Сиқыршылардың досы - Википедия - Wigners friend

Вингердің досы Бұл ой эксперименті теориялық тұрғыдан кванттық физика, алдымен физик ойлап тапты Евгений Вигнер 1961 жылы,[1] арқылы ой экспериментіне айналды Дэвид Дойч 1985 жылы.[2] Сценарий а-ны жанама бақылаудан тұрады кванттық өлшеу: Ан бақылаушы W а-ны орындайтын тағы бір F бақылаушысын бақылайды кванттық өлшеу физикалық жүйеде. Содан кейін екі бақылаушы физикалық жүйе туралы мәлімдеме жасайды мемлекет кванттық теорияның заңдарына сәйкес өлшенгеннен кейін. Алайда, көпшілігінде кванттық теорияның интерпретациясы, нәтижесінде екі бақылаушының мәлімдемелері бір-біріне қайшы келеді. Бұл кванттық теориядағы екі заңның сәйкес келмейтіндігін көрсетеді: детерминистік және үздіксіз уақыт эволюциясы жабық жүйенің күйі және анықталмаған, үзіліссіз құлау өлшеу кезіндегі жүйенің күйі. Вингердің досы тікелей байланысты өлшеу проблемасы кванттық механикада оның атақты Шредингер мысық парадокс.

Вигнердің досының жалпыламалары мен кеңейтімдері ұсынылды. Бірнеше достар қатысатын осындай екі сценарий зертханада қолданыла отырып жүзеге асырылды фотондар достарына қолдау көрсету.[3][4][5][6]

Ой эксперименті

Ойланған эксперимент Вингердің досын зертханаға шақырады және досына физикалық жүйеде кванттық өлшеу жүргізуге мүмкіндік береді (бұл спин жүйесі немесе ұқсас нәрсе болуы мүмкін) Шредингер мысық ). Бұл жүйе а деп болжанған суперпозиция екі күйдің, айталық, 0 күйдің және 1 күйдің (немесе «өлі» және «тірі», Шредингер мысығында). Вингердің досы жүйені 0 / 1- де өлшегенденегіз, кванттық механика бойынша, олар мүмкін болатын екі нәтиженің бірін алады (0 немесе 1) және жүйені құлайды тиісті күйге

Енді Вингердің өзі сценарийді зертханадан тыс модельдейді, өйткені оның ішіндегі досы бір сәтте физикалық жүйеде 0/1-өлшемін орындайды. Кванттық механикалық теңдеулердің сызықтығына сәйкес Вингер бүкіл лабораторияға суперпозиция күйін тағайындайды (яғни физикалық жүйенің бірлескен жүйесі досымен бірге): зертхананың суперпозиция күйі «жүйенің күйде 0 / дос 0 «өлшеді, ал» жүйе 1 күйде / дос 1 өлшеді «.

Енді Вингер өз досынан өлшеу нәтижесін сұрасын: дос қандай жауап берсе (0 немесе 1), содан кейін Вингер «жүйе 0 күйінде / дос 0 өлшенген» немесе «жүйе 1 күйде» күйін тағайындайды. досым зертханаға 1 дюймді өлшеді. Сондықтан, досының нәтижесі туралы білген кезде ғана зертхананың суперпозиция күйі құлдырайды.

Алайда, егер Вингер «түпкілікті бақылаушы ретінде артықшылықты жағдайда» қарастырылмаса,[1] досының көзқарасын бірдей дұрыс деп санау керек, және бұл жерде айқын көрінеді парадокс ойынға енеді: Дос тұрғысынан өлшеу нәтижесі Вингер бұл туралы сұрамастан бұрын анықталған, ал физикалық жүйенің күйі құлап қалған. Құлау нақты қашан болды? Дос оларды өлшеуді аяқтаған кезде немесе оның нәтижесі туралы ақпарат Вингерге түскенде болды ма сана ?

Математикалық сипаттама

Қарапайымдылық үшін физикалық жүйе екі күйлі деп есептеңіз айналдыру жүйе мемлекеттермен және , 0 және 1 өлшеу нәтижелеріне сәйкес келеді.

Бастапқыда а суперпозиция мемлекет

және Вигнердің досымен өлшенеді () ішінде - негіз. Содан кейін, ықтималдықпен , 0 және ықтималдықпен өлшейді , 1 өлшейді.

Досының көзқарасы бойынша спин бар құлап түсті оны өлшеу кезінде оның негіздерінің біріне енеді, демек, олар спинге олардың өлшеу нәтижесіне сәйкес күйді тағайындайды: егер олар 0-ге ие болса, күйді тағайындайды егер олар 1-ге ие болса, күйді тағайындайды айналдыруға.

Вигнер () қазір айналдырудың құрама жүйесін досымен бірге модельдейді (бірлескен жүйені тензор өнімі ). Ол сол арқылы өзінің көзқарасын сыртқа шығарады оқшауланған деп саналатын зертхана қоршаған орта. Демек, үшін кванттық механика заңдары бойынша оқшауланған жүйелер, бүкіл зертхананың жағдайы дамиды біртұтас уақытында. Демек, буын жүйесінің күйін сыртынан дұрыс сипаттау суперпозиция күйі болып табылады

,

қайда олар 0-ді өлшеген кездегі досының күйін білдіреді, және олар 1-ді өлшеген кездегі досының күйін білдіреді.

Бастапқы күй үшін туралы , мемлекет үшін болар еді кейін Келіңіздер өлшеу және бастапқы күй үшін , күйі болар еді . Енді, сызықтығы бойынша Шредингердің қозғалыстың кванттық механикалық теңдеулері, бастапқы күй үшін нәтижесінде суперпозиция пайда болады үшін .

Талқылау

Сана және Вингердің досы

Евгений Вигнер ой экспериментін сана үшін қажет деген сенімін бейнелеу үшін жасады кванттық механикалық өлшеу үдеріс (демек, жалпы сана «түпкілікті шындық» болуы керек)[1] сәйкес Декарт бұл «Cogito эрго сомасы «философия»: «Кванттық механиканың көздегені - сананың кейінгі әсерлері (» қабылдау «деп те аталады) арасындағы ықтималдық байланыстары».[1]

Мұнда «сананың әсерлері» (өлшенген) жүйе туралы нақты білім, яғни бақылау нәтижесі ретінде түсініледі. Осылайша, адамның санасының мазмұны адамның сыртқы әлемі туралы барлық білімдерден тұрады және өлшемдер біздің санамызда әсер туғызатын өзара әрекеттесу ретінде анықталады. Кез-келген туралы білетіндіктен кванттық механикалық толқын функциясы осындай әсерлерге негізделген, физикалық жүйенің толқындық функциясы жүйе туралы ақпарат біздің санамызға енгеннен кейін өзгертіледі. Бұл идея «сана құлдырауға әкеледі «түсіндіру.

Вингердің досының ойлау тәжірибесінде бұл (Вингердің) көзқарасы келесідей:

Достардың сана-сезіміне олардың әсер етуі әсер етеді айналдыру, сондықтан олар әсер ету сипатына сәйкес оған толқындық функцияны тағайындай алады. Вигнер бұл ақпаратқа қол жеткізе алмай, тек толқын функциясын тағайындай алады өзара әрекеттесуден кейін спин мен достың бірлескен жүйесіне. Содан кейін ол досынан өлшеу нәтижесі туралы сұрағанда, Вингердің сана-сезіміне досының жауабы әсер етеді: Нәтижесінде Вингер спиндік жүйеге толқындық функцияны тағайындай алады, яғни ол оған толқындық функцияны тағайындайды. досының жауабына сәйкес келеді.

Әзірге өлшеу теориясында сәйкессіздік жоқ. Алайда, содан кейін Вингер (досынан қайтадан сұрау арқылы) өлшеу нәтижесі туралы досының сезімдері / ойлары Вингер олар туралы бірінші кезекте олар туралы сұрамастан бұрын досының есінде болғанын біледі. Сондықтан, өзара әрекеттесуден кейін спин мен доптың бірлескен жүйесінің дұрыс толқындық функциясы болуы керек немесе және олардың сызықтық комбинациясы емес. Демек, қарама-қайшылық бар, нақтырақ «сана құлдырауға әкеледі».

Содан кейін Вингер «санасы бар болмыстың кванттық механикада жансыз өлшеу құралына қарағанда басқа рөлі болуы керек» деп тұжырымдайды:[1] Егер досыңды сана жоқ қандай да бір өлшеу құралы алмастырса, онда суперпозиция мемлекет айналдыру мен құрылғының бірлескен жүйесін дұрыс сипаттайды. Сонымен қатар, Вингер адам үшін суперпозиция күйін абсурд деп санайды, өйткені досы «тоқтатылған анимацияда» бола алмады.[1] деген сұраққа олар жауап бермес бұрын. Бұл көзқарас үшін кванттық механикалық теңдеулер сызықтық емес болуы керек. Вигнердің пайымдауынша, саналы тіршілік иелерін қосуға мүмкіндік берген кезде физика заңдарын өзгерту керек.

Вингердің досы туралы жоғарыда айтылған және басқа ескертулері оның кітапта жарияланған «Ақыл-ой мәселесі туралы ескертпелер» атты мақаласында пайда болды. Ғалым спекуляциялайды (1961), редакциялаған I. J. Жақсы. Мақала Вигнердің жеке кітабында қайта басылды Симметрия және шағылысу (1967).

Қарсы дәлел

Қарсы аргумент дегеніміз - екі саналы күйдің қабаттасуы парадоксалды емес - бөлшектің бірнеше кванттық күйлері арасында өзара байланыс болмағандықтан, қабаттасқан сана бір-бірінен хабардар болмауы керек.[7]

Бақылаушының қабылдау күйі мысық күйімен шиеленіскен болып саналады. «Мен тірі мысықты қабылдаймын» қабылдау күйі «тірі мысық» күйімен, ал «Мен өлі мысықты қабылдаймын» қабылдау күйі «өлі мысық» күйімен бірге жүреді. ... Содан кейін қабылдаушы болмыс әрқашан өзінің қабылдау күйін осы екеуінің біреуінде болады деп болжанады; сәйкес, мысық, қабылданған әлемде тірі немесе өлі. ... Мен бұл, мысалға, мысық парадоксының шешімінен алыс екенін түсіндіргім келеді. Өйткені кванттық механиканың формализмінде сана күйі тірі және өлі мысықты бір уақытта қабылдауды талап етпейтінін талап ететін ештеңе жоқ.

Вингердің көп әлемдегі түсініктемесіндегі досы

Әр түрлі нұсқалары көптеген әлемдердің интерпретациясы сана құлдырауға әкеледі - бұл коллапс мүлде болады деп тұжырымдау қажеттілігінен аулақ болыңыз.

Хью Эверетт III докторлық диссертация "Кванттық механиканың «салыстырмалы күйі» тұжырымдамасы «[8] көптеген әлемді түсіндірудің көптеген нұсқаларының негізі болып табылады. Эверетт өз жұмысының кіріспе бөлімінде «көңілді, бірақ өте гипотетикалық драма «Вигнердің парадокс-парадисі. Эверетт тезисінің алғашқы жобасында сценарийдің сызбасы бар екеніне назар аударыңыз.[9] Сондықтан мәселе туралы алғашқы жазбаша талқылауды төрт-бес жыл бұрын Эверетт «ақыл-ой мәселесі туралы ескертулерде» қарастырған болатын.[1] Вигнер, ол кейіннен оның аты мен даңқын алды. Алайда, Эверетт Вингердің студенті болғандықтан, оны бір кездері бірге талқылағаны анық.[9]

Бақылаушының санасын құлдырауға жауапты деп санайтын ұстазы Вингерден айырмашылығы, Эверетт Вингердің досының сценарийін басқаша түсінеді: кванттық күйлер тапсырмалар объективті және перспективалық емес болуы керек деп талап етіп, Эверетт тікелей логикалық қарама-қайшылық тудырады рұқсат ету және зертхананың жағдайы туралы себеп бірге . Содан кейін Вингердің досы сценарийі Эвереттке тұйықталған жүйелердің детерминирленген эволюциясымен өлшеуді сипаттау үшін коллапс постулатының сәйкессіздігін көрсетеді.[10] Эверетт өзінің жаңа теориясының аясында Вигнердің досы парадоксын тек ғаламның толқындық функциясының үздіксіз унитарлық уақыт эволюциясына жол беру арқылы шешуге тырысады. Өлшеу ғаламның ішкі жүйелері арасындағы өзара әрекеттестік ретінде модельденеді және өзін әмбебап мемлекеттің тармақталуы ретінде көрсетеді. Әр түрлі тармақтар өлшеудің әр түрлі мүмкін нәтижелерін есепке алады және сәйкес бақылаушылардың субъективті тәжірибесі ретінде көрінеді.

Объективті коллапс теориялары

Сәйкес объективті коллапс теориялары, толқындық функцияның коллапсы суперпозицияланған жүйе белгілі бір объективтік мөлшерге немесе күрделілік шегіне жеткенде пайда болады. Объективті құлдырауды жақтаушылар мысық сияқты макроскопиялық жүйені қорап ашылғанға дейін құлап кетеді деп күткен болар еді, сондықтан бақылаушыларды бақылау мәселесі олар үшін туындамайды.[11] Егер өлшенген жүйе әлдеқайда қарапайым болса (мысалы, бір айналдыру күйі), онда бақылау жүргізілгеннен кейін бұл жүйе құлайды деп күтуге болатын еді, өйткені ғалымның, қондырғының және бөлменің үлкен жүйесі жабысып қалу үшін тым күрделі болып саналады. суперпозиция.

QBism

Ретінде белгілі интерпретацияда QBism, жақтайды Н. Дэвид Мермин басқалармен қатар, Вигнердің достығы жағдай парадоксқа әкелмейді, өйткені кез-келген жүйе үшін ешқашан бірегей дұрыс толқындық функция болмайды. Оның орнына, толқындық функция - мәлімдемесі персоналист Байес ықтималдықтар, сонымен қатар толқындық функциялар кодтайтын ықтималдықтар - оларды бастан өткерген агент үшін жеке болатын тәжірибе ықтималдығы.[12] Фон Бэйер айтқандай, «толқындық функциялар электрондарға байланбайды және оларды әулиелердің бастары үстінде қозғалатын гало тәрізді алып жүреді - оларды агент тағайындайды және агент үшін қол жетімді ақпаратқа тәуелді болады».[13] Демек, Вингер мен оның досының бір жүйеге әртүрлі толқындық функцияларды тағайындауында принципті түрде ештеңе жоқ. Ұқсас позицияны Брукнер қабылдайды, ол Вингердің досымен сценарий әзірлеп, оны дәлелдейді.[11]

QBism және реляциялық кванттық механика Фраучигер мен Реннердің кеңейтілген сценарийімен ұсынылған қарама-қайшылықты болдырмау үшін дәлелденді.[14]

Вигнердің экспериментін кеңейту

2016 жылы Фраучигер мен Реннер кванттық теорияны өздері кванттық теорияны қолданатын агент болып табылатын физикалық жүйелерді модельдеу үшін қолдануға болмайтындығын дәлелдеу үшін Вингердің дос-сценарийін жасауды қолданды.[15] Олар қамтамасыз етеді ақпараттық-теориялық адам бақылаушылары кванттық теория шеңберінде модельденетін екі ерекше байланысқан «Вингердің досы» эксперименттерін талдау. Осыдан кейін төрт түрлі агенттер бір-бірінің өлшеу нәтижелері туралы (кванттық механика заңдарын қолдана отырып) туралы ойлануына жол беріп, қарама-қайшы тұжырымдар шығарылады.

Алынған теорема кванттық механикада өлшеуді модельдеу кезінде әдетте қабылданған бірқатар болжамдардың сәйкессіздігін көрсетеді.

2018 жылғы қыркүйектегі олардың жарияланған нұсқасының атауында,[15] олардың нәтижесін авторлардың түсіндіруі айқын: оқулықта келтірілген және көптеген зертханалық эксперименттерде қолданылған кванттық теория кез-келген берілген (гипотетикалық) сценарийде «өзін қолдануды дәйекті сипаттай алмайды». Нәтиженің салдары қазіргі уақытта теориялық және эксперименттік кванттық механиканың физиктері арасында көптеген пікірталастарға ұшырайды. Атап айтқанда, әр түрлі жақтаушылар кванттық механиканың интерпретациясы Фраучигер-Реннер дәлелінің дұрыстығына күмән келтірді.[16]

Ой эксперименті

Эксперимент Вингердің аргументтерінің тіркесімін қолдану арқылы жасалған[1] (Вингердің досы), Deutsch[2] және Харди[17] (қараңыз Харди парадоксы ).

Орнату бірқатарды қамтиды макроскопиялық агенттер (бақылаушылар ) алдын ала анықталған орындау кванттық өлшемдер берілген уақыт тәртібінде. Бұл агенттер барлық эксперимент туралы біледі және оны қолдана алады деп болжанады кванттық теория басқа адамдардың өлшеу нәтижелері туралы мәлімдеме жасау. Дизайны ой эксперименті әр түрлі агенттердің бақылаулары және олардың кванттық теориялық талдаудан алынған логикалық тұжырымдарымен сәйкес келмейтін тұжырымдар беруі мүмкін.

Сценарий шамамен екі параллель жұп «Вингерлер» мен достарға сәйкес келеді: бірге және бірге . Достар әрқайсысы белгілі бір өлшемді өлшейді айналдыру Әр Wigner «өзінің» досының зертханасын өлшейді (оған досы да кіреді).

Ой экспериментінің нақты қадамдары:[15]

  • Қадам :

    шаралар а кубит мемлекет дайындалған ішінде -бастайды және алады («бастар») немесе («құйрықтар») ықтималдықпен және сәйкесінше. Осы нәтижеге байланысты, айналдыру жүйесін дайындайды күйінде жібереді . Мұнда, егер нәтиже болса және егер нәтиже болса .

  • Қадам :

    алынған спинді өлшейді ішінде - негіз.

  • Қадам :

    шаралар ішінде -қайда негіз және .

  • Қадам :

    шаралар ішінде -қайда негіз және .

  • Қадам :

    Өлшеу нәтижелері және салыстырылады: Егер екеуі де алды эксперимент тоқтатылды. Әйтпесе, хаттама қайтадан бастапқы қадамнан басталады.

Әрбір агент белгілі бір жүйеде өзінің тағайындалған жүйесін өлшейді негіз, жоғарыда анықталғандай. Олардың өлшеу нәтижелері бойынша агент енді кванттық теориямен үйлесімді логикалық аргументтерді қолдану арқылы басқа агенттердің нәтижелері туралы ойлана бастайды. Барлық агенттер эксперименттік хаттама туралы біледі және олардың барлығы кванттық теорияны біледі деп болжануда. Бұл дегеніміз, өлшеудің белгілі бір нәтижесін алғаннан кейін, әрбір агент басқа агенттердің кейбір нәтижелерін болжай алады. Соңында агенттердің барлық логикалық тұжырымдары біріктіріліп, эксперимент қайталанғаннан кейін қайшылықтар туындайды.

Wigners екенін ескеріңіз және зертханаларға қараңыз және сыртынан, яғни олар зертханаларды керемет оқшауланған деп санайды. Демек, олар оны а ретінде модельдейді таза күй зертхананы өлшегенге дейінгі суперпозиция. Алайда, зертхана болса да қалады оқшауланған жүйе ретінде кеңейтілген Wigner-дің эксперименті күй туралы бірнеше ақпарат беретін етіп жасалған бөгде адамдар үшін қол жетімді. Бұған күйді жіберу арқылы қол жеткізіледі нәтижесіне байланысты өлшеу.

Ақпараттық-теоретикалық талдау

Ой экспериментін талдау ақпараттық-теориялық контекст: жеке агенттер хаттама шеңберінде басқа агенттердің өлшемдері туралы болжам жасауға бағытталған, олардың өлшеу нәтижелеріне негізделген логикалық қорытындылар жасайды.[түсіндіру қажет ] Сондықтан кванттық теоретикалық талдауды қолдана отырып, олар теория шеңберінде жүйелерді өздерінен тыс модельдейді және қорытынды жасайды.

Агенттердің көзқарасына сәйкес келесі төрт тұжырым шығарылуы мүмкін (төмендегі математикалық анализді қараңыз):

  • 1-ші мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшейді "
  • 2-ші мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшеген болатын "
  • 3-ші мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшеген болатын "
  • 4 мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен эксперименттің бір айналымы бар екенін білемін сонымен қатар алады "

Алғашқы үш тұжырым әрқашан шын, төртіншісі тек ықтималдықпен шын болатынын ескеріңіз (туынды үшін төменде қараңыз).

Қарама-қайшылық төрт тұжырым шындық болған жағдайда төрт тұжырымды біріктіргенде пайда болады, сәйкес дөңгелек деп біз анықтаймыз . Сондықтан, дөңгелек түрінде эксперимент, шаралар және мұны біледі шаралар сонымен қатар. Соңғы бөлік соны білдіреді мұны біледі өлшеген болатын , бұл дегеніміз мұны біледі алдым бұл өз кезегінде оны білдіреді өзі өлшейтінін біледі , демек, қайшылық пайда болады.

Жоқ теоремасы

Теорема кеңейтілген вингердің экспериментіндегі сәйкессіздікті берілген үш болжамның бір уақытта жарамды болуының мүмкін еместігі ретінде көрсетеді. Шамамен айтқанда, бұл болжамдар

(Q): Кванттық теория дұрыс.

(C): Агенттің болжамдары ақпараттық-теориялық тұрғыдан сәйкес келеді.

(S): A өлшеу бір ғана нәтиже береді.

Дәлірек, болжам (Q) арқылы берілген кванттық теориядағы ықтималдықтардың болжамын қамтиды Туған ереже. Бұл дегеніміз, агентке осы ережеге өзінің өлшеу нәтижесімен шартталған басқа нәтижелерге ықтималдықтарды тағайындауда дұрыс деп сенуге рұқсат етіледі. Алайда кеңейтілген Wigner-дің эксперименті оның жарамдылығын қабылдауы үшін жеткілікті Туған ереже ықтималдық-1 жағдайлары үшін, яғни болжауды нақты жасауға болатын болса.

Болжам (S) Агент берілген өлшем үшін белгілі бір нәтижені тағайындауға 1 ықтималдыққа келгеннен кейін, олар бір өлшем үшін басқа нәтижемен ешқашан келісе алмайтындығын көрсетеді.

Болжам (C) әр түрлі агенттердің мәлімдемелері арасында келесідей дәйектілік туғызады: мәлімдеме «Мен (теория бойынша) олардың х (сол теория бойынша) білетінін білемін» дегенге тең «Мен бұл x» білемін.

Болжамдарды (Q) және (S) агенттер басқа агенттердің өлшеу нәтижелері туралы ой қозғау кезінде пайдаланады, ал (С) болжам агент () басқа агенттің мәлімдемесін өз сөзімен үйлестіреді. Нәтиже қарама-қайшы, сондықтан болжамдар (Q), (C) және (S) бәрі бірдей дұрыс бола алмайды, сондықтан баруға болмайды теоремасы.

Төрт тұжырымды шығару

Төменде агенттердің әрқайсысы өз мәлімдемесіне қалай келетіні түсіндіріледі:

1-ші мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшейді "

, өлшеу кезінде , айналдыру жүйесін күйге жібереді дейін . Қашан шаралар ішінде - негіз, екі нәтиженің де мүмкін болатындығын (кванттық теорияны (Q) қолдану арқылы) біледі өлшеу. Бұл тағы да сол дегенді білдіреді біріктірілген жүйенің (қайтадан (Q)) екенін біледі туралы және сияқты сыртқы бақылаушыға көрінеді суперпозиция ретінде . Бұл дәл солай күйі өлшеу негізі, мұны біледі өлшейді .

2-ші мәлімдеме  : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшеген болатын "

Егер шаралар , олар мұны біледі спинді тек күйінде жіберуі мүмкін еді оған мемлекет ретінде ешқашан нәтижеге әкелмейді негізді айналдыру өлшемінде .

3-ші мәлімдеме : «Егер мен алсам , Мен оны білемін өлшеген болатын "

Қалай екі зертхананы модельдейді және кванттық теория шеңберінде ол күйді әр түрлі уақытта жазады. Ол сол кездегі мемлекет екенін біледі жүйенің хаттамасы (яғни, кейін өлшеу) болып табылады

қайда агентті білдіреді күйі «өлшеуге дайын». Хаттаманың келесі қадамынан кейін ( уақыт бойынша өлшеу ), бұл жағдай дамиды
бұл өз кезегінде - негіз
Осыдан, деп нақты тұжырым жасай алады өлшенген болуы керек егер нәтижесін алады .

4 мәлімдеме  : «Егер мен алсам , Мен эксперименттің бір айналымы бар екенін білемін сонымен қатар алады "

екі зертхананың жағдайы туралы да білімді және бірге. Ол реформациялайды өзінің өлшеу негізінде және алады

Бұдан ол егер деген қорытындыға келуі мүмкін және ол олардың өлшемдерін ықтималдықпен орындайды , екеуі де және нәтиже алу .

Төрт тұжырымды жалпы күйден оңай оқуға болады біріктірілген үшін , бұл күй әр түрлі базалық күйлерге қатысты қайта жазылған кезде, қарастырылатын мәлімдеуге бейімделген базалық күйлердің әр таңдауы. Төмендегі қайта жазулардың нөмірленуі (1) (4) дейін операторлардың нөмірленуіне сәйкес келеді:

Қадамдарымен сипатталғандай құрылыстан және , яғни екі зертхана ішіндегі өлшемдерден кейін және

(1) зертханада құйрық / бас дихотомиясына шоғырланған кезде қайта жазылған  :

(2) зертханадағы жоғары / төмен дихотомияға шоғырланған кезде қайта жазылған  :

(3) зертханада w1 +/− дихотомиясына шоғырланған кезде қайта жазылған  :

(4) екі зертхана үшін плюс пен минус комбинацияларына шоғырлану:

(Осы қайта жазулардың дұрыстығын тексеру үшін, (1) -ге (3) дейін барлық күйлерді «+» және «-» сызықтық тіркестерімен ауыстырыңыз, мысалы ауыстыру » арқылы және осы ауыстырулардан кейін үшеуінің де (4) қайта жазылған нөмірге ұқсайтындығын тексеріңіз.)

Талқылау

Extended Wigner-тің ойлау экспериментінің мәні мен салдары әлі күнге дейін үлкен пікірталас тудыруда. Аргументте қабылданған бірқатар болжамдар мазмұны бойынша өте негізді, сондықтан оңай бас тартуға болмайды. Алайда аргументте айқын көрінбейтін «жасырын» болжамдар бар ма деген сұрақтар туындайды. Авторлардың өздері макроскопиялық агенттерді кванттық теория бойынша физикалық жүйе ретінде модельдеуге болады деген олардың (жасырын) жорамалын жоққа шығаруды жақтайтын сияқты.[өзіндік зерттеу? ] Оларды қабылдамау «кванттық теорияны күрделі жүйелерге экстраполяциялау мүмкін емес, ең болмағанда тікелей емес» деген тұжырым жасайды.[15] Екінші жағынан, кванттық тізбек ретіндегі эксперименттің бір рет ұсынылуы агенттерді жалғыз кубиттер ретінде модельдейді және оларды қарапайым шартты операциялар ретінде пайымдайды.[18]

Кеңейтілген Вингердің досының әсері ой эксперименті кванттық теорияның негіздері туралы ағымдағы пікірталаста бір-бірінен өзгеше екендігімен ерекшеленеді кванттық механиканың интерпретациясы жалпыға бірдей түсініктеме бере алады.[өзіндік зерттеу? ]

Төрт тұжырымның дәлелдемелері үшін қолданылған қайта жазуларға қарап, алғашқы үш тұжырымды біріктіретін пайымдаудың неге қорытынды жасауға әкелетінін көруге болады ( «-» алады дегенді білдіреді «+») алады, бұл жалпы жағдайға қайшы келеді, онда ( «-» алады және «-») алады, нөлге тең емес, бірақ тең (қайта жазуды қараңыз (4)). Себебі, мәлімдемелерде бір-біріне қайшы келетін жанама болжамдар бар. Мысалы, кейінірек туралы (1) мәлімдеме зертхана деп болжайды «жоғары» және «төмен» күйлердің суперпозициясында, яғни бақылаушыда екі күйде, яғни «айналдыру жоғары» және «айналу төмен» деп ойлау. Егер қатысты өлшегісі келеді негіз, содан кейін екі мүмкіндігі бар: немесе (i) ол проекциялау-тест-операторын «плюс» күйі үшін салады «жоғары» және «төмен» суперпозициясына айналады, яғни ол үнсіз қалдырмайды бірауыз қалу үшін, немесе (ii) ол күйін өзгертеді спиннің «жоғары» немесе «төмен» деңгейлерімен жалғаспайтын бір мемлекетке (муфталар қадамда сипатталғандай унитарлық эволюция ретінде өлшеудің нәтижесі болды) , және унитарлы трансформация ретінде жүзеге асырылатын кез-келген өлшемді, егер трансформация кезінде энтропияның өсуіне жол бермейтін жеткілікті ақпарат берілсе, негізінен қайтаруға болады). Екі жағдайда да (2) тұжырымның бастапқы нүктесі жоғалып кетті. Сонымен, кейінірек туралы қорытынды (1) ведомостінде көрсетілгендей өлшеуді тек мәлімдеменің (2) бастапқы нүктесі болған кезде ғана жасауға болады біржақты түрде айналдыруды ойлайды болып табылады , will be made unfullfilled.

Көркем әдебиетте

Стивен Бакстер роман Timelike Infinity (1992) discusses a variation of Wigner's friend thought experiment through a refugee group of humans self-named "The Friends of Wigner".[19] They believe that an ultimate observer at the end of time may collapse all possible entangled wave-functions generated since the beginning of the universe, hence choosing a reality without oppression.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б в г. e f ж сағ E. P. Wigner (1961), "Remarks on the mind-body question", in: I. J. Good, "The Scientist Speculates", London, Heinemann
  2. ^ а б Дойч, Д. (1985). "Quantum theory as a universal physical theory". Халықаралық теориялық физика журналы. 24 (1): 1–41. Бибкод:1985IJTP...24....1D. дои:10.1007/BF00670071. S2CID  17530632.
  3. ^ Proietti, Massimiliano; Pickston, Alexander; Graffitti, Francesco; Barrow, Peter; Kundys, Dmytro; Branciard, Cyril; Рингбауэр, Мартин; Fedrizzi, Alessandro (2019-09-20). "Experimental test of local observer independence". Ғылым жетістіктері. 5 (9): eaaw9832. arXiv:1902.05080. Бибкод:2019SciA....5.9832P. дои:10.1126/sciadv.aaw9832. ISSN  2375-2548. PMC  6754223. PMID  31555731.
  4. ^ Merali, Zeeya (17 August 2020). "This Twist on Schrödinger's Cat Paradox Has Major Implications for Quantum Theory - A laboratory demonstration of the classic "Wigner's friend" thought experiment could overturn cherished assumptions about reality". Ғылыми американдық. Алынған 17 тамыз 2020.
  5. ^ Musser, George (17 тамыз 2020). "Quantum paradox points to shaky foundations of reality". Ғылым журналы. Алынған 17 тамыз 2020.
  6. ^ Bong, Kok-Wei; т.б. (17 тамыз 2020). "A strong no-go theorem on the Wigner's friend paradox". Табиғат физикасы. 27. дои:10.1038/s41567-020-0990-x. Алынған 17 тамыз 2020.
  7. ^ R. Penrose, Ақиқатқа апаратын жол, section 29.8.
  8. ^ Everett, Hugh III. (1957). «'Relative State' Formulation of Quantum Mechanics". Қазіргі физика туралы пікірлер. 29 (3): 454–462. Бибкод:1957RvMP...29..454E. дои:10.1103/RevModPhys.29.454.
  9. ^ а б Barrett, J. A., and Byrne, P. (eds.). (2012). The Everett interpretation of quantum mechanics: Collected works 1955–1980 with commentary. Принстон университетінің баспасы.
  10. ^ Barrett, Jeffrey (2016-10-10). "Everett's Relative-State Formulation of Quantum Mechanics". Стэнфорд энциклопедиясы философия.
  11. ^ а б Brukner, Časlav (2017). "On the quantum measurement problem". Quantum [Un]Speakables II: 50 Years of Bell’s Theorem. Спрингер. arXiv:1507.05255. дои:10.1007/978-3-319-38987-5. ISBN  978-3-319-38985-1. OCLC  1042356376.
  12. ^ Healey, Richard (2016-12-22). "Quantum-Bayesian and Pragmatist Views of Quantum Theory". Стэнфорд энциклопедиясы философия.
  13. ^ von Baeyer, Hans Christian (2016). QBism: The Future of Quantum Physics. Гарвард университетінің баспасы. ISBN  9780674504646. OCLC  946907398.
  14. ^ Pusey, Matthew F. (2018-09-18). "An inconsistent friend". Табиғат физикасы. 14 (10): 977–978. дои:10.1038/s41567-018-0293-7. ISSN  1745-2473. S2CID  126294105.
  15. ^ а б в г. Frauchiger, Daniela; Renner, Renato (2018). "Quantum theory cannot consistently describe the use of itself". Табиғат байланысы. 9 (1): 3711. arXiv:1604.07422. Бибкод:2016arXiv160407422F. дои:10.1038/s41467-018-05739-8. PMC  6143649. PMID  30228272.
  16. ^ Responses taking various positions include the following:
  17. ^ Hardy, L. (1992). «Кванттық механика, жергілікті реалистік теориялар және Лоренц-инвариантты реалистік теориялар». Физикалық шолу хаттары. 68 (20): 2981–2984. Бибкод:1992PhRvL..68.2981H. дои:10.1103 / PhysRevLett.68.2981. PMID  10045577.
  18. ^ Musser, George (December 24, 2019). "Watching the Watchmen: Demystifying the Frauchiger-Renner Experiment". FQXi.org. Алынған 28 желтоқсан, 2019.
  19. ^ Seymore, Sarah (2013). Close Encounters of the Invasive Kind: Imperial History in Selected British Novels of Alien-encounter Science-fiction After World War II. LIT Verlag Münster. ISBN  978-3-643-90391-4. OCLC  881630932.