Многомировая інтерпретація: теорія Еверетта, історія, можливість існування теорії та думки науковців

Первісна формулювання многомировой інтерпретації паралельних всесвітів належить Х’ю Еверетту (1957 рік). Історія віддала йому честь за це. Пізніше ця формулювання була популяризована і перейменована в многомировую інтерпретацію Еверетта Брайсом Селигманом Девиттом в 60-70-х роках. Далі були вивчені і розвинуто підходи декогеренции до трактування різних теорій з цієї ж області.

Теорія № 1

Многомировая інтерпретація квантової механіки — одна з багатьох гіпотез існування мультивселенной у фізиці і філософії. В даний час вона вважається основною трактуванням поряд з іншими інтерпретаціями декогеренции, теоріями колапсу (включаючи історичну копенгагенську гіпотезу), і прихованими вариационными теоріями, такими як механіка Бомиана.

Безліч світів

Перед виникненням цієї теорії реальність завжди розглядалася як одна розгортається історія без можливостей альтернативного розвитку. Однак багато світи розглядають історичну реальність як розгалужене дерево, в якому реалізуються всі можливі квантові результати. Многомировая інтерпретація примиряє спостереження недетермінованих подій, таких як випадковий радіоактивний розпад, з повністю детермінованими рівняннями квантової фізики.

У багатьох світах суб’єктивне поява колапс хвильової функції пояснюється механізмом квантової декогеренции, і це повинно дозволити всі кореляційні парадокси квантової теорії,такі, як парадокс кота Шредінгера, оскільки кожен можливий результат кожної події визначається, чи існує в його власній історії або світі.

Перша згадка

У Дубліні в 1952 році Ервін Шредінгер читав лекцію, в якій в якийсь момент він жартівливо попереджав своїх слухачів, що те, що він збирався сказати, може звучати шалено. Він продовжував стверджувати, що рівняння, яке дозволило йому виграти Нобелівську премію, описує кілька різних історій, які не є альтернативними, а відбуваються одночасно. Це найраніша відома посилання на можливість множинності світів.

Суть теорії

Хоча на початку роботи Х’ю Евереттом було запропоновано кілька версій многомировой інтерпретації, всі вони містять одну ключову ідею: рівняння фізики, моделюючі часову еволюцію систем без вбудованих спостерігачів, достатні для моделювання систем, які містять спостерігачів. Зокрема, у таких рівняннях немає колапс хвильової функції, викликаної спостереженням, що і пропонує так звана Копенгагенська інтерпретація. За умови, що теорія лінійна по відношенню до хвильової функції, точна форма моделюється квантової динаміки, будь то нерелятивистское рівняння Шредінгера, релятивістська квантова теорія поля або деяка форма квантової гравітації або теорії струн, не змінює правдивості теорії многомировой інтерпретації. Це метатеорія, застосовна до всіх лінійним квантових теорій, та експериментальних даних про якусь нелінійності хвильової функції у фізиці немає. Основний висновок теорії полягає в тому, що всесвіт (або мультивсесвіт в цьому контексті) складається з квантової суперпозиції дуже багатьох, можливо навіть нескінченно багатьох, все більше розходяться, не сполучених паралельних всесвітів або квантових світів.

Історія многомировой інтерпретації

Вперше ця теорія виникла в Прінстонському університеті у Еверетта. Назву «Теорія універсальної хвильової функції» було придумано його дисертаційним радником Джоном Арчібальдом Уілер, більш короткий виклад якого було опубліковано в 1957 році під назвою «Відносне формулювання квантової механіки». Авторство терміна «многомировая» належить Брайсу Девитту, який відповідав за більш широку популяризацію теорії Еверетта, яка ігнорувалася протягом першого десятиліття після публікації. Назва, запропоноване Девиттом — «многомировая інтерпретація» — стало настільки популярним, що початкові назви теорії — «універсальна хвильова функція» або «відносна формулювання стану» — швидко вийшли з ужитку навіть у рамках академічної науки.

Дивіться також:  Юридична антропологія: особливості, структура, функції, історія розвитку

Схожі теорії

Інтерпретація багатьох світів має багато спільного з пізнішими інтерпретаціями квантової механіки, які також використовують декогерентность для пояснення процесу вимірювання або колапс хвильової функції. Многомировая інтерпретація Еверетта розглядає інші історії або світи як реальні, оскільки визнає універсальну хвильову функцію як основну фізичну сутність» або «фундаментальну сутність, завжди підкоряється детермінованим хвильовому рівнянню». Інші декогерентные інтерпретації, такі як теорія послідовних історій, екзистенціальна інтерпретація і т. д., або розглядають додаткові квантові світи як метафоричні, або агностично ставляться до самої можливості їх існування. Іноді буває важко розрізняти ці теорії. Теорія многомировой інтерпретації Еверетта відрізняється двома якостями: вона передбачає реалізм, який він присвоює хвильової функції, і має можливу мінімальну формальну структуру, відкидаючи будь-які приховані змінні, квантовий потенціал, будь-яку форму постулатів колапсу чи ментальні постулати (такі, як інтерпретація багатьох умів).

Неоградиентные інтерпретації багатьох світів, використовують эйнселекцию, щоб пояснити, як невелика кількість класичних станів можуть виникнути з величезного гильбертова простору суперпозиций, було запропоновано Войцехом Х. Зуреком. Його ідеї доповнюють многомировую інтерпретацію і приводять її у відповідність із нашим сприйняттям реальності.

Характеристика гіпотези

Багато світи часто називають теорією, а не просто інтерпретацією ті, хто припускає, що ця теорія може давати перевіряються передбачення (Девід Дойч) або ті, хто вважає, що всі інші, «не многомировые» інтерпретації, є непослідовними, нелогічними чи ненауковими при обробці вимірювань. Х’ю Еверетт стверджував, що його формулювання — метатеорія, оскільки допускає можливість існування інших інтерпретацій квантової теорії.

Як і в інших інтерпретаціях, многомировая інтерпретація квантової механіки мотивується поведінкою, що може бути проілюстровано експериментом з подвійною щілиною. Коли частинки світла (або що-небудь ще) проходять через подвійну щілину, для визначення того, де знаходяться частинки, можна використати розрахунок, що передбачає хвилеподібне поведінку світла. Однак, коли частинки спостерігаються в цьому експерименті, вони з’являються саме як частинки (тобто в певних місцях), а не як нелокалізованние хвилі.

Перевага теорії

В деяких варіантах копенгагенської інтерпретації квантової механіки був запропонований процес колапсу, в якому невизначена квантова система згорталася б вниз або визначала б тільки один конкретний результат, щоб пояснити це явище спостереження. Колапс хвильової функції широко розглядалося як штучний процес, тому було запропоновано альтернативне тлумачення, в якому поведінка вимірювання можна було б зрозуміти з більш фундаментальних фізичних принципів.

Кандидатська робота Еверетта забезпечувала таку альтернативну інтерпретацію. Еверетт заявив, що твердження, що для досліджуваної системи її підсистема перебуває в певному стані, безглуздо. Це дозволило йому прийти до того, то стан систем по відношенню один до одного.

Дивіться також:  Преаналітичний етап лабораторних досліджень: поняття, визначення, етапи проведення діагностичних досліджень, відповідність вимогам ГОСТ і памятка пацієнту

Відмова від хвильової функції

Еверетт зауважив, що унітарна детермінована динаміка підтвердила, що після того, як робиться спостереження, кожен елемент квантової суперпозиції комбінованої суб’єктно-предметної хвильової функції містить два відносних стану: стан «впав» об’єкта і пов’язаного з ним спостерігача (який спостерігав такий же згорнутий результат) і стан, при якому об’єкт починає корелювати з дією вимірювання або спостереження. Подальша еволюція кожної пари відносних суб’єктно-предметних станів протікає з повною байдужістю щодо наявності або відсутності інших елементів, як якщо б стався колапс хвильової функції, що призводить до того, що подальші спостереження завжди узгоджуються з більш ранніми. Таким чином, виникнення колапсу хвильової функції об’єкта виникло з унітарної, детермінованої теорії. Це відповідало ранньої критиці квантової теорії Ейнштейна, згідно з якою теорія повинна визначати, що спостерігається, а не спостереження визначали теорію. Оскільки хвильова функція просто звалилася (т. е. стала необов’язковою), то, як міркував Еверетт, немає необхідності фактично припускати, що вона впала. І тому, залучаючи бритву Оккама, він видалив постулат про розвал хвильової функції з теорії.

За словами Мартіна Гарднера, інші світи згідно многомировой інтерпретації мають дві різні трактування: реальні чи нереальні. Він також стверджує, що Стівен Хокінг і Стівен Вайнберг обидва виступають за нереальну інтерпретацію цієї теорії. Гарднер пізніше додав, що нереальну інтерпретацію віддає перевагу більшість фізиків, тоді як «реалістичне» думка підтримується тільки експертами в області многомировой інтерпретації Еверетта, такими як Дойч і Брюс Девітт. Хокінг сказав, що згідно з ідеєю Фейнмана, всі інші світи є такими ж реальними, як наші власні, і Мартін Гарднер відповідає Хокінгу, що ця теорія у загальному і цілому вірна. У 1983 році Хокінг також сказав, що він вважає теорію безлічі світів само собою зрозумілою, але нехтує питаннями про інтерпретації квантової механіки, кажучи: «Коли я чую про кота Шредінгера, я тягнуся до свого пістолета».

У тому ж інтерв’ю він також сказав: «Але, дивись: все, що потрібно зробити, це розрахувати умовні ймовірності — іншими словами, ймовірність того, що відбудеться, враховуючи Б. Я думаю, що це все, Деякі люди накладають на нього багато містицизму з-за того, що хвильова функція розщеплюється на різні частини, але все, що ви визначаєте, є умовними ймовірностями». В іншому місці Він протиставляв своє ставлення до «реальності» фізичних теорій думку своїх колег, начебто Роджера Пенроуза, говорячи про нього: «Він платоніком, а я позитивіст. Він турбується, що кіт Шредінгера знаходиться в квантовому стані, де він наполовину живий і наполовину мертвий. Він відчуває, що не може відповідати дійсності. Мене це не турбує. Я не вимагаю, щоб теорія відповідала дійсності, тому що я не знаю, що це таке. Реальність — це не якість, яке ви можете випробувати лакмусовим папірцем. Все, що мене турбує, це те, що теорія повинна передбачати результати вимірювань. Тому квантова теорія дуже успішна».

Дивіться також:  Туманність Орел: відкриття, властивості, незвичайні обєкти

Критика

Існує широкий спектр претензій до теорії многомировых інтерпретацій. Деякі, наприклад, вважають, що сам Еверетт не був повністю впевнений у своїй теорії. Однак прихильники многомировой концепції всесвіту (такі як Девітт, Тегмарк, Дойч та інші) вважають, що вони повністю розуміють теорію Еверетта як припускає буквальне існування інших світів. Крім того, останні біографічні джерела дають зрозуміти, що Еверетт вірив у буквальне реальність інших квантових світів. Син Еверетта повідомив, що Х’ю Еверетт ніколи не вагався у своїй вірі в теорію багатьох світів. Також було повідомлено, що Еверетт вважає, що його теорія багатьох світів гарантувала йому безсмертя.

Ашер Перес був затятим критиком цієї теорії. Наприклад, розділ в його підручнику 1993 року мав назву «Многомировая інтерпретація Еверетта і інші дивні теорії». Перес не тільки ставить під сумнів, чи є вона дійсно «інтерпретацією», а скоріше, взагалі не впевнений у необхідності подібних гіпотез. Інтерпретація може розглядатися як чисто формальне перетворення, яке нічого не додає до правил квантової механіки. Перес, мабуть, припускає, що теорія існування нескінченного числа паралельних всесвітів є дуже підозрілою для тих, хто інтерпретує це як порушення бритви Оккама, оскільки вона не мінімізує кількість гіпотетичних сутностей. Перес має безліч прихильників, які точно так само критикують подібні квантові теорії з точки зору прагматичності, утилітарності і бритви Оккама. Наслідки многомировой інтерпретації для науки, на думку таких критиків, не самі позитивні, оскільки вона може опосередковано підтверджувати багато маргінальні гіпотези.

Теорія безлічі світів розглядається деякими, як не підлягає аналізу і, отже, ненаукова, оскільки численні паралельні всесвіти не повідомляються один з одним, в тому розумінні, що між ними не може передаватися ніякої інформації. Інші ж стверджують, що цю теорію все-таки можна перевірити безпосередньо. Еверетт вважав свою інтерпретацію цілком фальсифицируемой, оскільки будь-який тест, який фальсифікує звичайну квантову теорію, також підходить і до неї.

Девід Дойч

Одним з найбільш сильних прихильників многомировой інтерпретації (паралельних всесвітів) є Девід Дойч. Згідно Дойчу, єдина фотонна інтерференційна картина, що спостерігається в експерименті з подвійною щілиною, може бути пояснена інтерференцією фотонів у безлічі всесвітів. Таким чином, експеримент з одиночної фотонної інтерференцією відрізняється від експерименту з інтерференцією декількох фотонів. У більш практичному плані в одній з ранніх робіт з обчислень він припустив, що паралелізм, що випливає з дійсності многомировой інтерпретації, може призвести до методу, за допомогою якого деякі імовірнісні задачі можуть виконуватися швидше завдяки універсальному суперкомп’ютера. Тут вже справа не тільки за абстрактними обчисленнями фізиків, але й за кібернетикою. Хто знає, які нові можливості вона перед нами відкриє?

Дойч також припустив, що, коли подібні комп’ютери стануть свідомими, теорія безлічі світів буде перевірена та підтверджена, а склеювання многомировой інтерпретації будуть об’єднані в єдину несуперечливу теорію.