а описание этой полной картины дается гипотетически. Математический формализм квантовой механики не дает этих двух уровней, есть вероятностная волновая функция, но нет лежащей в ее основе полной картины. Некоторые математические теоремы показывают, что предоставление такой детерминистической базовой картины дорого обходится, в частности, многие симметрии теряются быстрее, чем движение света, и приходится допускать скрытые переменные, хотя когда все переводится в фактические предсказания квантовой механики, такая возможность остается. Из-за этой особенности до сих пор никакая детерминистическая интерпретация квантовой механики не была успешно распространена на квантовую теорию поля.

Возможно, отчасти отвращение к квантовой случайности проистекает из аналогии с классической ситуацией, когда мы думаем о какой-то лежащей в основе картине с причинно-следственными пробелами, объясняющими чудесную случайность. Действительно, именно так индетерминизм входит в классическую механику нелипшицевых систем, как проблема n тел для гравитации, но не так он входит в квантовую теорию. В бомовской интерпретации квантовой механики распределение вероятностей происходит из-за неопределенности относительно начального распределения бомовских частиц, скрытых переменных теории, которая непознаваема, поскольку отдельные частицы в принципе необнаружимы, только волновая функция. Поскольку эфир светоносен, большинство физиков устали от таких объектов. Основные интерпретации (фейнмановская s) вместо этого попросите нас отказаться от идеи, что существует математически описываемая реальность «абсолютной точности», о которой можно рассуждать в первую очередь классически. И нет больше оснований предполагать, что реальность, с которой мы сталкиваемся, совершенно беззаконна, чем предполагать, что она полностью детерминистична, есть регулярность, выраженная в вероятностных законах, но нет классической определенности. Все, что может предсказать физика, — это вероятности будущих событий, обусловленные прошлыми событиями, случайность не появляется «чудесным образом», она, так сказать, встроена. есть регулярность, выраженная в вероятностных законах, но нет классической определенности. Все, что может предсказать физика, — это вероятности будущих событий, обусловленные прошлыми событиями, случайность не появляется «чудесным образом», она, так сказать, встроена. есть регулярность, выраженная в вероятностных законах, но нет классической определенности. Все, что может предсказать физика, — это вероятности будущих событий, обусловленные прошлыми событиями, случайность не появляется «чудесным образом», она, так сказать, встроена.

Насколько удовлетворителен такой ответ? Понятно, что хотелось бы большего, а классическая физика «избаловала» нас ожиданием большего. Но на малых масштабах она не работает, и нет никаких причин, по которым наши классические интуитивные представления, полученные из опыта работы с макроскопическими объектами, должны каким-то образом влиять на то, каким должен быть мир в малых масштабах (или очень больших, если уж на то пошло). Но «чудо» случайности предполагает, что мы сначала интуитивно проецируем классическую интуицию на лежащую в основе реальность. Например, просьба объяснить случайное событие предполагает некоторую форму принципа достаточного основания, никакая мелочь не бывает без причины, но это более или менее сам детерминизм. Так почему мы должны это предполагать? Опять таки, это более или менее экстраполяция классического опыта (поскольку на практике мы никогда не были в состоянии предсказать что-либо «во всех деталях», даже движение планет). Наши лучшие данные о поведении в малых масштабах исходят не из интуиции, а из эмпирических данных, обобщенных в математике квантовой теории. Эта математика пока не может быть принуждена к детерминистским интерпретациям полностью, и в части, которая может быть результатом, не сохраняет закономерностей, проявляющихся в вероятностной картине. Вот историческая аналогия. Ранними примерами волн были механические волны в среде, когда было обнаружено, что свет является волной, естественно, предполагалось, что он распространяется и в среде. Но со временем образ этого медиума стал настолько непривлекательным, что от идеи медиума пришлось отказаться. даже несмотря на то, что идея волн без среды противоречит здравому смыслу. Но нет никаких априорных оснований полагать, что интуиция и ожидания, сформированные классическим образом, должны быть хорошим руководством для описания аспекта реальности, который никогда не встречался в классическом понимании.

Когда действительно смотришь на различные космологии, в отличие от современной классической, основанной на ньютоновской парадигме, концепция случайности имеет явных нередуцируемых предшественников; Например:

1. Anaximanders apeiron — безграничный, из которого сделан мир.

2. Лукрецианская атомная физика имеет клинамен — непреодолимую йоту случайного движения.

3. Теогония Гесиода — рационализация греческого мифа — имеет спонтанно возникающий хаос.

4. В Книге Бытия, открывающей Библию, говорится: «Земля была безвидна и пуста, и тьма была над бездною».

5. Дао говорит, что и бытие, и небытие являются «матерью десяти тысяч вещей».

6. Примечательно, что Гегель, как и Дао, колеблется между ними обоими: чистое неопределенное Бытие эквивалентно (но не идентично) чистому Ничто.

На самом деле только успехи механистической философии, последовавшие за успехами ньютоновской физики, сделали необходимость и определенность неустранимой точкой физических явлений; вот почему, когда неопределенность была обнаружена в начале 20 века, сначала эмпирически в радиоактивности, а затем теоретически установлена ​​в КМ; это рассматривалось как новое явление, а не повторное введение и восстановление старой и античной идеи.

Глядя на эти ответы, вопрос о том, существует ли во Вселенной истинная случайность, кажется логически эквивалентным вопросу о том, существует ли свобода воли. Это один и тот же вопрос — о скольких вещах во Вселенной можно сказать, что они происходят, но не вызваны чем-то внешним по отношению к ним.

Интуитивно понятно, что в истории вселенной должно быть хотя бы одно беспричинное событие/вещь. Спиноза называет это «Богом».

Проблема с дальнейшим продвижением либо к случайности, либо к свободе воли состоит в том, что, хотя существуют события или действия , причины которых нам неизвестны, это не доказывает, что причин не существует. Мы очень часто обнаруживаем, что новые люди, события и идеи объясняют то, что до сих пор было необъяснимо. На самом деле, чтобы продолжить какую-либо мысль, мы должны сказать: «До тех пор, пока новая информация не изменит нашу точку зрения, мы думаем х ».

Таким образом, случайное событие всегда должно означать что-то вроде «события, которое, как мы в настоящее время понимаем, не определяется чем-либо внешним по отношению к нему, хотя позже мы можем обнаружить, что оно было детерминировано». Свобода воли должна оставаться сокращением для «того, для чего мы в настоящее время не можем найти определение, и поэтому вполне может быть беспричинным».

Ни одна из них не является решаемой проблемой или вопросом, на который можно ответить, но обе идеи практически полезны. Чтобы заявить, что данное событие является случайным/актом свободной воли, вы должны иметь полное знание обо всех вещах во вселенной. Чего ты не получишь в ближайшее время.

Я не верю ни в фактическую случайность, ни в свободную волю (или, скорее, я не верю, что смогу окончательно доказать, что любое отдельное событие или решение не имеет причины), но все же использую оба понятия — для меня они просто означают «события или принятые решения, причин которых я в настоящее время не знаю, но все же хочу использовать их в своем мышлении».

Один из способов взглянуть на вещи — это форма аргумента «зелень исчезает»: это напрашивается на вопрос, чтобы объяснить что-то с точки зрения самого себя. (Зеленая вещь в конечном счете должна состоять из бесцветных вещей, таких как атомы, иначе вы не объяснили, почему она ЯВЛЯЕТСЯ зеленой.)

Таким образом, единственный способ, которым вещи могут быть в конечном счете детерминированными, - это основываться на беспричинных (называете ли вы это «случайным» - зависит от вас) событиях ниже этого. В противном случае вы можете продолжать копать своей детерминированной лопатой, пока не упадете с другой стороны Земли.

Когда люди осознают это, они должны быть довольны достаточным объяснением, а не продолжать спрашивать «почему, почему, почему», как ребенок.

Я не видел этого здесь, но, возможно, стоит добавить к обсуждению, что nth цифра любого трансцендентного числа (например, π или e) по существу случайна.

Знание того, как вычислить это число, например, с помощью ряда Тейлора, также обычно является именно тем механизмом, который можно было бы использовать для его проверки.

Однако, если начать со случайного места в трансцендентном, последовательные числа невозможно предсказать (без знания предыдущих цифр или смещения и наличия формулы для вычисления последующих цифр).

Эти числа встречаются как основы математики и как наблюдаемое явление, такое как π (отношение длины окружности каждого круга к его диаметру). Итак, мы видим трансцендентальное в природе, что приводит к каким-то странным средствам предсказания .

Таким образом, явление, которое мы наблюдаем в реальности, такое как квантовая механика, может происходить из произвольно определенной точности трансцендентного. В таких случаях случайность является следствием универсальных, фундаментальных и непреложных законов математики.