Статистическая интерпретация квантовой механики умерла?

Статистическая интерпретация квантовой механики жива, здорова и очень устойчива к атакам.

Статистическая интерпретация — это именно та часть основ квантовой механики, с которой согласны все физики. В фондах все, что сверх этого, является спорным.

В частности, копенгагенская интерпретация подразумевает статистическую интерпретацию, а значит, полностью с ней совместима.

Вопрос о том, можно ли присвоить состояние отдельной квантовой системе, до сих пор остается спорным, хотя в настоящее время люди регулярно работают с отдельными квантовыми системами. Статистическая интерпретация умалчивает о свойствах отдельных систем, что является одной из причин, по которой она может быть общим знаменателем всех интерпретаций.

[Добавлено в мае 2016 г.:] Вместо того, чтобы интерпретировать ожидания как понятие, имеющее смысл только для частого повторения в сходных условиях, моя тепловая интерпретация квантовой механики интерпретирует ее для отдельной системы следующим образом, в соответствии с практикой тепловой статистической механики, с Теорема Эренфеста в квантовой механике, и с очевидной необходимостью приписывать частицам, созданным в лаборатории, приблизительное положение, даже если они не находятся в собственном состоянии положения (которого не существует).

Основное правило тепловой интерпретации гласит:

При измерении эрмитова оператора$A$, результат измерения будет примерно$\bar A=\langle A\rangle$с неопределенностью не менее порядка$\sigma_A=\sqrt{\langle(A−\bar A)^2\rangle}$. Если измерение можно повторять достаточно часто (на объекте с таким же или достаточно близким состоянием), то$\sigma_A$будет нижней границей стандартного отклонения результатов измерений.

По сравнению с правилом Борна (которое следует в особых случаях) это полностью меняет онтологию: интерпретация теперь применима к одной системе, имеет хороший классический предел для макроскопических наблюдаемых и устраняет квантово-классический разрез Гейзенберга. Таким образом, основные проблемы интерпретации квантовой механики аккуратно решены без необходимости введения более фундаментального классического описания.

Как правильно говорит Питер Шор, то, что на самом деле измеряется в одном эксперименте / измерении, - это не среднее значение, как писал ОП, а одно из собственных значений, а вероятности отдельных собственных значений задаются квадратами абсолютных значений амплитуд. . Это было верно с 1920-х годов, Макс Борн получил заслуженную Нобелевскую премию за вероятностную интерпретацию, и нет никаких сомнений, что это основа, в которой работает наш мир. В противном случае текст в кавычках в исходном вопросе верен.

Квантовая механика является эпистемической, поскольку волновые функции и т. д. выражают субъективное знание наблюдателей, но в квантовом смысле. Это также «настолько онтично, насколько это возможно», потому что принципиально не существует никаких «объективных переменных», значения которых были бы согласованы всеми. Несмотря на принципиально субъективный характер волновой функции в квантовой механике, теория также гарантирует согласие между наблюдателями и т. д. всякий раз, когда этого требует логика или опыт.

Все недавние и не очень свежие статьи, утверждающие, что они «исключают» онтическую или эпистемическую картину, исключают только наивные классические модели со скрытыми переменными, которые не имеют ничего общего с реальностью, поэтому ни одна из статей не имеет никакого отношения к делу. для физики как науки, изучающей, как работает Природа, а не как она не работает. Известно, что как онтические, так и эпистемические модели со скрытыми переменными неприменимы к Вселенной уже около полувека.

Онтические и эпистемические модели скрытых переменных отличаются тем, что предполагают, что за волновой функцией и т. д. существуют дополнительные скрытые переменные, но они по-прежнему предполагают, что мир фундаментально классический, и это проблема обоих этих классов. Чтобы описать Природу, нужно использовать правильную квантово-механическую структуру, которая не является ни «классической и онтической», ни «классической и эпистемической», потому что она не классическая! Называется ли сама квантовая механика «эпистемической» — это вопрос терминологии, и я бы сказал «да».

Квантовая механика является детерминистской теорией. Мысленный эксперимент Лагранжа остается в силе: если бы вы могли указать точное состояние Вселенной, вы бы точно знали ее состояние на все будущее время (в той мере, в какой прав нерелятивистский КМ).

Трудность интерпретации возникает в этих процессах «измерения» и «подготовки», когда происходят две сложные (и связанные) вещи.

Во-первых, мы хотели бы описать систему, изолированную от остальной вселенной, и нет никакой гарантии, что пространство состояний системы и пространство состояний вселенной правильно разложатся в прямую сумму. Их точно нет во время подготовки и измерения.

Во-вторых, макроскопическая система измерения представляет собой статистически описываемую термодинамическую систему. Мы очень мало знаем о его состоянии, за исключением экстенсивных и средних величин (Энергия, Энтропия и т. д.), которые определяют его термодинамические величины. Таким образом, когда частицы соединяются с этой сложной термодинамической системой (как во время измерения, так и во время подготовки), комбинированная волновая функция может быть понята только статистическим способом. Комбинированное состояние аппарата/частицы является элементом прямого произведения двух пространств состояний и движется хаотически (эргодически) через это пространство состояний.

Измерительные системы своеобразны и интересны, потому что они имеют гамильтонианы, которые (в той мере, в какой они являются хорошими измерительными приборами) разлагаются почти в прямую сумму собственных состояний частицы. Объединенный вектор состояния перемещается из тонкого моста пространства состояний между собственными состояниями в гораздо большее пространство состояний, в котором доминирует одно собственное состояние. Когда мы проецируем это состояние в прямую сумму макроскопической и микроскопической системы, мы обнаруживаем (что неудивительно), что волновая функция «схлопнулась» в собственное состояние этого конкретного оператора измерения. Это статистическое, но детерминированное.

По крайней мере, так мне кажется. Если я здесь совершенно неправ, кто-нибудь, поправьте меня, пожалуйста.

Я начал писать довольно длинную запись, в которой говорилось о некоторых вещах, которые, вероятно, лучше не говорить о статье, на которую вы ссылаетесь. Однако ради конструктивного обсуждения и экономии времени я бы отослал вас к этой статье Хоффмана и связанной с ней статье в Интернете . Дело в том, что бессмысленно обсуждать вероятность измерения вещей, которые не могут быть измерены одновременно, однако такие вещи имеют четкую статистическую интерпретацию. Похоже, это популярная концептуальная проблема, которая сейчас лежит в основе многочисленных дебатов.