Детерминированная квантовая механика

Я работаю над новой, значительно улучшенной версией моей статьи. Обратите внимание, что я не фундаменталист, как, кажется, некоторые из моих критиков. У меня нет открытой телефонной линии с Богом, как у Эйнштейна с одной стороны и Мотла с другой. Итак, что я делаю в своей статье (которая в конечном итоге выйдет в виде книги), так это я просто исследую идею о том, что обычные контраргументы против простой, детерминистской интерпретации qm можно игнорировать, и я спрашиваю, что вы можете получить. . Ответ довольно интересный, но да, некоторые интересные проблемы действительно возникают. Самые серьезные технические проблемы, с которыми приходится сталкиваться, совершенно не связаны с обычными эмоциональными аргументами против детерминистской qm, поэтому я спрашиваю: тогда они полностью запретительны или есть выход? Будет ли это также ответом на обычные возражения Motl? Самая неприятная проблема, которую я получаю: как можно получить эффективный гамильтониан, ограниченный снизу и локально определенный (или экстенсивный)? Могут быть очень интересные ответы; один из них говорит, что да, вся теория подчиняется полной локальности — вся физика локальна — но конечный гамильтониан qm нелокален. Это означает, что фазы волновых функций далеких частиц входят в уравнения физики нетривиальным образом, в то время как ничего из этого не влияет на предсказания qm, которые, как обычно qm, являются локальными.

Но это не обязательно должен быть ответ. Другой возможный ответ я нахожу гораздо более интересным и естественным. Вы знаете, что есть много сумасшедших, которые утверждают, что вы можете «опровергнуть теорему Белла». Большинство из них полностью упускают суть, но есть способ. Белл предполагает, что в начальном состоянии запутанные частицы, только что отделившиеся друг от друга, и Боб и Алиса, еще не принявшие решения, принципиально некоррелированы. Это потому, что Алиса и Боб должны иметь «свободную волю». Есть два момента, которые следует рассмотреть, чтобы понять, почему это может быть неправильно. Во-первых, корреляционные функции не должны исчезать за пределами светового конуса (посмотрите на КТП, но также посмотрите на простые классические системы, такие как жидкости, демонстрирующие критическую опалесценцию вблизи критической точки); другой адресован тем, кто считает, что только «заговор» может заставить Боба и Алису принять «правильные» решения. Нет, может быть что-то еще. Если у вас есть детерминистическая лежащая в основе теория, то есть два вида состояний: истинно «онтологические» состояния и шаблоны, представляющие собой квантовые суперпозиции. В обычном qm мы не делаем различий между ними, но когда дело доходит до вопроса реализма, вы должны. Затем мы отмечаем, что существует простой закон сохранения природы: раз состояние стало онтологическим, оно останется таким навсегда. Шаблон навсегда останется шаблоном. Это означает, что независимо от того, что решат Алиса и Боб, они не смогут повернуть свои поляризаторы таким образом, чтобы фотоны вышли как суперпозиции других выборов, которые они хотели сделать.

Конечно, Алиса и Боб не могут изменить свои настройки без существенных изменений в своем прошлом, и, с точки зрения вероятности, они могут изменить свое состояние на гораздо менее (или более) вероятное.

Кстати, понятие вероятности входит в мою теорию очень просто: оно в точности соответствует неопределенностям в начальном состоянии, которые отражаются в использовании шаблонов. Это приводит к (ТОЧНОМУ) правилу Борна. Пожалуйста, дождитесь выхода улучшенной версии моей статьи.

Приложение: поднят еще один важный вопрос критики (Ньюмен и др.): зачем вообще искать такую ​​теорию? Его предсказания будут нулевыми.

В то время как Маймон думает, что мой прогноз о том, что настоящие квантовые вычисления будут невозможны, подразумевает, что моя теория будет отклоняться от истинного божественного qm. Нет обоим: моя теория подразумевает, что не все модели qm будут работать для физики. Те, за которыми стоит детерминированная система, составляют очень маленькое подмножество. Так что я предсказываю, что будут препятствия, никак не отклоняющиеся от истинного qm, которые будут препятствовать квантовым вычислениям, превосходящим классические компьютеры, если вы масштабируете их производительность до планковских размеров. Так что да, квантовые компьютеры будут великолепны, но их производительность будет ограничена. Инженеры будут винить в этом проблемы производства идеальных материалов, я буду винить в этом тот факт, что, согласно Стандартной модели, идеальные материалы не могут существовать. Самое главное, если бы уравнения можно было решить лучше, чем я сейчас, они должны давать важные ограничения на параметры Стандартной модели или других теоретических конструкций, используемых в физике фундаментальных частиц. Это моя настоящая мотивация: хорошо заниматься физикой.

Насколько я понимаю, копенгагенская интерпретация квантовой механики (т. е. частица не имеет определенного положения/импульса, пока они не наблюдаются) — это всего лишь одна из многих интерпретаций , любая из которых может быть правильной, и что у нас нет реальных причин отдавать предпочтение друг к другу — все они дают одинаковые экспериментальные результаты .

На самом деле существует полупопулярная детерминистская интерпретация, называемая теорией де Бройля-Бома . К сожалению, она основана на допущении, еще более неинтуитивном и пугающем (для физиков), чем копенгагенская интерпретация: все частицы повсюду во Вселенной связаны невидимой волной , действующей на расстоянии мгновенно , независимо от того, насколько велико расстояние. расстояние. По понятным причинам это называется нелокальной теорией.

К сожалению, согласно теореме Белла , не может быть объяснения квантовой механики, которая является одновременно локальной и детерминированной. Таким образом, мы должны признать, что если и существует основное объяснение странностей квантовой механики, то оно должно быть либо недетерминированным (как предполагает Копенгагенская интерпретация) , либо нелокальным (как теория де Бройля-Бома) .

Для получения дополнительной информации см. прекрасную книгу Ника Герберта « Квантовая реальность: за пределами новой физики» .

[Править] Я только что узнал, что никто не придумал, как сделать теорию де Бройля-Бома совместимой со специальной теорией относительности, в отличие от других интерпретаций. Так что это еще одна причина, по которой его не любят.

Однако в последнее время он, по-видимому, снова становится популярным, и попытка объединить Де Бройля-Бома с СТО является активной областью исследований.

Спасибо за отличный вопрос, я только что просмотрел газету. Моя реакция: это по-прежнему расплывчатое предложение, с маханием руками, плохо определенными понятиями и вовсе не аксиоматически «чистое». Например, он никогда не определяет «вероятность».

Вайнберг и другие соглашаются с т'Хоофтом, по крайней мере, в том, как ставить проблему: вывести вероятности из детерминированной унитарной эволюции. С этой целью были созданы и опубликованы реальные физические модели, и они имеют тенденцию использовать квантово-статистический механический подход, поэтому есть некоторая точка соприкосновения с некоторыми установками т'Хоофта. Но ценная работа на этом пути, как мне кажется, заключается в использовании уравнения Шредингера для анализа реальных физических измерительных устройств, таких как важная работа Балиана и двух других в

arXiv:cond-mat/0203460 «Модель Кюри-Вейсса процесса квантовых измерений».

: см. http://arxiv.org/abs/quant-ph/0507017 , где представлена ​​гораздо менее реалистичная игрушечная модель, и мое аксиоматически чистое рассмотрение ее следствий для Шестой проблемы Гильберта, аксиоматизации физики, http://arxiv.org . /абс/0705.2554 ,

а проф. т'Хофт даже не пытается этого сделать. Кажется странным надеяться анализировать измерения, не думая о физике измерительных устройств, или решать аксиоматические трудности, связанные с вероятностью, не давая ей физического определения. Я оставляю в стороне конкурирующие подходы к проблеме, такие как подход декогеренции, которым интересуются некоторые физики.

КМ кажется мне и большинству физиков физически правильными: проблема измерения — это просто аксиоматическая проблема. Большинство физиков не верят, что может быть открыта какая-либо новая физика, имеющая отношение к проблеме детерминизма или проблеме измерения, и я тоже. считают, что тщательный аксиоматический анализ был бы интересен, большинство физиков так не считает. Я не вижу ни одного в этой статье.

Он непопулярен среди физиков, потому что физикам по определению «нравятся» теории и утверждения, правильно описывающие наш мир, а утверждения Джерарда т Хофта о природе волновой функции явно недействительны в окружающем нас мире, независимо от того, может он построить или нет. надуманная игрушечная модель, в которой его утверждения верны и которая имеет некоторые смутные черты, отдаленно напоминающие реальный мир.

Тот факт, что основные постулаты квантовой механики неизбежны, был известен физикам по крайней мере с конца 1920-х годов. Например, в своей книге о принципах квантовой механики Поль Дирак опроверг все теории типа 'т Хоофта на первых трех страницах.

http://motls.blogspot.com/2011/12/paul-diracs-forgotten-quantum-wisdom.html

и эти ранние этапы книги — объяснение того, что все понятия и математические объекты в квантовой теории имеют новую интерпретацию, не совпадающую ни с чем, что мы знаем из классической физики, — действительно являются необходимой предпосылкой для того, чтобы читатель на самом деле понять остальную часть теории.

Многие другие свойства квантовой механики, которые нельзя было получить из какой-либо классической теории, совместимой с теорией относительности, были получены позже, когда физики изучали свойства запутанных состояний. Неравенства Белла, «парадокс» Харди, GHZM-состояния, теорема Кохена-Шпекера, теорема о свободе воли и другие результаты однозначно показывают, что наблюдаемые нами природные явления обладают чертами, несовместимыми ни с одной теорией того типа, который предложил Джерард т Хофт. обсуждает. Это еще один набор довольно веских причин для физика относиться к таким альтернативным теориям как к непопулярным.

Это очень эвристический аргумент, но вот. Я считаю разумным искать детерминизм в физике просто потому, что, хотя физический мир, который мы измеряем, кажется, содержит некоторые элементы индетерминизма, способность измерять что-либо была бы невозможна без некоторой степени детерминизма в нашей логике. Если мы измеряем положение частицы в прошлом, то само убеждение в том, что наша память точна, зависит от нашей уверенности в строгом макроскопическом детерминистическом наборе допущений. Я полагаю, Бор считал, что между классическими (детерминированными) и квантовыми законами существует особое отношение, которое не было тривиальным, и одно играло на другом (и использовалось для ограничения и моделирования проблем) с другим. Возможно, дальнейшее исследование этой взаимосвязи, как это пытается сделать tHooft, очень важно. Есть и вторая причина, которая может показаться немного более фиктивной, но здесь снова. Я предполагаю, что все «сознательные» мысли по существу детерминистичны и конечны, и, следовательно, любая теория физики должна подчиняться этому принципу, и что то, что мы видим в квантовой механике, является «максимальным» возможным нарушением этого принципа в предполагаемом внешнем мире (который тоже реально не существует). В сущности, мир кажется квантовым не потому, что он есть, а скорее потому, что мы еще не измерили его, и он не определен, пока мы это не сделаем. Знание, которое мы храним и видим нашими глазами и ушами, всегда детерминировано, однако это лишь неопределенная часть. Подобные вещи мы видим в различных доказательствах в математике и парадоксе Геделя. Наши реальности (или сознание) представляют собой набор детерминистских законов, предназначенных рождаться и умирать по своим собственным идиосинкразическим законам, и могут существовать независимо от какой-либо физики. То, что мы называем «физикой», — это те законы или принципы, которые являются общими для различных сознательных сущностей и измерительных устройств. В той мере, в какой это не определено (как это всегда бывает в любой конечной аксиоматической системе), именно в той мере, в какой мы видим неопределенность в мире. Это похоже на попытку доказать постулат параллельности с неполным набором аксиом. Все, что вы можете сказать об этих законах и подумать об этих законах, является детерминированным, но вы можете задать некоторые вопросы, которые не могут быть определены этими законами... это «квантовая» часть. Как только измерение произведено, у вас есть новая аксиома... и вы можете продолжать в том же духе, пока все не закончится. ..хоть математическая нестыковка и смерть. Конечно, все это дело кажется безнадежным философским, но на самом деле я так не думаю. Конечные законы можно смоделировать и исследовать... как это происходит с автоматами, игрой жизни и т. д.... так что в этой области можно провести настоящие исследования. Возможно, мы могли бы создать сознание в наших компьютерах, используя гораздо меньший набор информации, чем мы обычно предполагаем, если бы мы придерживались классической точки зрения, что информация существует вне нашей способности ее измерить. Это был бы действительно странный день, если бы мы когда-нибудь обнаружили, что мышь может создать (свою) вселенную. игра в жизнь и т.д... так что в этой области можно провести настоящее исследование. Возможно, мы могли бы создать сознание в наших компьютерах, используя гораздо меньший набор информации, чем мы обычно предполагаем, если бы мы придерживались классической точки зрения, что информация существует вне нашей способности ее измерить. Это был бы действительно странный день, если бы мы когда-нибудь обнаружили, что мышь может создать (свою) вселенную. игра в жизнь и т.д... так что в этой области можно провести настоящее исследование. Возможно, мы могли бы создать сознание в наших компьютерах, используя гораздо меньший набор информации, чем мы обычно предполагаем, если бы мы придерживались классической точки зрения, что информация существует вне нашей способности ее измерить. Это был бы действительно странный день, если бы мы когда-нибудь обнаружили, что мышь может создать (свою) вселенную.

Одним из мест, где можно посмотреть, является домашняя страница Энтони Валентини, который сейчас работает в Университете Клемсона. Он утверждает, что правило вероятности Борна является лишь приближением. Дэвид Бом первым сделал это заявление. Можно показать, что запутанность может быть использована для сверхсветовой и даже ретро-каузальной сигнализации отсроченного выбора назад из будущего после того, как оковы правила Борна сброшены.

Даже великие физики иногда пишут слабые работы, и это так. Любые попытки найти какую-либо классическую детерминистическую теорию, лежащую в основе квантовой механики, пока не увенчались успехом. И это потому, что его нет.