Квантовая реальность - Quantum Reality

Эта статья о книге Ника Герберта. Для общей трактовки квантовой теории см. квантовая механика.
Квантовая реальность: за гранью новой физики
Обложка квантовой реальности
АвторНик Герберт
Художник обложкиМорт Вайс, Тита Насол
ПредметКвантовая физика
Опубликовано1985 (якорные книги /Doubleday )
Страницы268
ISBN978-0-385-18704-6
530.1'2 82-46033
Класс LCQC174.12.H47 1985

Квантовая реальность научно-популярная книга физика 1985 г. Ник Герберт, член Фундаментальная Группа Фысикс который был создан для исследования философских последствий квантовой теории.[1] Книга пытается обратиться к онтология из квант объекты, их атрибуты и взаимодействия, не полагаясь на сложные математические концепции. Герберт обсуждает наиболее распространенные интерпретации квантовой механики и их последствия, в свою очередь, подчеркивая концептуальные преимущества и недостатки каждого из них.[2]

Синопсис

Фон

После краткого обзора экспериментальных кризисов (таких как ультрафиолетовая катастрофа ), которые послужили основой квантовой теории, Герберт выделяет четыре основных формулировки квантовой теории: Вернер Гейзенберг с матричная механика, Эрвин Шредингер с волновая механика, Поль Дирак с теория трансформации, и Ричард Фейнман с суммирование историй формулировка.[2]:41–53

Представляя квантовые объекты (которые он называет «квонами»), Герберт описывает, как квантовые свойства присущи волновая функция, который служит доверенное лицо для измерение этих свойств. Он сравнивает квантовый процесс измерения с математически лечение волновая функция как суммирование из формы волны определенного семейства, с различными семействами, соответствующими определенным свойствам. В пропускная способность спектра этих сигналов представляет собой неопределенность квантового измерения. Герберт показывает, что для пар сопряженные переменные, такие как положение и импульс, эти полосы пропускания связаны такое, что их произведение имеет конечную нижнюю границу, тем самым иллюстрируя основу Принцип неопределенности Гейзенберга: любой Один свойство можно измерить с произвольной точностью, но сопряженные свойства не могут одновременно быть известными с произвольной точностью.[2]:71–112

Герберт выделяет две философские проблемы, представленные квантовой теорией: вопрос интерпретацииотносительно физической природы реальности, лежащей в основе наблюдения; и проблема измерения относительно явно особой роли акта измерения в квантовой теории и различных подходов к формальному определению акта измерения.[2]:113–156

Восемь интерпретаций

Герберт определяет восемь интерпретации квантовой механики, все согласуется с наблюдениями и вышеупомянутыми математическими формализмами. Он сравнивает эти разные интерпретации с историей о слепые и слон - разные подходы к одной и той же основной реальности, которые дают заметно разные (но часто частично совпадающие) картины. Интерпретации, определенные Гербертом:

  1. В Копенгагенская интерпретация, Часть I («Нет глубокой реальности».) В первую очередь связано с Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, Герберт определяет это как наиболее широко используемую интерпретацию среди физиков. В этой интерпретации динамические атрибуты не описывают реальность самих квантовых объектов, а присутствуют в отношение между наблюдаемым объектом и измерительным прибором.[2]:158–164
  2. В Копенгагенская интерпретация, часть II («Реальность создается наблюдением»). В этом варианте копенгагенской интерпретации, связанной с Джон Арчибальд Уиллер, реальность квантовых атрибутов создается в процессе наблюдение, как показано на примере Эксперимент Уиллера с отложенным выбором.[2]:164–168
  3. «Реальность - это неделимая целостность». Эта интерпретация, связанная с Дэвид Бом и Вальтер Хайтлер, предполагает, что состояние всей Вселенной может быть вовлечено в любое квантовое измерение. Герберт подчеркивает очевидное взаимодействие широко разделенных запутанный частицы, которые могут быть представлены одной комбинированной волновой функцией или «общей реальностью» в многомерном конфигурационное пространство.[2]:168–172
  4. В многомировая интерпретация. Разработано Хью Эверетт эта интерпретация устраняет концептуальную проблему коллапс волновой функции предполагая, что все возможные исходы происходят одинаково в постоянно ветвящемся дереве параллельных вселенных.[2]:172–175
  5. Квантовая логика («Мир подчиняется нечеловеческому разуму».) Связана с Джон фон Нейман, Гаррет Биркгоф, и Дэвид Финкельштейн, эта интерпретация утверждает, что квантовые объекты делать обладают врожденными атрибутами, но отношения между этими атрибутами регулируются не-распределительная решетка, или "волновая логика", в отличие от Логическая решетка управляющие классическими объектами. На примере «трех-поляризатор парадокс », два установленных друг на друга ортогонально ориентированных поляризатора не пропускают свет ( встретить наборов фотонов, которые пройдут через каждый фильтр, составляет ноль ), но вставка между ними диагонально ориентированного поляризатора позволяет некоторому свету проходить через стек. Парадокс можно понять, если рассматривать поляризованный луч как суперпозиция, с диагональными компонентами, которые вмешиваться разрушительно.[2]:177–185
  6. Неореализм («Мир состоит из обычных предметов».) Построен Дэвид Бом а также связаны с Луи де Бройль, эта интерпретация утверждает, что квантовые объекты обладают определенными атрибутами, но что эти атрибуты могут мгновенно изменять значение в ответ на события в любой точке Вселенной, причем эта информация закодирована в физическом пилотная волна который должен уметь путешествовать быстрее света. Другие физики пытались построить объектно-ориентированные модели, которые покончили с этой сверхсветовой коммуникацией, но Теорема Белла позже оказалось, что это невозможно. По этой причине, согласно Герберту, неореализм отвергается большей частью физического истеблишмента.[2]:185–189
  7. "Сознание творит реальность." Впервые предложено Джон фон Нейман, такая интерпретация дает особый статус сознательный умы как местонахождение коллапс волновой функции, в котором мириады возможностей квантовой системы сужаются до одного наблюдаемого состояния. В отличие от копенгагенской интерпретации, в которой наблюдатель выбирает, какой атрибут будет рассматриваться как имеющий определенное значение, но не определяет само значение, фон Нейман утверждал, что фактическое значение атрибута определяется в коллапсе, который происходит на интерфейсе мозга и ум.[2]:189–193
  8. "Дуплексный мир Вернер Гейзенберг." Гейзенберг признал разделение, присущее копенгагенской интерпретации, между конкретной действительностью (явление ) наблюдений и диапазон потенциальных возможностей (ноумен ) описывается волновой функцией. Стремясь обратиться к онтологической природе ненаблюдаемого мира, он считал квантовую теорию не просто успешной математической аналогией, но и буквальным описанием лежащей в основе реальности. В описании Гербертом взглядов Гейзенберга ненаблюдаемый мир - это мир, состоящий из возможностей, качественно менее реальный, чем мир наблюдаемых фактов.[2]:193–195

Теорема Белла и ее следствия

Добавляя еще одну морщину к природе квантовой реальности, Герберт представляет Парадокс ЭПР, а его разрешение в виде Теорема Белла. Парадокс ЭПР, основанный на давнем допущении местонахождение, предполагает существование «элементов реальности» - неизмеримых квантовых атрибутов, которые, тем не менее, реальны - которые не предсказываются квантовой теорией. Теорема Белла разрешает этот парадокс, доказывая, что локальность исключается наблюдением - что любая модель реальности, совместимая с наблюдением должен допускают нелокальное взаимодействие. Однако Герберт осторожно отмечает, что теорема Белла не предполагает какого-либо предсказания экспериментально наблюдаемых нелокальных явлений. явленияи не допускает сверхсветовой коммуникации.[2]:211–231

Затем Герберт переоценивает вышеупомянутые интерпретации квантовой реальности в свете теоремы Белла:

  • В случае копенгагенской интерпретации «экспериментальное устройство» наблюдаемой сущности и измерительного устройства, в котором находятся квантовые атрибуты, - которые, по мнению Бора, ограничиваются локальным взаимодействием, - должно быть расширено, чтобы включить потенциально далекие объекты, с которыми эти системы могут быть связаны. запутался.[2]:240–241
  • Согласно Герберту, теорема Белла поддерживает бомовское понятие лежащей в основе реальности как неделимой целостности.[2]:241–242
  • Хотя Герберт утверждает, что многомировая интерпретация лишена контрфактическая определенность требуется для доказательства теоремы Белла, он утверждает, что представление о многих мирах по своей сути нелокально, согласно любой разумной концепции локальности.[2]:242
  • По мнению Герберта, результат Белла наносит серьезный удар по неореалистическим моделям, показывая, что якобы реальная пилотная волна должна нарушать универсальный принцип Эйнштейна. Ограничение скорости.[2]:243–244

Герберт заключает, что, хотя теорема Белла не исключает ни одной из вышеупомянутых интерпретаций квантовой механики, она настаивает на том, что любая действительная интерпретация должен допускают нелокальное взаимодействие.[2]:245

Прием

В своем обзоре Квантовая реальность, Нью-Йорк Таймс высоко оценил усилия Герберта, направленные на то, чтобы сделать предмет понятным для непрофессиональной аудитории.[3] Физик Хайнц Пагельс называется Квантовая реальность «отличное место для обычного читателя, чтобы начать изучать квантовую физику».[4] Киркус Отзывы, однако пришел к выводу, что Квантовая реальность, будучи вовлеченным, может запутать непрофессиональных читателей.[5]

Постанархист писатель Хаким Бей использовал Квантовая реальность как основу для анализа области квантовой физики с точки зрения социальные парадигмы что он может влиять, и из чего он может черпать свои метафоры.[6]

Физик Дэвид Кайзер, кто писал о Фундаментальная Группа Фысикс к которому принадлежал Герберт, утверждает, что книга используется на курсах физики бакалавриата.[1]

Квантовая реальность переведен на немецкий, японский и португальский языки.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Джонсон, Джордж (24 июня 1985 г.). "Чем физика обязана контркультуре". Нью-Йорк Таймс. Получено 13 сентября, 2014.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р Герберт, Ник (1985). Квантовая реальность: за гранью новой физики: экскурс в метафизику и смысл реальности. Якорные книги /Doubleday. ISBN  978-0-385-18704-6.
  3. ^ Леманн-Хаупт, Кристофер (24 июня 1985 г.). «Квантовая реальность». Книги времени. Нью-Йорк Таймс. Получено 13 сентября, 2014.
  4. ^ Нильсен, Том. «Литература - Космос / Квантовая». Enfolded.net. Получено 13 сентября, 2014.
  5. ^ «Квантовая реальность: за гранью новой физики». Киркус Отзывы. Якорь / Даблдей. 28 июня 1985 г.. Получено 13 сентября, 2014.
  6. ^ Бей, Хаким. «Квантовая механика и теория хаоса: анархические размышления о Н. Герберте» Квантовая реальность: за гранью новой физики". Хаким Бей и онтологическая анархия. Получено 14 сентября, 2014.
  7. ^ Герберт, Ник (16 июля 2009 г.). «Книга о реальности». Квантовая тантра. Получено 13 сентября, 2014.