Зачастую можно услышать утверждение, что квантовые феномены отличают от феноменов классических их холистичность и несепарабельность. С одним из загадочных квантовых феноменов мы сталкиваемся при проведении измерения заведомо не связанных между собой квантовых систем. Результаты измерений регулярно демонстрируют признаки статистической корреляции, которая противоречит привычным объяснениям причинно-следственных связей. По мнению ряда исследователей, эти свидетельства можно объяснить, представив их в качестве примеров и результатов проявления квантового холизма и несепарабельности. При этом термины «холизм» и «несепарабельность» нельзя считать достаточно проясненными, и каждое из этих понятий может пониматься по-разному. Более того, некоторые полагают, что под холизмом и несепарабельностью подразумевается одно и то же понятие, тогда как другие настаивают, что речь идет о различных вещах. Любая оценка значения квантового холизма и/или несепарабельности должна основываться на детальном анализе этих понятий и их физических приложений.
Зачастую можно услышать утверждение, что квантовые феномены отличают от феноменов классических их холистичность и несепарабельность. С одним из загадочных квантовых феноменов мы сталкиваемся при проведении измерения заведомо не связанных между собой квантовых систем. Результаты измерений регулярно демонстрируют признаки статистической корреляции, которая противоречит привычным объяснениям причинно-следственных связей. По мнению ряда исследователей, эти свидетельства можно объяснить, представив их в качестве примеров и результатов проявления квантового холизма и несепарабельности. При этом термины «холизм» и «несепарабельность» нельзя считать достаточно проясненными, и каждое из этих понятий может пониматься по-разному. Более того, некоторые полагают, что под холизмом и несепарабельностью подразумевается одно и то же понятие, тогда как другие настаивают, что речь идет о различных вещах. Любая оценка значения квантового холизма и/или несепарабельности должна основываться на детальном анализе этих понятий и их физических приложений.
Макс БорнПонятие реальности в физическом мире на протяжении последнего столетия стало несколько проблематичным.Противоречие между простой и очевидной реальностью бесчисленных приборов, машин, двигателей и аппаратов всех видов, созданных промышленностью и лежащих в основе прикладной физики, и неясной и абстрактной реальностью основных физических понятий, вроде сил и полей, частиц и квантов, несомненно, запутанное.Оно имеется уже между чистым и прикладным естествознанием, между представителями которых образовалась пропасть, могущая привести к опасному отчуждению.С целью преодолеть этот разрыв «реальности», как ее представляют в теории и на практике, физика нуждается в обобщающей философии, которая выражается на повседневном языке.Я не философ, а физик-теоретик.Я не могу предложить никакой хорошо продуманной философии, которая учитывала бы соответствующим образом идеи различного направления; я хотел бы только изложить некоторые мысли, которые помогали мне в моих собственных объяснениях этих проблем.Среди физиков-теоретиков и натурфилософов существует направление мысли, которое представляет радикальную абстрактную точку зрения.Эта философия изложена, например, Динглем **) в его интересной лекции перед Британской ассоциацией в Эдинбурге.Я не могу свою собственную точку зрения сделать более ясной иначе, как сопоставляя противоположности.Если я цитирую выдержки из доклада Дингля, то я это делаю вовсе не ради личной полемики.Эти цитаты должны служить только в качестве подходящего примера, чтобы развить мои собственные, отличающиеся от его, взгляды.Мы начнем со следующего предложения: «Величины, с которыми физика имеет дело, не являются числовой оценкой объективных свойств частей внешнего материального мира; они -только результаты, которые мы получаем, когда производим известные операции».Это определение выглядит как отрицание существования объективного (pre-existing) материального мира; оно создает впечатление, будто физику нет никакого дела до реального мира и он производит эксперименты только с той целью, чтобы предсказывать результаты того или иного эксперимента.Вообще не объяснено, почему же физик должен брать на себя труд производить эксперименты.Этот вопрос, по-видимому, рассматривается как не достойный философии как науки.Можем ли мы избежать вопроса о том, какую роль играют в этой системе вещей приборы из стали, латуни, стекла и т. п., которые тщательно сочетаются и приспособляются для экспериментов?Не являются ли они сверх того частью независимого *) Physical Reality, см.: Max Born, Physics in my Generation, Pergamon Press, London -New York, 1956, стр.151-163.Перевод с английского С. Г. Суворова.**> Н. Dingle, Nature 168, 630 (1951); см.также Phys.B1. 7, 481-586 (1951), где этот автор говорит на тему «Новая установка в физике» (Der neue Standort in der Physik).
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.
В формализме стабилизатора квантовых вычислений теорема Готтесмана-Книлла показывает, что универсальные отказоустойчивые квантовые вычисления требуют ресурса, который называется магичностью (отсутствие стабилизации). Стабилизирующие состояния выступают как "классические состояния", а для подлинно квантовых вычислений необходимы другие состояния. В этом контексте основными проблемами являются описание, обнаружение и количественная оценка магических состояний. В квантовых измерениях заметную роль играют симметричные информационно-полные положительные операторнозначные меры (SIC-POVM) из-за их структурной симметрии и замечательных свойств. Однако их существование для любой размерности, хотя и подтверждается многими теоретическими и числовыми данными, остается открытой проблемой (гипотеза Заунера). Стандартный метод построения SIC-POVM связан с орбитой группы Гейзенберга-Вейля для фидуциального состояния. Возникает вопрос: как соотносятся стабилизирующие и фидуциальные состояния? Доказано, что они находятся в крайних положениях относительно значения p-нормы характеристической функции квантового состояния. Это открывает простой путь от стабилизирующих к фидуциальным состояниям, количественно показывающий, что они максимально удалены друг от друга, и позволяет переформулировать гипотезу Заунера в терминах экстремумов p-норм характеристических функций. Также представлен удобный критерий магичности состояния и рассмотрены некоторые интересные открытые проблемы.
Цель работы состоит в том, чтобы раскрыть идеи Бома, прежде всего его представления о холизме и имплицитном порядке, и связать эти философские воззрения с причинной интерпретацией квантовой механики, или теорией де Бройля - Бома. Ключевые принципы причинной интерпретации, или теории скрытых параметров, или волны-пилота, рассматриваются в сопоставлении с принципами копенгагенской интерпретации, исторически первой и одной из наиболее распространенных интерпретаций квантовой механики. Копенгагенская интерпретация и теория де Бройл - Бома содержат разные методологические установки, дающие разные трактовки одних и тех же физических явлений. От феноменологических, не отделяющих «событие» от наблюдения принципов копенгагенской интерпретации отличен реалистический и в онтологическом, и в эпистемологическом плане подход Д. Бома. Представление о нелокальности служит научной основой холистической метафизики Д. Бома. Реальность - это целостность, но целостность, постоянно меняющаяся, в которой имплицитные процессы переходят в эксплицитные, от целостности отделяются относительно автономные и самодостаточные аспекты, составляющие частицы и поля. The purpose of the paper is to reveal Bohm’s ideas, primarily his notions of holism and implicit order, and to relate these philosophical views to the causal interpretation of quantum mechanics, or the de Broglie-Bohm theory. The key principles of the causal interpretation, or the theory of hidden variables, or the pilot wave theory, are compared with the principles of the Copenhagen interpretation which is historically the first and one of the most widespread interpretations of quantum mechanics. The Copenhagen interpretation and the de Broglie-Bohm theory are based on different methodological approaches, which provide different interpretations of the same physical phenomena. The phenomenological principles of the Copenhagen interpretation, which do not separate the “event” from the observation, differ from Bohm’s approach, realistic in both ontological and epistemological terms. The concept of non-locality serves as the scientific basis for Bohm’s holistic metaphysics. Reality is a whole, but a constantly changing whole, in which implicit processes become explicit, and relatively autonomous and self-sufficient aspects that make up particles and fields separate from the whole.
Р. А. АРОНОВ ... Два мира есть у человека:
Один, который нас творил,
Другой, который мы от века
Творим по мере наших сил. ... Н. Заболоцкий ... Эти слова Н. Заболоцкого, разумеется, многозначны. Что понимать под миром, который нас творил, - ту область объективной действительности, ту область природы, в которой в процессе фило- и онтогенеза формируется человек, ее классические законы и свойства, или же другую область объективной действительности, другую область природы, в которой реализуются качественно иные, неклассические квантовые законы и свойства? Что понимать под миром, который мы от века творим по мере наших сил, - сознание человека, его законы и свойства или же законы и свойства объективной действительности, законы и свойства природы, которые формируются под воздействием человека (в соответствии с так называемым телесным подходом в эпистемологии) [1]? ... Развитие науки, прежде всего физики, физиологии и психологии свидетельствует о том, что речь идет о первых вариантах этих альтернатив - об области объективной действительности, области природы, в которой в процессе фило- и онтогенеза формируется человек, об ее классических законах и свойствах и соответственно о сознании человека, его законах и свойствах, формирующихся под воздействием именно этой среды. А это значит, что человек имеет дело в объективной действительности, в природе не с одним миром, а с двумя - непосредственно с классическим миром, в котором реализуются неквантовые, классические законы и свойства, и опосредованно - с квантовым миром, в котором реализуются неклассические, квантовые законы и свойства. ... Анализ физических и философских оснований квантовой механики свидетельствует о том, что она может быть последовательно интерпретирована как теория, описывающая такие формы объективной действительности, для которых характерна относительность, специфическая связь некоторых фундаментальных свойств материальных объектов и взаимоотношений между ними, выступающая как корреля- ... стр. 83 ... ция соответствующих альтернатив, таких как корпускулярные и волновые свойства квантовых объектов, как пространственно-временные и причинные отношения между ними [2]. ... Особенность измерения такого рода свойств квантовых объектов и взаимоотношений между ними, осуществляемого познающим субъектом-наблюдателем с помощью соответствующего прибора, состоит в том, что его результатом являются не значения физических величин, характеризующие эти свойства до акта их измерения познающим субъектом-наблюдателем, а нечто отличное от них - их неквантовые, классические проекции на прибор, которые, естественно, не являются квантовыми корреляциями соответствующих альтернатив, а по необходимости реализуют в каждом конкретном случае лишь какую-то одну из этих альтернатив. ... Эта особенность квантовых измерений на протяжении всего XX столетия являлась предметом острых дискуссий, которые продолжаются до сих пор. Характерна в этом отношении статья [3], в которой предлагается иная интерпретация того, что происходит с такого рода свойствами квантовых объектов и взаимоотношений между ними в квантовом измерении, принципиально отличная от той, о которой шла речь выше. Последний этап в описании квантового измерения, заключающийся в выборе одного из множества альтернативных результатов измерения, оказывается для самой квантовой механики чужеродным, - говорится в ней. - По своей природе этот этап является классическим по той причине, что сознание наблюдателя, воспринимающее в конечном счете результат измерения, оперирует только классическими образами [3. С. 64]. ... По своей природе этот этап действительно является классическим, но отнюдь не из-за того, что сознание познающего субъекта-наблюдателя оперирует только классическими образами. Это утверждение М. Б. Менского, как мне представляется, основано на явном недоразумении. История науки, религии и многочисленных отклонений от них с несомненностью свидетельствует о том, что сознание познающего субъекта-наблюдателя оперирует не только классическими образами. Достаточно сослаться хотя бы на создание квантовой механики, чтобы убедиться в этом, а именно в том, что сознание познающего субъекта-наблюдателя оперирует не только классическими, но также и качественно отличными от них неклассическими, квантово-механическими образами. ... Напомню здесь лишь об одном из таких неклассических, квантово-механических образов, которым оперирует сознание познающего субъекта-наблюдателя и в соответствии с которым квантовая механика описывает квантовые объекты и взаимоотношения между ними с помощью так называемых некоммутативных величин, для которых от перемены мест сомножителей произведение меняется: UV - VU ≠ 0. В области применимости классической физики ничего подобного, как известно, нет: все объекты и взаимоотношения между ними в этой области описываются при помощи коммутативных величин, для которых UV не отличается от VU. ... Исторически процесс изучения свойств материальных объектов и взаимоотношений между ними в области применимости квантовой механики, естественно, начался с экстраполяции на нее коммутативной парадигмы классической физики.