Многоликая интерпретация - Many-minds interpretation

В интерпретация множества умов из квантовая механика расширяет многомировая интерпретация предложив, чтобы различие между мирами проводилось на уровне разум отдельного наблюдателя. Концепция была впервые представлена ​​в 1970 году компанией Х. Дитер Зе как вариант Хью Эверетт толкование в связи с квантовая декогеренция,[1] а позже (в 1981 г.) явно назвал интерпретацию множественности или множественности сознания. Название многосторонняя интерпретация впервые был использован Дэвид Альберт и Барри Лёвер в 1988 г.[2]

История

Интерпретации квантовой механики

Основная статья: Интерпретации квантовой механики

Различные интерпретации квантовой механики обычно включают объяснение математического аппарата квантовой механики или создание физической картины теории. Хотя математическая структура имеет прочную основу, по-прежнему ведутся многочисленные споры о физической и философской интерпретации теории. Эти интерпретации направлены на рассмотрение различных концепций, таких как:

  1. Эволюция состояния квантовой системы (задается волновая функция ), обычно за счет использования Уравнение Шредингера. Эта концепция принята почти повсеместно и редко обсуждается.
  2. В проблема измерения, что относится к тому, что мы называем коллапс волновой функции - коллапс квантового состояния в определенное измерение (т.е. собственное состояние волновой функции). Споры о том, действительно ли происходит этот коллапс, являются центральной проблемой в интерпретации квантовой механики.

Стандартным решением проблемы измерения является «ортодоксальная» или «копенгагенская» интерпретация, которая утверждает, что волновая функция коллапсирует в результате измерения наблюдателем или устройством, внешним по отношению к квантовой системе. Альтернативная интерпретация, Интерпретация многих миров, была впервые описана Хью Эверетт в 1957 г.[3][4] (где это называлось интерпретацией относительного состояния, название Многомиры был придуман Брайс Селигман ДеВитт начиная с 1960-х гг. и завершено в 70-е гг.[5]). Его формализм квантовой механики отрицал, что измерение требует волнового коллапса, вместо этого предполагая, что все, что действительно необходимо для измерения, - это формирование квантовой связи между частицей, измерительным устройством и наблюдателем.[4]

Интерпретация многих миров

Основная статья: Интерпретация многих миров

В исходной формулировке относительного состояния Эверетт предположил, что существует одна универсальная волновая функция, которая описывает объективную реальность всей вселенной. Он заявил, что когда подсистемы взаимодействуют, вся система становится суперпозицией этих подсистем. Сюда входят наблюдатели и измерительные системы, которые становятся частью одного универсального состояния (волновой функции), которое всегда описывается уравнением Шредингера (или его релятивистской альтернативой). То есть состояния взаимодействующих подсистем становятся «запутанными» таким образом, что любое определение одной обязательно должно включать другое. Таким образом, состояние каждой подсистемы может быть описано только относительно каждой подсистемы, с которой она взаимодействует (отсюда и название относительное состояние).

Это имеет некоторые интересные последствия. Для начала Эверетт предположил, что вселенная в целом неопределенна. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим наблюдателя, измеряющего некоторую частицу, которая начинается в неопределенном состоянии, как обе раскрутить и например, замедление вращения - суперпозиция обеих возможностей. Однако, когда наблюдатель измеряет спин этой частицы, он всегда регистрируется как либо вверх или вниз. Проблема того, как понять этот внезапный сдвиг от «вверх и вниз» к «вверх или вниз», называется Проблема измерения. Согласно многомировой интерпретации, акт измерения вызвал «расщепление» Вселенной на два состояния, одно - с восходящим, а другое - с пониженным, и две ветви, которые отходят от этих двух последовательно независимых состояний. Одна ветка соответствует. Другой меряет. Взгляд на инструмент сообщает наблюдателю, на какой ветви он находится, но сама система неопределенна на этом и, по логическому расширению, предположительно на любом более высоком уровне.

«Миры» в теории многих миров - это тогда просто полная история измерений до и во время рассматриваемого измерения, где происходит расщепление. Каждый из этих «миров» описывает разные состояния универсальной волновой функции и не может общаться. Нет коллапса волновой функции в то или иное состояние, вы просто оказываетесь в мире, ведущем к тому измерению, которое вы сделали, и не подозреваете о других возможностях, которые столь же реальны.

Интерпретация многих умов

Интерпретация квантовой теории множеством разумов - это множественные миры с различием между мирами, построенные на уровне отдельного наблюдателя. Это не миры, которые ветвятся, а сознание наблюдателя.[6]

Цель этой интерпретации - преодолеть в корне странную концепцию суперпозиции наблюдателей между собой. В своей статье 1988 года Альберт и Лёвер утверждают, что просто не имеет смысла думать, что сознание наблюдателя находится в неопределенном состоянии. Скорее, когда кто-то отвечает на вопрос о том, какое состояние системы он наблюдал, он должен ответить с полной уверенностью. Если они находятся в суперпозиции состояний, то эта определенность невозможна, и мы приходим к противоречию.[2] Чтобы преодолеть это, они затем предполагают, что это просто «тела» умов, которые находятся в суперпозиции, и что умы должны иметь определенные состояния, которые никогда не находятся в суперпозиции.[2]

Когда наблюдатель измеряет квантовую систему и запутывается в ней, теперь она составляет более крупную квантовую систему. Каждой возможности волновой функции соответствует психическое состояние мозга. И, в конце концов, переживается только один разум, что приводит к тому, что другие расходятся и становятся недоступными, хотя и реальными.[7] Таким образом, каждому живому существу приписывается бесконечное количество умов, преобладание которых соответствует амплитуде волновой функции. Когда наблюдатель проверяет измерение, вероятность реализации конкретного измерения напрямую коррелирует с количеством умов, которые у них есть, где они видят это измерение. Именно таким образом вероятностный характер квантовых измерений достигается интерпретацией многих разумов.

Квантовая нелокальность в интерпретации множества умов

Тело остается в неопределенном состоянии, в то время как разум выбирает стохастический результат.

Рассмотрим эксперимент, в котором мы измеряем поляризацию двух фотоны. Когда фотон создается, он имеет неопределенный поляризация. Если поток этих фотонов проходит через поляризационный фильтр, 50% света проходит через него. Это соответствует тому, что каждый фотон с вероятностью 50% идеально совмещается с фильтром и, таким образом, проходит или смещается (на 90 градусов относительно поляризационного фильтра) и поглощается. Квантово-механически это означает, что фотон находится в суперпозиции состояний, в которых он либо проходит, либо наблюдается. Теперь рассмотрим включение еще одного детектора фотонов и поляризации. Теперь фотоны созданы таким образом, что они запутанный. То есть, когда один фотон принимает состояние поляризации, другой фотон всегда будет вести себя так, как если бы он имел ту же поляризацию. Для простоты предположите, что второй фильтр либо идеально выровнен с первым, либо совершенно не выровнен (разница в угле 90 градусов, так что он поглощается). Если детекторы выровнены, оба фотона проходят (т.е. мы говорим, что они согласны). Если они не выровнены, проходит только первый, а второй поглощается (теперь они не согласен). Таким образом, запутанность вызывает идеальную корреляцию между двумя измерениями - независимо от расстояния разделения, что делает взаимодействие не местный. Подобный эксперимент более подробно описан в Тим Модлин с Квантовая нелокальность и относительность,[8] и может быть связано с Белл тестовые эксперименты. Теперь рассмотрим анализ этого эксперимента с точки зрения многих умов:

Нет разумного наблюдателя

Рассмотрим случай, когда нет разумного наблюдателя, т.е. нет ума, чтобы наблюдать за экспериментом. В этом случае детектор будет в неопределенном состоянии. Фотон пропускается и поглощается и остается в этом состоянии. Корреляции удерживаются в том смысле, что ни одно из возможных «состояний ума» или состояний волновой функции не соответствует некоррелированным результатам.[8]

Один разумный наблюдатель

Теперь расширите ситуацию, чтобы одно разумное существо наблюдало за устройством. Теперь они тоже входят в неопределенное состояние. Их глаза, тело и мозг видят оба вращения одновременно. Однако разум стохастически выбирает одно из направлений, и это то, что он видит. Когда этот наблюдатель перейдет ко второму детектору, его тело увидит оба результата. Их разум выберет результат, который согласуется с первым детектором, и наблюдатель увидит ожидаемые результаты. Однако разум наблюдателя, видящий один результат, не влияет напрямую на удаленное состояние - просто нет волновой функции, в которой не существует ожидаемых корреляций. Истинная корреляция происходит только тогда, когда они действительно переходят на второй детектор.[8]

Два разумных наблюдателя

Когда два человека смотрят на два разных детектора, которые сканируют запутанные частицы, оба наблюдателя войдут в неопределенное состояние, как с одним наблюдателем. Эти результаты не обязательно должны совпадать - разум второго наблюдателя не обязательно должен иметь результаты, которые коррелируют с разумом первого. Когда один наблюдатель сообщает результаты второму наблюдателю, их два разума не могут общаться и, таким образом, будут взаимодействовать только с телом другого, что все еще неопределенно. Когда второй наблюдатель отвечает, его тело будет отвечать любым результатом, согласующимся с разумом первого наблюдателя. Это означает, что оба сознания наблюдателя будут находиться в состоянии волновой функции, которая всегда дает ожидаемые результаты, но индивидуально их результаты могут быть разными.[8]

Нелокальность интерпретации многих умов

Как мы таким образом видели, любые корреляции, наблюдаемые в волновой функции разума каждого наблюдателя, становятся конкретными только после взаимодействия между различными поляризаторами. Соотношения на уровне индивидуальных умов соответствуют появлению квантовая нелокальность (или, что то же самое, нарушение Неравенство Белла ). Итак, мир многих не является локальным или не может объяснить корреляции EPR-GHZ.

Поддерживать

В настоящее время нет никаких эмпирических свидетельств в пользу интерпретации множества умов. Однако есть теории, которые не дискредитируют интерпретацию многих умов. В свете проведенного Беллом анализа последствий квантовой нелокальности необходимы эмпирические данные, чтобы избежать изобретения новых фундаментальных концепций (скрытых переменных).[9] Тогда представляются возможными два различных решения проблемы измерения: крах фон Неймана или Интерпретация относительного состояния Эверетта.[10] В обоих случаях можно восстановить (соответствующим образом модифицированный) психофизический параллелизм.

Если нейронные процессы могут быть описаны и проанализированы, то потенциально могут быть созданы некоторые эксперименты, чтобы проверить, могут ли воздействующие на нейронные процессы влиять на квантовую систему. Могут возникать предположения о деталях этой связи осознания и локальной физической системы на чисто теоретической основе, однако экспериментальный поиск их посредством неврологических и психологических исследований был бы идеальным.[11]

Возражения

На первый взгляд, многие умы нарушают Бритва Оккама; Сторонники возражают, что на самом деле эти решения минимизируют сущности, упрощая правила, которые потребуются для описания вселенной.

Ничто в самой квантовой теории не требует, чтобы каждая возможность в волновой функции дополняла ментальное состояние. Поскольку все физические состояния (то есть состояния мозга) являются квантовыми состояниями, соответствующие им психические состояния также должны быть. Тем не менее, это не то, что мы испытываем в физической реальности. Альберт и Лёвер утверждают, что разум должен быть по сути отличным от физической реальности, описанной квантовой теорией.[6] Таким образом, они отвергают физикализм тождества типов в пользу нередуктивной позиции. Однако Локвуд спасает материализм с помощью понятия супервентность умственного на физическом.[7]

Тем не менее, интерпретация множества разумов не решает проблему бездумных громад как проблему супервентности. Психические состояния не влияют на состояния мозга, поскольку данное состояние мозга совместимо с различными конфигурациями психических состояний.[12]

Еще одно серьезное возражение состоит в том, что работники интерпретации No Collapse создали не более чем элементарные модели, основанные на определенном существовании конкретных измерительных устройств. Они предположили, например, что Гильбертово пространство Вселенной естественным образом распадается на тензорное произведение структура совместима с рассматриваемым измерением. Они также предположили, даже при описании поведения макроскопических объектов, что уместно использовать модели, в которых для описания всего соответствующего поведения используются только несколько измерений гильбертова пространства.

Более того, поскольку интерпретация множества разумов подтверждается нашим опытом физической реальности, трудно согласовать понятие множества невидимых миров и его совместимость с другими физическими теориями (т.е.принципом сохранения массы).[6] Согласно уравнению Шредингера, масса-энергия объединенной наблюдаемой системы и измерительного прибора одинакова до и после. Однако с каждым процессом измерения (т. Е. Расщеплением) общая масса-энергия будет увеличиваться.[13]

Питер Дж. Льюис утверждает, что интерпретация квантовой механики, основанная на множестве умов, имеет абсурдные последствия для агентов, стоящих перед решениями жизни или смерти.[14]

В целом теория многих умов утверждает, что сознательное существо, которое наблюдает результат случайного с нулевой суммой эксперимент будет развиваться в двух последователей в разных состояниях наблюдателя, каждый из которых наблюдает один из возможных результатов. Более того, теория советует вам отдавать предпочтение выбору в таких ситуациях пропорционально вероятности того, что он принесет хорошие результаты вашим преемникам. Но в смертельном случае, например, если вы попадете в ящик с котом Шредингера, у вас будет только один преемник, поскольку один из исходов гарантирует вашу смерть. Похоже, что Интерпретация многих разумов советует вам залезть в ящик с кошкой, поскольку несомненно, что ваш единственный преемник выйдет целым и невредимым. Смотрите также квантовое самоубийство и бессмертие.

Наконец, он предполагает, что существует некоторое физическое различие между сознательным наблюдателем и бессознательным измерительным устройством, поэтому, похоже, требуется устранить сильная гипотеза Черча-Тьюринга или постулирование физической модели сознания.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Зех, Х. Д. (1970-03-01). «Об интерпретации измерения в квантовой теории». Основы физики. 1 (1): 69–76. Bibcode:1970ФоФ .... 1 ... 69Z. Дои:10.1007 / BF00708656. ISSN  0015-9018.
  2. ^ а б c Альберт, Дэвид; Ловер, Барри (1988-01-01). «Интерпретация многомировой интерпретации». Синтез. 77 (Ноябрь): 195–213. Дои:10.1007 / bf00869434.
  3. ^ Эверетт, Хью (1957-07-01). ""Относительное состояние "Формулировка квантовой механики". Обзоры современной физики. 29 (3): 454–462. Bibcode:1957РвМП ... 29..454Э. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.454.
  4. ^ а б Эверетт, Хью (1973-01-01). DeWitt, B .; Грэм, Н. (ред.). Теория универсальной волновой функции. Принстон UP.
  5. ^ Девитт, Брайс С. (1973-01-01). «Квантовая механика и реальность». Многомировая интерпретация квантовой механики: 155. Bibcode:1973mwiq.conf..155D.
  6. ^ а б c Вендт, Александр (2015-04-23). Квантовый разум и социальные науки. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107082540.
  7. ^ а б Локвуд, Майкл (1996-01-01). «Разумные интерпретации квантовой механики». Британский журнал философии науки. 47 (2): 159–88. Дои:10.1093 / bjps / 47.2.159.
  8. ^ а б c d Модлин, Тим (2011-05-06). Квантовая нелокальность и относительность: метафизические представления современной физики. Джон Вили и сыновья. ISBN  9781444331264.
  9. ^ Белл, Джон (1964). "О парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена" (PDF). Физика. 1 (3): 195–200. Дои:10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195.
  10. ^ Зех, Х. Д. (2000). «Проблема сознательного наблюдения в квантово-механическом описании». Найденный. Phys. Латыш. 13 (3): 221–233. arXiv:Quant-ph / 9908084. Дои:10.1023 / А: 1007895803485.
  11. ^ Зех, Х. Д. (1979). «Квантовая теория и асимметрия времени». Основы физики. 9 (11–12): 803–818. arXiv:Quant-ph / 0307013v1. Bibcode:1979ФоФ .... 9..803З. Дои:10.1007 / BF00708694. ISSN  0015-9018.
  12. ^ "О дуалистических интерпретациях". goertzel.org. Получено 2016-03-14.
  13. ^ Феллине, Лаура. «Местность и ментальность в интерпретациях Эверетта: многие умы Альберта и Лоуэра». www.academia.edu. Получено 2016-03-14.
  14. ^ Льюис, Питер Дж. (1 января 2000 г.). «Каково быть котом Шредингера?». Анализ. 60 (1): 22–29. Дои:10.1093 / анализ / 60.1.22. JSTOR  3329285.

внешняя ссылка