Quantum superposition from a formal point of view, is not a complicated concept. But from a logical point of view and from the standpoint of common sense it cannot find an explanation without the use of the concepts of miracle and magic. Quantum mechanics says its mathematical apparatus is universal and can be extended to the phenomena of the macrocosm. Although the phenomenon of superposition in everyday reality can be explained to quite acceptable and logical way, without the paradoxical results, however, such an explanation of the phenomenon and their application on the macrocosm has another side: casts doubt on the notion of superposition.
Квантовая суперпозиция с формальной точки зрения не является сложным понятием. Но с логической точки зрения и с позиций здравого смысла она не может найти объяснения без использования понятий «чудо» и «магия». Квантовая механика утверждает, что ее аппарат является универсальным и может быть распространен на явления макромира. Хотя явления обыденной реальности и могут быть объяснены вполне приемлемым и логичным образом, без получения парадоксальных результатов, вместе с тем такое объяснение и распространение явления на макромир имеет и другую сторону: ставит под сомнение само понятие суперпозиции.
Quantum superposition from a formal point of view, is not a complicated concept. But from a logical point of view and from the standpoint of common sense it cannot find an explanation without the use of the concepts of miracle and magic. Quantum mechanics says its mathematical apparatus is universal and can be extended to the phenomena of the macrocosm. Although the phenomenon of superposition in everyday reality can be explained to quite acceptable and logical way, without the paradoxical results, however, such an explanation of the phenomenon and their application on the macrocosm has another side: casts doubt on the notion of superposition.
Квантовая суперпозиция с формальной точки зрения не является сложным понятием. Но с логической точки зрения и с позиций здравого смысла она не может найти объяснения без использования понятий «чудо» и «магия». Квантовая механика утверждает, что ее аппарат является универсальным и может быть распространен на явления макромира. Хотя явления обыденной реальности и могут быть объяснены вполне приемлемым и логичным образом, без получения парадоксальных результатов, вместе с тем такое объяснение и распространение явления на макромир имеет и другую сторону: ставит под сомнение само понятие суперпозиции.
It is shown that the many-worlds interpretation of quantum mechanics of Everett has in their justification the false logical construction.
Многомировая интепретации квантовой механики Эверетта – эвереттика или оксфордская интерпретация – имеет в своём обосновании ложное логическое построение. Объяснение противоречия опыту «расщепления наблюдателя» обосновывается на ошибочном сходстве с невозможностью почувствовать движение Земли, которое, тем не менее, доказывается теорией Коперника.
В самом деле, проведённая Эвереттом параллель состоит в сравнении двух принципиально различных ситуаций. В случае с ощущением движения Земли доказательством ложности ощущений и истинности движения Земли является реальное физическое наблюдение. Первоначально в большинстве случаев наблюдение было косвенным, но при этом подтверждалось строгими доказательными логическими рассуждениями. В дальнейшем такое движение наблюдалось самым непосредственным образом. То есть, отсутствие субъективных ощущений движения Земли получило строгое экспериментальное объяснение.
Совершенно иная ситуация складывается с «расщеплением наблюдателей». Никто из них, бесспорно, ни в одном эксперименте субъективно не ощущает своего расщепления на разные ветви альтерверса. Но в данном случае, в отличие от экспериментального наблюдения вращения Земли, не существует и принципиально не может существовать эксперимента, способного показать такое расщепление! Здесь неуместна даже формулировка «во всяком случае, в настоящий момент таких экспериментов не проводилось». Такие эксперименты неосуществимы в принципе.
В данной работе рассматривается проблема предметности в контексте принципов научной рациональности (классической и неклассической). На материале базовых постулатов квантовой механики (таких как концепт состояния в квантовой механике, принцип квантовой суперпозиции, принцип неопределенности и др.) становится очевидно, что предметность (специфичная предметность в данном случае, поскольку мы помещены в пространство метафизики науки, работая с конкретной областью физики – квантовой механикой) становится проблематичной, в силу того, что эти принципы и постулаты не очевидны, отличны от уже имеющихся в классической физике и более того, с трудом совместимы с ними. Приняв разделение В.П. Бранского современных проблем физики на онтологические и эпистемологические (которые при этом очень тесно связаны с друг другом в силу специфики предмета квантовой механики), мы выделили три группы проблем: проблема наблюдения, проблема детерминизма и проблема полноты, последовательно разобрав их на примере существующих интерпретаций и подходов квантовой механики, где эта проблема ставится и имеет претензию на разрешение, но, однако, не разрешается до конца. Однако, как нам кажется, самой крупной проблемой, с неизбежностью появляющейся во всех интерпретациях, остается проблема самой квантовой реальности, нашего ее понимания и доступа к ней, поскольку квантовомеханические реалии с трудом представимы и переводимы на привычный нам мир классических объектов. В качестве выводов работы предложены возможные пути разрешения поставленных проблем.
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
Abstract In this section, we review the concepts of classical and quantum superposition. Quantum superposition is the framework for understanding all quantum phenomena. As we do not observe quantum phenomena in our everyday lives, it may seem confusing at first. However, as unintuitive as the quantum world may appear, there are a vast number of experiments which conclusively show that the universe really does operate according to the law of quantum superposition at the smallest distances accessible today. Before going into specific details on quantum superposition, it is useful to explain how the term “superposition” is used in different contexts in both classical and quantum physics. At the end of the chapter, we present the related activities and questions. After gaining experience with quantum superposition from working through these problems, it will become more intuitive. The more experience you gain by advancing through this book, the more quantum superposition will make sense.
В статье рассматриваются парадоксы квантовой механики с точки зрения психологии восприятия. Одним из наиболее существенных является влияние наблюдателя на результат квантового измерения, связанный с так называемой редукцией волновой функции, о котором писал еще Норберт Винер в своей фундаментальной работе «Математические основы квантовой механики». Основной проблемой здесь является то, что этот процесс не описывается в парадигме и средствами квантовой физики. Однако и влияние сознания наблюдателя на физический процесс, который рассматривается многими, также создает парадокс. Если есть такое взаимодействие, оно должно проходить по физическим законам, но это не приведет к редукции волновой функции. Если же это не физический фактор, то он не может воздействовать на физическую систему. В настоящей работе рассматривается модель трансляции информации о реальности из системы бессознательного, представленного в виде состояний в пространстве Гильберта, в сознание в виде объектного пространственно-временного представления. Отметим, что квантовая система описывается волновой функцией, которая представлена в многомерном пространстве Гильберта, причем представление реальности в этом пространстве дает эффекты, схожие с явлениями нашего бессознательного. Напротив, в сознании реальность представлена в физическом пространстве-времени в объектном виде. Преобразование одного представления в другое дает те же соотношения неопределенности и другие эффекты, что и квантовая механика. Поскольку для системы сознания источником новой информации является то, что находится за его границей, если «не вводить лишних сущностей», единственную реальностью для него составляет бессознательное. Причем индивидуальные сознания могут быть связаны с коллективным бессознательным, как это предполагали психолог К. Юнг и физик В. Паули.