З перших днів існування квантової механіки фізики та філософи стверджували, що розв'язання проблеми вимірювання потребує раціоналізації свідомих спостерігачів.
Квантова механіка залишається успішною фізичною теорією завдяки своїм точним емпіричним передбаченням. Але в її основі лежить ключова загадка: проблема вимірювання.
Здається, що існує конфлікт між тим, що нам говорить рівняння Шредінгера, а саме, що система, описувана хвильовою функцією, може перебувати в стані суперпозиції, інстанціюючи очевидно суперечливі властивості, і тим, що диктує досвід, коли ми проводимо вимірювання обмеженої нами системи. При цьому ми отримуємо один, певний результат, а не суперпозицію.
Якщо використовувати уявний експеримент Шредінгера, квантова механіка, здавалося б, передбачає, що кішка може бути одночасно і живою, і мертвою, але нам доступні тільки живі або мертві тварини.
Час від часу вчені пропонують рішення проблеми вимірювання, зокрема й математичні інновації, наприклад, теорію прихованих змінних. Вона передбачає, що хвильова функція не є повним описом системи, а лише усуває стани суперпозиції.
Водночас багатосвітова інтерпретація, яка endth;lftn, що суперпозиції виражаються в різних всесвітах, кожен з яких має один певний результат, більше відповідає істині. У певній логіці, яка не означає, що вона істинна.
Тобто апріорі мають існувати певні раціональні патерни, за якими проводиться будь-який - математичний чи фізичний - аналіз.і вимірювання.
Проблема вимірювання
У 1995 році Тім Модлін дав точне формулювання проблеми вимірювання. Згідно з його визначенням, проблема вимірювання виникає через несумісність таких трьох тверджень:
- (C1) хвильова функція фізичної системи є повним описом системи;
- (C2) хвильова функція завжди розвивається відповідно до лінійного динамічного рівняння, на кшталт рівняння Редінгера;
- (C3) вимірювання дає єдиний визначений результат.
Існує три основні підходи до розв'язання сформульованої таким чином проблеми вимірювання.
- Перший підхід полягає в запереченні твердження (C1) та у перевизначенні прихованих змінних, а також відповідної динаміки для пояснення однозначних результатів вимірювання. Саме таким чином з'явилася теорія пілотних хвиль де Бройля і Бома, або бохміанська механіка.
- Другий підхід полягає в запереченні твердження (C2) і перегляді лінійного рівняння Шредінгера шляхом додавання певних стохастичних членів, які описують динамічний колапс хвильової функції. Такі теорії називаються теоріями колапсу.
- Третій підхід полягає в запереченні твердження (C3) і припускають існування безлічі однаково реальних світів, де "розміщуються" всі можливі результати вимірювань. Результати вимірювань однозначні в кожному окремому світі, включно з нашим світом. Цей підхід - теорія Еверетта або багатосвітова інтерпретація квантової механіки.
Стрілка вимірювального приладу
Досі ми не говорили про спостерігачів. Нещодавно Чалмерс і МакКуїн (2022) дали суворе і повне формулювання гіпотези, засноване на Інтегрованій інформаційній теорії (ІІТ). За своєю суттю, дуже нагадує міфологію ефіру, тільки в "цифровій" оболонці.
Інша гіпотеза стверджує, що колапсу хвильової функції немає, - це всього лише ефект раціонального пояснення того, що залишається незрозумілим. Те, що може існувати математично, але не обов'язково проявлятися як явище фізичне.
Цю гіпотезу запропоновано Пенроузом і Хамероффом (1996, 2014), і її назвали моделлю оркестрованого редукціонізму.
Багато дослідників вважають, що дві гіпотези занадто радикальні, щоб бути правдою, хоча експерименти ще не дали нам остаточної відповіді. І висновки поки що робити зарано.
Коли ви спостерігаєте, що стрілка вимірювального приладу вказує на певне положення після вимірювання, чи справді ви впевнені, що стрілка вказує на певне положення?
Повсякденний досвід дає однозначну позитивну відповідь. Але фізики досі не знають, що є більш реальним - стрілка, її положення чи обчислювана змінна. Насправді ми отримуємо певний запис після вимірювання. На цьому все. Решта - інтерпретація на основі апріорно обраної теорії, в яку ми віримо (тобто вона аксіоматична і не верифікується).
І ми не здатні вказати, чи справді вимірювальний прилад отримує певний результат після вимірювання. У нас є математичний знак, показник, але не виміряне значення як таке.
А уявіть собі, що відбувається, коли очікуваний результат не збігається з теоретичною константою?
Правильно. Ми шукаємо помилку в математиці. Хоча насправді необхідно докорінно змінювати методологію. Або попередній концепт. Однак віра незмінно виявляється важливішою за знання.
Джерело: iai.tv
