В статье исследуется проблема измерений в квантовой механике, тесно связанная с принципом неопределённости Гейзенберга и философскими дискуссиями об онтологической или эпистемологической природе квантовой неопределённости. Автор прослеживает эволюцию взглядов на данную проблему - от концепции скрытых параметров Эйнштейна до современных трактовок, рассматривающих измерение как нарушение замкнутости квантовой системы и процесс получения информации. Цель исследования - связать современные трактовки проблемы наблюдения с пониманием М. Планком основных термодинамических величин (в частности, энтропии) и сопоставить его с современным информационным подходом к проблеме квантовых измерений, в основе которого лежит понятие энтропии по Шеннону. В работе излагается смысл принципа неопределённости Гейзенберга и его интерпретаций (онтологической - Бора и Гейзенберга, эпистемологической - Эйнштейна); показывается связь между термодинамической трактовкой процесса измерения (на основе идей М. Планка) и теорией информации (подход К. Шеннона); проводится сравнительный анализ понятий энтропии у Планка и Шеннона: их физической и информационной интерпретации, области применения и смысловых акцентов; рассматриваются конкретные примеры, иллюстрирующие изменение энтропии системы при удалении частицы (идеальный газ, кристалл при температуре, близкой к абсолютному нулю, система со связанными состояниями). This article explores the problem of measurement in quantum mechanics, closely related to the Heisenberg uncertainty principle and philosophical debates about the ontological or epistemological nature of quantum uncertainty. The author traces the evolution of views on this problem-from Einstein's concept of hidden variables to modern interpretations that view measurement as a violation of the closed nature of a quantum system and a process of obtaining information. The goal of the study is to connect modern interpretations of the observation problem with Max Planck's understanding of fundamental thermodynamic quantities (in particular, entropy) and compare it with the modern information approach to the problem of quantum measurements, which is based on Shannon's concept of entropy.The paper presents the meaning of the Heisenberg uncertainty principle and its interpretations (the ontological interpretation of Bohr and Heisenberg, and the epistemological interpretation of Einstein). The connection between the thermodynamic interpretation of the measurement process (based on the ideas of M. Planck) and information theory (K. Shannon's approach) is demonstrated. A comparative analysis of the concepts of entropy in Planck and Shannon is provided: their physical and informational interpretations, areas of application, and semantic emphases. Specific examples illustrating the change in a system's entropy upon the removal of a particle (an ideal gas, a crystal at a temperature close to absolute zero, a system with bound states) are considered.The main conclusions of the article are that entropy in thermodynamics (Planck) and information theory (Shannon) have a common statistical nature, but differ in context and the direction of "uncertainty": for Planck, it is a property of the system for the observer, while for Shannon, it is a property of the source for the receiver. The comparison of the thermodynamic and information approaches opens up prospects for a new understanding of the problem of measurements in quantum mechanics through the prism of information theory. The significance of this work lies in its interdisciplinary synthesis of ideas from thermodynamics, quantum mechanics, and information theory, which allows for a deeper understanding of the nature of quantum uncertainty and the measurement process as an information exchange.
В статье исследуется проблема измерений в квантовой механике, тесно связанная с принципом неопределённости Гейзенберга и философскими дискуссиями об онтологической или эпистемологической природе квантовой неопределённости. Автор прослеживает эволюцию взглядов на данную проблему - от концепции скрытых параметров Эйнштейна до современных трактовок, рассматривающих измерение как нарушение замкнутости квантовой системы и процесс получения информации. Цель исследования - связать современные трактовки проблемы наблюдения с пониманием М. Планком основных термодинамических величин (в частности, энтропии) и сопоставить его с современным информационным подходом к проблеме квантовых измерений, в основе которого лежит понятие энтропии по Шеннону. В работе излагается смысл принципа неопределённости Гейзенберга и его интерпретаций (онтологической - Бора и Гейзенберга, эпистемологической - Эйнштейна); показывается связь между термодинамической трактовкой процесса измерения (на основе идей М. Планка) и теорией информации (подход К. Шеннона); проводится сравнительный анализ понятий энтропии у Планка и Шеннона: их физической и информационной интерпретации, области применения и смысловых акцентов; рассматриваются конкретные примеры, иллюстрирующие изменение энтропии системы при удалении частицы (идеальный газ, кристалл при температуре, близкой к абсолютному нулю, система со связанными состояниями). This article explores the problem of measurement in quantum mechanics, closely related to the Heisenberg uncertainty principle and philosophical debates about the ontological or epistemological nature of quantum uncertainty. The author traces the evolution of views on this problem-from Einstein's concept of hidden variables to modern interpretations that view measurement as a violation of the closed nature of a quantum system and a process of obtaining information. The goal of the study is to connect modern interpretations of the observation problem with Max Planck's understanding of fundamental thermodynamic quantities (in particular, entropy) and compare it with the modern information approach to the problem of quantum measurements, which is based on Shannon's concept of entropy.The paper presents the meaning of the Heisenberg uncertainty principle and its interpretations (the ontological interpretation of Bohr and Heisenberg, and the epistemological interpretation of Einstein). The connection between the thermodynamic interpretation of the measurement process (based on the ideas of M. Planck) and information theory (K. Shannon's approach) is demonstrated. A comparative analysis of the concepts of entropy in Planck and Shannon is provided: their physical and informational interpretations, areas of application, and semantic emphases. Specific examples illustrating the change in a system's entropy upon the removal of a particle (an ideal gas, a crystal at a temperature close to absolute zero, a system with bound states) are considered.The main conclusions of the article are that entropy in thermodynamics (Planck) and information theory (Shannon) have a common statistical nature, but differ in context and the direction of "uncertainty": for Planck, it is a property of the system for the observer, while for Shannon, it is a property of the source for the receiver. The comparison of the thermodynamic and information approaches opens up prospects for a new understanding of the problem of measurements in quantum mechanics through the prism of information theory. The significance of this work lies in its interdisciplinary synthesis of ideas from thermodynamics, quantum mechanics, and information theory, which allows for a deeper understanding of the nature of quantum uncertainty and the measurement process as an information exchange.
По сей день остается нерешенным вопрос об определении психики – ключевого понятия в психологии. Также остаются вопросы о природе психики и ее основных структурных элементах. Без ответов на эти вопросы невозможно построить систему ее измерения, выбрать или разработать соответствующую инструментальную базу. Описывается подход к этой проблеме через призму законов квантовой физики.
Рассматриваются общепринятые ключевые понятия копенгагенской интерпретации квантовой механики: волновая функция и ее коллапс, наблюдение. Формулируются три тезиса, уточняющие взаимоотношения понятий волновой функции и наблюдения. Указывается на необходимость проведения границы между волновой функцией как средством описания квантовой системы в абстрактном математическом пространстве и эволюцией квантовой системы в физическом мире. Снимается представление о коллапсе волновой функции в момент наблюдения как о ее разрушении. Предлагаемый подход применяется к анализу классического эксперимента Юнга с двумя щелями. Приводится наглядное объяснение эффекта исчезновения интерференционной картины в эксперименте Юнга при любой попытке наблюдения за траекторией частиц в окрестности щелей. Обсуждается взаимосвязь наблюдения и информации о состоянии квантовой системы. В качестве одного из выводов излагаемого подхода высказывается мнение о парадоксе кота Шредингера.
В статье рассматриваются теоретические и прикладные аспекты развития квантовой связи и квантовых сетей как одного из ключевых направлений научно‑технологического прогресса XXI века. Показано, что переход от классических телекоммуникационных систем к квантовым каналам передачи информации обусловлен не только ростом объёмов данных и требований к скорости обмена, но и принципиально новой потребностью в абсолютной криптографической защищённости информации. Квантовая связь, основанная на фундаментальных законах квантовой механики, обеспечивает качественно иной уровень безопасности, недостижимый для классических алгоритмов шифрования. Особое внимание в работе уделено концепции квантовых сетей, которые рассматриваются как основа будущего «квантового интернета», объединяющего квантовые компьютеры, сенсоры и коммуникационные узлы в единую распределённую инфраструктуру. Подробно анализируются принципы квантового распределения ключей, роль квантовой запутанности и фотонных состояний в передаче информации, а также архитектура гибридных сетей, сочетающих классические и квантовые каналы. Важным направлением исследования является анализ возможностей применения квантовой связи в военной сфере и в системах, связанных с обеспечением национальной безопасности. Рассматриваются перспективы использования квантовых сетей для защищённой связи органов военного управления, управления беспилотными и роботизированными системами, стратегических сил сдерживания, а также для противодействия современным угрозам в области радиоэлектронной борьбы и кибервойны. Делается вывод о том, что квантовые технологии способны в перспективе изменить баланс сил в информационном и технологическом противоборстве между государствами. Практическая значимость статьи заключается в систематизации современных представлений о квантовой связи и квантовых сетях, а также в формировании целостного взгляда на их роль в будущем военных и гражданских коммуникационных систем.
Интерпретации квантовой механики призваны решить проблему измерения, возникающую в этой теории. Из приведённых в статье аргументов следует, что проблема измерения может быть связана с тенденциями познания, в основании которых лежит движение познания в сторону теории всего, каковая теория недостижима не только на практике, но и в принципе. Возможной составляющей проблемы измерения и действительной составляющей новой интерпретации является наблюдатель, его сознание, относительно которого в статье также сделаны выводы. В статье обосновано, что сознание и элементарный уровень материи — это одно и то же. Иными словами, сознание, квалиа — это физическая реальность непосредственно, материя как таковая. При этом по мере приближения познания к описанию элементарного уровня материи предсказания фундаментальных теорий должны становиться всё точнее, математический аппарат теорий всё сложнее, а модели теорий всё менее адекватными реальному устройству природы. В результате процесс фундаментального познания будет идти всё сложнее, и в конечном итоге он остановится, утратив смысл вследствие нарастающих по всем направлениям трудностей. Показано, почему так происходит, как это возможно, и другие элементы утраты познанием смысла. Проблема измерения возникает вследствие необходимости совместить неадекватную модель реальности, представленную в квантово-механической теории, и реальность действительную, представленную в свойствах сознания. Показано, что этот процесс должен иметь все особенности коллапса волной функции. Таким образом, коллапс волновой функции, по-видимому, действительно связан с сознанием, но эта связь носит не прямой физический, а гносеологический характер. Перефразируя известные слова Эйнштейна, наличие такой связи не означает, что Луна исчезает, если на неё никто не смотрит. Но это не точно, так как модель квантовой механики природе однозначно неадекватна, однако «в какую сторону» неадекватна, неизвестно. В свою очередь, учитывая, что рассмотренные в статье тенденции познания носят глобальный и безальтернативный характер, появление проблемы измерения в ходе познания закономерно, в каком-либо теоретико-физическом смысле она нерешаема, объяснить можно лишь её гносеологический источник. В первой главе сделан краткий экскурс в квантовую механику, рассмотрена сама проблема измерения, сформулированы составляющие её парадоксы и вопросы. В других главах определены границы и тенденции познания, их связь с сознанием и приведены аргументы новой интерпретации. Примечание. У статьи есть расширенный вариант — «Гносеологическая интерпретация квантовой механики. Материя сознания. Пределы сложности искусственного интеллекта». Он содержит больше примеров, более подробное описание теорий, задач и проблем современной фундаментальной физики, а также дополнен главой о пределах сложности искусственного интеллекта, как косвенно тоже связанной с аргументами новой интерпретации.
ИЗМЕРЕНИЯ В КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НЕРЕЛЯТИВИСТСКОЙ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ *) У. Лэмб Рассмотрение идеализированных экспериментов показывает, что физические измерения в квантовой механике разбиваются на три этапа: приготовление исходного состояния, возмущение и определение вероятности того, что будет достигнуто определенное конечное состояние.Что такое квантовая механика?Для меня было особой удачей то обстоятельство, что я смог поставить этот вопрос во время конференции физиков -нобелевских лауреатов, происходившей в Линдау в 1968 г., где присутствовали два основоположника квантовой механики -Гейзенберг и Дирак.Вопрос был задан тридцать лет спустя после открытия квантовой механики на лекции, где присутствовало еще и четыреста студентов, только-только начавших изучать этот предмет.На поставленный вопрос можно ответить по-разному.Единственный простой и легкий ответ состоит в том, что квантовая механика представляет собой науку, обеспечивающую нас удивительным набором правил расчета определенных физических свойств вещества.Для таких простейших систем, как атом водорода или атом гелия, вычисленные уровни энергии с фантастической точностью совпадают с уровнями, определенными экспериментально.В более сложных случаях вычисления гораздо труднее и точность результатов уже не столь велика, но есть все основания думать, что (по крайней мере в принципе) теория окажется адекватной, если только удастся преодолеть вычислительные трудности.Когда пытаются интерпретировать квантовую механику на любом другом уровне, интерпретация неизбежно становится довольно туманной.Главное затруднение связано с представлением об «измерении», которое в квантовой механике означает определение значений наблюдаемых физических величин с наибольшей возможной точностью.Я читал курс квантовой механики для студентов на протяжении двадцати лет в Колумбийском, Стэнфордском, Оксфордском и Йельском университетах.Почти всегда к вопросу об измерениях я подходил следующим образом.В начале курса лекций я говорил студентам: «Сначала вы должны освоить правила вычислений в квантовой механике.Потом я расскажу вам о теории измерений и постараюсь раскрыть смысл того, что подразумевается под измерениями».Почти всегда случалось так, что время, отведенное на лекции, заканчивалось до того, как я успевал выполнить свое обещание.Действительная же причина нехватки времени состояла в том, что я чувствовал, что даже наиболее приемлемые варианты изложения вопроса о квантовомеханических измерениях были либо слишком расплывчаты, либо слишком формальны и лишены *) W. Lamb, Operational Interpretation of Nonrelativistic Quantum Mechanics, Phys.Today 22, 23 (1969).Автор статьи Уилли Лэмб удостоен Нобелевской премии 1955 г. за открытие, которое теперь известно под названием «лэмбовского смещения».Статья написана на основе лекции, прочитанной 3 июля 1968 г. на 6-й конференции лауреатов Нобелевских премий в Линдау (ФРГ).Такие конференции созываются регулярно, один раз в три года.Перевод В. А. Угарова.
Предметом исследования является отношение сознания и физической реальности, которое рассматривается в контексте предложенной автором модификации теории квантовомеханического измерения Эверетта-Менского. В связи с этим исследуются концептуальные основы теории измерений в квантовой механики, в частности, исследуется возможность модификации эвереттовской интерпретации процесса измерения таким образом, чтобы исключить необходимость какого-либо "расщепления" как Вселенной, так и субъекта-наблюдателя. Далее, исследуется каким образом из полученной картины измерения можно получить выводы относительно характера связи сознания и квантовой реальности. Методология исследования построена на принципе междисциплинарности (смежные вопросы философии физики и философии сознания), компаративности и системного анализа. Предложен оригинальный подход к решению психофизической проблемы, в основе которого лежит философски переосмысленная «многомировая» интерпретация квантовой механики Х. Эверетта, а также идея М. Б. Менского о тождестве осознания с процессом селекции квантовой альтернативы. Дается объяснение видимого психофизического взаимодействия (при учете принципа каузальной замкнутости физической Вселенной) и процесса редукции волновой функции в квантовой механике.