Квантовая механика и реальность

[Игорь Антонов]

Некоторые выводы квантовой механики здравый смысл принимать отказывается.
В то же время, её результаты подтверждаются в экспериментах и используются в квантовых компьютерах и криптографии.

В этой теме я предлагаю обсуждать актуальные проблемы и результаты этого направления.

Одна из активно обсуждаемых проблем - место сознания в явлении квантовой редукции,  в переходе частиц из состояния вероятностной волны в материальное.

Кто-то считает редукцию завязанной на участие сознания, кто-то - объективным физическим явлением.

У нас активным сторонником концепции редукции через сознание является физик М.Б.Менский.
Есть его нашумевшие статьи, в частности: Концепция сознания в контексте квантовой механики.

Что меня озадачивает в этой коллизии? - Дело, в том, что, на мой взгляд, проверить, кто здесь прав, не должно быть сложно с технической стороны.
Но, с другой стороны, эта проблема считается трудноразрешимой и продолжает обсуждаться.
Что я имею в виду под проверкой? - Да тот же знаменитый двухщелевой эксперимент, где интерференционная картинка пропадает или появляется в зависимости от того, контролируется ли, через какую щель пролетел фотон.
Кто-то считает, что это прибор, контролирующий пролёт через щель, вызывает редукцию, кто-то - что сознание наблюдателя, получающего результат измерения.
С моей точки зрения разделить эти две ситуации должно быть  очень просто, поскольку физическое взаимодействие при измерениях - это одно,  а получение сознанием информации о его результатах - совсем другое.
Поэтому достаточно будет у измерителя как-то заблокировать сохранение и отображение результатов уже сделанного им измерения и всё должно стать ясным - если интерференция наблюдается, то всё решает сознание, если исчезает - то прибор. Самое любопытное, что в популярных статьях я встречал два полностью противоположных утверждения о результатах такой проверки, которая якобы проводилась. В то же время, научных публикаций, где бы достоверно документировалась конкретная процедура такой проверки, я не видел. Если кто-то встретит - дайте ссылку пожалуйста.

[Da4nik]

Конкретно для этого двухщелевого, при чём тут вообще сознание? Если мы хотим узнать через какую из двух щелей проходит фотон, мы должны расположить там какой-то датчик, который должен будет как либо взаимодействовать с этим фотоном. А если есть взаимодействие значит будет и изменение состояния фотона и соответственно появление или исчезновение интерферационной картинки. А будет ли некое сознание наблюдать эту картинку или нет это уже дело десятое.

[Игорь Антонов]

Всё верно, только конкретно фотон я упомянул неудачно, поскольку его невозможно отследить, не поглотив.
Но подобная волновая интерференция наблюдается и у более крупных объектов, вплоть до молекул из сотен атомов. И их пролет через щель, вероятно, возможно детектировать не разрушительно.

Но суть моего вопроса в том, что из концепции Менского, который следует идеям некоторых авторитетных авторов квантовой физики, следует, что если результат физически выполняемого измерения будет принципиально недоступен для анализа, то оно не будет устранять волновое состояние.
Вот про достоверную проверку этой ситуации я и спрашиваю.

[Игорь Антонов]

Я нашёл прямо относящуюся к моему вопросу довольно свежую (2020) статью в вестнике Московского университета от автора вузовского учебника по квантовым измерениям.

Последнее предложение этого текста впечатляет:

Твердо можно быть уверенным лишь в том, что причина подавления интерференции состоит не в воздействии измерителя на квантовые частицы, а в потенциальной возможности получить информацию, по какому пути прошла каждая конкретная частица.

[Шаройко Лилия]

Очень хорошая тема, я буду читателем но вряд ли смогу на достаточном уровне поддержать. Менский готовил эту книгу когда проходила конференция с Гинзбургом в 2000 году, на которой я случайно оказалась, муж там доклад делал по биографии Эверетта, Шиховцев его фамилия.
Но я там поняла примерно столько как кошка из стихотворения

Где ты была сегодня киска
у королевы у английской
что ты видала при дворе
видала мышку на ковре

Кто то добрый выложил заметки Гинсбурга, он там как раз пишет статью после этой конференции

Конференция «100 лет квантовой теории (история, физика,
философия)» послужила поводом для обсуждения пути развития
квантовой теории, в частности, ее будущего. Основное внимание было,
однако, привлечено к историческим и философским вопросам. Особое
место здесь занимает обсуждение интерпретации нерелятивистской
квантовой механики. Содержание конференции отражено в настоящем
сборнике ее трудов.

https://ufn.ru/tribune/article_2.pdf


и излагает свои взгляды немного

Менский тогда подходил к нам после выступлений всех участников, к мужу, был увлечен и Эвереттом, у меня спрашивал что йоги думают про множественность миров Эверетта, похоже было, что ему действительно и интересно было или он просто был вдохновлен событиями. Он говорил тогда что, готовит книгу

Но это все просто мои впечатления случайно попавшего в тогда гущу событий наблюдателя мало понимающего происходящее. Тогда было чувство что происходит какая то революция.
Может Вам будет интересно найти материалы докладов, я их видела в сети.
Сейчас нашла список докладов и участников:

http://philomatica.org/wp-content/uploads/2013/01/QMconf.pdf
Менский там тоже есть:

Менский
М.Б. Квантовые измерения, декогеренция и
концептуальные вопросы квантовой механики
Жданов
Г.Б. Идея прерывности излучения Планка как
первый шаг к созданию квантовой механики
Роженко
Н.М. Об аксиоматическом подходе в
квантово-теоретической физике.
Томилин
К.А. Планковские величины
Шиховцев
Е. Очерк биографии Хью Эверетта
Третьего
Коган
В.И. Альтернативная история квантовой
физики

 Мне больше всего понравилась дама, которая в выступлении заявила что никакой квантовой физики нет, доктор наук кажется, Роженко вроде бы это она. или Коган

Роженко Н.М. Об аксиоматическом подходе в
квантово-теоретической физике.
Коган
В.И. Альтернативная история квантовой
физики

Все это теперь интересно только как история.

Нормально эту тему здесь может по знаниям поддержать разве что Арефьев, но он собеседник тяжелый.

[Игорь Антонов]

Нормально эту тему здесь может по знаниям поддержать разве что Арефьев, но он собеседник тяжелый.

К характеру его выкладок у меня фундаментальные методологические претензии. Поэтому вряд ли мы сможем что-то обсуждать.
Но высказываться здесь по теме, Арефьев, конечно, может.

Группа физиков, считающих или считавших (из уже ушедших), что именно сознание порождает редукцию,  достаточно представительна.
Я не скажу, что для меня такое видение вещей характерно, но оно интересно и, похоже, не опровергнуто.

И философские последствия принятия такой точки зрения очень существенны.
Тут получается, что наш материальный мир подобен миру, который Солярис у Лема создавал для его посетителей. Или пресловутой Матрице. То есть, материализуется до не волновой  определённости только то, с чем наш чувственный опыт, в принципе, может столкнуться. Некий круг вокруг нас, до которого дотягивается наше восприятие.  Но материализуется внутренне не противоречиво, и едино для всех индивидуальных сознаний, которые могут как-то пересечься. А когда добираемся до границы этой сцены, там задник декораций нашего спектакля, нематериальные вероятностные волны.

[Alexeyy]

Одна из активно обсуждаемых проблем - место сознания в явлении квантовой редукции,  в переходе частиц из состояния вероятностной волны в материальное.

Так думаю, что редукции волновой функции, как процесса не описываемого уравнения квантовой механики, вообще не существует.
  Детектор, который определяет через какую щель "пролетела" частица - это некое возмущение в исходный гамильтониан системы, зависящее от времени и ещё и стохастическим образом (для простоты рассмотрим, в качестве частицы, не фотон, а частицу, подчиняющуюся уравнению Шредингера). И оно должно давать какие-то решения, отличные от стационарного решения уравнения Шредингера вне этого возмущения. Не факт, что в этом решении с возмущением должна сохранится интерферренционная картина.
  При слишком слабом возмущении интерферренционная картина, конечно, должна, в какой-то степени, сохраняться. Но при слишком слабом возмущении и детектирование того, через какую щель "прошла" частица - тоже будет слишком слабо (статистически неотличимо от шума).

[Маikov]

Некоторые выводы квантовой механики здравый смысл принимать отказывается.

То, о чём вы пишете, называется проблемой измерения квантовой механики. Она не решена и, по-видимому, не будет. Многочисленные интерпретации квантовой механики - это попытки её разрешения.

Связь измерения с сознанием - это один из типов интерпретаций, причём связь измерения с сознанием действительно выглядит очевидной. Но, как это обычно бывает с интерпретациями, если интерпретация объясняет что-то одно, то взамен она вызывает только ещё больше вопросов в отношении чего-то другого. То же и в случае связи с сознанием. Поэтому самая популярная в научной среде - копенгагенская интерпретация, которая ничего не объясняет, а только констатирует наблюдаемое.

Причина, почему вообще возникла идея связи измерения с сознанием и почему она выглядит очевидной, в следующих особенностях квантовой механики:

"Наиболее выпукло эти особенности познания проявляются на квантовом уровне в так называемой проблеме измерения. Вспомним кратко содержание этой проблемы.

Проблема измерения связана с коллапсом волновой функции. Согласно квантовой механике (КМ) до измерения физическая система находится в состоянии суперпозиции, то есть с некоторой вероятностью система находится везде в пространстве Вселенной и во всех возможных состояниях одновременно. Состояние суперпозиции описывает волновая функция. Опуская подробности, волновая функция указывает вероятность обнаружить систему в том или ином конкретном состоянии в той или иной точке пространства. Волновая функция эволюционирует во времени, поэтому вероятность тоже меняется. Например, электрон с некоторой вероятностью есть везде, поэтому можно указать только область пространства, где электрон можно обнаружить с наибольшей вероятностью и эволюцию этой области во времени.

Следует подчеркнуть, квантовая механика отличается от теории вероятностей, то есть речь идёт не о том, что электрон где-то находится, но нам просто точно неизвестно, где именно. До измерения электрон, как некая конкретная частица, которая перемещается по определённой траектории, не существует. Поэтому в КМ нельзя интерпретировать измерение как раскрывающее некоторые ранее объективно существовавшие свойства системы. Волновая функция, описывающая эволюцию квантовой системы, говорит не о том, что происходит с квантовым объектом до измерения, а скорее о том, что мы могли бы увидеть, если захотим посмотреть.

Волновая функция ставится в соответствие каждой частице и, таким образом, теоретически любому объекту и Вселенной в целом. Однако очевидно, что мы наблюдаем не вероятности, а конкретные объекты, обладающие конкретной траекторией, прочностью, температурой. Проблема измерения заключается в вопросе — как вероятности преобразуются в реальный, четко определённый классический результат? Или в целом: Каким образом можно установить соответствие между квантовой и классической реальностью?

Если предположить, что в момент измерения, когда квантовая система взаимодействует с классическим прибором, происходит коллапс волновой функции и система тоже приобретает классические черты (например в ходе декогеренции), то как классические черты возникают у самого прибора и всей окружающей реальности в целом? Дело в том, что никаких причин для коллапса волновой функции неизвестно. В квантовой механике нет ничего, что могло бы стать основанием для «сваливания» волновой функции в одно конкретное состояние наблюдаемого мира, частью которого мог бы быть прибор. Причём эксперименты с запутанными частицами показывают, что коллапс волновой функции происходит мгновенно, сразу во всём пространстве. Запутанные частицы (такие, состояние которых связывает общая волновая функция, то есть находящиеся в когерентном состоянии), приобретают конкретное состояние одновременно, в момент измерения одной из частиц и независимо от расстояния между ними. В свою очередь, неспособность напрямую наблюдать коллапс волновой функции (ведь измерения всегда дают определённый результат) породила разные интерпретации квантовой механики, которые представляют из себя попытки объяснить проблему измерения.

В том числе, как часть проблемы измерения, из указанных особенностей квантовой механики следует вопрос о роли субъекта. Сама по себе волновая функция эволюционирует непрерывно и детерминировано, и взаимодействие с прибором, который тоже описывается волновой функцией, ничего в этом плавном течении нарушать не должно. Проблемы возникают, когда появляется наблюдатель, так как именно он обнаруживает не волновые функции, а конкретные частицы. Однако если без наблюдателя причин для коллапса волновой функции нет, то, возможно, что появление классического мира связано не просто с измерением, а именно с наблюдением субъектом. Конкретный результат возникает не в момент взаимодействия системы с прибором, а позже, в момент осознания результата субъектом. Правда, вопросы в этом случае встают уже в отношении субъекта, имеющего такие загадочные свойства. Как выразился по этому поводу Эйнштейн: «Неужели Луна существует только потому, что на нее смотрит мышь?»

Таким образом, непонятно, как из «бесплотных» частиц может возникнуть видимый и осязаемый «вещественный» мир, но если посмотреть глубже, то появление самих частиц оказывается ещё много более парадоксальным. Волновая функция кажется уже не просто объектом «бесплотным», но и совершенно невозможным с точки зрения какого бы то ни было физического воплощения. По сути, из КМ следует, что до наблюдения вообще ничего нигде нет — но может появиться, если на мир посмотрит субъект.

Более того, волновая функция описывает вероятность событий, при этом все они сосуществуют одновременно — вспомним, каждая частица с некоторой вероятностью есть везде и во всех возможных состояниях сразу. Но это значит, что в мире, который описывает волновая функция, ничего происходить не может, ведь в этом мире и всё уже произошло, и никогда не происходило, так как все возможные варианты начала и конца такого мира тоже существуют одновременно. И только субъект с его необычной ролью, которая, по сути, исключает его из квантовомеханического описания, наблюдает некоторое конкретное состояние мира и, таким образом, получается, что субъект становится причиной эволюции этого мира и даже самого его существования. В то же время, как показано выше, все эти ширящиеся парадоксы могут иметь естественную причину в математизации и растущей неадекватности теоретических моделей."

Цитата отсюда: Гёделевский аргумент, вычислимость интеллекта и теория всего, глава 7.

Нормально эту тему здесь может по знаниям поддержать разве что Арефьев, но он собеседник тяжелый.

Да ладно. Всё равно сейчас псевдонаучная вакханалия начнётся. Арефьев хотя бы самобытен. 

[Игорь Антонов]

Так думаю, что редукции волновой функции, как процесса не описываемого уравнения квантовой механики, вообще не существует.
  Детектор, который определяет через какую щель "пролетела" частица - это некое возмущение в исходный гамильтониан системы, зависящее от времени и ещё и стохастическим образом (для простоты рассмотрим, в качестве частицы, не фотон, а частицу, подчиняющуюся уравнению Шредингера). И оно должно давать какие-то решения, отличные от стационарного решения уравнения Шредингера вне этого возмущения. Не факт, что в этом решении с возмущением должна сохранится интерферренционная картина

Эта логика понятна. Она заключается в том, что взаимодействие при измерении схлопывает волновые альтернативы до одной в силу известных законов квантовой механики.
Подобно тому, как регистр кубитов в квантовом компьютере в процессе итераций приходит от многовариантной суперпозиции к определенному решению задачи.
Но тут, видимо, с формализмом не всё просто, поскольку теория декогеренции и сейчас считается проблемой в квантовой механике.

У меня же в первом посте темы речь идёт о том, что исходя из логики самого "квантового мистицизма", опровергнуть его или доказать должно быть относительно просто.
Но ни то, ни другое почему-то не делается. "Квантовый ластик" в известных экспериментах стирает информацию об уже сделанных измерениях и интерференция восстанавливается.
Это доказывает нелокальность квантовых корреляций во времени, но ещё не чисто информационную логику "квантового мистицизма".
Я же предлагаю ластик сделать не квантовым, а перенести его в конец цепочки физических устройств, занимающихся не непосредственно измерением, а регистрацией его результатов.
То есть, изолировавшись от физики измерений, исключить информационное сохранение результатов этих измерений.
Вроде бы, такой эксперимент мог бы и доказать "квантовый мистицизм", и опровергнуть его. Но не делают ни того, ни другого.

[Alexeyy]

Эта логика понятна. Она заключается в том, что взаимодействие при измерении схлопывает волновые альтернативы до одной в силу известных законов квантовой механики.

По-моему, я о другом - вовсе не о том, что из спектрального разложения волновой функции остаётся (в результате измерения) только какой-то один компонет. Я о том, что просто волновая функция меняется так, что она уже не даёт интерферренционной картины.
 

У меня же в первом посте темы речь идёт о том, что исходя из логики самого "квантового мистицизма", опровергнуть его или доказать должно быть относительно просто.

Да понимаю, что Вы - о другом ... это я так ... к слову сказал ...

  Честно говоря, сходу толком не понял Вашей идеи... и так меня этот квантовый мистицизм достал, что перечитывать по несколько раз текст, в котором речь идёт и о оном - очень не хотел...

[Максет]

Да ладно. Всё равно сейчас псевдонаучная вакханалия начнётся.

Точно начнется.
Мое объяснение «мистики» двух щелевого эксперимента:
В квантовом мире обитают информационные сущности, в классическом мире обитают материальные сущности.
У них разные функциональные содержания и разные программы поведения.

В двух щелевом эксперименте, создается искусственная ситуация, когда представителя квантового мира насильно запускают в классический мир и ждут от него классического поведения.
При этом этот представитель квантового мира ведет себя в классическом мире, как и полагается по его программе поведения в квантовом мире, когда на него никто не смотрит и ведет себя по правилам классического мира, когда за ним наблюдает надзиратель.

Чтобы было яснее, как всегда пример - аналогия:
Представьте ситуацию, что гонщику формулы-1 дали скоростной автомобиль, запустили на автотрассу и предоставили ему полную свободу ездить как хочет, перекрыв при этом движение другим машинам.
Как он будет ездить? Зуб даю, что он по привычке (программе) гонщика будет ездить на высокой скорости и зигзагами по всей ширине трассы, то есть волнообразно.
Теперь представьте, что где то на трассе установили камеру фиксации. Как он теперь себя поведет?
Как только он увидит камеру, запустится программа обычного водителя соблюдающего ПДД и он поедет прямолинейно, строго по своей полосе и на допустимой скорости.

Нечто подобное мы и наблюдаем в поведении квантовой частицы в классическом мире, когда перед ней возникает прибор классического мира, фиксирующий ее поведение на соответствие правилам классического мира.

[Маikov]

Мое объяснение «мистики» двух щелевого эксперимента:

Какой толк в этом объяснении? Объяснение должно быть или проверяемым экспериментально, или по крайней мере прямо следовать из каких-то конкретных общепринятых знаний. В ином случае это будет не более чем ваша личная фантазия, имеющая смысл только в контексте вашего личного опыта, только вам поэтому и интересная. Любой человек может таких "объяснений" придумать сколько угодно.

Вроде бы, такой эксперимент мог бы и доказать "квантовый мистицизм", и опровергнуть его. Но не делают ни того, ни другого.

Все мыслимые эксперименты уже проведены. Квантовый ластик с отложенным выбором, например. Он выглядит запутанным, но на самом деле не сложен. На крайний случай есть форум dxdy, там много специалистов в КМ. 

[Игорь Антонов]

Все мыслимые эксперименты уже проведены.

Обратите внимание,  как интересно бывает - в одной фразе выражается суть человека целиком: Все вопросы уже решены высоколобыми начальниками, а миссия имярека - донести их решения до малых сих.

Видимо, поэтому Нобелевская премия по физике в этом году была присуждена за такие эксперименты. Подвели последнюю черту, и теперь все свободны. Только статьи по квантовым проблемам почему-то продолжают выходить в научных журналах. Не знают чудаки, что есть Maikov.

[Игорь Антонов]

Нечто подобное мы и наблюдаем в поведении квантовой частицы в классическом мире, когда перед ней возникает прибор классического мира, фиксирующий ее поведение на соответствие правилам классического мира.

Приборы состоят из атомов. Объекты, состоящие из атомов, тоже могут обладать волновыми свойствами, наблюдаемыми в экспериментах.  Вопрос, о котором шла речь выше, заключается в том, что делает прибор классическим - его масса и размер или его способность сделать информацию доступной.

Логика квантовых мистиков подразумевает, что прибор, выполняющий физические измерения, но лишенный средств индикации результатов измерений, должен сохранять волновые свойства объекта измерений. Я думаю, что это должно легко опровергаться, и тогда это опровержение должно как-то учитываться в выкладках квантовых мистиков. Но как-то явно нет ни того, ни другого.

[Игорь Антонов]

Все мыслимые эксперименты уже проведены.

Сентябрь 2022 года,
A Delayed-Choice Quantum Eraser with Photon-Counting MKIDs (Experimental Design):

Experiments to date relying upon statistical analysis of data have not managed to settle this vital question of whether information can propagate backward through time. If retrocausality is indeed a reality of nature, surely this would allow for information paradoxes akin to the famous Grandfather paradox. However, the literature does not show any experimental tests to date that provide a clear solution to this paradox. We propose an experiment that attempts to set-up an instance of this paradox by introducing a feedback loop into the traditional DCQE photonic experiment.

Эксперименты, основанные на статистическом анализе данных, до сих пор не смогли решить этот жизненно важный вопрос о том, может ли информация распространяться назад во времени. Если ретрокаузальность действительно является реальностью природы, то, несомненно, это позволило бы создавать информационные парадоксы сродни знаменитому парадоксу дедушки. Однако в литературе нет ни одного экспериментального исследования, которое дало бы четкое решение этого парадокса. Мы предлагаем эксперимент, который пытается установить случай этого парадокса путем введения петли обратной связи в традиционный фотонный эксперимент DCQE.