Ką kvantinė teorija iš tikrųjų sako apie tikrovę? Kvantinė visuomenės teorija Kitos knygos panašiomis temomis.
Ar mūsų bandymai apibūdinti tikrovę yra ne kas kita, kaip žaidimas kauliukais ir bandymas nuspėti norimą rezultatą? Jamesas Owenas Weatherallas, Irvino universiteto logikos ir mokslo filosofijos profesorius, apmąstė mįsles svetainėje Nautil.us kvantinė fizika, kvantinės būsenos problema ir kiek ji priklauso nuo mūsų veiksmų, žinių ir subjektyvaus tikrovės suvokimo bei kodėl, numatydami skirtingas tikimybes, visi pasirodome teisūs.
Fizikai puikiai žino, kaip pritaikyti kvantinę teoriją – jūsų telefonas ir kompiuteris yra to įrodymas. Tačiau žinoti, kaip ką nors naudoti, toli gražu nesuvokia teorijos aprašyto pasaulio ar net to, ką reiškia įvairūs mokslininkų naudojami matematiniai įrankiai. Viena iš tokių matematinių priemonių, dėl kurios fizikai ilgai diskutavo, yra „kvantinė būsena“. ⓘ Kvantinė būsena yra bet kokia galima būsena, kurioje gali būti kvantinė sistema. Šiuo atveju „kvantinė būsena“ turėtų būti suprantama ir kaip visos galimos tikimybės gauti vieną ar kitą reikšmę žaidžiant „kauliukus“. — Maždaug red..
Vienas ryškiausių kvantinės teorijos bruožų yra tai, kad jos prognozės yra tikimybinės. Jei atliekate eksperimentą laboratorijoje ir naudojate kvantinę teoriją įvairių matavimų rezultatams prognozuoti, teorija geriausiu atveju gali numatyti tik rezultato tikimybę: pavyzdžiui, 50% numatomam rezultatui ir 50%, kad jis skirsis. . Kvantinės būsenos vaidmuo yra nustatyti rezultatų tikimybę. Jei kvantinė būsena yra žinoma, galite apskaičiuoti tikimybę gauti bet kurią galimas rezultatas bet kokiam galimam eksperimentui.
Ar kvantinė būsena yra objektyvus tikrovės aspektas, ar tai tik būdas mus apibūdinti, tai yra, ką žmogus žino apie tikrovę? Šis klausimas buvo aktyviai aptariamas pačioje kvantinės teorijos studijų pradžioje ir pastaruoju metu vėl tapo aktualus, įkvėpęs naujiems teoriniams skaičiavimams ir vėlesniems eksperimentiniams bandymams.
„Jei tik pakeisite savo žinias, viskas nebeatrodys keista.
Norėdami suprasti, kodėl kvantinė būsena iliustruoja kažkieno žinias, įsivaizduokite atvejį, kai skaičiuojate tikimybę. Prieš išmesdamas kauliuką jūsų draugas, atspėkite, kuriuo keliu jis nusileis. Jei jūsų draugas meta įprastą šešiapusį kauliuką, jūsų spėjimas turės apie 17% (šeštadalį) tikimybę, kad jis bus teisingas, kad ir ką spėtumėte. Šiuo atveju tikimybė ką nors pasako apie jus, būtent tai, ką žinote apie kauliuką. Tarkime, mesdamas atsuki nugarą, o tavo draugas pamatys rezultatą – tegul būna šeši, bet šis rezultatas tau nežinomas. Ir kol neapsisuki, metimo baigtis lieka neaiški, nors tavo draugas tai žino. Tikimybe, kuri reiškia žmogaus neapibrėžtumą, nors tikrovė yra tikra, vadinama episteminis, iš graikiško žodžio, reiškiančio žinias.
Tai reiškia, kad jūs ir jūsų draugas galite nustatyti skirtingas tikimybes, nė vienas iš jūsų neklysta. Jūs sakysite, kad tikimybė gauti šešetą ant kauliuko yra 17%, o jūsų draugas, kuris jau yra susipažinęs su rezultatu, vadins jį 100%. Taip yra todėl, kad jūs ir jūsų draugas žinote skirtingus dalykus ir jūsų įvardytas tikimybes įvairaus laipsnio savo žinias. Vienintelė neteisinga prognozė būtų tokia, kuri atmeta galimybę išmesti šešetuką.
Pastaruosius penkiolika metų fizikai domėjosi, ar kvantinė būsena gali pasirodyti taip pat episteminė. Tarkime, kokia nors materijos būsena, pavyzdžiui, dalelių pasiskirstymas erdvėje arba žaidimo kauliukais rezultatas, yra tikra, bet jums nežinoma. Kvantinė būsena, remiantis šiuo požiūriu, yra tik būdas apibūdinti jūsų žinių apie pasaulio sandarą neišsamumą. Įvairiose fizinėse situacijose gali būti daugiau nei vienas būdas kvantinei būsenai nustatyti, atsižvelgiant į žinomą informaciją.
Taip pat skaitykite:
Taip galvoti apie kvantinę būseną kyla pagunda, nes matuojant fizinės sistemos parametrus ji tampa kitokia. Atliekant matavimus ši būsena pakeičiama iš vienos, kai kiekvieno galimo rezultato tikimybė yra ne nulinė, į tokią, kurioje galimas tik vienas rezultatas. Tai panašu į tai, kas atsitinka žaidime su kauliukais, kai sužinai gautą rezultatą. Gali atrodyti keista, kad pasaulis gali pasikeisti vien dėl to, kad matuojate. Bet jei tai tik jūsų žinių pasikeitimas, tai jau nieko nestebina.
Kita priežastis manyti, kad kvantinė būsena yra episteminė, yra ta, kad iš vieno eksperimento neįmanoma nustatyti, kokia kvantinė būsena buvo prieš ją atliekant. Tai taip pat primena žaidimą kauliukais. Tarkime, jūsų draugas siūlo žaisti ir teigia, kad tikimybė išmesti šešetą yra tik 10%, o jūs reikalaujate 17%. Ar vienas eksperimentas gali parodyti, kuris iš jūsų teisus? Nr. Faktas yra tas, kad gautas rezultatas yra palyginamas su abiem tikimybių įverčiais. Nėra jokio būdo žinoti, kuris iš jūsų yra teisus bet kuriuo atveju. Remiantis episteminiu požiūriu į kvantinę teoriją, priežastis, kodėl daugumos kvantinių būsenų negalima nustatyti eksperimentiškai, yra tarsi kauliukų žaidimas: kiekvienai fizinei situacijai yra daug tikimybių, atitinkančių kvantinių būsenų daugumą.
Robas Spekkensas, Teorinės fizikos instituto (Waterloo, Ontario) fizikas, paskelbtas 2007 m. mokslinis darbas, kur jis pristatė „žaislų teoriją“, skirtą kvantinei teorijai imituoti. Ši teorija nėra visiškai analogiška kvantinei teorijai, nes ji supaprastinta iki labai paprastos sistemos. Sistema turi tik dvi kiekvieno parametro parinktis: pavyzdžiui, „raudona“ ir „mėlyna“ spalvai ir „aukštyn“ bei „žemyn“ padėties erdvėje. Tačiau, kaip ir kvantinė teorija, ji apėmė būsenas, kurios gali būti naudojamos tikimybei apskaičiuoti. Ir su jo pagalba padarytos prognozės sutampa su kvantinės teorijos prognozėmis.
Spekkenso „žaislų teorija“ buvo įdomi, nes, kaip ir kvantinė teorija, jos būsenos buvo „nenustatomos“ – ir šis neapibrėžtumas buvo visiškai paaiškintas tuo, kad episteminė teorija iš tikrųjų buvo susijusi su realiomis fizinėmis situacijomis. Kitaip tariant, žaislų teorija buvo kaip kvantinė teorija, o jos būsenos buvo išskirtinai episteminės. Kadangi atsisakius episteminio požiūrio, kvantinių būsenų neapibrėžtumas neturi aiškaus paaiškinimo, Spekkensas ir jo kolegos manė, kad tai yra pakankama priežastis kvantines būsenas taip pat laikyti episteminėmis, tačiau šiuo atveju „žaislo teorija“ turi būti išplėsta iki sudėtingesnių. sistemos (t. y. ant fizinių sistemų, paaiškintų kvantine teorija). Nuo to laiko buvo atlikta daugybė tyrimų, kuriuose kai kurie fizikai bandė paaiškinti visus kvantinius reiškinius, o kiti bandė parodyti jo klaidingumą.
„Šios prielaidos yra nuoseklios, tačiau tai nereiškia, kad jos yra teisingos.
Taigi teorijos priešininkai pakelia rankas aukščiau. Pavyzdžiui, vienas plačiai aptartas 2012 m. rezultatas, paskelbtas Nature Physics, parodė, kad jei vienas fizinis eksperimentas gali būti atliktas nepriklausomai nuo kito, tai negali būti netikrumo dėl „teisingo“ kvantinės būsenos, apibūdinančios tą eksperimentą. Tai. Visos kvantinės būsenos yra „įprastos“ ir „tikros“, išskyrus tas, kurios yra visiškai „nerealios“, būtent „neteisingas“ būsenas, tokias kaip tas, kuriose tikimybė išmesti šešetuką yra lygi nuliui.
Kitas tyrimas, 2014 m. Physical Review Letters paskelbtas Joanna Barrett ir kitų, parodė, kad Spekkenso modelis negali būti taikomas sistemai, kurioje kiekvienas parametras turi tris ar daugiau laisvės laipsnių – pavyzdžiui, „raudona“, „mėlyna“ ir „žalia“ reiškia spalvas, o ne tik „raudoną“ ir „mėlyną“ – nepažeidžiant kvantinės teorijos prognozių. Episteminio požiūrio šalininkai siūlo eksperimentus, kurie galėtų parodyti skirtumą tarp kvantinės teorijos ir bet kurio episteminio požiūrio numatytų prognozių. Taigi visi eksperimentai, atlikti taikant episteminį požiūrį, tam tikru mastu gali atitikti standartinę kvantinę teoriją. Šiuo atžvilgiu neįmanoma interpretuoti visų kvantinių būsenų kaip episteminių, nes yra daugiau kvantinių būsenų, o episteminės teorijos apima tik dalį kvantinės teorijos, nes jie duoda kitokius rezultatus nei kvantiniai.
Ar šie rezultatai atmeta mintį, kad kvantinė būsena rodo mūsų proto ypatybes? Taip ir ne. Argumentai prieš episteminį požiūrį yra matematinės teoremos, įrodytos specifine struktūra fizines teorijas. Spekkenso sukurta kaip būdas paaiškinti episteminį požiūrį, ši sistema apima keletą pagrindinių prielaidų. Viena iš jų yra ta, kad pasaulis visada turi tikslą fizinę būklę, nepriklausomai nuo mūsų žinių apie tai, kurios gali sutapti arba nesutapti su kvantine būsena. Kitas dalykas yra tai, kad fizinės teorijos daro prognozes, kurias galima pateikti naudojant standartinę tikimybių teoriją. Šios prielaidos yra nuoseklios, tačiau tai nereiškia, kad jos teisingos. Rezultatai rodo, kad tokioje sistemoje negali būti rezultatų, kurie būtų episteminiai ta pačia prasme kaip Spekkenso „žaislų teorija“, jei tik ji atitinka kvantinę teoriją.
Ar tai bus sustabdyta, priklauso nuo jūsų požiūrio į sistemą. Čia nuomonės skiriasi.
Pavyzdžiui, Ouee Maroney, fizikas ir filosofas iš Oksfordo universiteto ir vienas iš 2014 m. Physical Review Letters publikuoto straipsnio autorių, elektroniniame laiške teigė, kad „labiausiai tikėtini psi-episteminiai modeliai“ (t. y. tie, kurie gali būti pritaikyti prie sistemos Speckens) neįtraukiami. Be to, Mattas Leiferis, fizikas iš Šampanės universiteto, parašęs daug straipsnių apie episteminį požiūrį į kvantines būsenas, teigė, kad klausimas buvo uždarytas dar 2012 m. (ką Leiferis yra linkęs daryti).
Speckensas yra budresnis. Jis sutinka, kad šie rezultatai labai riboja episteminio požiūrio taikymą kvantinėms būsenoms. Tačiau jis pabrėžia, kad šie rezultatai buvo gauti jo sistemoje, ir, kaip sistemos kūrėjas, jis nurodo jos apribojimus, pavyzdžiui, prielaidas apie tikimybę. Taigi episteminis požiūris į kvantines būsenas išlieka tinkamas, tačiau jei taip yra, turime persvarstyti pagrindines fizikinių teorijų prielaidas, kurias daugelis fizikų priima neabejotinai.
Nepaisant to, akivaizdu, kad esminiuose kvantinės teorijos klausimuose padaryta didelė pažanga. Daugelis fizikų kvantinės būsenos prasmės klausimą linkę vadinti tik interpretaciniu arba, dar blogiau, filosofiniu, bet tik tol, kol jie turi sukurti naują dalelių greitintuvą arba patobulinti lazerį. Vadindami problemą „filosofine“, atrodo, kad peržengiame matematikos ir eksperimentinės fizikos ribas.
Tačiau darbas su episteminiu požiūriu rodo, kad tai netiesa. Spekkensas ir jo kolegos ėmėsi kvantinių būsenų interpretacijos ir pavertė ją tikslia hipoteze, kuri vėliau buvo užpildyta matematiniais ir eksperimentiniai rezultatai. Tai nereiškia, kad pats episteminis požiūris (be matematikos ir eksperimentų) yra miręs, tai reiškia, kad jo gynėjams reikia kelti naujas hipotezes. Ir tai yra neabejotina pažanga – ir mokslininkams, ir filosofams.
James Owen Weatherall yra logikos ir mokslo filosofijos profesorius Irvine universitete, Kalifornijoje. Naujausioje jo knygoje „Keista tuščios erdvės fizika“ nagrinėjama tuščios erdvės struktūros tyrimo istorija fizikoje nuo XVII amžiaus iki šių dienų.
Savo gerą darbą pateikti žinių bazei lengva. Naudokite žemiau esančią formą
Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.
Dar nėra kūrinio HTML versijos.
Kūrinio archyvą galite parsisiųsti paspaudę žemiau esančią nuorodą.
Panašūs dokumentai
Teorinis visuomenės funkcionavimo pagrindimas kaip socialinio mokslo pagrindinių principų sistemos monografinis teiginys. Tyrimo klausimai viešasis administravimas. Visuomenės būklės kontinuumo samprata ir objektyvios charakteristikos.
ataskaita, pridėta 2010-03-16
Visuomenės raidos ir funkcionavimo problemos, žmogaus asmenybės vieta joje. Teigiama nukrypimo nuo socialiai patvirtintų visuomenės tikslų ir vertybių reikšmė pagal Durkheimo teoriją. Socialinės funkcijos ir statusas. Parsonso ir Millso visuomenės teorijos.
santrauka, pridėta 2009-12-03
Būdingas socialinė struktūra visuomenės, pagrindinių jos elementų: luomų, dvarų, miestų ir kaimų gyventojų, socialinių-demografinių grupių, tautinių bendrijų tyrimas. Socialinio mobilumo bruožai ir pilietinės visuomenės problemos analizė.
santrauka, pridėta 2010-02-01
Visuomenės sandara, raidos pobūdis ir veiklos turinys. Socialinė erdvė ir socialiniai santykiai kaip sąlyga formuotis įvairioms socialinio gyvenimo sferoms: politinei, dvasinei, socialinei ir ekonominei, jų esmė ir tarpusavio įtaka.
pristatymas, pridėtas 2011-11-29
Visuomenės, kaip vientiso socialinio organizmo, struktūra. Visuomenės sferos. Visuomeninė veikla. Ypatingų visos visuomenės savybių nustatymas. Žmonių ir daiktų valdymas įvairiais lygmenimis: nuo šeimos, įmonės, organizacijos iki valstybinio lygmens.
testas, pridėtas 2008-10-07
Socialinės raidos teorija. Cikliniai ir linijiniai modeliai socialinis vystymasis. Žmogaus mąstymo raida. Socialinio konflikto teorija, progresyvi visuomenės raida. Globalizacija šiuolaikinė visuomenė. Klasių problemos šiuolaikinėje visuomenėje.
santrauka, pridėta 2008-09-17
Visuomenės socialinės struktūros samprata, jos elementų aprašymas. Analitinė visos visuomenės socialinės struktūros apžvalga. Visuomenės socialinės struktūros būklė in posovietinė Rusija, jos transformacija šiuo metu, ieškoma būdų, kaip ją tobulinti.
kursinis darbas, pridėtas 2010-05-06
Demonstracija, pakeitusi didžiojo Izaoko Niutono idėjas apie šviesos prigimtį, buvo neįtikėtinai paprasta. Tai „galima labai lengvai pakartoti, kur tik šviečia saulė“, - sakė jis anglų fizikas Thomas Youngas 1803 m. lapkritį Karališkosios draugijos Londone nariams apibūdino tai, kas dabar vadinama dvigubo plyšio eksperimentu. Ir Youngas nebuvo entuziastingas jaunuolis. Jis pateikė elegantišką ir įmantrų šviesos banginės prigimties demonstravimą ir taip paneigė Niutono teoriją, kad šviesa susideda iš kūnelių, tai yra, dalelių.
Kvantinė teorija daug sudėtingesnis už šią vizualizaciją.
Tačiau XX amžiaus dešimtmečio pradžioje atsiradus kvantinei fizikai tapo aišku, kad šviesą sudaro maži, nedalomi energijos vienetai arba kvantai, kuriuos vadiname fotonais. Atliekant pavienius fotonus ar net atskiras medžiagos daleles, tokias kaip elektronai ir neuronai, Youngo eksperimentas kelia paslaptį, kuri kelia klausimų apie pačią tikrovės prigimtį. Kai kurie jį netgi panaudojo teigdami, kad kvantinį pasaulį veikia žmogaus sąmonė. Bet ar paprastas eksperimentas tikrai gali tai parodyti?
Ar sąmonė gali nustatyti tikrovę?
Šiuolaikinėje kvantinėje formoje Yang eksperimentas apima atskirų šviesos ar materijos dalelių šaudymą per du plyšius arba skyles, išpjautas nepermatomame barjere. Vienoje barjero pusėje yra ekranas, fiksuojantis dalelių atėjimą (tarkime, fotonų atveju – fotografinė plokštelė). Sveikas protas leistų tikėtis, kad fotonai pereis arba per vieną, arba per kitą plyšį ir susikaups už atitinkamo praėjimo.