Интерпретации меньшинства квантовой механики
Существует множество точек зрения, предлагающих интерпретации квантовой механики . Они различаются по тому, сколько физиков принимают или отвергают их. Интерпретация квантовой механики — это концептуальная схема, которая предлагает связать математический формализм с интересующими физическими явлениями. Настоящая статья посвящена тем интерпретациям, которые, независимо от их внутренней ценности, по разным причинам остаются сегодня менее известными или просто менее обсуждаемыми в научном сообществе.
История
[ редактировать ]Историческая дихотомия между «ортодоксальной» копенгагенской интерпретацией и «неортодоксальными» взглядами меньшинства возникла в ходе дебатов 1950-х годов вокруг механики Бома .
На протяжении большей части 20-го века теории коллапса явно были господствующей точкой зрения, и вопрос интерпретации квантовой механики в основном вращался вокруг того, как интерпретировать «коллапс». Сторонники интерпретаций « пилотной волны » (в духе де Бройля-Бома) или « многомировой » (эвереттовской) интерпретации склонны подчеркивать, что их лагеря были интеллектуально маргинализированы на протяжении 1950-х и 1980-х годов. В этом (историческом) смысле все теории неколлапса являются (исторически) интерпретациями «меньшинства».
Термин «копенгагенская интерпретация» предполагает некоторый определенный набор правил для интерпретации математического формализма квантовой механики. Однако такого текста не существует, если не считать некоторых неофициальных популярных лекций Бора и Гейзенберга, которые противоречат друг другу по ряду важных вопросов. Похоже, что термин «копенгагенская интерпретация» в его более определенном смысле был введен Гейзенбергом в 1950-х годах. [1] критикуя «неортодоксальные» интерпретации, такие как интерпретация Дэвида Бома . [2] [3] [4] Прежде чем книга была выпущена в продажу, Гейзенберг в частном порядке выразил сожаление по поводу использования этого термина, поскольку он предполагал существование других интерпретаций, которые он считал «чепухой». [5]
С 1990-х годов наблюдается возрождение интереса к теориям неколлапса. Интерпретации квантовой механики сейчас в основном попадают в категории теорий коллапса (включая копенгагенскую интерпретацию), скрытых переменных («бомовские»), многомировых («эверетианских») и подходов квантовой информации . Хотя теории коллапса по-прежнему считаются общепринятой или господствующей позицией, четкой дихотомии между «ортодоксальными» и «неортодоксальными» взглядами больше не существует. Стэнфордская энциклопедия по состоянию на 2015 год группирует интерпретации квантовой механики в пять классов (каждый из которых содержит дополнительные подразделения): «механика Бома» (теории пилот-волны), [6] « теории коллапса », [7] «многомировые интерпретации», [8] « модальные интерпретации » [9] и «реляционные интерпретации». [10]
Некоторые из исторически значимых подходов к квантовой механике теперь сами стали «интерпретациями меньшинства» или широко считаются устаревшими. В этом смысле существует множество причин, по которым конкретный подход можно считать маргинальным: потому что он представляет собой очень специализированный подвариант более широко известного класса интерпретаций, потому что он считается устаревшим (несмотря на возможные исторические значение), потому что это совсем недавнее предложение, не получившее широкого внимания, или потому, что оно отвергается как ошибочное.
В качестве примерного руководства к картине того, каковы соответствующие взгляды «меньшинства», рассмотрим «моментальный снимок» мнений, собранный в ходе опроса, проведенного Шлоссхауэром и др. на конференции «Квантовая физика и природа реальности» в июле 2011 года. [11] Авторы ссылаются на аналогичный неформальный опрос, проведенный Максом Тегмарком на конференции «Фундаментальные проблемы».по квантовой теории» в августе 1997 года.В обоих опросах копенгагенская интерпретация наибольшее количество голосов получила . В опросе Тегмарка многомировые интерпретации заняли второе место, а в опросе 2011 года многомировые интерпретации оказались на третьем месте (18%), уступив квантово-информационным подходам второе место (24%). Другими вариантами, названными «интерпретацией квантовой механики» в опросе 2011 года, были: теории объективного коллапса (поддержка 9%), квантовое байесианство (поддержка 6%) и реляционная квантовая механика (поддержка 6%), помимо непротиворечивых историй , теории де Бройля-Бома , модальной интерпретации , ансамблевой интерпретации и транзакционной интерпретации , которые не получили голосов.
Список интерпретаций
[ редактировать ]Многомировый
[ редактировать ]« Эвереттианские » (многомировые) интерпретации в целом долгое время оставались областью «меньшинства», но их популярность выросла. Существует множество вариантов и ответвлений первоначального предложения Эверетта, в которых основные идеи иногда развиваются противоречивым образом. [12] [13] Интерпретации эвереттовского типа включают следующее.
- Многомысленная интерпретация [14] [15]
- «Космологические интерпретации», такие как предложенные Энтони Агирре и Максом Тегмарком , в которых волновая функция квантовой системы описывает не воображаемый ансамбль возможностей того, что система может делать, а скорее реальную пространственную совокупность идентичных копий системы, существующие в бесконечном пространстве, гипотетически порожденные вечной инфляцией . [16]
- Интерпретация «самоопределяющейся неопределенности» [13]
- Интерпретация относительного состояния
Квантовая информация
[ редактировать ]- Кбизм и другие варианты квантового байесовства
- Реляционная квантовая механика рассматривает состояние квантовой системы как зависящее от наблюдателя, то есть состояние — это отношение между наблюдателем и системой. Хотя реляционная концепция квантовых состояний восходит, по крайней мере, к Грете Германн в 1935 году, [17] В современном использовании «реляционная квантовая механика» относится к интерпретации, предложенной Карло Ровелли в 1996 году. Она использует некоторые идеи Уиллера о квантовой информации . [18]
Скрытые переменные
[ редактировать ]( Теории типа Бома скрытая переменная) в целом представляют собой «точку зрения меньшинства» по сравнению с интерпретациями копенгагенского типа или многомировыми (эвереттианскими) интерпретациями.
- Интерпретация Поппера, основанная на склонностях [19]
- Стохастическая интерпретация , наиболее известный вариант которой принадлежит Эдварду Нельсону , далее развитая гипотезой Франческо Калоджеро .
- Симметричные во времени интерпретации [20] [21] [22] [23] [24] [25]
- Транзакционная интерпретация
- дрожащих движений Интерпретация [26]
- Интерпретация Сазерленда [27]
Теории краха
[ редактировать ]- Интерпретация фон Неймана-Вигнера («сознание вызывает коллапс»), в основном представляющая исторический интерес.
- Теории объективного коллапса : это расширения квантовой механики, а не «интерпретации» в узком смысле. [28]
Другой
[ редактировать ]- Ансамблевую интерпретацию или статистическую интерпретацию можно рассматривать как минималистский подход; [29] Волновая функция в этой интерпретации не является свойством какой-либо отдельной системы, она по своей природе является статистическим описанием гипотетического «ансамбля» подобных систем. Эту интерпретацию исторически отстаивал Альберт Эйнштейн . [30]
- Модальная интерпретация (ван Фраассен, 1972) [31] Предложение Ван Фраассена является «модальным», поскольку оно приводит к модальной логике квантовых предложений. С 1980-х годов ряд авторов разработали другие «реалистические» предложения, которые, оглядываясь назад, можно отнести к «модальному» предложению ван Фраассена.
- Супердетерминизм ( Белл 1977), [32] идея о том, что Вселенная полностью детерминирована, и, следовательно, теорема Белла не применима, поскольку наблюдатели не могут делать независимый выбор в своих измерениях, скорее все предопределено Большим взрывом.
- Последовательные истории ( Даукер и Кент 1995), [33] на основе критерия непротиворечивости , который затем позволяет присваивать вероятности различным альтернативным историям системы.
- «Интерпретация Монтевидео» (Гамбини и Пуллин, 2009 г.), [34] [35] предполагая, что квантовая гравитация накладывает фундаментальные ограничения на точность часов, что подразумевает своего рода декогеренцию . [36]
- «Интерпретация Пондичерри» (Морхофф 2000–2005), [37] основан на идее объективной вероятности и « супервентности микроскопического над макроскопическим». [38]
- «Психофизическая интерпретация» (Прадхан, 2012 г.) [39] основанный на психофизическом параллелизме, использует сопряженные величины для представления психических аналогов соответствующих физических аспектов, таких как состояния и наблюдаемые. [40]
- Интерпретация объективного идеализма с точки зрения теории связок (Korth 2022), основанная на идее о том, что квантовая «странность» следует из того, что объекты являются связками универсалий. [41]
Квантовый мистицизм
[ редактировать ]Квантовый мистицизм — это набор метафизических верований и связанных с ними практик, которые стремятся связать сознание, интеллект, духовность или мистические мировоззрения с идеями квантовой механики и ее интерпретациями. Квантовый мистицизм большинство учёных считает лженаукой или шарлатанством .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ховард, Дон (2004). «Кто изобрел Копенгагенскую интерпретацию? Исследование мифологии». Философия науки . 71 (5): 669–682. CiteSeerX 10.1.1.164.9141 . дои : 10.1086/425941 . JSTOR 10.1086/425941 . S2CID 9454552 .
- ^ Бом, Дэвид (1952). «Предлагаемая интерпретация квантовой теории с точки зрения «скрытых» переменных. I и II». Физический обзор . 85 (2): 166–193. Бибкод : 1952PhRv...85..166B . дои : 10.1103/PhysRev.85.166 .
- ^ Х. Краг, Квантовые поколения: история физики двадцатого века , Princeton University Press, 1999, стр. 210. («Термин «копенгагенская интерпретация» не использовался в 1930-х годах, но впервые вошел в словарь физиков в 1955 году, когда Гейзенберг использовал его для критики некоторых неортодоксальных интерпретаций квантовой механики.»)
- ↑ Лекции под названиями «Копенгагенская интерпретация квантовой теории» и «Критика и контрпредложения к копенгагенской интерпретации», прочитанные Гейзенбергом в 1955 году, переизданы в сборнике «Физика и философия» .
- ^ Оливал Фрейре-младший, «Наука и изгнание: Дэвид Бом, горячие времена холодной войны и его борьба за новую интерпретацию квантовой механики», Исторические исследования по физическим и биологическим наукам , Том 36, Номер 1, 2005 г. , стр. 31–35. («Я признаю, что термин «копенгагенская интерпретация» неудачен, поскольку он может указывать на существование других интерпретаций, как предполагает Бом. Мы, конечно, согласны с тем, что другие интерпретации бессмысленны, и я полагаю, что это ясно из моей книге, и в предыдущих статьях. Во всяком случае, я, к сожалению, сейчас не могу изменить книгу, так как ее печатание началось достаточно давно.")
- ^ Гольдштейн, Шелдон, « Бомианская механика », Стэнфордская энциклопедия философии (весеннее издание 2013 г.).
- ^ Гирарди, Джанкарло, « Теории коллапса », Стэнфордская энциклопедия философии (зимнее издание 2011 г.).
- ^ Вайдман, Лев, « Многомировая интерпретация квантовой механики », Стэнфордская энциклопедия философии (весеннее издание 2015 г.)
- ^ Ломбарди, Олимпия и Дикс, Деннис, « Модальные интерпретации квантовой механики », Стэнфордская энциклопедия философии (выпуск весной 2014 г.).
- ^ Лаудиса, Федерико и Ровелли, Карло, « Реляционная квантовая механика », Стэнфордская энциклопедия философии (выпуск лета 2013 г.)
- ^ Шлоссауэр, Максимилиан; Кофлер, Йоханнес; Цайлингер, Антон (6 января 2013 г.). «Снимок фундаментального отношения к квантовой механике». Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Бибкод : 2013ШПМП..44..222С . дои : 10.1016/j.shpsb.2013.04.004 . S2CID 55537196 .
- ^ Марчилдон, Луи (2015). «Множественность в интерпретации Эверетта квантовой механики». Исследования по истории и философии современной физики . 52 (Б): 274–284. arXiv : 1504.04835 . Бибкод : 2015ШПМП..52..274М . дои : 10.1016/j.shpsb.2015.08.010 . S2CID 118398374 .
- ^ Jump up to: а б Кент, Адриан (01 февраля 2015 г.). «Есть ли смысл говорить о самолокационной неопределенности в универсальной волновой функции? Замечания о Зебенсе и Кэрролле». Основы физики . 45 (2): 211–217. arXiv : 1408.1944 . Бибкод : 2015FoPh...45..211K . дои : 10.1007/s10701-014-9862-5 . S2CID 118471198 .
- ^ Зех, HD (1 марта 1970 г.). «Об интерпретации измерения в квантовой теории». Основы физики . 1 (1): 69–76. Бибкод : 1970FoPh....1...69Z . дои : 10.1007/BF00708656 . ISSN 0015-9018 . S2CID 963732 .
- ^ Альберт, Дэвид ; Лёвер, Барри (1 января 1988 г.). «Интерпретация многомировой интерпретации» . Синтезируйте . 77 (ноябрь): 195–213. дои : 10.1007/bf00869434 . S2CID 46953150 .
- ^ Агирре, Энтони; Тегмарк, Макс (3 ноября 2011 г.). «Рожденный в бесконечной вселенной: космологическая интерпретация квантовой механики». Физический обзор D . 84 (10). Американское физическое общество (APS): 105002. arXiv : 1008.1066 . Бибкод : 2011PhRvD..84j5002A . дои : 10.1103/physrevd.84.105002 . ISSN 1550-7998 . S2CID 17341893 .
- ^ Джаммер, Макс (1974). Философия квантовой механики: интерпретации квантовой механики в исторической перспективе . Джон Уайли и сыновья . ISBN 978-0-471-43958-5 . OCLC 463216139 .
- ^ Уиллер, Дж. А.: «Информация, физика, квантовая: поиск связей»; под ред. Зурека В.: «Сложность, энтропия и физика информации»; стр. 3–28; Аддисон-Уэсли; 1990, с. 3.
- ^ Комбурье, Мари-Кристин; Поппер, Карл Р. (1992). «О полемике по ЭПР». Основы физики . 22 (10): 1303–1323. Бибкод : 1992FoPh...22.1303C . дои : 10.1007/bf01889715 . S2CID 121600401 .
- ^ Ватанабэ, Сатоси (1955). «Симметрия физических законов. Часть III. Предсказание и ретродиктация» (PDF) . Обзоры современной физики . 27 (2): 179. Бибкод : 1955РвМП...27..179Вт . дои : 10.1103/revmodphys.27.179 . hdl : 10945/47584 . S2CID 122168419 .
- ^ Дэвидон, WC (1976). «Квантовая физика одиночных систем». Иль Нуово Чименто . 36Б (1): 34–40. Бибкод : 1976NCimB..36...34D . дои : 10.1007/bf02749419 . S2CID 118782302 .
- ^ Ахаронов Ю.; Вайдман, Л. (1998). «О векторной формулировке квантовой механики с двумя состояниями» . Физика Скрипта . Т76 : 85–92. Бибкод : 1998ФСТ...76...85А . doi : 10.1238/physical.topical.076a00085 .
- ^ Уортон, КБ (2007). «Симметричная по времени квантовая механика». Основы физики . 37 (1): 159–168. Бибкод : 2007FoPh...37..159W . дои : 10.1007/s10701-006-9089-1 . S2CID 123086913 .
- ^ Уортон, КБ (2010). «Новая интерпретация уравнения Клейна-Гордона». Основы физики . 40 (3): 313–332. arXiv : 0706.4075 . Бибкод : 2010FoPh...40..313W . дои : 10.1007/s10701-009-9398-2 .
- ^ Хини, МБ (2013). «Симметричная интерпретация уравнения Клейна-Гордона». Основы физики . 43 (6): 733–746. arXiv : 1211.4645 . Бибкод : 2013FoPh...43..733H . CiteSeerX 10.1.1.762.8767 . дои : 10.1007/s10701-013-9713-9 . S2CID 118770571 .
- ^ Хестенес, Дэвид (1990). «Zitterbewegung интерпретация квантовой механики». Основы физики . 20 (10): 1213–1232. Бибкод : 1990FoPh...20.1213H . CiteSeerX 10.1.1.412.3589 . дои : 10.1007/BF01889466 . S2CID 3105903 .
- ^ Сазерленд, Р. (2008). «Причинно-симметричная модель Бома». Исследования по истории и философии современной физики . 39 (4): 782–805. arXiv : Quant-ph/0601095 . Бибкод : 2008ШПМП..39..782С . дои : 10.1016/j.shpsb.2008.04.004 . S2CID 12027061 .
- ^ Кабельо, Адан (2017). «Интерпретации квантовой теории: карта безумия». В Ломбарди, Олимпия ; Фортин, Себастьян; Холик, Федерико; Лопес, Кристиан (ред.). Что такое квантовая информация? . Издательство Кембриджского университета. стр. 138–143. arXiv : 1509.04711 . Бибкод : 2015arXiv150904711C . дои : 10.1017/9781316494233.009 . ISBN 9781107142114 . S2CID 118419619 .
- ^ «Статистическая интерпретация квантовой механики» (PDF) . Нобелевская лекция . 11 декабря 1954 года.
- ^ «Попытка представить квантово-теоретическое описание как полное описание отдельных систем приводит к неестественным теоретическим интерпретациям, которые сразу становятся ненужными, если принять интерпретацию, согласно которой описание относится к ансамблям систем, а не к отдельным системам». Эйнштейн: Философ-ученый, изд. П. А. Шилпп (Harper & Row, Нью-Йорк)
- ^ Олимпия Ломбарди , Деннис Дикс (2012). Модальные интерпретации квантовой механики . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета.
{{cite book}}:|website=игнорируется ( помогите ) - ^ 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).
- ^ Даукер, Ф .; Кент, А. (1995). «Свойства непротиворечивых историй». Физ. Преподобный Летт . 75 (17): 3038–3041. arXiv : gr-qc/9409037 . Бибкод : 1995PhRvL..75.3038D . дои : 10.1103/physrevlett.75.3038 . ПМИД 10059479 . S2CID 17359542 .
- ^ Гамбини, Родольфо; Пуллин, Хорхе (2009). «Интерпретация квантовой механики Монтевидео: часто задаваемые вопросы». Физический журнал: серия конференций . 174 (1): 012003. arXiv : 0905.4402 . Бибкод : 2009JPhCS.174a2003G . дои : 10.1088/1742-6596/174/1/012003 . S2CID 250680865 .
- ^ Хорхе Пуллин. «Интерпретация квантовой механики Монтевидео» . Проверено 27 апреля 2012 г.
- ^ Баттерфилд, Джереми (2015). «Оценка интерпретации квантовой механики Монтевидео». Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 52 : 75–85. arXiv : 1406.4351 . Бибкод : 2015ШПМП..52...75Б . дои : 10.1016/j.shpsb.2014.04.001 . S2CID 53601287 .
- ^ Морхофф, У. (2005). «Интерпретация квантовой механики Пондичерри: обзор». Прамана . 64 (2): 171–185. arXiv : Quant-ph/0412182 . Бибкод : 2005Прама..64..171М . дои : 10.1007/BF02704872 . S2CID 46179300 .
- ^ Шафиеа, Афшин; Джафар-Агдамиб, Марьям; Гольшаник, Мехди (2006). «Критика интерпретации квантовой механики Морхоффом». Исследования по истории и философии науки . 37 (2): 316–329. Бибкод : 2006ШПМП..37..316С . дои : 10.1016/j.shpsb.2005.10.003 .
- ^ Прадхан, Раджат Кумар (26 ноября 2012 г.). «Психофизическая интерпретация квантовой теории» . Нейроквантология . 10 (4). arXiv : 1206.6095 . дои : 10.14704/nq.2012.10.4.592 .
- ^ Вендт, Александр (2015). Квантовый разум и социальные науки: объединение физической и социальной онтологии . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. дои : 10.1017/cbo9781316005163 . ISBN 978-1-107-08254-0 .
- ^ Корт, Мартин (24 августа 2022 г.). «Новая интерпретация квантовой теории, основанная на теоретико-расслоенном взгляде на объективный идеализм». arXiv : 2208.10964 [ квант-ph ].