В чём парадокс ЭФФЕКТА НАБЛЮДАТЕЛЯ? | Кот Шрёдингера и параллельные миры [14.05.2021] [Физика от Побединского]
Скачивайте приложение Яндекс и попробуйте умную камеру по ссылке: https://clck.ru/UozhC
[]
В этом выпуске разбираемся с многомировой интерпретацией квантовой механики. Именно она предсказывает существование параллельных миров и альтернативных реальностей.
Многомировая интерпретация легко объясняет эффект наблюдателя, парадокс кота Шрёдингера, двухщелевой эксперимент и многие другие загадки квантовой физики. После просмотра выпуска ваше представление об устройстве Вселенной поменяется раз и навсегда!
00:00 Умный Ганс
01:31 Intro
03:29 Умная камера
05:09 Эффект наблюдателя в макромире
06:14 Квантовая суперпозиция
07:22 Разрушение суперпозиции
08:30 А в чём парадокс?
10:15 Волновая функция
11:05 Квантовая запутанность
13:28 Параллельные миры
14:40 Декогеренция
16:28 Миром правит хаос!
17:07 Двухщелевой эксперимент
17:50 Кот Шрёдингера
18:47 Волновая функция Вселенной
19:36 Будущее Вселенной
20:44 Outro
21:41 Важная новость!
[
19:36 Это конечно сносит крышу. Но ещё больше мне нравится вот что: В каком состоянии мы обнаруживаем кота или частицу после измерения независит ни от чего. И кажется, что квантовая физика хоронит концепцию детерминизма и сводит на нет попытки предсказать нашу судьбу или судьбу вселенной, ведь всё в мире происходит абсолютно случайно. Но многомировая интерпретация на это смотрит чуть иначе. Она не конфликтует с детерминизмом и более того: в ней считается, что абсолютно всё точно определено. И какой вселенная будет через секунду, через день, через тысячелетие, уже заранее известно. Всё это записано в её глобальной волновой функции. И никаких неожиданностей быть не может. Фишка в том, что на 100% можно утверждать, что произойдёт абсолютно всё: вы поступите во все университеты, куда подавали документы, побываете во всех странах мира, случайно встретите любовь всей своей жизни и не встретите, проспите важное собеседование и не проспите, и т.д. и т.д. и т.д. Просто из всех возможных нам суждено увидеть только один случайный вариант. Увы.
]
Источник
Еще раз о коте Шрёдингера
Еще раз о коте Шрёдингера
Поскольку теория «дочерних вселенных» и «червоточин» Хокинга пользуется возможностями квантовой теории, она неизбежно вызывает так и не разрешенный спор о фундаментальных вопросах. Волновая функция Хокинга не разрешает полностью парадоксы квантовой теории, она всего лишь представляет их в новом неожиданном свете.
Как мы помним, квантовая теория гласит, что для каждого объекта есть волновая функция, определяющая вероятность нахождения этого объекта в той или иной точке пространства и времени. Кроме того, согласно квантовой теории, состояние частицы невозможно узнать без наблюдения. Прежде чем сделаны измерения, частица может находиться в одном из разнообразных состояний, описанных волновой функцией Шрёдингера. Таким образом, до того, как сделано измерение (наблюдение), узнать состояние частицы нельзя. По сути дела, пока не проведено измерение, состояние частицы — ни то ни се, сумма всех возможных состояний.
Когда эта идея впервые была выдвинута Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, Эйнштейн восстал против нее. «Неужели Луна существует только потому, что мышь смотрит на нее?» — любил спрашивать он. Согласно строгой интерпретации квантовой теории, Луна до момента наблюдения не существует в том виде, в каком мы ее знаем. Ведь Луна может находиться в любом из бесконечного множества состояний, в том числе пребывать на небесах, взрываться, вообще быть где-то в другом месте. Именно наблюдения за Луной и измерения определяют, что на самом деле она движется вокруг Земли.
Эйнштейн не раз ввязывался в жаркие споры с Нильсом Бором, оспаривая столь неортодоксальный взгляд на мир. (В одном таком случае Бор раздраженно заявил Эйнштейну: «Вы не мыслите. Вы просто демонстрируете логику!»[128]) Даже Эрвин Шрёдингер (из-за знаменитых волновых уравнений которого и начался спор) протестовал против такой интерпретации его уравнений. Однажды он посетовал: «Мне это настолько не нравится, что я сожалею о своей причастности»[129].
Ставя под сомнение ревизионистскую интерпретацию, критики спрашивали: «А кот жив или мертв до того, как его увидят?»
Демонстрируя, насколько абсурден этот вопрос, Шрёдингер поместил воображаемого кота в запечатанный ящик. На кота направлено оружие, соединенное со счетчиком Гейгера, который, в свою очередь, соединен с некоторым количеством урана. Атом урана нестабилен и подвержен радиоактивному распаду. Если ядро атома урана распадется, счетчик Гейгера зафиксирует это, вызовет срабатывание оружия и пуля убьет кота.
Для того чтобы определить, мертв кот или жив, мы должны открыть ящик и увидеть кота. Но в каком состоянии находится кот до того, как мы откроем ящик? Согласно квантовой теории, мы можем утверждать только, что кота описывает волновая функция, относящаяся как к живому, так и к мертвому коту.
С точки зрения Шрёдингера, сама мысль о том, что кот и не живой, и не мертвый — апофеоз абсурда, тем не менее экспериментальное подтверждение квантовой механики вынуждает нас прийти именно к такому выводу. В настоящее время все эксперименты подтверждают квантовую теорию.
Парадокс кота Шрёдингера настолько невероятен, что напоминает реакцию Алисы на исчезновение Чеширского кота у Льюиса Кэрролла: «Значит, до вечера, — сказал Кот и исчез. Не сказать, чтобы Алиса так уж сильно этому удивилась — она уже привыкла ко всяким чудесам»[130]. С годами физики тоже привыкли к «чудесам» квантовой механики.
Есть как минимум три основных способа справиться с этой путаницей, которыми могут воспользоваться физики. Во-первых, можно допустить, что Бог существует. Поскольку все «наблюдения» подразумевают наличие наблюдателя, следовательно, во Вселенной должно быть некое «сознание». Некоторые физики, подобно лауреату Нобелевской премии Юджину Вигнеру, утверждали, что квантовая теория доказывает существование во Вселенной всеобщего космического сознания того или иного рода.
Второй способ справиться с парадоксом предпочитает подавляющее большинство ныне работающих физиков, и этот способ — игнорировать проблему. Большинство физиков, возражающих, что в камере можно проводить измерения и в отсутствие какого-либо сознания, просто желают, чтобы каверзная, но неизбежная проблема исчезла сама собой.
Физик Ричард Фейнман однажды сказал: «Думаю, можно с уверенностью утверждать, что квантовую механику не понимает никто. По возможности следует воздержаться и не задаваться вопросом „Как такое может быть?“, поскольку есть риск зайти в тупик, откуда еще никто не находил выхода. Никто не знает, как такое может быть»[131]. Довольно часто можно услышать, что квантовая теория — глупейшая из всех теорий XX в. Кое-кто утверждает, что квантовая теория может претендовать лишь на бесспорную корректность.
Но есть и третий способ справиться с этим парадоксом, называемый многомировой интерпретацией. Эта теория, как и антропный принцип, в последние десятилетия впала в немилость, но возродилась благодаря волновой функции Хокинга.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
3. Работы Шредингера
3. Работы Шредингера Эрвину Шредингеру в его великолепной статье, увидевшей свет в 1926 г., выпала честь первому написать в явном виде волновое уравнение волновой механики и вывести из него строгий метод решения квантовых задач. Чтобы получить уравнение для волн, связанных
Кот Шрёдингера
Кот Шрёдингера Сторонники холизма порой нападают на редукционизм, нанося удар по самому слабому месту квантовой теории — вопросу о коте Шрёдингера. Редукционисты не в состоянии дать разумное объяснение парадоксам квантовой механики.Как мы помним, в квантовой теории
Механика Гейзенберга и Шредингера
Механика Гейзенберга и Шредингера Возвратимся к истории создания квантовой механики. В матричной механике Гейзенберга — Борна — Иордана каноническим переменным q и р классической механики соответствовали матрицы q и p. Существенно, что произведение матриц не
Источник
Параллельные миры и кот Шредингера
Физик-теоретик Фред Алан Вулф совершенно согласен с концепцией параллельных миров и их способностью функционировать в качестве механизма, обеспечивающего наше сообщение с будущим. В своей книге «Параллельные миры» он утверждает:
«Тот факт, что будущее может оказывать влияние на настоящее — новый прогноз математических законов квантовой физики. В буквальной интерпретации математические формулы указывают не только каким образом будущее входит в настоящее, но и каким образом наше сознание может «воспринимать» параллельные миры.
Наше сознание настроено или может быть настроено на множество измерений, множество реальностей. При помощи свободных ассоциаций оно способно преодолевать временные барьеры, воспринимая будущее и пересматривая прошлое. Наше сознание — машина времени, способная воспринимать поток вероятностных волн из прошлого и будущего»
((Е. A. Wolf, Parallel Universes. New York: Simon and Schuster, 1988, p. 23).)
Чтобы понять смысл понятия «параллельные миры», мы должны обратиться к его истории. Хью Эверетт III, студент Принстонского университета и ученик известного физика Джона Уилера, доказал, что два альтернативных варианта (результата) любого события должны каким-то образом существовать одновременно во времени, то есть они существуют в параллельных мирах.
Примером существования двух параллельных миров может служить следующий классический эксперимент. Поток электронов направляется на экран через две параллельные щели, которые мы можем открывать или закрывать независимо друг от друга.
Так как каждая частица может выбирать, через какую щель ей проходить, можно было бы предположить, что в случае, когда обе щели открыты, число достигающих экрана электронов в два раза больше числа электронов, попадающих на экран, когда открыта только одна из щелей. Тем не менее максимальное число электронов достигает экрана в случае, когда только одна из щелей открыта.
Квантовая физика объясняет этот результат тем, что в данном эксперименте каждый электрон действует в качестве волны (а не частицы) и проходит через каждую щель также в качестве отдельной волны. Однако в других экспериментах электроны действительно ведут себя как частицы (кванты), что привело к возникновению термина «квантово-волновой дуализм».
В нашем эксперименте с двумя щелями каждый электрон существовал в качестве частицы (волны) в параллельных мирах. В каждом из этих миров находилась только одна частица, так как материя (наш мир) и ангаматерия (параллельный мир) при контакте аннигилируют.
Электрон проходил сквозь одну щель в одном мире и сквозь другую — в другом. Когда он достигал экрана, два мира соединялись в один. Это слияние обусловлено принципом самопоследовательности. Расщепление и слияние происходит каждый раз, когда что-либо взаимодействует с чем-нибудь еще в данном мире. Волновое поведение объясняется расщеплением, квантовое — слиянием.
Это волноподобное поведение представляет реальности — бесконечное число реальных параллельных миров. Мы судим о том, достиг электрон экрана или нет, на основе нашего личного наблюдения за событием. Каждый раз, когда имеет место наблюдение, специфическая физическая структура частицы или события подвергается внезапному изменению физических свойств. Ничто не является до конца реальным, пока мы не наблюдаем это.
Отличной иллюстрацией этого принципа является парадокс кота Шредингера. В коробке находится кот и баллончик с удушающим газом, который выпускается только в случае, если атом испускает квант энергии. Если учесть, что узлучение этого кванта может произойти через минуту, а может через сутки (события равновероятны), то что произойдет с котом через несколько часов? Будет ли он жив или мертв? Если никто не заглянет в коробку, кот будет одновременно и жив, и мертв, но в разных (параллельных) мирах.
Предположим, ваш друг заглядывает в коробку и обнаруживает, что кот жив. Для того чтобы этот кот оказался живым в вашем мире, необходимо ваше личное наблюдение. То есть для вашего друга этих параллельных миров, в одном из которых кот жив, а в другом мертв, больше не существует. Для него теперь существует только один мир, в котором кот живой. Но пока он вам не скажет об этом или вы сами не убедитесь, что кот жив, для вас эти два параллельных мира еще существуют.
Этот немедленный эффект, производимый наблюдателями, квантовые физики называют коллапсом волновой функции. Наблюдатель в каком-то смысле становится частью этой волны. Мы знаем, что коллапс произошел, так как наблюдаем конкретную физическую величину. То есть мы постоянно создаем нашу личную реальность. Эта концепция чрезвычайно важна для понимания того, что только мы сами отвечаем за создание нашей реальности.
Источник
Кот Шредингера жив! Но в другой Вселенной
Может ли кошка быть одновременно и живой, и мертвой? Ведь ничто и никто не может существовать в двух состояниях одновременно!
Квантовая механика довольно странная штука. Ричард Фейнман, физик и нобелевский лауреат, однажды написал: «Думаю, я могу с уверенностью сказать, что никто не понимает квантовую механику». Квантовая механика не может быть понята человеком с использованием нашего повседневного опыта.
Это такая область науки, в которой электроны ведут себя как частицы. Или волны. Или и то и другое одновременно.
Суперпозиция
Одним из самых странных аспектов квантовой механики является принцип суперпозиции. Это ситуация, когда что-то может находиться в двух разных состояниях одновременно. И его истинное состояние не известно до тех пор, пока не будет произведено наблюдение.
Другое объяснение этого странного явления состоит в том, что на самом деле оба состояния сохраняются. Но не в одной и той же Вселенной. И все больше и больше физиков придерживаются этого альтернативного подхода.
Классическое объяснение принципа суперпозиции известно как Копенгагенская интерпретация. В нем неизвестное условие разрешается только тогда, когда оно наблюдается. Альтернативой этой гипотезе является теория многих миров. В ней высказывается мысль о том, что существует множество, возможно, бесконечное число Вселенных. И что все, что может произойти, действительно где-то происходит.
Кот, который умирает (нет)
Всю эту странную систему можно объяснить с помощью знаменитого мысленного эксперимента Эрвина Шредингера. В 1935 году он размышлял кошке, закрытой в стальной коробке. В коробке с кошкой находится небольшое количество радиоизотопа, который может или не может распасться. Существует 50% вероятность того, что это действительно произойдет. Если изотоп распадается, то запустится специальный механизм, который выпустит яд. Который убьет кошку. Почему в коробке находилась кошка — история умалчивает. Ведь куда более удобным объектом мог бы стать, например, хомяк. Он меньше по размерам. А значит и коробка нужна поменьше. Да и яду покупать много не надо. Но кошка так кошка.
Цель эксперимента Шредингера состояла в том, чтобы показать абсурдность теории о том, что квантовая система, такая как атом (в данном случае изотоп), может существовать одновременно в нескольких состояниях. Ведь если эта квантовая система действительно находилась в обоих состояниях одновременно, то также должно быть верно, что механизм, который контролировал яд, должен быть как запущен, так и не запущен. Таким образом, яд выпущен, а также не выпущен одновременно. В результате чего кошка является и мертвой и живой одновременно. Ну явный же бред, считал ученый.
Копенгаген или многие миры
Копенгагенская интерпретация гласит, что изотоп находится в суперпозиции обоих состояний. Он распался и не распался одновременно. И все остальные объекты в эксперименте, включая кошку, также находится в суперпозиции. Только когда имеет место наблюдение, суперпозиция разрешается в одно или другое состояние.
Таким образом мы действительно имеем нелогичную ситуацию. Получается что пока коробка не открыта, кошка и мертва и жива. Только когда коробка открыта, судьба кошки становится фиксированной. (Хотя следует отметить, что Нильс Бор имел иное мнение об этом. Первоначальное обнаружение распада изотопа он рассматривал как наблюдение. Поэтому реальное физическое состояние кошки будет определено именно в этот момент. А не тот, когда коробка была открыта.)
По словам некоторых современных физиков более простым решением парадокса кота Шредингера является теория существования многих миров. Она говорит о том, что в любой момент, когда могут появиться два возможных варианта, они оба и реализуются.
Не требуется одновременного существования двух состояний. Один результат происходит в одной Вселенной. В это время другая Вселенная как бы отделяется от первой. И второй вариант реализуется именно там. Нет никаких одновременно живых и мертвых кошек. В одной Вселенной есть живой Барсик. Который, к сожалению, умер в другой. И когда Вы откроете ящик, Вы поймете, в какой из этих Вселенных вы находитесь.
Это тоже, конечно, нелогично. Мы рассматриваем историю как единый поток событий, ведущих к сегодняшнему дню. Но теория многих миров говорит нам, что каждый квантовый результат реализуется в своем собственном мире. И что эти новые миры разветвляются в точках, где могут возникать разные результаты.
Таким образом, возможно, реальность — это не линейный путь. Это вечно разветвляющийся набор параллельных реальностей. И наше собственное сознание только фиксирует дорогу, по которой мы идем.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Источник