Квантовый дарвинизм: идея, объясняющая объективную реальность, прошла первые испытания

Автор оригинала: Philip Ball
  • Перевод

Три эксперимента подтвердили квантовый дарвинизм — теорию, объясняющую, как квантовые вероятности могут порождать объективную классическую реальность




Неудивительно, что у квантовой физики есть репутация странной и контринтуитивной науки. Мир, в котором мы живём, не кажется нам квантово-механическим. И до XX века все предполагали, что классические законы физики, выведенные Исааком Ньютоном и другими учёными – согласно которым у объектов всегда имеются точно определённые позиции и свойства – работают на всех масштабах. Но Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, и другие их современники обнаружили, что в самом «низу», среди атомов и субатомных частиц эта конкретика исчезает, превращаясь в кашу из возможностей. Атому, к примеру, обычно нельзя приписать определённое местоположение – мы можем лишь рассчитать вероятность найти его в том или ином месте. Возникает неприятный вопрос: и как же квантовые вероятности объединяются в чёткую картину классического мира?

Иногда физики называют это превращение «квантово-классическим переходом». Но на самом деле нет причин считать, что у большого и малого действуют фундаментально различные правила, или что между ними происходит резкий скачок. В последние десятилетия исследователи очень хорошо разобрались в том, как квантовая механика неизбежно превращается в классическую посредством взаимодействия частицы или другой микроскопической системы с её окружением.

Одна из наиболее примечательных идей в этой теоретической платформе состоит в том, что определённые свойства объектов, которые мы связываем с классической физикой – допустим, местоположение и скорость – выбираются из меню квантовых возможностей в процессе, немного напоминающем естественный отбор в эволюции: выживающие свойства оказываются, в некотором смысле, наиболее «подходящими». Как и в естественном отборе, выживают те, кто сделает больше копий себя. Это значит, что несколько независимых наблюдателей могут измерить квантовую систему и согласиться по поводу результатов – что является критерием классического поведения.


Чаоян Лу и Цзянь-Вэй Пань из китайского университета науки и технологий в Хэфэе

Эта идея, получившая название «квантовый дарвинизм» (КД), хорошо объясняет то, почему мы воспринимаем окружающий мир именно так, а не тем странным образом, который проявляет себя на масштабе атомов и фундаментальных частиц. И хотя подробности загадки пока неясны, КД помогает закрыть кажущийся разрыв между квантовой и классической физиками.

И только в последнее время КД смогли проверить экспериментально. Три независимых исследовательских группы из Италии, Китая и Германии искали характерную особенность естественного отбора – многократное «отпечатывание» квантовой системы в различных контролируемых окружениях. Пока эти испытания проводятся на рудиментарном уровне, и эксперты говорят, что ещё многое предстоит сделать перед тем, как мы сможем уверенно сказать, что КД даёт нам верную картину того, как наша конкретная реальность появляется из множества вариантов, предлагаемых квантовой механикой. Но пока что теория подтверждается.

Выживание наиболее приспособленных


В основе КД лежит неоднозначная идея измерения, то есть, совершения наблюдения. В классической физике мы просто видим всё, как есть. Мы наблюдаем, как теннисный мяч проделывает 200 км за час потому, что у него такая скорость. О чём тут ещё говорить?

В квантовой физике всё не так. Совершенно неочевидно, что формальные математические процедуры говорят о «положении вещей» касательно квантового объекта. Они представляют собой некое описание, где указано, с чем мы можем столкнуться после проведения измерения. Возьмём, к примеру, тот факт, что у квантовой частицы может быть сразу несколько возможных состояний – это положение вещей называется «суперпозиция». Это не означает, что частица находится в нескольких состояниях сразу – это означает, что когда мы проведём измерение, мы увидим один из этих результатов. А до измерения различные состояния интерферируют друг с другом на манер волн, выдавая результаты с большей или меньшей вероятностью.

Но почему мы не видим квантовой суперпозиции? Почему все эти вероятности разных состояний частицы не выживают, увеличиваясь до человеческих масштабов?

Часто говорят, что суперпозиция – вещь хрупкая, её легко нарушить, когда квантовая система сталкивается с шумным окружением. Но это не совсем так. Два квантовых объекта, взаимодействуя, «запутываются» друг с другом, входя в общее квантовое состояние, в котором вероятности их свойств начинают зависеть друг от друга. Допустим, мы поместили атом в суперпозицию из двух возможных состояний его квантового свойства под названием «спин»: состояний «вверх» и «вниз». Мы выпускаем атом в воздух, где он сталкивается с молекулой воздуха и запутывается с ней. Теперь они находятся в совместной суперпозиции. Если спин атома направлен вверх, то молекулу воздуха может оттолкнуть в одну сторону, а если вниз, то в другую – и две эти возможности существуют совместно. С ростом количества столкновений с другими молекулами воздуха запутанность распространяется, и суперпозиция, когда-то относившаяся только к этому атому, становится ещё более рассеянной. Состояния атома уже не интерферируют когерентно друг с другом, поскольку теперь они запутаны с другими состояниями окружения – включая, возможно, и некий крупный измерительный инструмент. Для этого инструмента всё выглядит так, будто суперпозиция атома исчезла, и её заменило меню возможных классических состояний, которые уже не интерферируют друг с другом.

Этот процесс, в котором «квантовость» исчезает в окружении, называется декогеренцией. Это важнейшая часть квантово-классического перехода, объясняющая, почему квантовое поведение сложно увидеть в больших системах со множеством взаимодействующих частиц. Этот процесс происходит чрезвычайно быстро. Если обычной пылинке в воздухе придать квантовую суперпозицию двух разных физических местоположений, расположенных на расстоянии ширины этой пылинки друг от друга, то столкновения с молекулами воздуха приведут к декогеренции – необнаружимости суперпозиций – примерно за 10-31 с. Даже в вакууме фотоны света быстро вызовут декогеренцию: нельзя посмотреть на пылинку, не уничтожив её суперпозицию.

Удивительно, что, хотя декогеренция является прямым следствием квантовой механики, немецкий физик Хайнц-Дитер Зи обнаружил её только в 1970-х. Американский физик польского происхождения Войцех Зурек проработал эту идею в начале 1980-х и добавил ей известности, а теперь в её поддержку выступают и эксперименты.


Войцех Зурек, физик-теоретик из национальной лаборатории Лос-Аламоса

Однако для того, чтобы объяснить появление объективной, классической реальности, недостаточно просто сказать, что декогеренция устраняет всё квантовое поведение и поэтому для наблюдателя всё выглядит классическим. Несколько наблюдателей каким-то образом могут согласиться насчёт свойств квантовых систем. Зурек, работающий в национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико, считает, что из этого следует истинность двух условий.

Во-первых, у квантовых систем должны быть состояния, особенно стойкие перед лицом разрушительной декогеренции, оказываемой окружающей средой. Зурек называет их «указательными состояниями», поскольку их можно закодировать через возможные состояния указателя на циферблате измерительного инструмента. Определённое местоположение частицы, её скорость, значение квантового спина, направление поляризации – всё это можно записать, как положение указателя на измерительном инструменте. Зурек утверждает, что классическое поведение – существование хорошо определённых, стабильных, объективных свойств – возможно только благодаря существованию указательных состояний квантовых объектов.

С математической точки зрения особенность указательных состояний состоит в том, что их не нарушают взаимодействия с окружающей средой, вызывающие декогеренцию: указательное состояние либо сохраняется, либо переходит в почти идентичное состояние. Это значит, что окружение не сокрушает квантовость без разбору, но выбирает определённые состояния, уничтожая другие. К примеру, местоположение частицы устойчиво к декогеренции. Но при этом суперпозиции различных местоположений не являются указательными состояниями: взаимодействия с окружающей средой декогерируют их в локализованные указательные состояния, так, что становится возможным наблюдать только одно из них. Зурек описал этот «порождаемый окружением суперотбор» указательных состояний в 1980-х.

Но есть и второе условие, которому квантовое свойство должно подчиняться для того, чтобы его можно было наблюдать. Хотя невосприимчивость к взаимодействию с окружением гарантирует стабильность указательного состояния, мы всё же каким-то образом получаем довольно много информации о нём. А это возможно, только если она отпечатается на окружении объекта. К примеру, когда вы видите объект, эта информация попадает на вашу сетчатку благодаря рассеивающимся на нём фотонам. Они переносят эту информацию к вам в виде частичных копий определённых аспектов объекта, говорящих кое-что об его расположении, форме и цвете. Чтобы многие наблюдатели смогли согласиться с измеряемым значением, требуется много таких копий – и это является критерием классической картины мира. Таким образом, как утверждал в 2000-х Зурек, наша способность наблюдать некое свойство зависит не только от того, было ли оно выбрано в качестве указательного состояния, но и от того, насколько сильный отпечаток оставляет оно на окружении. Только те состояния, которые лучше всего справляются с созданием копий – так сказать, наиболее приспособленные из них – мы и можем наблюдать. Поэтому Зурик называет эту идею квантовым дарвинизмом.

Оказывается, что то же свойство стабильности, способствующее появлению суперотбора указательных состояний под воздействием окружающей среды, также способствует и приспособляемости согласно принципу КД, то есть, способности создавать свои копии. «Окружение через наблюдение приводит к декогеренции систем, — сказал Зурек, — и тот же процесс, который отвечает за декогеренцию, должен оставлять множество копий информации в окружении».

Информационный перегруз


Конечно же, неважно, считывается ли информация о квантовой системе, отпечатывающаяся на её окружении, наблюдателем – человеком; всё, что нужно для появления классического поведения, чтобы информации появилась там, чтобы её можно было считать в принципе. «Не обязательно, чтобы систему изучали в формальном смысле», чтобы она превратилась в классическую, сказал Джесс Ридел, физик из института теоретической физики Периметр в Ватерлоо, сторонник КД. «Предполагается, что КД объясняет, или помогает объяснить всю классическую физику, включая повседневные макроскопические объекты, существующие вне лаборатории или существовавшие задолго до появления человека».

Десять лет назад, когда Ридел был аспирантом Зурека, они теоретически показали, что информация от простой, идеализированной квантовой системы «оставляет большое количество копий на окружающей среде, — сказал Ридел, — поэтому достаточно получить доступ к небольшой части окружения, чтобы узнать значение переменных». Они подсчитали, что пылинка диаметром в 1 мкм, освещаемая солнцем в течение 1 мкс, отпечатает информацию о своём местоположении на 100 млн рассеивающихся фотонов.

Именно из-за этой избыточности и существуют объективные классические свойства. Десять наблюдателей могут измерить местоположение пылинки и обнаружить её в одном и том же месте, поскольку каждому доступна отдельная копия информации. В этом смысле мы можем назначить пылинке объективное «местоположение», не потому, что оно у неё «есть» (что бы это ни значило), а потому, что состояние её местоположения может отпечатать множество своих копий в окружающей среде, так, что разные наблюдатели придут к консенсусу.

Более того, не нужно отслеживать большую часть окружающей среды, чтобы собрать почти всю возможную информацию – и вы не получите никаких преимуществ в случае, если вы будете отслеживать больше, чем небольшой процент окружающей среды. «Информация, которую можно собрать о системе, быстро насыщается», — сказал Ридел.

Эта избыточность – отличительная черта КД, объяснил Мауро Патерностро, физик из королевского университета в Белфасте, участвовавший в одном из трёх новых экспериментов. «Это свойство характеризует переход к классической картине», — сказал он.

КД бросает вызов распространённому мифу о квантовой механике, как говорит физик-теоретик Адан Кабелло из Севильского университета в Испании, а именно: о том, что переход между квантовым и классическим миром непонятен, и что квантовая теория не может описать результаты измерений. Наоборот, говорит он, «квантовая теория идеально описывает появление классического мира».

Вопрос о том, насколько идеально, остаётся открытым. Некоторые исследователи думают, что декогеренция и КД дают полное описание квантово-классического перехода. Но, хотя эти идеи пытаются объяснить, почему на больших масштабах суперпозиция исчезает и остаются только конкретные, «классические» свойства, остаётся вопрос того, почему измерении дают уникальные результаты. Когда выбирается определённое местоположение частицы, что происходит с другими возможностями, вытекающими из её квантового описания? Были ли они реальными в каком-либо смысле? Исследователи вынуждены буквально придерживаться философских интерпретаций квантовой механики, потому что никто не может придумать, как получить ответ на этот вопрос в эксперименте.

В лабораторию


На бумаге КД выглядит довольно убедительно. И до недавнего времени это было всё, чем он мог похвастаться. Но за прошедший год три команды исследователей независимо подвергли теорию экспериментальным проверкам, изучая её главную особенность: то, как квантовые системы отпечатывают свои копии на окружающей их среде.

Эксперименты зависели от возможности подробно отслеживать то, какая именно информация о квантовой системе отпечатывается на её окружении. Это невозможно сделать в случае, к примеру, когда пылинка летает вместе с бесчисленными миллиардами молекул воздуха. Так что две команды создали квантовый объект в некоем «искусственном окружении», в котором содержалось лишь несколько частиц. Оба эксперимента – один из которых проводил Патерностро с коллегами в университете Сапиенца в Риме, а другой – эксперт по квантовой информации Цзянь-Вэй Пань и его соавторы из университета наук и технологии Китая – использовали в качестве квантовой системы единственный фотон, а ещё несколько фотонов играли роль окружения, взаимодействующего с ним и рассылающего информацию о нём.

Обе команды пропускали фотоны через оптические устройства, комбинирующие их в несколько запутанных групп. Затем они изучали фотоны из окружения, чтобы узнать, какую информацию об указательном состоянии фотона системы они закодировали – в данном случае, это была поляризация (ориентация колеблющихся электромагнитных полей), одно из квантовых свойств, способных пройти через фильтр отбора КД.

Ключевое предсказание КД – эффект насыщения. Практически вся информация, которую можно собрать о квантовой системе, будет вам доступна, если вы будете отслеживать совсем небольшое количество частиц окружения. «Любой малой доли взаимодействующего окружения будет достаточно для обеспечения максимального количества классической информации, касающейся наблюдаемой системы», — сказал Пань.

Две команды обнаружили именно это. Измерения всего одного фотона из окружения раскрыли множество доступной информации о поляризации системного фотона, а измерение большей доли окружающих фотонов давало всё меньше новой информации. Даже единственный фотон может служить окружением, вызывающим декогеренцию и отбор, объяснил Пань, если он достаточно активно взаимодействует с одиноким системным фотоном. При более слабых взаимодействиях придётся отслеживать большую долю окружения.


Фёдор Железко, директор института квантовой оптики ульмского университета в Германии


Синтетический алмаз

Третья экспериментальная проверка КД под руководством физика, специализирующегося на квантовой оптике, Фёдора Железко из института квантовой оптики ульмского университета в Германии, в которой участвовали Зурек и другие, использовала совершенно другую систему и окружение. Они состояли из одинокого атома азота, стоящего на месте атома углерода в кристаллической решётке алмаза – т.н. азото-замещённая вакансия в алмазе, или NV-центр. Поскольку в атоме азота на один электрон больше, чем в атоме углерода, лишний электрон не может найти себе пару у соседних атомов углерода и сформировать химическую связь. В итоге неспаренный электрон играет роль одинокого «спина», представляющего собой нечто вроде стрелы, указывающей вверх или вниз, или, в общем случае, находящейся в суперпозиции обоих направлений.

Спин может магнитно взаимодействовать с ядрами углерода, существующими в атоме в виде изотопа углерод-13, и составляющими около 0,3% от общего количества атомов углерода. У этих изотопов, в отличие от более распространённого углерода-12, тоже есть спин. В среднем каждый спин NV-центра сильно связывается с четырьмя спинами углерода-13 на расстоянии в 1 нм.

Управляя и отслеживая спины при помощи лазеров и радиоимпульсов, исследователи могли измерять, как изменение спина азота отзывается в изменении ядерных спинов окружения. Как писали они в препринте работы в прошлом сентябре, они также увидели характерную избыточность, предсказываемую КД: состояние спина азота «записывается» в виде множества копий в окружении, и информация, касающаяся спина, быстро насыщается при увеличении объёма рассматриваемого окружения.

Зурек говорит, что поскольку эксперименты с фотонами создают копии искусственным образом, в виде симуляции реального окружения, они не включают в себя процесс отбора, избирающего «естественные» указательные состояния, устойчивые к декогеренции. Исследователи сами назначают указательные состояния. При этом алмазное окружение реально вызывает указательные состояния. «У схемы с алмазом есть свои проблемы из-за размера окружения, — добавил Зурек, — но оно, по крайней мере, естественное».

Обобщение квантового дарвинизма


Пока что КД держится. «Все эти исследования обнаружили то, что ожидалось, по крайней мере, приблизительно», — сказал Зурек.

Ридел говорит, что вряд ли можно было ожидать обратного: по его мнению, КД – это просто тщательное и систематическое применение стандартной квантовой механики к взаимодействию квантовой системы с окружением. И хотя на практике большинство квантовых измерений провести практически невозможно, если достаточно сильно упростить измерения, то прогнозы будут ясны, сказал он: «КД похожа на внутреннюю проверку квантовой теории на непротиворечивость».

Но хотя эти исследования, на первый взгляд, согласуются с КД, их нельзя считать доказательством того, что эта теория является единственно верным описанием процесса возникновения классического мира, или даже того, что она полностью корректна. Для начала, говорит Кабелло, три эксперимента дают только схематические версии того, из чего состоит реальное окружение. Более того, эксперименты не исключают других способов появления классической картины мира. Теория «распространения спектра» [spectrum broadcasting], разработанная Павлом Городецким и его коллегами из гданьского технологического университета в Польше, к примеру, пытается обобщить КД. Теория распространения спектра (которую пока проработали для нескольких идеализированных случаев) касается состояний запутанной квантовой системы и её окружения, выдающих объективную информацию, которую многие наблюдатели могут получить, не нарушая состояния системы. Иначе говоря, она пытается гарантировать не только то, что разные наблюдатели могут получать доступ к копиям системы в окружении, но и то, что в процессе доступа они не влияют на другие копии. Это тоже является свойством по-настоящему «классических» измерений.

Городецкий и другие теоретики также пытаются включить КД в теоретическую платформу, не требующую произвольного разделения мира на систему и её окружение, а просто рассматривающую то, как классическая реальность появляется из взаимодействий различных квантовых систем. Патерностро говорит, что задача обнаружения экспериментальных методов, способных определить очень тонкие различия между предсказаниями этих теорий, может оказаться трудной.

И всё же исследователи не оставляют попыток, и они сами по себе должны улучшить наши возможности изучения принципов работы квантового мира. «Лучший аргумент в пользу проведения этих экспериментов, вероятно, состоит в том, что это хорошее упражнение, — сказал Ридел. – Прямая демонстрация КД может потребовать проведения очень сложных измерений, расширяющих границы возможностей существующих сегодня лабораторных технологий». Единственный способ понять, что означают наши измерения, судя по всему – это проводить измерения лучшего качества.
Поддержать автора
Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 98

    0
    На мой взгляд КД — это попытка связать законы квантовой механики с законами макромира. И это при том, что многие законы и принципы взаимодействия неизвестны, либо не до конца понятны, например квантовая запутанность.
      +3
      Сдаётся мне, это просто попытка разгрузить мозги от непонимания привлечением сугубо гуманитарной концепции.
      В действительности достаточно давно ведь понятно, что
      — Лагранжиан (ОТО) в Гамильтониан (СМ) переводится только уравнением с бесконечным числом членов.
      — Квантовая картина переходит в макромир за счёт суперпозиции не двух несчастных частиц, а всех, составляющих макромир. То самое бесконечное число членов.

      Что тут добавить-то можно?
        +3
        А в мире бесконечное количество частиц?
          0
          В мире — Большая модель, которую теоретически невозможно рассчитать за время до существенного изменения состояния модели.
          Потому «все» — вполне строго.

          Впрочем, если угодно, можно рассмотреть и отличие от бесконечности. Именно степенью этого отличия и определяется вариабельность Вселенной. Она может быть разной (с человеческой точки зрения) в любой момент — ровно в тех пределах, каких не хватает (с человеческой точки зрения) её количеству частиц до бесконечности.
            0
            Похоже, что это некое ваше собственное видение. А что такое выше было «СМ»? статистическая механика?
            Мои смутные представления о физике говорят мне, что теория построенная на Лагранжиане говорит о том, по какому пути пойдет система если конечное состояние известно. Теория, основанная на Гамильтониане напротив позволяет вычислить следующее состояние на основании текущего. Переход от первой ко второй теории требует «уравнения с бесконечным числом членов»?
            В чем здесь аналогия с квантовым и классическим миром?
              –1
              что такое выше было «СМ»?
              СМ — Стандартная модель квантовой механики, весьма традиционная аббревиатура. Думал, упоминание Гамильтониана всё уточняет. Sapienti sat.
              Похоже, что это некое ваше собственное видение.
              Конечно, собственное. Было бы чужое — я бы указал.
              Но, что конкретно Вас смущает? Понятие Большой модели? Оно не моё. Можно было бы привлечь формулировки из термодинамики и/или теории информации, но лучше ведь не стало бы.
                0
                Стандартная модель, это в основном о там, как работают фундаментальные взаимодействия. ОТО туда математически никак не вписывается и для этого понадобилась теория струн. Ваше утверждение было об этой проблеме возможно.
                Вторая часть уже совсем непонятна:
                — Квантовая картина переходит в макромир за счёт суперпозиции не двух несчастных частиц, а всех, составляющих макромир. То самое бесконечное число членов.
                  +1
                  Стандартная модель, это в основном о там, как работают фундаментальные взаимодействия. ОТО туда математически никак не вписывается и для этого понадобилась теория струн.
                  Извините, я в таких терминах разговаривать не могу. В смысле — не вижу смысла во фразе.
                  Вторая часть уже совсем непонятна
                  Вот уж тут — что непонятного? Не бывает суперпозиции только двух частиц. Просто не бывает — вообще. Учёные рассматривают суперпозицию двух частиц, уменьшая степень влияния прочих — да (как, к примеру рассматривают задачу двух тел, игнорируя гравитационное взаимодействие со всей остальной Вселенной). Запретить суперпозиции полностью невозможно, они есть. Макромир — это как раз результат суперпозиции всех его частиц. Что и отражается, причём строго, в сугубо математической формулировке о преобразовании Лагранжиана в Гамильтониан (или обратно) бесконечным числом членов.
                  +1
                  СМ — это вовсе не модель квантовой механики, а модель взаимодействий. И не в квантовой механике, а в квантовой теории поля, что совсем не одно и то же. Это во-первых.

                  Во-вторых, ваши рассуждения про гамильтонов и лагранжев формализмы бесконечно далеки от реальности, в принципе. У вас там буквально бессмысленный набор слов, ни одной правильной фразы.
              0

              Не исключено.

              0
              Простите, а почему абстрактная концепция — сугубо гуманитарная?
                +5
                Потому, что базируется на ложном понимании дарвинизма. Например, вот это:
                Как и в естественном отборе, выживают те, кто сделает больше копий себя.
                неверно, а вот это:
                выживающие свойства оказываются, в некотором смысле, наиболее «подходящими»
                вообще лишено смысла.

                Некорректная импликация: из-за ошибочных исходных посылок вне зависимости от результата рассуждений — рассуждения верны. Это и обманывает.
                  0
                  Базироваться она может на чём угодно, сам же процесс — голая математика. Аналогия разных природных явлений никогда не бывает полной, говорить можно только о сходстве математического описания.
                  Для решения некоторой задачи генетическим методом, я просто постулирую, что у следующее поколение генерируется некоторым алгоритмом (условно опустим описание), а для отбора «выживающих» используется некоторая целевая функция (тоже, условно опустим). И если у меня «генотип», генерируемый алгоритмом, взаимно однозначно связан с «фенотипом», проверяемым целевой функцией, то отбор идёт практически по Дарвину. Без Менделя.
                    0
                    Базироваться она может на чём угодно, сам же процесс — голая математика.
                    Вот как раз голая математика и утверждает, что базироваться на чём угодно нельзя.

                    Описание генетических алгоритмов у Вас сильно не соответствует тому, что написано в статье, обратите внимание. Там — неверно.
                    «Практически по Дарвину» не бывает. Бывает выполнение аксиом эволюции (для естественного отбора — четырёх), бывает не выполнение. В последнем случае то, что получается — не естественный отбор и не дарвинизм. Среда выполнения на определение влияния не имеет (биология, мемы, программы...). Эволюция — математична.
                      0
                      Бывает выполнение аксиом эволюции (для естественного отбора — четырёх), бывает не выполнение.

                      Поделитесь ссылкой. А то гугл по запросу «аксиомы эволюции» какую-то лажу выдаёт.
                        0
                        тут у меня прямо каша в голове. Не про аксиомы, а про то, как писать. На статью здесь — явно мало. Хотя всеобщая (не только у гугла) путаница в наличии: биологам обычно не даётся математизированный подход, а у остальных при заявленном дарвинизме в голове, на самом деле, креационизм. Никуда не денешься, культура, века воспитания.

                        Но коммент — ну, будет каша. Не возражаете, если я завтра отпишусь в личку, а потом уже придумаем, стоит ли вообще мне писать? В личке обычно гораздо легче согласоваться и понять.
                          0
                          на самом деле, креационизм

                          Обычно, платонизм.

                          Но тут вот в чём дело, Вы сказали про четыре аксиомы. Значит Вы сами их знаете? Тогда что мешает процитировать? Какая каша?
                            0
                            Ну, посмотрим…

                            0. Определение: эволюция == накопление необратимых изменений.
                            1. Аксиома наследования: потомки похожи на предков. Хоть чем-то, хоть мелочью.
                            2. Аксиома изменчивости: потомки отличаются от предков. Хоть чем-то, хоть мелочью.

                            В среде, где выполняются эти аксиомы, за конечный срок будут одновременно представлены все варианты, доступные в данной среде.
                            И — никакой эволюции, потому что все варианты есть, были миллион лет назад и будут через миллион лет.

                            3. Аксиома эволюции: существует смерть.
                            Неважно, какая и каким способом. Пусть, к примеру, раз в миллион лет падает метеорит и кого-то давит.
                            Важно, что носитель исчезает, а вместе с ним исчезают его специфические наследуемые свойства.
                            Эквивалентное утверждение: среда диссипативна.

                            В среде, в которой выполняются эти три аксиомы — уже будет эволюция aka необратимые изменения. Но — какие именно ветви наследования останутся, какие исчезнут — вопрос чисто вероятностный. Однако — это будет эволюция, состояние системы в любой момент времени (длиннее кванта — периода размножения) будет не таким, каким оно было ранее и будет потом.

                            И, наконец, четвёртая аксиома:
                            4. Аксиома естественного отбора: Вероятность смерти зависит от свойств объекта.

                            В среде, в которой выполняется и эта аксиома, будет идти естественный отбор.
                            на самом деле, креационизм
                            Обычно, платонизм.
                            Я бы даже сказал «ламаркизм», но намеренно оставил наиболее общее слово.
                              0
                              Интересное предложение, но как мне кажется, недостаточно строгое.

                              Предлагаю следующую модификацию
                              1. Потомки наследуют черты родителей.
                              2. Потомки также могут иметь черты, которых не было ни у одного из родителей.
                              3. Вероятность оставления потомства разными особями — различна.
                              4. Вероятность оставления потомства зависит от свойств особи.

                              Смерть — служит для контроля численности популяции, но не является единственным возможным вариантом обнуления вероятности оставления потомства.

                              Я бы даже сказал «ламаркизм», но намеренно оставил наиболее общее слово.

                              Категорически не согласен. Ламаркизм, это не креационизм, а вполне эволюционный процесс, который можно формально описать. Причём, нередко, поисковые алгоритмы имеют его признаки.
                                0
                                1 и 2 — не вижу разницы. Ну, переставим слова.
                                3 — абсолютно неважно. Эта аксиома ничего не меняет. Что изменится, если вероятность будет одинаковой? Наличие/отсутствие эволюции как от этого зависит? На самом деле, даже плохо: важен сам факт вероятности, то есть отсутствия потомства или возможности его существования. Кроме того, о потомстве говорить вообще не обязательно, ничего не запрещает объектам быть вечными (пока не придавит метеоритом).
                                Итого: «возможна смерть» — гораздо более корректная формулировка. С какой именно вероятностью возможна, совершенно неважно. Любая смерть переводит в систему в необратимое положение — то есть, появляется эволюция.
                                4. Опять та же ошибка: наличие потомства вовсе не обязательно. Если через 100500 миллионов лет объект существует — существуют с полным успехом и его свойства (наследственная информация). Важна именно вероятность смерти, вычёркивания информации. И, в данной аксиоме, зависимость этой вероятности от свойств объекта (того, который представляет его наследственную информацию в данный момент).

                                В действительности можно было бы (и правильно было бы) перейти в термины «эгоистичного гена», шероховатости с потомством бы убрались. Но тогда другие сложности в общении появились бы — сначала нужно было бы согласиться с концепцией.

                                О ламаркизме и проч.
                                Во-первых
                                хочу, хм, заочно, извиниться перед великим Ламарком. То, что сейчас здесь называется ламаркизмом — именно не так много общего с тем, что он имел в виду. Ну да ладно.

                                Ламаркизм — изменение объекта по причине его внутренних устремлений. Внутренние устремления не могут быть объективно сформированными (это разрушит парадигму), значит, они возникают идеально. Это и есть креационизм. Что-то или кто-то создал. Не сам объект, так его внутренние устремления. Платонизм — тот же креационизм, просто без конкретизации абстрактной идеи — она просто есть, ничем не создана. Ну, без разницы.
                                Впрочем, эту часть, философскую, мне бы развивать не хотелось — современную философию не уважаю, мягко говоря. А до-физическая представляет только исторический интерес.

                                Ну, и — я не имею в виду, что «ламаркизм» плох. Просто это не эволюция, не задаётся необратимость. В программах, кстати, ламаркизм вполне возможен и может быть даже успешен. Роль Создателя при этом выполняет, ессно, программист, он-то и вкладывает «идею совершенствования». Однако, ещё раз скажу: это поиск решения, но не эволюция.

                                Кстати, я же предупреждал, что коротко и согласно — не выйдет? И это я ещё формулировать про половой отбор не стал :-)
                                Наверно, всё-таки, отложу, попробую сделать более цельное изложение, но — позже. Пока у меня где-то до конца года в планах на авиационные темы писать, голова отвлечена (если даже не учитывать, что надо бы иногда работать).
                                  0
                                  3 — абсолютно неважно.

                                  Как раз наоборот
                                  Что изменится, если вероятность будет одинаковой?

                                  Исчезнет то, что мы называем отбором. Начисто.

                                  4. Опять та же ошибка: наличие потомства вовсе не обязательно.

                                  Наоборот. Нет потомства — нет наследственной информации. Просто по определению. Разновероятная гибель когда-то как-то возникших, но не размножающися объектов — это и есть чистейший креационизм.

                                  В действительности можно было бы (и правильно было бы) перейти в термины «эгоистичного гена», шероховатости с потомством бы убрались.

                                  Верно. Необходимость размножения проявилась бы особенно отчётливо.

                                  Простите, я так и не понял, на кой леший Вы вплетаете всю эту лирику в чисто математическую задачу.
                                    0
                                    Я, как и писал, не настроен разводить дискуссии именно сейчас. Замечу напоследок, что насчёт размножения — Вы совершенно не правы, и именно парадигма «эгоистичный ген» это показывает.
                                    Кроме того, не уподобляйтесь моему начальству, которое всё, что сложнее бинома Ньютона, объявляет наукой. До математики мы далеко не добрались. Пока что только логика (даже не матлогика), что, впрочем, я люблю.

                                    Ну, и, паrдон, я прервусь — и, наверно, надолго. Другое сейчас интересует. Может, позже вернёмся, обдумав и на новом уровне. Спасибо за общение.
                                0
                                1. Определение: эволюция == накопление необратимых изменений.

                                Что значит "накопление изменений"? Изменения — это нечто, что можно копить? Т.е. А изменилось на Б, и в каком-то накопителе откладывается информация "А изменилось на Б"?


                                Стандартное математическое определение эволюции — это дифференциальное размножение. Т.е. есть некий репликатор, он производит свои несовершенные копии (отсюда "размножение"), эти копии производят новые копии, скорость воспроизведения варьируется в зависимости от свойств репликатора, свойств окружающей его среды и их взаимодействия, и те репликаторы, которые в своей среде размножаются чуточку быстрее (отсюда "дифференциальное"), получают кумулятивный экспоненциальный рост доли в общей численности — чисто математически. Наличие смерти математически не обязательно — если среда бесконечной ёмкости и все экземпляры всех поколений существуют одновременно, то рост доли в общей численности будет таким же экспоненциальным (а может даже гиперэкспоненциальным за счёт того, что предки продолжают размножаться). В реальности, конечно, таких бездонных сред нет, поэтому рост популяций более умеренный (логистический, например).

                                  0
                                  Эволюция — переход в необратимое состояние. Я сформулировал это как «накапливаются изменения», необратимые отличия состояния Б от состояния А.

                                  Я, как и писал, не настроен разводить длинные разговоры в том числе потому, что термин «эволюция» трактуют кто во что горазд. Вот Вам вольно определять её численностью — а на мой взгляд, это полная бессмыслица.
                                    0

                                    Это не мне вольно, это современное и общепринятое определение естественного отбора — и оно даётся именно через числа. Это самый что ни на есть дарвинизм, так как принцип сформулирован ещё Дарвиным, только он рассматривал численность особей вида, а позже стали рассматривать частоты аллелей (как более базовых репликаторов). Остальное — детали.


                                    Вы написали "Эволюция — математична." — но если у вас нет чисел, то и математики у вас нет.

                                      0
                                      Нет, неверно. Но, извините, я действительно отложу.
                                      математики у вас нет
                                      Отвечу самоцитатой:
                                      До математики мы далеко не добрались. Пока что только логика (даже не матлогика), что, впрочем, я люблю.
                0

                Так разве там не об этом говорится? Только "попытку" заменяем на "теорию", и получаем утверждение, которое полностью соответсвует содержанию статьи.

                  0
                  все нормально.
                  вспоминаем принцип неопределенности. Это первый шаг.

                  Потом вспоминаем про влияние наблюдателя и факта наблюдения, когда неопределенность с одной стороны устраняется, а с другой увеличивается (чем точнее знаешь одно, тем менее точно другое) из за того, что наблюдатель воздействует на объект

                  последний шаг — приравнять воздействие наблюдателя к воздействию окружения (среды).

                  И все!
                  +3
                  Вообще говоря, описанная картина — это вполне типичная картина, возникающая у любого кто изучает КМ. Ее элементы есть уже начиная с Фейнмановских лекций по физике. Т.е. здесь нет ничего загадочного или прорывного. К сожалению.
                  Квантовая механика довольно проста, и изучена вдоль и поперек, это вовсе не какая-то гипотетическая теория, вроде теории струн. Основная часть физиков, если у них спросить, ответят, что копать основы КМ больше нечего, уже все понятно. Этот математический узел — и есть основа мира потому что так оно устроено. Этот узел именно такой а не иной потому, что иной не позволил бы миру нормально существовать и по причинам, которые нам, находящимся внутри этого мира возможно не понять никогда.
                  Никто не может знать наверняка, что эти физики правы, но серьезных поисков еще каких-то объяснений КМ сейчас в реальности никто не ведет. Все сенсационные теории на 99% предназначены для журналистов.
                  Ключевая и самая честная фраза здесь: «Лучший аргумент в пользу проведения этих экспериментов, вероятно, состоит в том, что это хорошее упражнение». Т.е. развивая экспериментальную базу можно понемногу стать «своими» в квантовом мире, сделать существующие теоретические методы более эффективными и т.д. а там будет видно.
                  В этом смысле мы можем назначить пылинке объективное «местоположение», не потому, что оно у неё «есть» (что бы это ни значило), а потому, что состояние её местоположения может отпечатать множество своих копий в окружающей среде, так, что разные наблюдатели придут к консенсусу.
                  Допустим, эта пылинка висит в меж-звездном пространстве. Дальше, она излучает множество фотонов во все стороны. Наблюдатели в разных концах вселенной через сотни лет ловят эти фотоны и получают частичку информации о положении этой частицы. При этом консенсус относительно положении частицы будет наблюдаться между наблюдателями, которые вообще никак не связаны друг с другом и разделены световыми годами. Допустим, эти наблюдатели получили бы противоречивую информацию о состоянии частицы. Тогда они смогли бы узнать об этом только через сотни лет, когда встретились бы или послали друг-другу сигнал. Как такой отложенный консенсус заставляет частицу находиться в определенном месте уже сейчас? Т.е. образ с отбором для меня очень мало что объясняет. Скорее можно говорить о естественном отборе вселенных без противоречий в мультиверсе. Или мне больше нравится — отбор вселенных с сохранением информации (обратимости) в мультиверсе.
                    0
                    >> Этот узел именно такой а не иной потому, что иной не позволил бы миру нормально существовать и по причинам, которые нам, находящимся внутри этого мира возможно не понять никогда.

                    Отлично! Не понять никогда! Ну да, на этом очень правильно заканчивать любой спор, ведь контраргументов против религии в принципе не существует.

                    И да, а что такое «нормально существовать»? По мне так всё просто — существует, да и ладно. Но вот вижу, что некоторым нужно что бы ещё и «нормально» существовал. А это как? По канонам, что ли?

                    Консенсус о недоказанном обычно ведёт именно к религиозному фанатизму и всяческим нехорошим последствиям, чем вы и заразились. Разве нет?
                      +2
                      Консенсус о недоказанном обычно ведёт именно к религиозному фанатизму и всяческим нехорошим последствиям, чем вы и заразились. Разве нет?
                      Нет. У меня даже есть собственная идея, имеющая шансы объяснить почему именно квадрат амплитуды вероятности, зачем нужен коллапс и все такое. Скорее всего она не верна или может даже глупа, не суть важно.
                      Отлично! Не понять никогда! Ну да, на этом очень правильно заканчивать любой спор, ведь контраргументов против религии в принципе не существует.
                      Во-первых, почему мир обязан соответствовать вашим ожиданиям, что он познаваем? Во-вторых, вопросу квантовой механики 100 лет. Это много, учитывая сколько умов над этим постоянно работают. В третьих, квантовая механики затрагивает вопрос «реальности» и показывает как то что «реально» появляется из того что «может быть». Для всех этих вещей у нас нет как таковых рациональных определений и ничто не указывает, что эти определения когда-то будут.
                      Это нечто вроде лестницы в бесконечную пропасть, с нарастающим уклоном. Всегда есть надежда нащупать еще одну ступеньку, но может оказаться, что дальше будет только пропасть. Последнюю ступеньку нащупали 100 лет назад. Теперь надеемся еще на одну, хотя надежды оцениваются как довольно призрачные. Возможно придется основательно обживаться на уже известной ступеньке.
                        0
                        >> Нет. У меня даже есть собственная идея

                        Проблема в том, что идея-то в рамках разрешённого. То есть в рамках веры в правоту некоего большинства, у которого есть некий консенсус.

                        >> почему мир обязан соответствовать вашим ожиданиям, что он познаваем?

                        Ровно потому же, почему он обязан соответствовать вашим ожиданиям о его непознаваемости. То есть вы выразились именно в пользу отсутствия понимания, но возражаете против моего желания найти это понимание (мол нереально).

                        >> вопросу квантовой механики 100 лет. Это много, учитывая сколько умов над этим постоянно работают.

                        Это вообще не показатель. Вспомним для примера, сколько умов прошли мимо доказательства известной теоремы Ферма за 400+ лет с её появления.

                        >> квантовая механики затрагивает вопрос «реальности» и показывает как то что «реально» появляется из того что «может быть». Для всех этих вещей у нас нет как таковых рациональных определений и ничто не указывает, что эти определения когда-то будут.

                        Как это нет определений? Определение реальности с точки зрения физики — эксперимент. И теперь вы будете настаивать, что определений реальности нет? И по прежнему думаете, что «ничто не указывает, что эти определения когда-то будут»?

                        >> Последнюю ступеньку нащупали 100 лет назад. Теперь надеемся еще на одну, хотя надежды оцениваются как довольно призрачные. Возможно придется основательно обживаться на уже известной ступеньке.

                        И снова — вспомним теорему Ферма. И да, подобных случаев в науке немало. А вы свой частный случай выдаёте за закон природы, мол раз за 100 лет не нашли, значит всё, пора на метан.
                          0
                          По абзацам: не в рамках, не возражал я, плохой пример, у эксперимента нет формального определения, снова плохой пример.
                          0
                          почему именно квадрат амплитуды вероятности

                          Это как раз не удивительно: если мы вообще принимаем, что квантовая физика разворачивается в Гильбертовом пространстве и события описываются вероятностями, из этого с математической строгостью вытекает правило подсчета вероятностей — из теоремы Глисона.

                          А так любопытно, в чем ваша идея?
                            0
                            Это как раз не удивительно: если мы вообще принимаем, что квантовая физика разворачивается в Гильбертовом пространстве и события описываются вероятностями, из этого с математической строгостью вытекает правило подсчета вероятностей — из теоремы Глисона.
                            Ага, надо разобрать. Думал что должно быть нечто подобное но не видел раньше.
                            А так любопытно, в чем ваша идея?
                            Это скорее идея-персональный мотиватор. Идея в следующем. 1. Изучить квантовую механику хотя-бы в пределах теоретического минимума. 2. Если пункт один сработает, изучить КЭД и стандартную модель. 3. Если пункт два сработает, найти некие математические схемы представляющие собой нечто вроде обратимых недетерминированных клеточных автоматов, в которых обратимость обусловлена отбором возможных путей развития в которых информация сохраняется. Или что-то в этом направлении. Вдруг окажется, что вероятности в этих системах естественным образом будут работать в точности как в реальной вселенной с КМ. Нечто подобное, но для обычных классических автоматов пытался найти Хоофт. Философский посыл у меня такой, что информация должна сохраняться т.к. иначе прошлое и будущее мира никак не связано. При этом информация сохраняется не благодаря заданным один раз обратимым законам, вроде унитарности оператора эволюции, а вселенная (в лице изображающай ее автомато-подобной модели) выбирает путь развития с сохранением информации на каждом шаге, результатом чего являются законы, унитарность, сохранение энергии и прочее.
                            Если бы удалось получить хоть какую-то схему, в которой это работает, то в рамках нее можно попытаться воспроизвести стандартную модель и дальше гравитацию. Или лучше понять мотивации вселенной к КМ.
                              0
                              Ага, надо разобрать. Думал что должно быть нечто подобное но не видел раньше.

                              Есть еще вот Журек, прямо хорошая статья.

                              А ваш замысел прямо титанический, успехов!
                      –1
                      Именно из-за этой избыточности и существуют объективные классические свойства. Десять наблюдателей могут измерить местоположение пылинки и обнаружить её в одном и том же месте, поскольку каждому доступна отдельная копия информации. В этом смысле мы можем назначить пылинке объективное «местоположение», не потому, что оно у неё «есть» (что бы это ни значило), а потому, что состояние её местоположения может отпечатать множество своих копий в окружающей среде, так, что разные наблюдатели придут к консенсусу.

                      А мне одному вся эта история про консенсус, избыточность и множество копий информации напоминает блокчейн?
                      Такое ощущение, что это такой способ вычислять нашу физику используется — делать это распределённо с огромной избыточностью. А целостность обеспечивается вот таким вот «пруф оф лайф».
                        0
                        И даже наоборот. Когда я первый раз прочитал про блок-чейн, мне показалось что это похоже на то как КМ порождает классический мир.
                        Частица похожа на узел, который как бы отправляет в блокчейн все возможные варианты своего возможного поведения и тут же взламывает блокчейн, бесследно подчищая все следы всесенной информации до того, как майнеры успели связать этой информацией достаточно много других блоков. В какой-то момент достаточно много майнеров успевают сделать достаточно много работы, и тогда результат фиксируется в истории на вечно (коллапс волновой функции).
                        Получается, что нет никакого текущего состояния у частицы. В каждый момент она еще может удалить только что отправленное состояние из блокчейна. Но если посмотреть историю, то там будет четко фиксированная история.
                        Соответственно, нет ответа на вопрос «в какой момент происходит коллапс волновой функции». В истории это четко определенный момент, но в реальности это длительный процесс декогеренции состояния.
                        0
                        Что-то мне все это напоминает игру в сапера. Каждая отдельная клеточка в начале игры — в суперпозиции. Но по мере открытия этих взаимосвязанных клеточек, все поле вероятностей схлопывается к (в идеале) единственно возможной реальности.
                          0
                          Отвечу сам себе. Тут конечно под закрытыми клеточками по факту уже есть сгенерированная реальность. Так что сравнение, наверное, не совсем корректно. С другой стороны, любопытно, а были ли попытки написать сапер, поле которого генериться по мере открытия игроком новых клеток? Хм…
                            0
                            Не плохой пример, но как только начинаешь продумывать детали, то все «рушиться». В таком сапере все сведется к псевдослучайной последовательности, а тут вопрос, ммм «немного» сложнее)… по крайней мере на данном этапе.
                              +1
                              Можно сделать. Например, ввести правило, согласно которому в каждой замкнутой области может быть только четное число мин.
                              В тот момент, когда игрок открывает клетку, он может создать новую область, нарушив правило четности. Тогда прежде чем открывать клетку нужно перебирать возможные варианты текущего размещения мин и выбрать другое расположение, такое при котором правило не будет нарушено. Лишние мины для которых не нашлось места можно временно убирать с поля.
                              В этом случае с одной стороны, все мины могут быть обнаружены, но с другой стороны их положение не определено в каждый текущий момент.
                              Назвать «квантовый сапер», и продавать. Идея бесплатная, если микрософт не засудит.
                                +1
                                Можно в принципе сделать кол-во мин приблизительным. Тогда можно упростить генерацию, не гоняясь за единственно возможным вариантом, и еще больше сделать игру случайной, при этом не поменяв правила для игрока. С той лишь разницей что игрок до открытия самой последней клетки не может быть уверен в том, что мин кончились. Впрочем такое лучше проверять живым геймплеем — такая мелочь может как убить всё, так и, напротив, сделать более увлекательным.
                                  +1
                                  В квантовом сапере игроков должно быть несколько, и правил много, например четности бомб на поле, симметрии их расположении от разных точек поля и тд. а поле бесконечное.

                                  Так вот, играя совместно, они будут видеть что все законы всегда сохраняются и это работает так, как будто компьютер перемешивает все бомбы после каждого хода, тщательно сохраняя все правила, т.е. сам решает головоломку.

                                  Проблема в том, что быстродействие компьютера ограничено, а выполнение правил можно проверить по всей бесконечной плоскости в любом месте на любом расстоянии.
                                0
                                В самом каноническом сапёре поле генерится после первого клика. Это чтобы игроки на первом клике не подрывались (на втором можно). Так что, практически все реализации сапёра традиционно генерируют поле «по мере открытия». Ну и что-то смутно помнится про версию, которая до последнего избегала подрыва, перераспределяя мины под ещё неоткрытые клетки, пока была такая возможность. Но тут уже могу соврать. Кстати, был ещё квантовый сапёр, пока его с Google Play не выпилили.
                                  0
                                  В принципе, результат такой игры ничем внешне не будет отличаться от предварительно сгенерированного.
                                    0
                                    Для игрока который не читерит и не подглядывает в память — да.
                                    Хотя я вот подумал. Есть такой тонкий момент в понятиях. Когда поле уже сгенерированно, тогда открывая клеточки, игрок увеличивает свою вероятность угадать положение мины. В квантовом сапере кружа вокруг какой-то закрытой клетки и открывая клетки вокруг, игрок влияет не на вероятность обнаружения, а на вероятность того, что она там действительно будет. Я не уверен что это тождественно. Хотя внешне действительно будет сложно отличить одно от другого.

                                    При определенном подходе эту идею можно развить в стратегию, и добиваться того, что мины начнут кучковаться в какой-то области к примеру :)
                                      +1
                                      Вот он, главный вопрос. Будет, в том то и дело. Я затрудняюсь сходу придумать аналогию. Если Вам интересно, прочитайте про неравенство Белла.

                                      Ваш вариант с заранее генерированной картой, даст результат отличающийся от экспериментального — это как скрытые, но объективно существующие параметры. Неравенство Белла, показывает что их не должно быть ни в каком виде.

                                      Рискну предложить:
                                      www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st6508.pdf

                                      Я попробую подобрать аналог.
                                  0
                                  Это скорее не «Сапер», а игра «Жизнь» где состояние каждой клетки динамически определяется состоянием соседних, и в свою очередь своим состоянием влияет на состояние каких-то из этих соседних клеток.
                                    0
                                    Кстати, да. Тоже подходит. Этакая флуктуация поля )))
                                    Единственно, что в сапере есть «состояние суперпозиции», пусть мнимое. Но есть. В «жизни» все таки как-то не так…
                                  0

                                  По большей части все эти концепции призваны понять где корректно проводить грань между классической и квантовой физикой. Однако как говорил тот же Зурек, проблема наблюдателя не имеет решения в физическом контексте и остается областью эзотерики и спекуляций.

                                    +2
                                    Не очень понятно, почему бы она не имела решения. Я вполне могу представить теорию в которой есть строго правило для определения наблюдателя. Скажем, по количеству степеней свободы или энтропии системы. Не знаю, как именно, но не вижу фундаментального ограничения.
                                      0

                                      Видимо потому, что упирается вопрос что есть сознание, и в итоге приводит к идеям вроде солипсизма. Можно строго определить "стороннего наблюдателя" как квантовую или классическую систему, но с определением "наблюдателя-себя" будут проблемы даже в классической механие. Благо, что классика постулирует существование объективного мира, не зависящего от наблюдения.
                                      Поэтому ни одна концепция не разрешает фундаментальные "парадоксы" вроде кота Шредингера, и КД на это тоже не предендует.

                                        0
                                        Ну да, я, конечно, не имел в виду наблюдателя как сознательное существо. Скорее просто разделение систем на «объект измерения», «наблюдатель» и «все остальное». Я-то совершенно уверен, что сознание и наличие разумного наблюдателя не играет никакой роли в квантовых процессах.

                                        Поэтому ни одна концепция не разрешает фундаментальные «парадоксы» вроде кота Шредингера, и КД на это тоже не предендует.

                                        Да, КД — не про интерпретацию квантовой механики, так что она не решает никакие парадоксы, а скорее пытается разобраться с проблемой т.н. pointer states — почему именно состояния, заданные координатой, оказываются наиболее устойчивыми к воздействию окружения.

                                        А вот если вы будете смотреть на именно интерпретации КМ, там вполне у вас большой выбор есть таких, которые решают (или пытаются) всякие парадоксы более или менее успешно.
                                          0

                                          А разве в КМ имеется какой-либо смысл в наблюдателе, который не является субъектом? В этом же основная проблема, переход от объекта (состояния) к субъекту (наблюдателю).


                                          Я-то совершенно уверен, что сознание и наличие разумного наблюдателя не играет никакой роли в квантовых процессах.

                                          Иначе, будет разрушен принцип причинности, без чего не может существовать современная физика. Но этот принцип базируется на вере. Видимо это и подразумевалось под спекуляциями и эзотерикой.

                                            +1
                                            А разве в КМ имеется какой-либо смысл в наблюдателе, который не является субъектом?
                                            Да, разумеется! Точнее, это зависит от интерпретации КМ, конечно. Но в большинстве интерпретаций наблюдатель как субъект, обладающий сознанием, не нужен. «наблюдатель» — это очень неудачное слово просто. Процесс «наблюдения» не нуждается в человеке, любое необратимое взаимодействие является наблюдением. Соответственно, любой процесс, производящий это необратимое взаимодействие (скажем, фотодиод) — наблюдатель.

                                            Собственно, только в интерпретациях, где коллапс волновой функции происходит непосредственно в голове у людей (или ВФ вообще интерпретируется как эпистемологическая, а не физическая сущность как в QBismе).

                                            Иначе, будет разрушен принцип причинности, без чего не может существовать современная физика.
                                            Не понимаю, как разумность наблюдателя связана с принципом причинности?
                                              0

                                              Согласен по поводу интерпретаций. Касательно разумности, если сознание не влияет на квантовые процессы, то является ли истинным (верным) утверждением, что квантовые процессы в конечном счёте влияют на сознание, или даже формируют его, согласно принципу причинности?

                                                0
                                                На мой взгляд — однозначно да. Мне импонируют идеи Метцингера, что сознание вторично относительно тела (т.е. сознание просто интерпретирует постфактум то, что делает тело), а наше «я» возникает как процесс этой интерпретации.

                                                Более того, я придерживаюсь чистого натурализма: все изначально можно описать законами физики, так что, например, фундаментально свободы воли не существует, а наше восприятие таковой — чисто эмерджентый феномен, по сути дела нужный для удобства приблизительного предсказания поведения людей.
                                                  0

                                                  Именно эта логика лежала в основе выведенной мной связи. Я, и не только я, нахожу эту модель идеалистической, в чем и выражаются такие характеристики как спекуляция, либо эзотерика. Для меня лично в этом нет никаких противоречий. И чтобы окончательно закольцевать тему, воспользуюсь Вашим термином, и скажу что все это в любом случае остаётся вопросом интерпретации.

                                                    0
                                                    Я, наверное, вас не очень понимаю: в чем идеалистичность этой модели и где тут спекуляция или эзотерика?
                                                    Что касается интерпретаций — я имел в виду конкретный термин по отношению к квантовой механике. Модели сознания — не интерпретации, так как у нас собственно нет теории сознания, которую можно было бы интерпретировать, в отличие от квантовой механики.
                                    –4
                                    Городецкий и квантовая неопределенность. Где-то я уже это слышал, только я думал, что это фантастика или фентези. Почему статья в категории Физика?
                                      –2

                                      Катющика на вас нет.

                                        –2
                                        Есть формулы и они работают! Остальное это интерпретации и гуманитарщина.
                                          +2
                                          Два квантовых объекта, взаимодействуя, «запутываются» друг с другом, входя в общее квантовое состояние, в котором вероятности их свойств начинают зависеть друг от друга.
                                          С ростом количества столкновений с другими молекулами воздуха запутанность распространяется, и суперпозиция, когда-то относившаяся только к этому атому, становится ещё более рассеянной.

                                          Из статьи не очень понятно, а почему этого недостаточно? Зачем нужны остальные сложности с копиями и окружением?
                                          Вроде же все просто — при взаимодействии квантовое состояние становится общим, реализуются все возможные варианты, внутри границ этого состояния в каждом из вариантов классические результаты, для внешних взаимодействий все еще квантовые.

                                            +2
                                            Хорошая иллюстрация переход кв. систем подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна (конденсат) и Ферми-Дирака в классическое распределение Максвелла-Больцмана для газа, при повышении температуры и низких концентрациях. Квантовые состояния частиц переходят в хаотическое движение с разными скоростями и положениями. Причем исходная система может быть, как микроскопическая, так макроскопическая, для конденсата Б-Э. Видимо исследователей интересует тонкости механизма такого перехода. И интерес это связан с тем, как эффективно бороться с ним, в частности в связи с проблемами декогеренции в кв. компьютерах.

                                            Вообще ситуация с сотней интерпретацией КМ возможно говорит не о проблеме с квантами, а о проблеме с когнитивными возможностями мозга самого человека. Вероятно это состояние некой сатурации этих возможностей, в области абстрактного мышления и представления.
                                            +1
                                            Но хотя эти исследования, на первый взгляд, согласуются с КД, их нельзя считать доказательством того, что эта теория является единственно верным описанием процесса возникновения классического мира

                                            Но строго говоря, никакие подтверждения не могут быть доказательством того, что теория является единственным верным описанием чего-либо. Опровергнуть теорию можно окончательно. А подтвердить окончательно невозможно. Всегда сохраняется вероятность, что появится какая-то другая теория ещё более точно предсказывающая результаты наблюдений.
                                              –1
                                              Атому, к примеру, обычно нельзя приписать определённое местоположение – мы можем лишь рассчитать вероятность найти его в том или ином месте.

                                              А как же мультик с мальчиком из атомов? Там вроде все было очень четко в определенном месте.
                                                0
                                                Как бы это сказать. Электронный микроскоп — это не тоже самое, что увеличительное стекло ))
                                                  0
                                                  А где я утверждал обратное? Вроде эксперимент с построением атомов четко показывает что мы не просто знаем где будет атом, а даже может с уверенностью показать его следующее местоположение в динамике, разве нет? Разве анимация из атомов это не показывает?
                                                    0
                                                    Электронный микроскоп показывает некую интерпретацию реальности. Он, насколько я понимаю, показывает некую условную визуализацию атома в месте его наиболее вероятного нахождения, но на основании этой картинки нельзя делать вывод о том, что атом реально «выглядит» таким образом и говорить, что «атом находится в этом месте». Это всё условность, основанная на вероятностях. Так понятно? :)
                                                    0
                                                    А при чём тут электронный микроскоп?..
                                                      0
                                                      А через что в IBM снимали мультик про мальчика из атомов? Я могу путать, конечно.
                                                        0
                                                        Разумеется, что там использовался зондовый микроскоп. Только зондовые микроскопы различают отдельные атомы.
                                                        И, кстати, классический электронный микроскоп вовсе не «показывает некую интерпретацию реальности», а строит изображение с помощью линз (правда электростатических, а не оптических).
                                                    0
                                                    Там усреднённое положение атомов. В каждый конкретный момент времени он несколько сдвинут от этого среднего положения.
                                                    0
                                                    Федор Железко — директор института квантовой оптики ульмского университета в Германии
                                                    Вот за человека можно порадоваться!
                                                      0
                                                      Федор Борисович Железко, кстати, из Минска. Закончил и сделал кандидатскую на физфаке БГУ.
                                                        0
                                                        Про это была и речь.
                                                      0
                                                      Кхм… Почему мы невидим квантовых неопределённостей в реальном мире? Может в силу их микроскопичности?..
                                                      Квантовая неопределённость
                                                      Возьмём тело массой 1 мкг (это — пылинка) и неопределённость его координат в ±1 пм (надеюсь, вы не станете сейчас доказывать, что мы измеряем координаты макроскопических объектов точнее, т.к. эта величина сильно меньше размера атома). Тогда неопределённость скорости этого тела будет составлять не менее чем… ±0,1 пм/с! Дли сравнения, скорости движения континентальных плит составляют порядка 1 нм/с, т.е. в 10 000 раз выше нашей погрешности в измерении скорости пылинки, для которой нам фантастически точно известны её координаты.
                                                        0
                                                        Вопрос не в неопределенностях, а в суперпозициях. В микромире мы можем приготовить частицу в состоянии «находится одновременно тут и в соседней комнате». Почему такие суперпозиции не появляются в макроскопическом мире.
                                                          0
                                                          Во-первых, нет, мы не можем приготовить её в таком состоянии. А только в состоянии «может быть она в этой комнате, а может — в той». Измерение же её реального положения всегда даст только одну точку.
                                                          Во-вторых, такая большая размытость как раз связана с той самой формулой: у частицы фантастически мал импульс, а с ним — и неопределённость импульса, значит возрастает неопределённость координаты. У макроскопических частиц (даже если они — пылинки) даже при феноменально низких скоростях (ниже скорости движения литосферных плит) импульс уже достаточно велик чтобы неопределённость в координате была меньше размеров атома. Пылинка тоже своего рода одновременно в разных местах, просто расстояния между этими местами настолько меньше самой пылинки, что мы не можем этого заметить.
                                                            0
                                                            Во-первых, нет, мы не можем приготовить её в таком состоянии. А только в состоянии «может быть она в этой комнате, а может — в той».
                                                            В этом же вся суть: кот Шредингера одновременно и жив, и мертв. Частица одновременно в двух местах в пространстве. Так что несомненно — это же самое интересное свойство КМ
                                                            Измерение же её реального положения всегда даст только одну точку.

                                                            Ну да, коллапс волновой функции, все дела.

                                                            Про принцип неопределенности я ничего не говорил, не знаю, к чему ваше «во-вторых».
                                                              0
                                                              Ещё раз: нет, частица не в двух местах в пространстве. Нет у неё такого свойства. Она в бесконечном числе точек пространства. Макроскопический объект — тоже. Просто для него все эти точки очень-очень близко.
                                                                0

                                                                Верно! И это не частицы чего либо в прямом смысле слова, а отдельные одинаковые объекты в разных местах.

                                                                  +1
                                                                  Волновая функция частицы может быть таковой, что она обладает двумя максимумами, разнесенными в пространстве на значительное расстояние. Ее состояние может быть буквально нахождением одновременно в двух местах. Это многажды экспериментально показано, вот пример. И это не имеет отношения к соотношению неопределенности.
                                                                    0
                                                                    Двумя максимумами, но вовсе не всего две точки.
                                                                    И тут ещё как работает соотношение неопределённости: расстояние между этими максимумами ограничено длиной когерентности их микроволнового источника излучения. А длина когерентности ВНЕЗАПНО определяется как раз разбросом фотонов по энергиям, а стало быть и по импульсам.
                                                                      0
                                                                      А я где-то говорил про две точки? Речь шла о возможности частицы находиться в двух местах одновременно. Вы говорили, что это невозможно: «только в состоянии «может быть она в этой комнате, а может — в той». » Это в корне неверно. Волновая функция обладает двумя максимумами = частица находится в двух местах одновременно.
                                                                      Квантовый дарвинизм в первую очередь решает проблему отсутствия суперпозиций классических объектов.
                                                                      И тут ещё как работает соотношение неопределённости:
                                                                      Но не в том смысле, о котором вы писали в предыдущих комментах.
                                                                        0
                                                                        Волновая функция обладает двумя максимумами = частица находится в двух местах одновременно.

                                                                        Откуда вы это взяли?..
                                                                        Волновая функция (точнее — её квадрат) определяет плотность вероятности нахождения частицы в данной точке. Любой учебник по квантовой механике скажет вам это. Именно «плотность вероятности нахождения», а не «находится». Т.е. именно «может быть она в этой комнате, а может — в той». Соотношение интегралов этих двух максимумов даёт нам соотношение вероятностей нахождения частицы в каждой из «комнат».

                                                                        Но не в том смысле, о котором вы писали в предыдущих комментах.

                                                                        Нет, именно в том. Я всюду писал об одном: для макроскопических объектов неопределённость их импульса всегда столь огромна, что неопределённость их координаты радикально меньше наших возможностей по её измерению, а потому мы не видим никакого эффекта нахождения макроскопического объекта «сразу в двух комнатах».
                                                                          0
                                                                          Откуда вы это взяли?..
                                                                          До момента измерения оба варианта одинаково реальны: нельзя сказать, что частица уже находится «там», просто мы ее еще не измерили. Выбор, где мы обнаружим частицу, совершается в момент измерения (коллапс ВФ в копенгагенской интерпретации). Если частица не находится в конкретном состоянии до измерения, значит она находится сразу в обоих состояниях. Это же самая суть кота Шредингера, миллион раз обсуждалось.
                                                                          Т.е. именно «может быть она в этой комнате, а может — в той».
                                                                          Нет, не так. «Мы можем ее пронаблюдать ее в этой комнате, а можем — в той.» Квадрат модуля ВФ задает вероятность наблюдения, а не нахождения. В этом фундаментальная разница.

                                                                          Нет, именно в том.
                                                                          Нет, не в этом:) Хотя бы потому, что для негауссовского состояния (а состояние кота именно такое) неопределенность не обладает тем же математическим смыслом — вы не можете оперировать понятием второго момента для описания меры неопределенности. Более того, в общем случае функция Вигнера, описывающая квазираспределение вероятности для такого состояния, обладает отрицательными значениями.
                                                                            0
                                                                            Квадрат модуля ВФ задает вероятность наблюдения, а не нахождения.

                                                                            Ландау и Лифшиц с вами не согласны, у них чётко: «плотность вероятности нахождения частицы в том или ином месте пространства». И это не случайная оговорка, по всему четвёртому тому («Квантовая механика») стабильно идёт «вероятность нахождения частицы». Что, разумеется, не отменяет того, что это одновременно и «вероятность того, что произведенное над системой измерение обнаружит значения координат в элементе dq конфигурационного пространства».
                                                                              0
                                                                              Во-первых, ЛЛ совсем не всегда аргумент, особенно в делах нематематических. Во-вторых, я думаю там «нахождения» значит «детектирования». Вероятность, что вы найдете частицу там при измерении. А не то, что она там находится. Откройте любой современный учебник по квантам.

                                                                              Но самое главное, что можно ведь поставить эксперименты (что и проделано было множество раз) и узнать, это частица уже там находится с какой-то вероятностью, а мы не знаем, или коллапс происходит в момент детектирования. И вот они однозначно говорят, что коллапс происходит в момент детектирования, а до того частица находится в суперпозиции. Простой пример: произведите измерение в ином базисе, а-ля неравенства Белла.

                                                                              Да и даже не ищите по книгам, а просто задумайтесь: допустим мы суперпозицию частицы в положении «тут» и «там». Что это значит? Либо частица на самом деле уже там или тут (и попала туда с какой-то начальной вероятностью), но мы об этом еще не знаем. Либо частица и тут и там одновременно, и выбор происходит в момент измерения. Других вариантов в общем-то нет. Это точно не первый вариант (иначе никакие эксперименты с отоженным выбором не работали бы, не говоря о неравенствах белла). Значит это второй вариант.
                                                                                0
                                                                                Либо частица на самом деле уже там или тут (и попала туда с какой-то начальной вероятностью), но мы об этом еще не знаем. Либо частица и тут и там одновременно, и выбор происходит в момент измерения. Других вариантов в общем-то нет.

                                                                                Есть третий: частицы нет ни и там, ни там, пока мы не провели измерения. Пока волновая функция не сколапсировала, частицы нет нигде. Есть только волна, и говорить, что эта волна находится в двух местах — это как говорить, что дом находится одновременно в двух своих подъездах. Она не «находится одновременно тут и в соседней комнате», а просто занимает обе комнаты, т.к. большая.
                                                                                  0
                                                                                  Ах вот вы о чем… Ну конечно, частиц вообще нет на самом деле, это мы же для удобства говорим о «частицах».

                                                                                  И тем не менее, в рамках нашего определения частицы как локализованной волновой функции, мы вполне можем иметь два максимума у этой ВФ, значительно разнесенных в пространстве. И это не будет тем же самым, что просто очень широкая ВФ: нельзя сказать, что неопределенность по координате у частицы велика. Вы говорите, что ВФ «большая», но ее величина не задается соотношением неопределенности.

                                                                                  Еще раз повторюсь: мы можем приготовить состояние массивного объекта (пылинки) в суперпозиции здесь-там, несмотря на соотношение неопределенности из первого коммента.
                                                                                    +1
                                                                                    мы можем приготовить состояние массивного объекта в суперпозиции здесь-там
                                                                                    Анекдотец в тему. Приходит квантовик Боб в ресторан, и делает заказ:
                                                                                    — Как обычно, приготовьте мне бекон… и запутайте с яичницей!
                                                                                    Дожидается, приходит официант с блюдами, ставит перед Бобом:
                                                                                    — Приятного коллапса!
                                                                                      0
                                                                                      Главное — произвести поедание в диагональном базисе;)
                                                                0
                                                                Как Вы считаете, может ли суперпозиция, например, спинов двух запутанных фотонов представлена как их синхронная перемена, вызванная внешними воздействиями, меняющими спин то одного, то другого фотона из их пары? Насколько я понимаю «нелокальную корреляцию», такое представление суперпозиции не противоречит результатам опытов, но требует введения мгновенной связи между запутанными фотонами — их «чудовищного дальнодействия» по словам Эйнштейна.
                                                                  0
                                                                  Считаю, что если это по каким-то причинам удобно, и при этом даёт результаты, согласующиеся с экспериментом, то можете представлять и так.

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое