Проблема квантового измерения

problema-kvantovogo-izmerenija

 Что случится, если мы решим полностью довериться квантовой механике (КМ)? В конце концов, она может описать все измеримые явления. Инструмент, который измеряет спин, является достаточно сложной квантовой системой, а человек, который владеет этим инструментом, — еще более сложной квантовой системой. Если у меня может быть три разных результата измерения спина, почему бы мне не войти в суперпозицию измерения каждого из трех возможных результатов?
 Насколько нам известно, ни один человек не ощущает себя в состоянии суперпозиции — мы даже не знаем, каково это чувство на вкус и цвет. Результат измерения, согласно нашему опыту, равен одному определенному числу.
 Чтобы перевести наблюдения квантовой механики "на язык нашего опыта", стандартная КМ предполагает, что измерительные приборы и наблюдатели классические в своем поведении. Не существует суперпозиции классических измерительных приборов и наблюдателей, поэтому измерение дает нам один определенный ответ, чего мы, собственно, и ожидаем. Такое заключение вполне закономерно, но физики от этого не стали лучше спать и меньше спорить.
 Проблема в том, что есть масса причин полагать, что измерительные приборы и наблюдатели не являются на самом деле классическими в своем поведении. Скорее их волновая функция в сочетании с уравнением Шредингера дает полное описание возможного поведения объекта.
 Неклассическое поведение больших измерительных приборов было доказано в рамках квантовой механики теоремой неразрешимости. Если структура квантовой механики сохраняется для всех систем, в конце процесса измерения наблюдатель, измеряющая аппаратура и измеряемый объект находятся в квантовой суперпозиции всех состояний в соответствии с волновой функцией измеряемого объекта.
 Учитывая это, проблему квантового измерения можно озвучить так: почему измерение, которое проводится большими и сложными квантовыми устройствами (включая нас самих), выдает определенный и единичный результат? Если какой-то аспект в КМ сводит процесс измерения к определенному результату, то какой именно этот аспект? Можно ли вывести его в рамках существующей квантовой теории или же ее нужно расширить?
 Оригинальные понятия коллапса волновой функции и классического наблюдателя были попыткой ответить на этот вопрос, но теорема неразрешимости показала, что этого недостаточно.
 Некоторые ученые предположили, что уравнение Шредингера должно быть изменено, чтобы включить некоторые нелинейные члены, которые будут выдавать ясные состояния во время измерения. У этих предположений существует ряд проблем — хотя бы потому, что стандартная квантовая механика работает слишком хорошо, чтобы можно было запросто изменить фундаментальное уравнение, не испортив его хорошие части.
 В многомировой интерпретации Эверетта проведение измерений с различными результатами приводит к образованию множества альтернативных Вселенных — по одной для каждого возможного результата. Это позволяет решить проблему измерения: наблюдатель распадается вместе с измерительным прибором, поэтому не замечает кратности. Но в таком случае вам придется поверить в то, что вылет фотона из атома рождает новые Вселенные…
 Декогеренция, которая является следствием взаимодействия квантовой системы с ее окружением, может приводить к тому, что суперпозиционные состояния волновой функции неспособны взаимодействовать друг с другом, в результате чего их вероятности становятся независимыми. Некоторые полагают, что именно в этот момент волновая функция коллапсирует, другие — что это вообще не имеет никакого отношения к проблеме измерения, поскольку все вокруг создает суперпозицию, запутываясь с окружающей средой.
 Что показал опрос физиков на конференции "Квантовая физика и природа реальности" (QPNR) на тему проблемы квантового измерения? Проблемы нет (уйдет с появлением новых данных) — 20 %; решение в декогеренции — 11 %; решение где-то еще — 11 %; серьезно угрожает квантовой механике — 18 %; ничего из вышеуказанного — 20 %. С таким же успехом физики могли отвечать наугад.

Парадоксы квантовой механики не дают физикам спать | Введение в квантовую механику | Проблема квантового измерения | Кот Шредингера и макроскопические суперпозиции | Случайность в квантовой механике. Наука или предубеждение?

Источник 

© 2013-2014 «Факты планетарных масштабов». Если вы цитируете наш сайт, не забывайте всегда указывать ссылку на planeta-faktov.ru
Использование материалов сайта в коммерческих целях запрещено. Для правообладателей - страница «контакты». Большая часть информации берётся из открытых
источников в интернете и является обзором средств массовой информации, не может претендовать на безусловную истину, предоставлена для ознакомления, анализа и обсуждения.
Карта сайта (категории: планета Земля, космические явления, космическая техника, исследования планет, человек в космосе, снимки Марса HD (HiRISE), авторские статьи)