А.А. Гриб квантовый индетерминизм и свобода волиКак известно, одной из особенностей квантовой физики, отличающей ее от классической физики, является квантовый индетерминизм, или отсутствие лапласовского детерминизма.Споры по поводу квантового индетерминизма возникли уже в 1927 г., когда Эйнштейн предложил свой знаменитый двухщелевой эксперимент с электронами и заявил, что он не верит, что «Бог играет в кости».Суть двухщелевого эксперимента, поставленного значительно после предложения Эйнштейна, состоит в следующем.Имеется источник электронов.Электроны летят один за другим в некотором направлении и попадают на экран с двумя щелями.Если электрон пролетит через какую либо из щелей в этом экране, то он летит дальше и наталкивается на второй экран, где и регистрируется.Квантовая механика описывает электрон с помощью волновой функции, определяющей вероятность попадания электрона в ту или иную точку второго экрана.Характерной особенностью этого описания является экспериментальное предсказание интерференции электронов, проявляющейся в том, что максимумы вероятностей оказываются не только напротив отверстий в первом экране, как это имеет место для пуль, но и посередине между ними, как это происходит для световых волн.Волновая функция определяет вероятность поведения электрона.В те точки, где она равна нулю, электрон не попадает вообще.В тех точках, где она больше, частота попадания многих электронов с такой же волновой функцией больше.
А.А. Гриб квантовый индетерминизм и свобода волиКак известно, одной из особенностей квантовой физики, отличающей ее от классической физики, является квантовый индетерминизм, или отсутствие лапласовского детерминизма.Споры по поводу квантового индетерминизма возникли уже в 1927 г., когда Эйнштейн предложил свой знаменитый двухщелевой эксперимент с электронами и заявил, что он не верит, что «Бог играет в кости».Суть двухщелевого эксперимента, поставленного значительно после предложения Эйнштейна, состоит в следующем.Имеется источник электронов.Электроны летят один за другим в некотором направлении и попадают на экран с двумя щелями.Если электрон пролетит через какую либо из щелей в этом экране, то он летит дальше и наталкивается на второй экран, где и регистрируется.Квантовая механика описывает электрон с помощью волновой функции, определяющей вероятность попадания электрона в ту или иную точку второго экрана.Характерной особенностью этого описания является экспериментальное предсказание интерференции электронов, проявляющейся в том, что максимумы вероятностей оказываются не только напротив отверстий в первом экране, как это имеет место для пуль, но и посередине между ними, как это происходит для световых волн.Волновая функция определяет вероятность поведения электрона.В те точки, где она равна нулю, электрон не попадает вообще.В тех точках, где она больше, частота попадания многих электронов с такой же волновой функцией больше.
М.Б.Менский квантовая механика, сознание и свобода воли Интерпретация квантовой механики, предложенная в 1957 г.Эвереттом, часто называется многомировой интерпретацией.Она предполагает, что при измерении не происходит редукции состояния, т.е.исчезновения всех, кроме одной, компонент волновой функции, соответствующих альтернативным результатам измерения.Вместо этого в интерпретации Эверетта предполагается, что все эти альтернативы являются одинаково реальными, но сознание разделяет эти альтернативы, т.е.они воспринимаются независимо друг от друга.В предложенной автором Расширенной Концепции Эверетта (РКЭ) разделение альтернатив отождествляется с феноменом сознания (который сам по себе до сих пор не находит объяснения).Это позволяет сделать целый ряд шагов в понимании феномена сознания и его проявлений, в том числе таких, как свобода воли, а также необычные явления, происходящие в сознании в состояниях типа сна, транса или медитации. ВведениеВ квантовой механике имеются концептуальные проблемы, которые можно выразить в форме парадоксов и которые возникают при описании процесса измерения квантовой системы.Эти проблемы возникли с появлением квантовой механики и не решены до сих пор.
Одним из самых удивительных аспектов сознания является способность человека к интуитивным прозрениям, то есть догадкам, для которых нет оснований в имеющейся информации. Такую способность трудно объяснить в рамках привычных научных подходов, и все более распространенной становится точка зрения, что для ее объяснения необходимо привлечь квантовую механику. Работа в этом направлении была начата в сотрудничестве Паули и Юнга еще в первой трети XX в., но только в наше время стала систематической. Большинство тех, кто разрабатывает эту тему, апеллируют к квантовым процессам, которые могут идти в некоторых структурах мозга. К ним относится известный математик Роджер Пенроуз, который, видимо, более всех сделал для популяризации самой темы теории сознания”. Автор настоящей статьи предложил другой подход. В нем используется лишь логическая структура квантовой механики в интерпретации Эверетта, и на этой основе сознание вводится не как функция мозга, а независимо, в рамках психофизического параллелизма. Это позволяет эффективно рассмотреть не только собственно сознание, но и роль бессознательного, которая, как хорошо известно, чрезвычайно важна. Это дает возможность объяснить феномен сверхинтуиции”, то есть прозрений (в том числе научных), которые заведомо не могут быть результатом рационального рассуждения, а появляются как своего рода прямое видение истины”.
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.
Динамика нестационарной квантовой системы, гамильтониан которой явно зависит от времени, называется адиабатической, если ее состояние, совпадающее с собственным состоянием гамильтониана в начальный момент времени, остается близко к этому собственному состоянию в течение всей эволюции. При этом степень такой близости зависит от малости параметра, определяющего скорость изменения гамильтониана. Обычно считается, что один из факторов, играющих решающую роль для стабильности адиабатической динамики, - это структура спектра гамильтониана. Как утверждает квантовая адиабатическая теорема в своей обычной формулировке, отклонение от адиабатической эволюции можно оценить сверху отношением скорости изменения гамильтониана к минимальному расстоянию между энергией состояния, которое аппроксимирует адиабатическую динамику, и остальным спектром гамильтониана. Проводится анализ этой зависимости. Доказаны теоремы, показывающие, что на эффективность адиабатической аппроксимации больше влияет скорость изменения собственных векторов гамильтониана, чем динамика спектра. В подавляющем большинстве физически осмысленных случаев оказывается, что если мы можем контролировать динамику собственных векторов, то этого достаточно для обеспечения адиабатичности вне зависимости от динамики спектра как таковой.
В интерпретации А. М. Семихатова электрон существует только в моменты коллапса волновой функции — «вспышки». Между вспышками наблюдается состояние, которое он описывает как «почти пустоту». Возникает вопрос: Если электрон не локализован между вспышками, то в какой форме сохраняются его заряд, масса и квантовые числа? Стандартная квантовая механика описывает вероятности, но не механизм исчезновения‑возникновения. ЗЕБТС даёт решение через триединую динамику: топо‑информационного поля ΦНП, параметра связности K(t), геометрии пространства‑времени. Механизм исчезновения и возникновения в ЗЕБТС Роль топо‑информационного поля ΦНП Между вспышками электрон не исчезает, а переходит в топо‑информационную фазу: заряд и квантовые числа кодируются в топологических характеристиках ΦНП; волновая функция ψ становится нелокализованной; плотность вероятности связана с ΦНП: ∣ψ(r,t)∣² = F[ΦНП(r,t), K(t)], где F — нелинейный оператор, зависящий от K(t). Топологические заряды Qn ∈ πk(Vac(V)) сохраняют квантовые числа (e, s, L).
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.