XIOTT МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ Современная физика выросла в рамках двух великих теорий -теории относи- тельности и квантовой теории, возникновение которых означало глубокий перелом в развитии физики.Возможности этих теорий еще не исчерпаны и развитие их про- должается.Однако учащаются намеки на близость нового перелома в фундаментальных физических представлениях.Будущая физика, как думают многие, должна настолько же отличаться от современной, KaK 3Ta последняя отличается от класси- ческой.` В таких условиях особенно важное значение приобретает правильная методол- гическая оценка наиболее общих принципов современной физики.Недавно на расши- ренном заседании Президиума Академии наук СССР также подчеркивалась важность исследования методологических проблем как в естественных, так и в общественных Haykax ['].-Одна из важнейших методологических проблем в физике связана с принципом дополнительности.Советские философы до сих пор не пришли к единой точке зрения по поводу этого принципа.В посвященной ему обширной литературе можно найти следующие три основных, значительно отличающихся друг от друга взгляда на его сущность.I. Принцип дополнительности есть порождение позитивистской, субъективно-идеалистической философии и поэтому ему не место ни в физике, ни в философии.Этой точки зрения придерживаются, например, В. Т. Макаров, И. К. Григоринс, А. В. Шугайлин (2-4} и другие.Из зарубежных авторов представителем этого мнения является философ из Германской Демократической Республики Х. Корх {5 ` 2. Принцип дополнительности является чисто Ффизическим принципом, действен- ным лишь в качестве «лесов» при построении теории и не допускающим философского ебобщения, совместимого с материалистической диалектикой.Эту точку зрения под- робно обосновывает московский философ А. Познер [s].| 3. Принцип дополнительности, будучи в своей первооснове физическим принци- пом, допускает ведущее за пределы физики обобщение, так что его можно трактовать как философский методологический принцип.Эту точку зрения защищает у нас главным образом академик В. А. Фок [.М. Э. Омельяновский также оценил дополни- тельность как «шаг к диалектике» [#].Из зарубежных философов этой точки зре-.ния придерживается Г. Гёрц [?].ВЕ Конечно, в пределах каждой из этих трех точек зрения существуют свои оттечки.Можно сказать, что едва ли взгляды двух авторов, представляющих одну и ту же точку: зрения, полностью совпадают по всем пунктам.г Целью автора настоящей
XIOTT МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ Современная физика выросла в рамках двух великих теорий -теории относи- тельности и квантовой теории, возникновение которых означало глубокий перелом в развитии физики.Возможности этих теорий еще не исчерпаны и развитие их про- должается.Однако учащаются намеки на близость нового перелома в фундаментальных физических представлениях.Будущая физика, как думают многие, должна настолько же отличаться от современной, KaK 3Ta последняя отличается от класси- ческой.В таких условиях особенно важное значение приобретает правильная методол- гическая оценка наиболее общих принципов современной физики.Недавно на расши- ренном заседании Президиума Академии наук СССР также подчеркивалась важность исследования методологических проблем как в естественных, так и в общественных Haykax ['].-Одна из важнейших методологических проблем в физике связана с принципом дополнительности.Советские философы до сих пор не пришли к единой точке зрения по поводу этого принципа.В посвященной ему обширной литературе можно найти следующие три основных, значительно отличающихся друг от друга взгляда на его сущность.I. Принцип дополнительности есть порождение позитивистской, субъективно-идеалистической философии и поэтому ему не место ни в физике, ни в философии.Этой точки зрения придерживаются, например, В. Т. Макаров, И. К. Григоринс, А. В. Шугайлин (2-4} и другие.Из зарубежных авторов представителем этого мнения является философ из Германской Демократической Республики Х. Корх {5 2. Принцип дополнительности является чисто Ффизическим принципом, действен- ным лишь в качестве «лесов» при построении теории и не допускающим философского ебобщения, совместимого с материалистической диалектикой.Эту точку зрения под- робно обосновывает московский философ А. Познер [s].| 3. Принцип дополнительности, будучи в своей первооснове физическим принци- пом, допускает ведущее за пределы физики обобщение, так что его можно трактовать как философский методологический принцип.Эту точку зрения защищает у нас главным образом академик В. А. Фок [.М. Э. Омельяновский также оценил дополни- тельность как «шаг к диалектике» [#].Из зарубежных философов этой точки зре-.ния придерживается Г. Гёрц [?].ВЕ Конечно, в пределах каждой из этих трех точек зрения существуют свои оттечки.Можно сказать, что едва ли взгляды двух авторов, представляющих одну и ту же точку: зрения, полностью совпадают по всем пунктам.г Целью автора настоящей
Среди всех физических теорий квантовая механика считается наиболее полным и глубоким описанием физического мира. Используемый ей понятийный аппарат существенно отличается от представлений классической физики. В самом деле, переход от классической к квантовой физике знаменует подлинную революцию в нашем понимании материального мира. Одно из наиболее ярких различий между классической и квантовой физикой состоит в следующем: классическая механика предполагает, что всем физическим величинам в одно и то же время могут быть приписаны точные значения, тогда как квантовая механика отрицает эту возможность. Хрестоматийный пример положение и импульс частицы. Согласно квантовой механике, чем точнее известна координата частицы, тем менее точно можно сказать, каков ее импульс (и наоборот). Такова упрощенная и предварительная формулировка принципа неопределенности положения и импульса в квантовой механике. Данный принцип сыграл важную роль во многих дискуссиях на тему философского значения квантовой механики, в особенности в дебатах по поводу согласованности т.н. копенгагенской интерпретации, которой придерживались основоположники квантовой механики Вернер Гейзенберг и Нильс Бор. Несомненно, принцип неопределенности вовсе не является единственным концептуальным различием между классической и квантовой физикой: представление квантовой механики о таких понятиях, как (не)локальность, запутанность и тождественность, полностью переворачивают классические воззрения на природу.
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.
Каковы метафизические импликации квантовой физики Один из способов ответить на этот вопрос состоит в том, чтобы рассмотреть теоретическое влияние на наше понимание объектов как индивидов с четко определенными условиями тождественности. В соответствии со стандартным взглядом , который развивался одновременно с квантовой революцией, квантовая теория подразумевает, что фундаментальные частицы физики не могут считаться индивидуальными объектами в этом смысле. Этот взгляд помог развитию нестандартных формальных систем, которые подходят для репрезентации неиндивидуальных объектов. Однако высказывалось и мнение, что квантовая физика на самом деле совместима с метафизикой индивидуальных объектов, но эти объекты неразличимы таким образом, что нарушается известный принцип тождества неразличимых Лейбница. Против последнего утверждения недавно были выдвинуты новые аргументы, что помогло возобновить дискуссию о влиянии теории. В результате мы столкнулись с некоторой недодетерминацией релевантной метафизики со стороны физики, в которой, с одной стороны, есть квантовые объекты как индивиды, а с другой квантовые объекты как неиндивиды. Считается, что подобная недодетерминация таких фундаментальных метафизических комплексов имеет важное значение для дискуссии о реализме и антиреализме.
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.
Проблема квантового измерения остаётся одной из центральных нерешённых проблем физики спустя почти столетие после создания квантовой механики. Существующие интерпретации либо требуют введения наблюдателя как причины коллапса волновой функции, либо постулируют бесконечное множество ненаблюдаемых вселенных, либо описывают потерю когерентности, но не объясняют сам механизм выбора. В работе предложена теоретическая модель, в которой коллапс волновой функции рассматривается как объективный физический процесс селекции, а не как следствие измерения. Модель вводит минимальный набор базовых элементов, необходимых для описания этого процесса, и показывает, что они образуют замкнутую архитектуру, совместимую со стандартной квантовой механикой. Показано, что модель не противоречит ни одной из фундаментальных физических теорий. Она предлагает решение информационного парадокса чёрных дыр, даёт новую интерпретацию квантовой запутанности, суперпозиции и декогеренции, а также объясняет парадокс Уэбба и природу тёмной материи в рамках циклической космологии. Модель фальсифицируема. Предложены конкретные экспериментальные методы проверки, включая поиск энергетического следа акта селекции, анализ статистических аномалий в прецизионных квантовых экспериментах и поиск темпоральных корреляций.
Дисперсия квантового состояния является одной из самых фундаментальных и повсеместно встречающихся величин, количественно характеризующих неопределенность, и широко используется как в классической, так и в квантовой физике. Однако всe еще существуют новые аспекты ее применения, которые ожидают своего изучения. С помощью взаимного обмена ролей переменной состояния и наблюдаемой переменной, т. е. на основе формального рассмотрения любого состояния как наблюдаемой (что имеет смысл, поскольку любое состояние априори является эрмитовым оператором) и с использованием средней (по наблюдаемым) дисперсии этого состояния, для всех спиновых когерентных состояний вводится количественная характеристика неклассичности спина относительно разложения единицы, порожденного спиновыми когерентными состояниями. Эта величина легко вычисляется и в то же время обладает различными практическими свойствами: она может интерпретироваться как дефицит чистоты, дефицит энтропии Цаллиса и дефицит квадрата нормы функции Хусими относительно квадрата нормы функции Вигнера. Обнаружены несколько интуитивных свойств этого показателя и его связь с неопределенностью распределения в фазовом пространстве. В качестве иллюстрации приведены некоторые характерные примеры. Указаны различные обобщения.