Каким образом квантовая механика опровергает детерминизм?

Я слышал, что это всплывало в обсуждении с моими соседями по комнате, физиками/инженерами, но в то время не хотел спрашивать. Теперь мне очень любопытно. Википедия , похоже, мало что говорит по этому вопросу.

Из того, что я понимаю о принципе неопределенности, он говорит, что существуют определенные свойства электронов и прочего, которые невозможно измерить, и поэтому они неопределенны. Затем Википедия (под индетерминизмом ) утверждает, что сэр Артур Эддингтон говорит, что принцип неопределенности на самом деле таков не потому, что мы не можем измерить эти свойства, а потому, что оказывается, что природа недетерминирована. По крайней мере, это то, что я понял из тех абзацев. Даже без моей предвзятой формулировки это больше похоже на утверждение, чем на доказательство.

Я также читал кое-что о том, как другие научные конвенты воспринимают проблему, например, как мяч на вершине идеальной насыпи может случайно скатиться в любом направлении, и я все еще не убежден. Моя вера в детерминизм в целом состоит в том, что если бы вы знали каждую отдельную переменную, которая существовала как фактор в самом начале и рождении Вселенной, вы могли бы правильно определить все свойства любой отдельной частицы в любой момент времени.

Может ли кто-нибудь предоставить дополнительную информацию об этом? Особенно в отношении квантовой механики?

Вы должны посмотреть на аналогичный вопрос, который я задал по этому вопросу не так давно. Это может помочь прояснить путаницу в отношении фундаментальной природы квантовой физики в отношении самой идеи, являющейся положительным утверждением, в отличие от утверждения об «отсутствии знаний».
Спасибо, что указали мне на ваш вопрос. Сначала это не было очевидно, но чтение этих ответов вызвало у меня этот вопрос.
Хотя принцип неопределенности первоначально был предложен Гейзенбергом как ограничение измерения, теперь он понимается как ограничение того, что нужно знать о физической системе.
На днях я нашел это видео: youtube.com/watch?v=DMNZQVyabiM . Это была проблема внутри научного сообщества, особенно между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором, это известно как дебаты Бора и Эйнштейна: en.wikipedia.org/ wiki/Bohr%E2%80%93Einstein_debates
Третий закон Серла : «Все, что философы говорят о квантовой механике, — чушь, и квантовые физики ненамного лучше».
Утверждение, что квантовая механика или «неопределенность» причинно-следственной связи оказывает какое-либо влияние или значение для интерпретации любого аспекта человеческого опыта, равносильно утверждению, что микроорганизмы в почве влияют на нашу способность мыслить. То есть этот взаимообмен и активность на атомном и молекулярном уровне не имеют прямого отношения к интерпретации природы человеческого опыта. Любая гипотеза, претендующая на какую-либо связь, — это всего лишь случай вышедшего из-под контроля «редукционизма». CMS
Есть интересное исследование, которое предполагает, что изменение начального положения трех взаимодействующих черных дыр только на планковскую длину может привести к совершенно разным результатам . о предсказании прошлого и о том, что информация, возможно, не сохраняется.

Ответы (17)

Я думал, что я изложу точку зрения физика здесь.

В квантовой механике есть два типа эволюции: унитарная (или свободная) эволюция и измерение. Свободная эволюция полностью обратима и детерминирована; данный оператор берет определенную волновую функцию и отображает ее в определенную другую волновую функцию. Неопределенность возникает из-за эволюции неунитарных измерений.

К сожалению, если вы хотите подойти к этой проблеме с реалистической точки зрения (как большинство людей думают о классической механике и т. д.), становится трудно решить проблему измерения: то есть, что представляет собой измерение, где находится система и где находится измерение. устройство? Не является ли измерительный прибор + исходная система просто более крупной системой, которая должна претерпевать унитарные преобразования? Этот вопрос ставит в тупик многих, а некоторые известные ученые даже связывают измерения с действиями сознательных наблюдателей. Но это не стандартный взгляд.

Однако большинство исследователей основ квантовой механики обычно обходят этот вопрос стороной, принимая операционалистскую точку зрения. Слоган: «Все, что у нас есть, это некоторые процедуры для постановки эксперимента и результаты экспериментов». В этой структуре вы можете вывести теорему Белла, которая говорит, что любое явление, которое одновременно является детерминированным и локальным, должно удовлетворять неравенству Белла. Квантовая механика нарушает неравенство Белла (и было проведено много экспериментов, которые в основном подтверждают это нарушение, в некоторых экспериментах есть некоторые технические лазейки, которые необходимо устранить). Это означает, что вы должны отказаться хотя бы от одного: локальности или детерминизма. Поскольку без локальности становится невозможно говорить о причинности, большинство людей предпочитают не отказываться от нее, а вместо этого отказываются от детерминизма.

Спасибо за этот фантастический ответ! Мне только непонятно, что вы подразумеваете под двумя эволюциями в квантовой механике; вы имеете в виду ветви мнений или отдельные подполя в теме?
Спасибо, я имел в виду эволюцию как трансформацию состояния от времени t до времени t + 1.
@ArtemKaznatcheev Я не вижу, чтобы для детерминизма требовалась локальность. «Действие на расстоянии» имеет смысл и совместимо с детерминизмом, даже если это кажется невероятным. Таким образом, не нарушение неравенства Белла делает системы недетерминированными, а статистическая интерпретация волновой функции, первоначально представленная Борном, несовместима. Детерминистическая нестатистическая интерпретация была представлена ​​Бомом.
Тем не менее, в подходе Бома к квантовой физике есть много проблем (см., например, прекрасную книгу Файна «The Shaky Game»). Таким образом, в принципе нет ничего плохого в Белле и детерминизме, но есть много проблем с попытками создать детерминистскую теорию до сих пор (Эйнштейн, как известно, не смог этого сделать).
@adrianos Я никогда не говорил, что для детерминизма требуется локальность. Прочтите мое предпоследнее предложение; вы должны отказаться либо от локальности, либо от детерминизма. Большинство людей предпочитают отказаться от детерминизма и сохранить локальность. Бом (который упоминается в моем ответе как реалист) является заметным исключением, который предпочел отказаться от локальности, чтобы сохранить детерминизм. Однако, исходя из моего опыта работы в области квантовых вычислений, я не чувствую, что большинство практикующих физиков разделяют его взгляды.
Детерминизм прекрасно работает с реалистической точки зрения, если вы считаете, что Many Worlds строго проще, чем Collapse. РЕДАКТИРОВАТЬ: Не то чтобы вы могли определить/различить с начальной точки, окажетесь ли вы в Мире 1 или Мире 2, потому что независимо от того, какой из них предсказывает ваша теория, в другом мире будет версия вас, думающая: «Ну, я думаю эта теория была ошибочной».
Это хороший ответ. Но называть какую-то группу людей малоизвестными, чокнутыми и т. д. слишком самонадеянно, и этого можно избежать. Поскольку вся практика физики основана на эвристических и эмпирических наблюдениях, онтология всегда отсутствует. Поскольку знание, полученное из эпистемики, субъективно, мы никогда не можем быть уверены, что выведем из него что-то объективное. Таким образом, бессмыслица означает, что это не в нашем уме или мозгу, чтобы понять это. До Галилея солнце посередине было нонсенсом и безумной попыткой. @ArtemKaznatcheev
Так что ни одна наука не может сформулировать непротиворечивое представление о реальности, будучи аксиоматичной, всегда упускает полноту. Так что многое еще впереди, и мы не можем быть так уверены, чтобы легко заклеймить других. Спасибо за вашу попытку, и снова хороший ответ, за исключением того, что он не примечательный. Известность — это опять-таки своего рода измерение, если вы его не сделаете, оно не появится, и есть еще много незаметных людей, так что это звучит унизительно для интеллекта многих других, чья сладость растрачивается в пустынный ветер из-за обстоятельств окружающей среды.
Не могли бы вы уточнить, что вы подразумеваете под «локальным» в контексте «любых явлений, которые являются одновременно детерминированными и локальными».
Кроме того, не могли бы вы уточнить, что вы подразумеваете под «унитарным» в контексте «неопределенность возникает из-за эволюции неунитарных измерений».
Хороший ответ. За мои пять копеек я бы отказался от локальности перед детерминизмом и чувствовал, что другого пути вперед нет. Для меня КМ — просто еще одно доказательство доктрины Упанишад, точно так же, как это было для Шредингера и для Морхофа и других сегодня. Это сохраняет детерминизм, но теряет локальность из-за идеи о том, что пространство-время не является метафизически реальным.
Предполагая, что «безумие» — это отсылка к теореме о свободе воли? Я не знаю, что с этим делать, и, основываясь на источнике, я должен задаться вопросом, является ли это «притворством», скорее интеллектуальной игрой, чем доказательством. (т.е. идея о том, что у элементарных частиц есть выбор, кажется абсурдной, и, может быть, в этом все дело?)
Местами поправил грамматику. Отличный ответ: +1.
Нелокальные теории с ретропричинностью не обязательно приводят к парадоксу — можно представить, что они «самопоследовательны» по так называемому принципу Новикова . Хитрость заключается в том, действительно ли какая-либо из распространенных нелокальных теорий, например теории Бома, оказывается самосогласованной и непротиворечивой (что проявляется в том, что множество решений уравнений пусто), и, кроме того, является ли или нет дело не в том, что даже при наличии согласованности требование может отсечь столько решений, что это приведет к реальной разнице в наблюдаемых прогнозах.
Обратите внимание, что квантовая физика и теорема Белла утверждают, что состояние вашего мозга в момент принятия решения неопределенно. Большинство аргументов против свободы воли утверждают, что ваш выбор определяется вашим состоянием, которое само определяется состояниями вашего прошлого. Квантовая физика говорит, что у вашего состояния есть пределы, но они не определены.
Можно ли сохранить локальность через какое-то подпространство или, например, если запутанные частицы будут «соединены» планковскими червоточинами?

Квантовая физика не опровергает детерминизм.

Что делает квантовая физика , так это значительно усложняет задачу аргументации в пользу детерминизма.

Проще говоря, принцип неопределенности указывает на то, что: 1) наше наблюдение за событием оказывает значительное влияние на событие и 2) одно наблюдение не может выявить все соответствующие свойства события. Это означает, что любой аргумент в пользу детерминизма больше не может просто обращаться к понятию наблюдения.

Итак, когда вы говорите:

Моя вера в детерминизм в целом состоит в том, что если бы вы знали каждую отдельную переменную, которая существовала как фактор в самом начале и рождении Вселенной, вы могли бы правильно определить все свойства любой отдельной частицы в любой момент времени.

вы немедленно столкнетесь с проблемами, потому что мы не можем знать каждую переменную, которая существовала как фактор в любой момент времени (включая начальное состояние) посредством любого типа наблюдения.

но какое отношение способность наблюдать вовлеченные факторы имеет к его детерминированности? Даже если бы в соответствии с законами физики не было возможности наблюдать переменные, необходимые для детерминистической реконструкции текущего состояния существования, все же могло бы существовать гипотетическое существо, не связанное законами физики, обладающее всеведущим знанием без какого-либо наблюдения, и т. существо может детерминистически знать будущее состояние.
Утверждает ли принцип неопределенности, что только НАШИ наблюдения влияют на событие, или что все возможные наблюдения будут иметь влияние? Неужели невозможно изобрести какую-либо новую технику для измерения «реальных» событий?
Насколько я понимаю, детерминизм не требует способности получать знания о каждом аспекте универсального состояния, а просто утверждает, что при условии, что все состояния были известны (независимо от того, возможно ли получить такое знание), что любое Будущее состояние может быть получено из этой информации без отклонений.
Я не думаю, что аргументы, которые зависят от существ, не связанных законами физики, сильно помогут в споре о том, как работает Вселенная (с сопутствующими ей законами физики). Что касается более широкого вопроса, то лично я нахожу всю дискуссию «свобода воли против детерминизма» исключительно неинтересной и утомительной по двум причинам: 1) невозможно привести доказательный аргумент в любом направлении по причинам, указанным Витгенштейном на правило-следование, и 2) это не имеет абсолютно никакого значения с точки зрения всего, что следует за ним.
Другими словами, не только невозможно определить разницу между детерминированной вселенной и вселенной, управляемой свободной волей, но даже если бы вы знали разницу, это не имело бы ни малейшего значения.
@bonifaz: я не квантовый физик, но я понимаю, что он охватывает все возможные режимы наблюдения, поэтому никакая «новая техника» невозможна.
@Micheal Я согласен с тем, что было бы невозможно провести различие между детерминированной вселенной и недетерминированной, а также с дальнейшим утверждением, что это не имеет ни малейшего значения. Однако утверждение может быть истинным или ложным, даже если нет возможности определить так или иначе и даже если истинность утверждения не имеет значения. Я считаю, что Гедель уже доказал, что существуют истинные (математические) утверждения, истинность которых нельзя доказать.
@bonifaz Запись в Википедии о принципе неопределенности резюмирует ваш вопрос с Нобелевской речью Макса Борна; он говорит, что для измерения энергии и импульса вы должны использовать устройства, которые взаимодействуют с предметом, и это взаимодействие изменяет свойства предмета. Таким образом, я полагаю, что с помощью какой-то передовой технологии, которой у нас еще нет, мы могли бы измерить реальное событие.
@Майкл, я ценю твой краткий ответ. И я мог бы добавить, что, хотя я верю в детерминизм, я также верю в свободную волю именно по той причине, что невозможно чувствовать себя ограниченным вселенной (это не имеет значения). Но мне было любопытно, что говорят об этом квантовые физики, выступающие против детерминизма.
RE: «это не имеет абсолютно никакого значения с точки зрения всего, что следует». Странно ты так говоришь. Детерминизм имеет для меня довольно большое значение. В детерминированной системе вы не можете возлагать на людей моральную ответственность за свои действия, и люди не заслуживают похвалы. Мои этические взгляды радикально изменились, что повлияло на мое отношение к пыткам, смертной казни, деньгам, потраченным на тюрьмы и реабилитацию, к правильному воспитанию ребенка (относительно поощрения/наказания), ценности смирения и многого другого. Хотя я все еще живу так, как будто у меня есть свобода воли, некоторые вещи определенно изменились.
@stoicfury: я все еще верю в этический предмет, независимо от свободы воли. Я сказал, что это не имеет абсолютно никакого значения, потому что нам определенно кажется, что у нас есть свободная воля, поэтому нам надлежит жить так, как если бы у нас была свободная воля; если на самом деле эта точка зрения ошибочна и все наши решения были предопределены, то ничего не изменилось — мы действовали именно так, как должны были бы, несмотря ни на что.
Этот ответ дает гораздо более слабое утверждение, чем то, что обычно подразумевает квантовая механика. Квантовая механика не просто делает эпистемическое утверждение, поскольку ответ @MichaelDorfman, кажется, подразумевает, что он делает онтологическое утверждение о невозможности локального реализма .
@Artem: Невозможность локального реализма не является проблемой для детерминизма, поскольку он касается глобального случая (то есть всей вселенной) и не связан скоростью света, поэтому я думаю, что эпистемологический случай больше соответствует обсуждаемой теме.
@stoicfury Ответственность по-прежнему имеет смысл в детерминированной системе, даже если вина не имеет смысла, потому что привлечение людей к ответственности может быть фактором, который приводит к их моральному поведению. Тем не менее, я согласен с тем, что это все еще имеет значение в некоторых вещах, например, в смертной казни. В конечном счете, вы можете иметь недетерминированную систему и при этом не обладать свободой воли. Если случайность привела к тому, что вы совершили действие без вашего намерения, вы все равно не виновны, как если бы система была детерминистской.

Принцип неопределенности не представляет прямой проблемы для детерминизма; это просто говорит о том, что вы не можете точно измерить свои состояния. Вы всегда можете предположить, что состояния существуют, но вы просто не можете их измерить. Эйнштейн предпочитал эту точку зрения и вместе с Подольским и Розеном разработал парадокс , показывающий, что неопределенность не является фундаментальной. К несчастью для Эйнштейна, эксперименты дали, казалось бы, парадоксальный результат, показав, что неопределенность является фундаментальной, а детерминизм, если он истинен, не является локальным. (На самом деле это даже показывает, что причинность не является локальной.)

Но более сокрушительным ударом по детерминизму является успех запутанных/наложенных друг на друга состояний, которые стохастически разрушаются при определенных условиях. Эксперимент с двумя щелями — самый известный из них, но на самом деле неравенство Белла и эксперименты (которые не удалось) его подтвердить сделали детерминизм плохой моделью реальности. Эксперименты слишком технические и подробные, чтобы описывать их здесь, но до сих пор неравенство Белла регулярно нарушалось, и, следовательно, нет места для детерминированной модели, в которой соответствующее состояние хранится локально. (Конечно, компьютерная симуляция с глобальным хранением всех состояний в принципе может воспроизвести что угодно, но это не делает ее экономным способом объяснения результатов в физике.)

виртуальный -1 из-за «нарушения неравенства Белла». Обратите внимание, что неравенство Белла — это то, чему должны подчиняться локально-детерминированные теории. Квантовая механика нарушает неравенство Белла , будьте осторожны с терминологией, чтобы избежать распространенных заблуждений.
@Artem Kaznatcheev - Извините, сказал наоборот. Исправлено сейчас. Спасибо, что поймали это.
Если вы берете принцип неопределенности для обозначения внутренней неопределенности значений сопряженных пар, то он напрямую отвечает за индетерминизм. Хотя это больше вопрос терминологии, но из-за такой путаницы возникает большая путаница в отношении QM. Мне нравится ваш акцент на экспериментах, исключающих причинность. Если я могу быть еще более прямым

Как только мы начинаем использовать научный метод, то есть наблюдать за природой, чтобы узнать, что происходит на самом деле, мы уже допускаем своего рода детерминизм, что существуют строгие правила того, как работает природа. Поэтому понятно предположить, что все наши правила в отношении природы неизменны и неизменны. А если это не так, то это просто неудача в попытке выйти за рамки слабых приближений, чтобы получить окончательное точное решение. (используйте здесь любую школьную науку, биологию, социологию, физику и т. д.). Ожидается, что все вероятностные распределения измерений природных явлений будут артефактами экспериментальной ошибки, а не частью природы, и что лучшие эксперименты в конечном итоге сузят распределение до одной определенной точки.

Согласно математике ньютоновской механики, это разумная стратегия.

Просто оказывается, что при исследовании некоторых физических явлений, субатомных частиц, было экспериментально установлено, что даже когда эксперименты были скорректированы до такой степени, что не было вариативности входных данных (контроль одиночных частиц), оставалось распределением вероятностей на выходе системы. То есть вещи, которые мы метафорически представляем себе как дискретные частицы, по-прежнему действуют так, как если бы они имели вероятностное распределение. Нет точного определения результата, природа имеет врожденные распределения, которые не являются артефактами эксперимента. (Я описываю эксперимент с двумя щелями ). То, о чем мы думаем как об отдельной частице, может иметь свойства, которые по своей природе неопределенны.

На определенных масштабных уровнях (очень малых) вы действительно не можете знать, учитывая начальную скорость и массу, конечное положение фактической частицы (или набора частиц).

Это не так уж и плохо, потому что мы все еще можем количественно оценить недостаток знаний с помощью распределения вероятностей.

Так или иначе, дело в том, что мы ищем как можно больше детерминизма в науке (именно так следует форма научных законов, но может оказаться, что природа не всегда им подчиняется. Но на самом деле наука определила достаточно, чтобы мы могли людей на Луне, вылечить оспу и иметь телефонные меню с автоматическим ответом для наших банков, что небольшой субатомный недетерминизм вполне пригоден.

И, честно говоря, ньютоновский детерминизм не так уж велик с философской точки зрения. Конечно, есть лагранжиан «если бы у вас была 3-я позиция/скорость (6 координат), вы могли бы определить ход всех последующих событий», за исключением того, что (забыв о получении начальных данных) моделирование на вычислительной машине потребовало бы большей вселенной. чем реальная вселенная, которую он моделирует. О, решить эту систему алгебраически в настоящее время невозможно. Существует символическое решение задачи n тел, но его сходимость к числовому решению ужасно медленная. Так что даже у ньютоновской механики есть проблемы с детерминизмом.
Но, конечно (чтобы прокомментировать мой комментарий намного позже события, ньютоновская механика является началом современного детерминизма, несмотря на мой мелочный комментарий) из-за, по крайней мере, концептуальной точной разрешимости... э-э, не разрешимости... но возможности моделирования.

Проблема заключается в явной двусмысленности слова «определенный». Тот факт, что квантовая флуктуация, например, недостаточно обусловлена ​​или каузально детерминирована, не означает, что событие не было детерминировано в том смысле, что оно было «фиксировано» из-за существующей бестенденциозности в четырехмерном пространственно-временном блоке (B - Теория времени). Если будущее «фиксировано», то даже если для определенного события нет достаточной причины, оно все равно должно иметь место из-за наличия фиксированной позиции на Блоке. Следовательно, даже если что-то не является ПРИЧИННО детерминированным, оно все же может быть детерминировано в смысле наличия «фиксированного» положения в объективной вневременной реальности; с временным становлением, являющимся только иллюзией.

Я не физик, но изучал философию. Теперь я гораздо больше интересуюсь физикой и квантовой теорией, чем раньше. Я не уверен, правильно ли понята философия детерминизма. Чтобы понять детерминизм, нам нужно взглянуть на дебаты о свободе воли и детерминизме. Вот где полемика. Когда я был старшекурсником, сторона свободы воли была чрезвычайно слабой с логической точки зрения, основанной на идее, что у нас есть свобода воли только потому, что мы верим, что она у нас есть. Детерминизм больше касается того, обладает ли действующее лицо свободой воли или всегда ли предшествующие причины приводили к одному и тому же результату.

Есть три основных ветви детерминизма. Во-первых, ряд причинных факторов, взятых вместе, приведет к действию, которого нельзя было бы избежать. Это во многом не вызывает споров. Вторая ветвь связана с идеей о том, что в нашем прошлом от рождения до настоящего существуют причинные факторы, которые означают, что ничто не могло повернуться иначе и не было свободы воли. Обычно в этом и заключается дискуссия. Последняя часть заключается в том, что если бы существовал разум, обладающий всеми знаниями о вселенной, каждый физический закон существовал бы в полной мере, то все прошлые, настоящие и будущие действия можно было бы предсказать и нанести на карту.

Я прочитал выше слишком сложное физическое объяснение, и оно упустило суть положения. Сторонники свободы воли использовали достижения теории квантовых частиц по сравнению с заряженными частицами, не идущими по определенному пути, чтобы доказать, что на квантовом уровне детерминизм проблематичен. Это не считается сильным аргументом, по крайней мере, когда я учился в университете, в основном из-за того, что путь можно было предсказать по корреляции. Во всяком случае, тот факт, что мы не можем предсказывать на квантовом уровне с нашими текущими знаниями, не является аргументом против широкого детерминизма и не имеет отношения к двум другим ветвям, поскольку они относятся к событиям, а не к квантовой механике.

Резюме

Точнее объяснил детерминизм - 3 конечности, первые две относятся к причине и следствию, которые можно наблюдать и развеять понятие свободы воли. Третий относится к сверхразуму, способному знать все законы физики, способному наметить прошлые, настоящие и будущие события. Объяснение того, как квантовые заряженные частицы нелегко предсказать, не является аргументом, который имеет большой вес для третьей конечности и не имеет отношения к двум другим. По сути, квантовая теория, за которую цепляются сторонники свободы воли, просто демонстрирует отсутствие у нас знаний, а не отсутствие детерминизма.

Добро пожаловать в Философия.SE! Пара предложений: я бы переместил ваш последний абзац наверх, так как он резюмирует ваши аргументы. Я бы уточнил, к какой из трех ваших ног принадлежит квантовая механика. Я бы также (если применимо) процитировал бы, какой философ предложил трехлапость (о чем я никогда раньше не слышал, и я думаю, что это отличный способ подумать о проблеме детерминизма). Я бы также использовал пронумерованные маркеры для трех ножек, чтобы их было легче читать.
Если вселенная не определена на микроуровне, она не определена ни на каком уровне. Мы можем построить квантовую игральную кость, которая работает, используя квантовую случайность. Тогда мы можем использовать эти кости для лотереи. Если кто-то не сможет доказать, что такую ​​игральную кость построить нельзя, а квантовая механика не является детерминированной, то и Вселенная не является детерминированной или просто в одной кости от потери своего детерминизма.

Определенность отличается от детерминизма. Сказать, что мир детерминирован, значит сказать, что если состояние мира сегодня предполагает состояние мира завтра. То есть, если бы вы перемотали мир к началу сегодняшнего дня, он снова разыгрался бы точно так же, как и раньше. Он ничего не говорит о том, дает ли сегодняшнее состояние мира наблюдателю уверенность в завтрашнем мире или даже какую-либо предсказательную силу вообще.

Принцип неопределенности Гейзенберга и теорема Белла наносят смертельный удар по определенности, показывая, что внутри системы невозможно быть уверенным в будущем этой системы, но они оставляют детерминизм в неприкосновенности. На самом деле кажется ненаучным отвергать детерминизм, учитывая имеющиеся доказательства. В конце концов, на макроуровне наши измерения прямо указывают на детерминизм, а когда мы приближаемся к квантовому уровню, принципы неопределенности дают прекрасное объяснение тому, почему само измерение разваливается.

Принцип неопределенности Гейзенберга ввел неопределенность в современную физику, под современной физикой я подразумеваю физику итальянского Возрождения. Оно уже было введено в физику греческими атомистами как клинамен , который они рассматривали как неустранимую случайность, связанную с атомом (они утверждали, что это необходимо для того, чтобы заставить атомы взаимодействовать).

Первоначально он был введен Гейзенбергом как непреодолимое возмущение мельчайшей частицы. То есть случайность рассматривалась как гносеологическая. Вопрос превратился в то, было ли это на самом деле эпистемологическим или онтологическим. Эта дискуссия актуальна и сегодня.

Например, квантовая механика, интерпретируемая в соответствии с непротиворечивыми историями, на самом деле является онтологической, а бомовская механика — эпистемологической (но, в частности, следует отказаться от локальности).

В классической механике можно определить траекторию частицы точно в пространстве-времени, и это обратимо. В квантовой механике можно точно определить траекторию волны вероятности частицы, и это обратимо. Но при взаимодействии эта волна вероятности схлопывается до определенного значения , известного обеим частицам. После этого момента траектория уже необратима — как может быть, когда вероятность и возможность рухнули до известного? Затем это состояние снова начинает развиваться.

Я бы также добавил, что ваша вера в детерминизм кажется очень «ньютоновской». Не в смысле самого Ньютона, а в том, что из него придумали более поздние мыслители. Они были настолько ослеплены успехом ньютоновской механики, что довели ее детерминизм до абсурдных пределов. Ведь даже Аристотель умел спросить

случайность причина?

Вопрос, которым современные физики не задавались до открытия радиоактивности Беккералем в 1896 году.

Детерминизм — это вера в то, что если все переменные известны в достаточное количество моментов времени, то все переменные могут быть известны все время. Обычно это верно для макроскопических объектов. Например, если я бросаю мяч с определенной высоты, я могу предсказать, сколько времени пройдет, пока мяч не упадет на землю. Развивая эту концепцию дальше, если я ударю по мячу известного размера и плотности с измеренной силой, зная скорость потока ветра, силу тяжести на поверхности Земли и сопротивление воздуха, а также угол моей стопы по отношению к мячу в момент удара. , я должен быть в состоянии предсказать траекторию мяча как функцию времени.

Но в квантовом мире все становится странным. Квантовые объекты — это не макроскопические объекты (такие как мячи), а субатомные частицы, из которых состоит мяч. Атомы состоят из ядра (протонов и нейтронов) с «вращающимися» электронами. Законы, управляющие квантовыми взаимодействиями, не являются окончательными из-за принципа неопределенности Гейзенберга, который гласит, что импульс (зависящий от скорости) и положение частицы не могут быть известны одновременно с бесконечной точностью. Это означает, что если известно положение частицы, то нельзя точно сказать, с какой скоростью она движется; и наоборот, это также означает, что если известно, как быстро движется частица, то невозможно узнать ее положение с бесконечной точностью. Это не похоже на кикбол.

Принимая это во внимание, общая вероятность события составляет 100% (или 1). Когда частица сталкивается с барьером, существует вероятность того, что частица не выйдет из барьера, но есть также вероятность того, что частица проникнет через барьер; сумма этих вероятностей равна единице.

Альберт Эйнштейн и Нильс Бор обсуждали эту тему. Эйнштейн полагал, что если бы игрок, бросающий кости, знал начальное положение и размеры костей, температуру в комнате, потливость ладони и любые другие необходимые переменные, то можно было бы с бесконечной точностью вычислить результат броска костей. Бор считал, что субатомный мир не обязательно должен подчиняться идентичным законам.

Я предпочитаю думать с точки зрения подбрасывания монеты. Обычно пытаются угадать, будет ли следующий бросок орлом или решкой, предполагая равную вероятность для каждого исхода. Но сторона орла немного тяжелее, поэтому это более вероятный результат, чем решка. Как вы думаете, подбрасывание монеты является детерминированным или вероятностным? Интересно, что вероятности ядерных распадов рассчитываются с использованием идентичной математики.

Одна мысль состоит в том, что квантовая механика детерминистична (например, теория пилотной волны, скрытые переменные и т. д.), и что именно несовершенство человеческого разума/чувств и неспособность измерить с достаточной точностью заставляет ее казаться, что решения все проблемы квантовой механики не являются детерминированными по своей сути, когда они на самом деле являются детерминированными. Однако общепринятым мнением является то, что квантовая механика по своей сути вероятностна.

Мысленный эксперимент Шредингера выглядит примерно так: кошка заперта в коробке с несколькими взрывчатыми веществами, привязанными к детектору частиц. Частица срабатывает с вероятностью 50%, и в этом случае она подхватывается детектором, и взрывчатка срабатывает, убивая кошку. Частица также имеет 50% шанс не выстрелить, и в этом случае взрывчатка не взорвется, а кот предположительно жив. Если не поставить галочку, как можно определить, жив кот или мертв? Идея состоит в том, что состояние кошки существует в «суперпозиции состояний», в которой оба состояния возможны, если их не измерять; однако акт измерения путем установки флажка «сворачивает волновую функцию» в одно из двух наблюдаемых состояний. Эйнштейн нашел это глупым; он сказал, что если не Если не наблюдать Луну, то можно точно знать, где она находится на ночном небе. Но Луна — макроскопический объект.

Это становится сложно, если учесть, что за большинством наших действий стоят субатомные частицы, активирующиеся в человеческом мозгу. Как подмножество вселенной, люди управляются теми же законами, что и вселенная. Если Вселенная детерминистична, то и люди детерминированы, и свободная воля исчезает.

Суть в том, что QM внесла «неопределенность». Все это означает, что мы, как очень большие существа по отношению к квантовым частицам, не имеем возможности измерить состояние и местоположение квантовой частицы в конкретный момент времени. Если бы у нас были средства, например, если бы мы нашли способ измерить след в пространстве-времени после прохождения частицы, чтобы определить состояние и местоположение через мгновение после прохождения частицы, мы могли бы устранить неопределенность и снова прийти к консенсусу. на детерминизм. Люди путают «неопределенность» и «непредсказуемость» с фразой «без причины» или со словом «случайный». Хотя период полураспада отдельного атома непредсказуем, количество фотонов, испускаемых молем атомов в год, вполне предсказуемо. Это означает, что даже на квантовом уровне происходят причинные махинации. Так что нет, квантовая физика не опровергла детерминизм. Многие ссылаются на теорему Белла как на доказательство того, что квантовая механика опровергает детерминизм, но теорема Белла говорит о неизмеримой природе квантовой физики и о том, что людям необходимо подразумевать скрытые переменные для вывода атрибутов частицы. Если бы мы могли измерять, не влияя на состояние частицы, теорема Белла была бы простым логическим математическим артефактом, который ни к чему не применим. Тот факт, что мы не можем измерить частицы, не означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. квантовая физика не опровергла детерминизм. Многие ссылаются на теорему Белла как на доказательство того, что квантовая механика опровергает детерминизм, но теорема Белла говорит о неизмеримой природе квантовой физики и о том, что людям необходимо подразумевать скрытые переменные для вывода атрибутов частицы. Если бы мы могли измерять, не влияя на состояние частицы, теорема Белла была бы простым логическим математическим артефактом, который ни к чему не применим. Тот факт, что мы не можем измерить частицы, не означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных данных, показывающих предсказуемое поведение КМ, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. квантовая физика не опровергла детерминизм. Многие ссылаются на теорему Белла как на доказательство того, что квантовая механика опровергает детерминизм, но теорема Белла говорит о неизмеримой природе квантовой физики и о том, что людям необходимо подразумевать скрытые переменные для вывода атрибутов частицы. Если бы мы могли измерять, не влияя на состояние частицы, теорема Белла была бы простым логическим математическим артефактом, который ни к чему не применим. Тот факт, что мы не можем измерить частицы, не означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. Эта теорема говорит о неизмеримой природе квантовой физики и о том, что людям необходимо подразумевать скрытые переменные, чтобы вывести атрибуты частицы. Если бы мы могли измерять, не влияя на состояние частицы, теорема Белла была бы простым логическим математическим артефактом, который ни к чему не применим. Тот факт, что мы не можем измерить частицы, не означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. Эта теорема говорит о неизмеримой природе квантовой физики и о том, что людям необходимо подразумевать скрытые переменные, чтобы вывести атрибуты частицы. Если бы мы могли измерять, не влияя на состояние частицы, теорема Белла была бы простым логическим математическим артефактом, который ни к чему не применим. Тот факт, что мы не можем измерить частицы, не означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. т означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален. т означает, что они недетерминированы. И, принимая во внимание огромное количество научных свидетельств, показывающих, что QM ведет себя предсказуемо, можно с уверенностью сказать, что детерминизм все еще актуален.

Квантовая механика не ввела неопределенность. Неопределенность в измерении положения частицы была абсолютно необходима, когда Эйнштейн доказал, что фотон ведет себя как массовая частица , даже если он не имеет массы , но имеет импульс , который сохраняется по закону сохранения импульса! Если фотон будет использоваться для измерения положения, часть его импульса должна быть передана частице-мишени, которая должна двигаться до того, как отраженный фотон достигнет любого наблюдателя/детектора. Вывод: Неопределенность гарантирована природой. Нам не нужен принцип неопределенности Гейзенберга для интуитивно очевидного! — если принять свойство фотона, предсказанное Эйнштейном, за которое он был удостоен Нобелевской премии.

Есть несколько различных свойств, которыми может обладать интерпретация квантовой механики:

  1. детерминизм Состояние в данный момент времени определяется его состоянием в предшествующий момент времени.

  2. Реализм волновой функции Волновая функция — это не просто математическое удобство, она относится к физически реальному явлению.

  3. Локальность События находятся под непосредственным влиянием только их непосредственного окружения.

  4. контрфактическая определенность Имеет смысл обсудить, что «произошло бы», если бы были измерены свойства, отличные от измеряемых.

Неравенство Белла показывает, что невозможно удовлетворить всем четырем из них. Идея состоит в том, что для того, чтобы все они были правдой, должны быть «скрытые переменные». Если бы мы измерили вращение частицы по оси абсцисс, то получили бы какое-то значение; контрфактическая определенность означает, что имеет смысл спрашивать, какой результатбыть, даже если в действительности мы не проводим измерение, детерминизм говорит, что будет какой-то конкретный результат, а не вероятностное распределение результатов, а локальность говорит, что этот результат не будет зависеть ни от чего, что происходит с частицами, отделенными от частица, которую мы измеряем; результат должен зависеть исключительно от свойств частицы, которую мы измеряем, т. е. частица имеет некую «скрытую переменную» того, каким, по ее «решению», будет результат, даже если мы его никогда не увидим.

В качестве примера того, как эти свойства могут быть проверены: предположим, что есть два типа измерений, которые мы проводим с частицей, и каждое измерение может дать один из двух результатов. Затем есть четыре различных комбинации этих результатов, а для пары частиц имеется шестнадцать различных комбинаций. Есть четыре различных комбинации типов измерений, которые мы можем провести на паре частиц, и для каждой из них есть четыре различных возможных комбинации результатов. Если у нас есть целая куча пар, они будут иметь некоторое распределение по различным комбинациям, и для каждого распределения мы можем рассчитать, каким должно быть распределение результатов для каждой комбинации измерений. Оказывается, каким бы ни было распределение, должно выполняться определенное неравенство. Однако, есть способы поставить эксперимент так, чтобы это неравенство не выполнялось. Вывод состоит в том, что из перечисленных в начале свойств по крайней мере одно не должно выполняться.

Однако можно возразить, что даже без квантовой механики детерминизм и контрфактуальная определенность несовместимы: если мы не могли произвести никакого другого измерения, кроме того, что мы сделали, то какой смысл спрашивать, что произошло бы, если бы мы сделал еще одно измерение?

Представьте себе этот мяч на вершине своей идеальной границы, в темноте при температуре, близкой к абсолютному нулю. Насколько точно вы можете определить, смещен ли он вообще от центра? Только до ближайшего фотона энергия того, что вы используете, чтобы «смотреть» на мяч, ограничивает точность, с которой вы можете знать о нем.

Идея о том, что «ответ» существует, но мы не можем его знать, называется https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hidden_variable_theory . По сути, https://en.m исключает их. wikipedia.org/wiki/Bell%27s_theorem Информация о шаре буквально отсутствует, и мы видим, что это проявляется в таких вещах, как корпускулярно-волновой дуализм и https://en.m.wikipedia.org/wiki/Wheeler%27s_delayed_choice_experiment .

Многомировая интерпретация квантовой механики (обычно принятая примерно третью физиками в опросах, проведенных Максом Тегмарком) поддерживает детерминизм, говоря, что мяч катится во всех возможных направлениях в пределах его неопределенности, но каждый результат происходит в другой вселенной. Некоторые видят в этом замену неопределенности результата неуверенностью в том, к какому исходу мы придем, но если они все реальны, то все они пережиты, и мы обнаруживаем, что это просто случайность, из которой мы ищем.

Должна существовать парадигма, в которой квантовая механика описывает волну де Бройля так же, как Максвелл описывает электромагнитную волну.

В этой парадигме с массой частицы должны быть связаны два поля, как поля, связанные с зарядом в теории Максвелла. Таким образом, квантовую механику можно рассматривать как детерминистскую теорию, подобную теории Максвелла.

Я сделал правку, надеюсь, для ясности. Вы можете откатить это или продолжить редактирование. Что было бы неплохо добавить и повод продолжить редактирование, так это ссылки на физиков или философов, которые придерживаются той же позиции, что и вы, чтобы ее можно было поддержать как нечто большее, чем мнение. Это укрепит ваш ответ

Квантовая механика на самом деле является просто детерминизмом в измерениях, отличных от наших, и поэтому может быть неизмеримой (не из-за проблем Гейзенберга, а из-за того, как Вселенная скрывает вещи, чтобы сохранить размерность).

Однако, поскольку это философия, вера и любая реальность в БОГА могут изменить этот детерминизм или, по крайней мере, сделать несколько причинно-следственных связей, создав систему практического индетерминизма.

Квантовая механика не опровергает детерминизм. Хотя некоторые люди хотели бы использовать QM для этой цели, это очень слабый аргумент, если вообще есть. Гораздо более прочной основой являются Хаос и/или нелинейные функции.
Любая система, которая подчиняется/следует нелинейной функции, является недетерминированной .
Большинство систем, включая Вселенную, являются нелинейными системами, а значит, недетерминированными.
Поскольку большая часть достижений науки связана с работой над линейными системами , мы развили ошибочное представление о том, что «линейные системы» являются преобладающими, и, следовательно, «мир» линеен (= детерминирован), когда как раз наоборот , правда!

Нелинейные системы могут быть детерминированными. Просто они очень чувствительны к начальным условиям.

Многим нравится думать, что фундаментальная случайность природы доказывает существование Бога! Это Бог сидит за рулем, чтобы «определить», что должно произойти и когда. Наука и ее философия в принципе не могут точно определить будущее, даже текущее состояние. Однако наука доказала, что она может точно определять макромасштабные события и микроквантовые события с вероятностью. Если мы рассматриваем все как «волну», а не как частицу, то мы можем определить все в терминах волновых функций. Представление частиц является приблизительным. Короче говоря, квантовая механика и фундаментальная случайность для частиц не дают «разрешения» воображаемому Богу «определять». Квантовая механика опровергает абсолютный детерминизм в малых масштабах, но только для представления о природе частиц.