Супердетерминизм
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июнь 2024 г. ) |
 | Эту статью , возможно, придется переписать, Википедии чтобы она соответствовала стандартам качества . ( июнь 2024 г. ) |
| Часть серии статей о |
| Квантовая механика |
|---|
В квантовой механике супердетерминизм — это лазейка в теореме Белла . Постулируя, что все измеряемые системы коррелируют с выбором того, какие измерения в них проводить, предположения теоремы больше не выполняются. Таким образом, теория скрытых переменных , которая является супердетерминистской, может соответствовать понятию Белла о локальной причинности и при этом нарушать неравенства, выведенные из теоремы Белла. [1] Это позволяет построить локальную теорию скрытых переменных , воспроизводящую предсказания квантовой механики, для которой несколько игрушечных моделей . было предложено [2] [3] [4] Помимо того, что супердетерминированные модели являются детерминированными , они также постулируют корреляцию между измеряемым состоянием и условиями измерения.
Обзор [ править ]
Теорема Белла предполагает, что измерения, выполняемые на каждом детекторе, могут выбираться независимо друг от друга и от скрытых переменных, определяющих результат измерения. Это соотношение часто называют независимостью измерений или статистической независимостью. В супердетерминистской теории это соотношение не выполняется; скрытые переменные обязательно коррелируют с настройкой измерения. Поскольку выбор измерений и скрытая переменная предопределены, результаты на одном детекторе могут зависеть от того, какое измерение выполняется на другом, без необходимости передачи информации со скоростью, превышающей скорость света. Предположение о статистической независимости иногда называют предположением о свободном выборе или свободной воле , поскольку его отрицание подразумевает, что люди-экспериментаторы не свободны выбирать, какое измерение проводить.
Можно протестировать ограниченные версии супердетерминизма, которые утверждают, что корреляции между скрытыми переменными и выбором измерения были установлены в недавнем прошлом. [5] Однако в целом супердетерминизм принципиально не поддается проверке, поскольку можно предположить, что корреляции существуют со времен Большого взрыва , что делает невозможным устранение лазейки. [6]
В 1980-х годах Джон Стюарт Белл обсуждал супердетерминизм в интервью BBC : [7] [8]
Есть способ избежать предположения о сверхсветовых скоростях и жутких действиях на расстоянии. Но это предполагает абсолютный детерминизм во вселенной, полное отсутствие свободы воли. Предположим, что мир супердетерминирован, и не только неодушевленная природа работает по закулисному механизму, но и наше поведение, включая нашу веру в то, что мы свободны выбирать один эксперимент вместо другого, абсолютно предопределено, включая Когда экспериментатор принимает решение провести одну серию измерений вместо другой, трудность исчезает. Нет необходимости в более быстром, чем световой, сигнале, чтобы сообщить частице А, какое измерение было проведено с частицей Б, потому что Вселенная, включая частицу А, уже «знает», каким будет это измерение и его результат.
Хотя он признал существование лазейки, он также заявил, что она неправдоподобна. Даже если выполняемые измерения выбираются детерминированными генераторами случайных чисел, можно считать, что этот выбор «фактически свободен для поставленной цели», поскольку выбор машины изменяется под действием большого количества очень малых эффектов. Маловероятно, что скрытая переменная будет чувствительна ко всем тем же небольшим влияниям, что и генератор случайных чисел. [9]
Нобелевской премии по физике Лауреат Джерард 'т Хоофт обсуждал эту лазейку с Джоном Беллом в начале 1980-х годов:
Я поднял вопрос: предположим, что решения Алисы и Боба также следует рассматривать как не возникающие по свободной воле, а определяемые всем в теории. Джон сказал, ну, ты знаешь, что мне придется исключить. Если это возможно, то то, что я сказал, неприменимо. Я сказал: Алиса и Боб принимают решение исходя из причины. Причина кроется в их прошлом и должна быть включена в картину». [10]
По мнению физика Антона Цайлингера , если супердетерминизм верен, некоторые из его последствий поставят под сомнение ценность самой науки , уничтожив фальсифицируемость :
[Мы] всегда неявно предполагаем свободу экспериментатора... Это фундаментальное предположение необходимо для занятий наукой. Если бы это было не так, то, я полагаю, не имело бы никакого смысла задавать вопросы природе в эксперименте, поскольку тогда природа могла бы определять, каковы наши вопросы, и это могло бы направлять наши вопросы так, что мы приходим к ложной картине. природы. [11]
Физики Сабина Хоссенфельдер и Тим Палмер утверждали, что супердетерминизм «является многообещающим подходом не только для решения проблемы измерения , но и для понимания кажущейся нелокальности квантовой физики». [12]
Говард М. Уайзман и Эрик Кавальканти утверждают, что любая гипотетическая супердетерминистская теория «была бы столь же правдоподобной и привлекательной, как вера в повсеместный контроль над разумом инопланетян». [13]
Примеры [ править ]
Первая супердетерминированная модель скрытых переменных была предложена Карлом Х. Брансом в 1988 году. [2] Другие модели были предложены в 2010 году Майклом Холлом. [3] а в 2022 году — Донади и Хоссенфельдер. [4] Джерард 'т Хоофт назвал свою клеточно-автоматную модель квантовой механики супердетерминированной. [14] хотя остается неясным, соответствует ли он этому определению.
Некоторые авторы считают ретропричинность в квантовой механике примером супердетерминизма, тогда как другие авторы рассматривают эти два случая как разные. [15] Никакого согласованного определения для их различения не существует.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Ларссон, Ян-Оке (2014). «Лазовки в тестах локального реализма на неравенство Белла». Физический журнал A: Математический и теоретический . 47 (42): 16. arXiv : 1407.0363 . Бибкод : 2014JPhA...47P4003L . дои : 10.1088/1751-8113/47/42/424003 . S2CID 40332044 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бранс, Карл Х. (1 февраля 1988 г.). «Теорема Белла не устраняет полностью причинно-следственные скрытые переменные» . Международный журнал теоретической физики . 27 (2): 219–226. дои : 10.1007/BF00670750 . ISSN 1572-9575 . S2CID 121627152 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Холл, Майкл Дж.В. (16 декабря 2010 г.). «Локальная детерминированная модель корреляций синглетных состояний, основанная на ослабляющей независимости измерений» . Письма о физических отзывах . 105 (25): 250404. doi : 10.1103/PhysRevLett.105.250404 . hdl : 10072/42810 . ПМИД 21231566 . S2CID 45436471 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Донади, Сандро; Хоссенфельдер, Сабина (19 августа 2022 г.). «Игрушечная модель локального и детерминированного коллапса волновой функции» . Физический обзор А. 106 (2): 022212. arXiv : 2010.01327 . дои : 10.1103/PhysRevA.106.022212 . S2CID 237260229 .
- ^ Томас Шейдл; Руперт Урсин; Йоханнес Кофлер; Свен Рамелов; Сяо-Сун Ма; Томас Хербст; Лотар Ратчбахер; Алессандро Федрицци; Натан К. Лэнгфорд; Томас Дженневейн; Антон Цайлингер; и др. (2010). «Нарушение локального реализма со свободой выбора» . Учеб. Натл. акад. Наука . 107 (46): 19708–19713. arXiv : 0811.3129 . Бибкод : 2010PNAS..10719708S . дои : 10.1073/pnas.1002780107 . ПМЦ 2993398 . ПМИД 21041665 .
- ^ Уолчовер, Натали. «Вселенная так же жутка, как думал Эйнштейн» . Атлантика . Проверено 20 февраля 2017 г.
- ↑ Интервью BBC Radio с Полом Дэвисом, 1985 г.
- ^ Цитата представляет собой адаптацию отредактированной стенограммы радиоинтервью с Джоном Беллом 1985 года. См. « Призрак в атоме: обсуждение тайн квантовой физики » Пола К.В. Дэвиса и Джулиана Р. Брауна, 1986/1993, стр. 45-46
- ^ Дж. С. Белл, Свободные переменные и локальная причинность, Эпистемологические письма, февраль 1977 г. Перепечатано как глава 12 книги Дж. С. Белла, «Выразимое и невыразимое в квантовой механике» (Cambridge University Press, 1987).
- ^ Массер, Джордж (7 октября 2013 г.). «Лежит ли в основе квантовой механики какой-то более глубокий уровень физики? Интервью с нобелевским лауреатом Джерардом т Хоофтом» .
- ^ А. Цайлингер, Танец фотонов , Фаррар, Штраус и Жиру, Нью-Йорк, 2010, с. 266. Эбнер Шимони , Майкл Хорн и Джон Клаузер сделали аналогичный комментарий, отвечая Джону Беллу в своих обсуждениях в « Эпистемологических письмах» : «В любом научном эксперименте, в котором предполагается, что две или более переменных выбираются случайным образом, всегда можно предположить, что некоторый фактор в перекрытии обратных световых конусов контролировал предположительно случайный выбор. Но мы утверждаем, что скептицизм такого рода по существу отвергнет все результаты научных экспериментов, если мы не исходим из предположения, что скрытых заговоров такого рода не происходит. , мы заранее отказались от всей попытки открытия законов природы экспериментальным путем». (Шимони А., Хорн М.А. и Клаузер Дж.Ф., «Комментарий к теории локальных библов», Epistemological Letters , 13 1 (1976), как цитируется в Ян-Оке Ларссон, «Лазейки в тестах неравенства Белла локального реализма», Дж. Физ. А: Матем. 47 (2014))
- ^ Хоссенфельдер, Сабина; Палмер, Тим (2020). «Переосмысление супердетерминизма» . Границы в физике . 8 : 139. arXiv : 1912.06462 . Бибкод : 2020FrP.....8..139P . дои : 10.3389/fphy.2020.00139 . ISSN 2296-424X .
- ^ Уайзман, Ховард; Кавальканти, Эрик (2016). «Causarum Investigatio и две теоремы Белла Джона Белла». У Р. Бертльмана; А. Цайлингер (ред.). Квантовые [Un]Speakables II . Коллекция «Границы». Спрингер. стр. 119–142. arXiv : 1503.06413 . дои : 10.1007/978-3-319-38987-5_6 . ISBN 978-3-319-38985-1 .
- ^ 'т Хоофт, Джерард (2016). Интерпретация квантовой механики клеточным автоматом . Фундаментальные теории физики. Том. 185. дои : 10.1007/978-3-319-41285-6 . ISBN 978-3-319-41284-9 . S2CID 7779840 .
- ^ Уортон, КБ; Аргаман, Н. (18 мая 2020 г.). «Коллоквиум: теорема Белла и локально опосредованные переформулировки квантовой механики» . Обзоры современной физики . 92 (2): 021002. arXiv : 1906.04313 . дои : 10.1103/RevModPhys.92.021002 . S2CID 184486977 .
Внешние ссылки [ править ]
- Холл, Майкл Дж.В. (2010). «Локальная детерминированная модель корреляции синглетных состояний, основанная на ослабляющей независимости измерений». Письма о физических отзывах . 105 (25): 250404. arXiv : 1007.5518 . Бибкод : 2010PhRvL.105y0404H . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.250404 . ПМИД 21231566 . S2CID 45436471 .
Он [Майкл Дж. У. Холл] показывает, что локальность и реальность можно сохранить, сократив на 14% «свободную волю» экспериментаторов.