» » Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

Причуды квантовой механики – наблюдатель за наблюдателями

Квантовая механика странная, она противоречит здравому смыслу. Результаты исследования, проведенного в 2019 году показали, что итоги различных процессов в квантовом мире зависят от наблюдателя. Еще в 1960-х гг. американский физик венгерского происхождения Юджин Вигнер усложнил знаменитый мысленный эксперимент кота Шредингера, в котором кошка оказывается запертой в коробке с ядом, который высвобождается при распаде радиоактивного атома. Радиоактивность – это квантовый процесс, поэтому история гласит, что атом в коробке и распался и не распался одновременно, оставив несчастное животное в подвешенном состоянии между жизнью и смертью – так называемой квантовой суперпозиции. Но каково это, быть одновременно живым и мертвым?

Квантовая вероятность

До 1920-х годов физики с уверенностью предсказывали результаты экспериментов. Но квантовая теория, по-видимому, изначально вероятностна: до тех пор, пока свойства системы не будут измерены, они могут охватывать мириады значений. Эта суперпозиция коллапсирует в одно состояние только при наблюдении за системой, и физики не могут точно предсказать, каким будет это состояние. Вигнер придерживался популярной тогда точки зрения, что сознание каким-то образом вызывает коллапс суперпозиции. Таким образом, его гипотетический друг определит результат, когда он или она произведут измерения – и Вигнер никогда не увидит его или ее в суперпозиции.

С тех пор эта точка зрения вышла из моды. «Люди, занимающиеся основами квантовой механики, быстро отвергают точку зрения Вигнера как призрачную и неопределенную, потому что она делает наблюдателей особенными»,-говорит Дэвид Чалмерс, философ и когнитивист из Нью-Йоркского университета. Сегодня большинство физиков сходятся во мнении, что неодушевленные объекты могут вывести квантовые системы из суперпозиции с помощью процесса, известного как декогеренция.

Конечно, исследователи, пытающиеся манипулировать сложными квантовыми суперпозициями в лаборатории могут обнаружить, что их тяжелая работа разрушается быстрыми частицами воздуха, сталкивающимися с их системами. Поэтому они проводят испытания при ультракоротких температурах и пытаются изолировать аппараты от вибраций.

Отмечу, что за последние десятилетия появилось несколько конкурирующих интерпретаций, наиболее экзотической из которых является точка зрения «многих миров», согласно которой всякий раз, когда вы делаете квантовое измерение, реальность разрушается, создавая параллельные вселенные. Таким образом, друг Вигнера разделился бы на две копии и действительно смог бы измерить нахождение в суперпозиции вне лаборатории.

Альтернативная «Бомовская» теория (названная в честь физика Дэвида Бома) гласит, что на фундаментальном уровне квантовые системы действительно обладают определенными свойствами; мы просто недостаточно знаем об этих системах, чтобы точно предсказать их поведение. Другая интригующая интерпретация называется ретрокаузальностью. Согласно ей события в будущем влияют на прошлое.

Проблема в том, что каждая интерпретация одинаково хороша или плоха в предсказании результатов квантовых тестов, поэтому выбор между ними – дело вкуса. Никто не знает, что это за решение. Мы даже не знаем, является ли список возможных решений, которыми мы располагаем, исчерпывающим.

Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

Квантовая физика похожа на магию

Другие модели, называемые теориями коллапса, действительно дают проверяемые предсказания. Эти модели опираются на механизм, который заставляет квантовую систему коллапсировать, когда она становится слишком большой, одновременно объясняя, почему кошки, люди и другие макроскопические объекты не могут находиться в суперпозиции. Ведутся эксперименты по поиску сигнатур таких коллапсов, но пока исследователи ничего не нашли. Квантовые физики также помещают все более крупные объекты в суперпозицию: в 2019 команда в Вене сообщила, что делает это с молекулой в 2000 атомов.

Большинство квантовых интерпретаций гласят, что нет никаких причин, по которым эти усилия по сверхразмерным суперпозициям не должны продолжаться вечно, предполагая, что исследователи могут разработать правильные эксперименты в первозданных лабораторных условиях, чтобы избежать декогеренции.


Наблюдатель за наблюдателями

Тишлер и ее коллеги были вдохновлены новой волной теоретических и экспериментальных работ, которые исследовали роль наблюдателя в квантовой теории, привнося запутанность в классический эксперимент Вигнера. Предположим, вы берете две частицы света или фотоны, которые поляризованы таким образом, что могут вибрировать горизонтально или вертикально. фотоны также могут быть помещены в суперпозицию вибрирующих как горизонтально, так и вертикально одновременно, точно так же, как парадоксальный Кот Шредингера может быть как живым, так и мертвым – но ровно до того момента, как за ним установлено наблюдение.

В общем и целом исследователи в очередной раз подтверждают – квантовая физика сродни магии.

03 сентябрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Физики зафиксировали квантовый шум в лаборатории LIGO – что нужно знать?

Исследователи из проекта LIGO продемонстрировали, как сверхтонкая настройка приборов позволяет им раздвигать границы фундаментальных законов физики. Лазерно-интерферометрическая

Параллельные миры, квантовая механика и кот

Сколько раз вы пытались понять квантовую механику? А сколько раз получилось?

Черные дыры проявляют свойства обычной квантовой материи

Ученые обнаружили, что переход черных дыр к состоянию теплового равновесия происходит аналогично квантовым системам без влияния гравитации. Результаты исследования опубликованы в научном журнале

Квантовые процессы оказывают влияние на сознание

Происхождение сознания всегда было загадкой для ученых и философов, каждый из которых пытался найти свое логическое решение этому вечному вопросу. ...

Японцы реализовали полную квантовую телепортацию

Новый метод позволяет перейти от вероятностной передачи квантовых битов на расстоянии к детерминированной — без помех и нужды в последующем измерении. Вас это не удивляет, потому что первая квантовая

Профессор медицины утверждает, что смерть — не более, чем иллюзия сознания

По словам учёного, квантовая физика доказывает, что жизнь после смерти существует
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?Чипирование началось: Neuralink проследила за мозговой активностью свиньиВ Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный домНа каких самолетах летают президенты США и России?Завершена проверка российского оборудования на индийских космических кораблях