Нет такого преступления, на которое не пошло бы суверенное родоплеменное быдло ради продления своего бессмысленного рода и распространения своего бессмысленного генома.
Здравствуйте, LaptevVV, Вы писали:
LVV>Кто-нить пояснит?
Там исходная статья короткая и довольно доступно написанная, все сложности вынесены в приложение после:
https://arxiv.org/abs/1902.05080
Тема очень важная для квантовой механики, так как затрагивает не решенный до конца вопрос — measurement problem. Дело в том, что основные уравнения КМ — линейные. Если А и В — два состояния квантовой системы, то А+В это тоже валидное состояние, суперпозиция. Точнее даже k1*A + k2*B, где k1 и k2 — комплексные числа.
Уравнения, описывающие эволюцию квантового состояния, сохраняют эту суперпозицию. Можно создать частицу в состоянии суперпозиции "спин вверх" и "спин вниз". Или фотон в суперпозиции "горизонтальная поляризация" и "вертикальная поляризация" (как в этой статье). И даже когда состояние частицы описывается волновой функцией Ψ(x), это ни что иное как суперпозиция состояний "частица в точке х=0", "частица в точке х=1", "частица в точке х=2.5632331" ... и так бесконечно много, а Ψ(х) это как раз коэффициент вроде k1 выше, свой для каждого значения х.
Но "в реальной жизни" мы суперпозиций не наблюдаем. Меряем спин — получаем либо "вверх", либо "вниз". Меряем поляризацию — тоже что-то одно. Меряем координату — из всех возможных х частица регистрируется/детектируется лишь в единственном месте.
Как так получается, куда и когда девается эта суперпозиция?
Знаменитый мысленный эксперимент про кота Шрёдингера в ящике. Там измеряется одна частица, находящаяся в суперпозиции того или иного рода, и в зависимости от результата измерения что-то происходит с котом. Если следовать строго уравнениям КМ, то получится, что и кот должен находиться в суперпозиции состояний. Но, открыв ящик, мы видим его в каком-то одном.
В копенгагенской интерпретации говорят, что произошел коллапс волновой функции, из многих вариантов выбор одного. Как именно? Неизвестно, тут магия, но происходит все чисто случайно и с вероятностями, определяемыми по правилу Борна из значений волновой функции. Когда именно происходит коллапс, что его вызывает?
В другом мысленном эксперименте кот заменяется человеком (друг Вигнера), и этот друг, пока сам Вигнер на него не смотрит, тоже по идее должен быть в суперпозиции. Но сам друг не наблюдает себя ни в каком странном состоянии суперпозиции, он видит что-то одно.
Причем есть способ отличить, прилетают ли нам фотоны или другие частицы в состоянии суперпозиции, или уже "схлопнутые" в одно из классических состояний. Об этом неравенства Белла: проводя определенные измерения и считая статистику, там будет разная статистика для классических частиц и для тех, что в прилетают в суперпозиции и "коллапсируют" уже тут. Или можно пропускать через несколько путей/щелей и смотреть на интерференционную картину: она есть при наличии суперпозиции, и ее нет при движении классических частиц.
Копенгагенская интерпретация говорит, что помимо квантовых систем бывают большие, классические. И что при контакте с классическим прибором квантовая система коллапсирует. Но где кончается квантовый мир и начинается классический? Неясно, интерференцию наблюдали и на молекулах из 60 атомов и чуть ли не на целых вирусах. Некоторые авторы, вроде того же Вигнера, высказывались, что в коллапсе играет роль сознание наблюдателя.
Позднее развили теорию декогеренции, где измерение это не мгновенный процесс, а плавное "запутывание" (entanglement) измерителя и квантовой системы. Но качественно там хорошего ответа нет, вместо суперпозиции котов там смешанное состояние котов, вероятностная смесь, и все равно нужно как-то выбирать один вариант из множества, как-то проводить "коллапс".
Можно в объяснениях пойти другим путем: сказать, что никакого коллапса не происходит вовсе, что уравнения продолжают работать линейно и унитарно (и природа так и работает), следовать им до конца. Тогда и живой и мертвый кот Шредингера существуют одновременно, и смотрящие на них люди тоже существуют в обоих вариантах. Но поскольку каждый из них видит лишь свою ветку суперпозиции, то изнутри каждый наблюдает все так, будто никакой суперпозиции нет, он просто не ощущает и не может ощутить то, что сам находится лишь в одной из ветвей большой суперпозиции, в одном из "миров" многомировой интерпретации.
Дальше они тут интересное пишут. Если запускать фотоны в состоянии суперпозиции, друг Вигнера может проводить подобные измерения и посылать Вигнеру сигналы о результатах. Для друга Вигнера это выглядит так, что к нему приходят частицы в суперпозиции, он может наблюдать интерференционную картинку, сам он классический наблюдатель, при каждом конкретном измерении спина/поляризации получает одно значение и его классическим образом посылает Вигнеру. Тот должен получить классический сигнал и никакую интерференцию не должен наблюдать. Но с т.з. Вигнера тут все выглядит несколько иначе. Для него, подобно коту в ящике, друг Вигнера тоже находится в суперпозиции состояний, и посылает ему суперпозицию сигналов. На которой Вигнер может наблюдать интерференцию.
Получается, что друг Вигнера видит отсутствие интерференции у Вигнера, а сам Вигнер видит ее наличие. Две разных противоречащих друг другу реальности.
Возможно, с т.з. многомировой интерпретации тут никакого противоречия нет, эти противоречивые наблюдения происходят в разных "мирах", разных ветках. Но точно ли так выходит, надо еще внимательно подумать.
В реальном эксперименте вместо Вигнера был детектор фотонов, вместо друга Вигнера — fusion gate. "Результат измерения" посылался через другие фотоны дальше. Так они в некотором роде воспроизводили мысленный эксперимент про друга Вигнера. Но! Сторонник копенгагенской интерпретации тут скажет, что здесь в качестве друга Вигнера был не классический наблюдатель, а квантовый, который достаточно мал, чтобы находиться в суперпозиции тоже. А в этом случае, может быть, и не стоит тут ничему удивляться...
