Interpretacja wielu światów - Many-worlds interpretation

Paradoks kwantowo-mechaniczny „ kota Schrödingera ” według interpretacji wielu światów. W tej interpretacji każde zdarzenie kwantowe jest punktem rozgałęzienia; kot jest zarówno żywy, jak i martwy, jeszcze zanim pudełko zostanie otwarte, ale koty „żywy” i „martwy” znajdują się w różnych gałęziach wszechświata, z których oba są jednakowo rzeczywiste, ale które nie wchodzą ze sobą w interakcje.

Interpretacja wielu-światy ( MWI ) jest interpretacja mechaniki kwantowej , która twierdzi, że uniwersalny falowa jest obiektywnie prawdziwe , i że nie ma falowa upadek . Oznacza to, że wszystkie możliwe wyniki pomiarów kwantowych są fizycznie realizowane w jakimś „świecie” lub wszechświecie. W przeciwieństwie do niektórych innych interpretacji, takich jak interpretacja kopenhaska , ewolucja rzeczywistości jako całości w MWI jest sztywno deterministyczna . Wiele-światów jest również nazywane sformułowaniem stanu względnego lub interpretacją Everetta, na cześć fizyka Hugh Everetta , który jako pierwszy zaproponował to w 1957 roku. Bryce DeWitt spopularyzował to sformułowanie i nazwał je wieloma światami w latach siedemdziesiątych.

W wielu światach subiektywny wygląd załamania się funkcji falowej tłumaczy się mechanizmem dekoherencji kwantowej . Podejścia dekoherencji do interpretacji teorii kwantowej były szeroko badane i rozwijane od lat 70. XX wieku i stały się dość popularne. MWI jest obecnie uważana za interpretację głównego nurtu wraz z innymi interpretacjami dekoherencji, teoriami załamania (w tym interpretacją kopenhaską) i ukrytymi teoriami zmiennych, takimi jak mechanika Bohmiana .

Interpretacja wielu światów sugeruje, że istnieje bardzo wiele wszechświatów, być może nieskończenie wiele. Jest to jedna z wielu hipotez wieloświata w fizyce i filozofii . MWI postrzega czas jako wielorozgałęzione drzewo, w którym realizowany jest każdy możliwy wynik kwantowy. Ma to na celu rozwiązać pewne paradoksy z teorii kwantowej , takich jak paradoks EPR i kot Schrödingera , ponieważ każdy możliwy wynik zdarzenia kwantowej istnieje we własnym wszechświecie.

Część serii artykułów o
Mechanika kwantowa
Równanie Schrödingera
Tło
Podstawy
Eksperymenty
Preparaty
Równania
Interpretacje
Zaawansowane tematy
Naukowcy

Historia

W 1952 roku Erwin Schrödinger wygłosił wykład w Dublinie, w którym w pewnym momencie żartobliwie ostrzegł słuchaczy, że to, co zamierza powiedzieć, może „wydawać się wariackie”. Dalej twierdził, że chociaż równanie Schrödingera wydaje się opisywać kilka różnych historii, to „nie są one alternatywami, ale wszystkie naprawdę dzieją się jednocześnie”. Schrödinger stwierdził, że zastąpienie „jednoczesnych zdarzeń” „alternatywami” wynika z założenia, że ​​„to, co naprawdę obserwujemy, to cząstki”, nazywając to nieuniknioną konsekwencją tego założenia, ale „dziwną decyzją”. Według Davida Deutscha jest to najwcześniejsze znane odniesienie do wielu światów, podczas gdy Jeffrey A. Barrett opisuje je jako wskazujące na podobieństwo „ogólnych poglądów” między Everettem a Schrödingerem.

MWI wywodzi się z doktoratu Everetta w Princeton . teoria „Teoria uniwersalnej funkcji falowej ”, opracowana pod kierunkiem jego promotora Johna Archibalda Wheelera , której krótsze streszczenie zostało opublikowane w 1957 roku pod tytułem „Relative State Formulation of Quantum Mechanics” (Wheeler wniósł tytuł „relative state”; Everett pierwotnie nazwał swoje podejście „Interpretacją Korelacji”, gdzie „korelacja” odnosi się do splątania kwantowego ). Sformułowanie „wiele światów” zawdzięczamy Bryce'owi DeWittowi , który był odpowiedzialny za szerszą popularyzację teorii Everetta, która była w dużej mierze ignorowana przez dekadę po publikacji.

Przegląd interpretacji

Kluczową ideą interpretacji wielu światów jest to, że unitarna mechanika kwantowa opisuje cały wszechświat. W szczególności opisuje pomiar jako transformację jednostkową, bez stosowania postulatu załamania , a obserwatorów jako zwykłe układy kwantowo-mechaniczne. Stoi to w ostrym kontraście z interpretacją kopenhaską, w której pomiar jest pojęciem „prymitywnym”, niemożliwym do opisania przez mechanikę kwantową; Wszechświat jest podzielony na domenę kwantową i klasyczną, a postulat zawalenia jest centralny. Główny wniosek MWI jest taki, że wszechświat (lub w tym kontekście multiwers ) składa się z kwantowej superpozycji nieskończonej lub nieokreślonej ilości lub liczby coraz bardziej rozbieżnych, niekomunikujących się równoległych wszechświatów lub światów kwantowych.

Interpretacja wielu światów w istotny sposób wykorzystuje dekoherencję do wyjaśnienia procesu pomiaru i powstania quasi-klasycznego świata. Wojciech H. Żurek , jeden z pionierów teorii dekoherencji, stwierdził: „Pod obserwacją otoczenia tylko stany wskaźnikowe pozostają niezmienione. ”. Żurek podkreśla, że ​​jego twórczość nie zależy od konkretnej interpretacji.

Interpretacja wielu światów ma wiele podobieństw z interpretacją historii dekoherencji , która również wykorzystuje dekoherencję do wyjaśnienia procesu pomiaru lub załamania się funkcji falowej. MWI traktuje inne historie lub światy jako rzeczywiste, ponieważ uważa uniwersalną funkcję falową za „podstawowy byt fizyczny” lub „podstawowy byt, podlegający zawsze deterministycznemu równaniu falowemu”. Z drugiej strony, historie dekoherentne potrzebują tylko jednej historii (lub światów), aby była prawdziwa.

Kilku autorów, w tym Wheeler, Everett i Deutsch, nazywa wiele światów teorią , a nie tylko interpretacją. Everett twierdził, że było to „jedyne całkowicie spójne podejście do wyjaśniania zarówno treści mechaniki kwantowej, jak i wyglądu świata”. Deutsch odrzucił ideę, że wiele światów jest „interpretacją”, mówiąc, że nazywanie tego „jest jak mówienie o dinozaurach jako „interpretacji” zapisów kopalnych”.

Sformułowanie

W ujęciu Everetta aparat pomiarowy M i układ obiektów S tworzą układ złożony, z których każdy przed pomiarem istnieje w dobrze zdefiniowanych (ale zależnych od czasu) stanach. Pomiar jest uważany za powodowanie interakcji M i S. Po interakcji S z M nie jest już możliwe opisanie żadnego systemu przez niezależny stan. Według Everetta jedynymi sensownymi opisami każdego systemu są stany względne: na przykład względny stan S przy stanie M lub względny stan M przy stanie S . W ujęciu Everetta i DeWitta stan S po sekwencji pomiarów jest określony przez kwantową superpozycję stanów, z których każdy odpowiada alternatywnej historii pomiarów S .

Schematyczna ilustracja rozszczepienia w wyniku powtórnego pomiaru.

Rozważmy na przykład najmniejszy możliwy prawdziwie kwantowy system S , jak pokazano na ilustracji. Opisuje to na przykład stan spinowy elektronu. Biorąc pod uwagę konkretną oś (powiedzmy oś z ), biegun północny reprezentuje obrót „w górę”, a biegun południowy — obrót „w dół”. Stany superpozycji układu opisuje sfera zwana sferą Blocha . Aby wykonać pomiar na S , musi on współdziałać z innym podobnym systemem M . Po interakcji układ złożony można traktować jako kwantową superpozycję dwóch „historii alternatywnych” pierwotnego układu S , jednej, w której zaobserwowano „górę”, a drugiej „dół”. Każdy kolejny pomiar binarny (czyli interakcja z systemem M ) powoduje podobny podział w drzewie historii. Zatem po trzech pomiarach układ można uznać za superpozycję kwantową 8 = 2 × 2 × 2 kopie oryginalnego układu S .

Stan względny

W swojej rozprawie doktorskiej z 1957 r. Everett zaproponował, że zamiast modelować izolowany układ kwantowy podlegający obserwacji zewnętrznej, można modelować matematycznie obiekt oraz jego obserwatorów jako układy czysto fizyczne w ramach matematycznych opracowanych przez Paula Diraca , Johna von Neumanna i innych. , odrzucając całkowicie doraźny mechanizm załamania się funkcji falowej .

Od czasu oryginalnej pracy Everetta w literaturze pojawiło się wiele podobnych formalizmów. Jednym z nich jest sformułowanie stanu względnego. Przyjmuje dwa założenia: po pierwsze, funkcja falowa nie jest po prostu opisem stanu obiektu, ale jest całkowicie równoważna temu obiektowi — twierdzenie to ma wspólne z niektórymi innymi interpretacjami. Po drugie, obserwacja lub pomiar nie mają specjalnych praw ani mechaniki, w przeciwieństwie do interpretacji kopenhaskiej , która uważa załamanie funkcji falowej za specjalny rodzaj zdarzenia, które występuje w wyniku obserwacji. Zamiast tego pomiar w sformułowaniu stanu względnego jest konsekwencją zmiany konfiguracji w pamięci obserwatora opisanej przez tę samą podstawową fizykę fal, co modelowany obiekt.

Interpretacja wielu światów jest popularyzacją Everetta przez DeWitta, który odniósł się do połączonego systemu obserwator-obiekt jako podzielonego przez obserwację, przy czym każdy podział odpowiada różnym lub wielu możliwym wynikom obserwacji. Te podziały generują drzewo, jak pokazano na powyższej grafice. Następnie DeWitt wprowadził termin „świat”, aby opisać pełną historię pomiarów obserwatora, która w przybliżeniu odpowiada jednej gałęzi tego drzewa.

Zgodnie z interpretacją wielu światów równanie Schrödingera , czyli relatywistyczny analog, obowiązuje przez cały czas i wszędzie. Obserwację lub pomiar modeluje się przez zastosowanie równania falowego do całego układu składającego się z obserwatora i obiektu. Jedną z konsekwencji jest to, że każda obserwacja może być uważana za powodującą zmianę funkcji falowej połączonego obserwatora i obiektu w kwantową superpozycję dwóch lub więcej nieoddziałujących ze sobą gałęzi lub podział na wiele „światów”. Ponieważ wiele zdarzeń podobnych do obserwacji miało miejsce i ciągle się dzieje, istnieje ogromna i rosnąca liczba jednocześnie istniejących stanów.

Jeżeli system składa się z dwóch lub więcej podsystemów, stan systemu będzie superpozycją iloczynów stanów podsystemów. Każdy produkt stanów podsystemu w ogólnej superpozycji ewoluuje w czasie niezależnie od innych produktów. Gdy podsystemy wchodzą w interakcję, ich stany stają się skorelowane lub splątane i nie mogą być dłużej uważane za niezależne. W terminologii Everetta każdy stan podsystemu był teraz skorelowany ze swoim stanem względnym , ponieważ każdy podsystem musi być teraz rozpatrywany w odniesieniu do innych podsystemów, z którymi wchodził w interakcje.

Nieruchomości

MWI usuwa rolę obserwatora-zależnego od pomiaru kwantowego procesu poprzez zastąpienie falowa upadek z kwantowej dekoherencji . Ponieważ rola obserwatora leży u podstaw większości, jeśli nie wszystkich „paradoksów kwantowych”, automatycznie rozwiązuje to szereg problemów, takich jak eksperyment myślowy Schrödingera , paradoks EPR , „problem graniczny” von Neumanna, a nawet dwoistość falowo-cząsteczkowa. .

Ponieważ interpretacja kopenhaska wymaga istnienia klasycznej dziedziny wykraczającej poza tę opisaną przez mechanikę kwantową, została skrytykowana jako nieadekwatna do badania kosmologii. MWI został opracowany z wyraźnym celem umożliwienia zastosowania mechaniki kwantowej do wszechświata jako całości, umożliwiając kosmologię kwantową .

MWI to teoria realistyczna , deterministyczna i lokalna . Osiąga to, usuwając załamanie funkcji falowej , które jest niedeterministyczne i nielokalne, z deterministycznych i lokalnych równań teorii kwantowej.

MWI (podobnie jak inne, szersze teorie multiwersum ) dostarcza kontekstu dla zasady antropicznej , która może stanowić wyjaśnienie dostrojonego wszechświata .

MWI zależy przede wszystkim od liniowości mechaniki kwantowej. Jeśli ostateczna teoria wszystkiego jest nieliniowa w odniesieniu do funkcji falowych, to wiele światów jest nieważne. Chociaż grawitacja kwantowa lub teoria strun mogą być pod tym względem nieliniowe, jak dotąd nie ma na to dowodów.

Interpretowanie załamania funkcji falowej

Podobnie jak w przypadku innych interpretacji mechaniki kwantowej, interpretacja wielu światów jest motywowana zachowaniem, które można zilustrować eksperymentem z podwójną szczeliną . Kiedy cząstki światła (lub cokolwiek innego) przechodzą przez podwójną szczelinę, można użyć obliczeń zakładających falowe zachowanie światła, aby określić, gdzie cząstki mogą być obserwowane. Jednak gdy cząstki są obserwowane w tym eksperymencie, pojawiają się jako cząstki (tj. w określonych miejscach), a nie jako fale niezlokalizowane.

Niektóre wersje kopenhaskiej interpretacji mechaniki kwantowej proponowały proces „ załamania ”, w którym nieokreślony system kwantowy prawdopodobnie załamałby się lub wybrał tylko jeden określony wynik, aby „wyjaśnić” to zjawisko obserwacji. Załamanie funkcji falowej było powszechnie uważane za sztuczne i ad hoc , więc alternatywną interpretację, w której zachowanie pomiaru można było zrozumieć na podstawie bardziej fundamentalnych zasad fizycznych, uznano za pożądaną.

Doktorat Everetta praca zapewniła taką interpretację. Twierdził, że w przypadku systemu złożonego – takiego jak podmiot („obserwator” lub przyrząd pomiarowy) obserwujący obiekt („obserwowany” system, taki jak cząstka) – twierdzenie, że obserwator lub obserwowany ma dobrze- stan zdefiniowany jest bez znaczenia; we współczesnym języku obserwator i obserwowany splątają się: możemy określić tylko stan jednego względem drugiego, tj. stan obserwatora i obserwowanego są skorelowane po dokonaniu obserwacji. Doprowadziło to Everetta do wyprowadzenia wyłącznie z jednolitej, deterministycznej dynamiki (tj. bez zakładania załamania funkcji falowej) pojęcia względności stanów .

Everett zauważył, że sama jednolita, deterministyczna dynamika pociąga za sobą to, że po dokonaniu obserwacji każdy element kwantowej superpozycji połączonej funkcji falowej podmiot-obiekt zawiera dwa „stany względne”: stan „zapadniętego” obiektu i powiązany z nim obserwator, który obserwował ten sam upadły wynik; to, co widzi obserwator i stan obiektu, zostały skorelowane przez akt pomiaru lub obserwacji. Późniejsza ewolucja każdej pary względnych stanów podmiot-przedmiot przebiega z całkowitą obojętnością na obecność lub nieobecność innych elementów, tak jakby nastąpiło załamanie funkcji falowej, co w konsekwencji powoduje, że późniejsze obserwacje są zawsze zgodne z wcześniejszymi obserwacjami. Tak więc pojawienie się załamania funkcji falowej obiektu wyłoniło się z samej unitarnej, deterministycznej teorii. (To było odpowiedzią na wczesną krytykę teorii kwantowej Einsteina, zgodnie z którą to teoria powinna definiować to, co jest obserwowane, a nie obserwabli, aby zdefiniować teorię). zawalił się. I tak, powołując się na brzytwę Ockhama , usunął z teorii postulat załamania się funkcji falowej.

Testowalność

W 1985 roku David Deutsch zaproponował wariant eksperymentu myślowego przyjaciela Wignera jako test między wieloma światami a interpretacją kopenhaską. Składa się on z eksperymentatora (przyjaciela Wignera) dokonującego pomiaru na układzie kwantowym w izolowanym laboratorium oraz innego eksperymentatora (Wignera), który dokonywałby pomiaru w pierwszym z nich. Zgodnie z teorią wielu światów pierwszy eksperymentator skończyłby w makroskopowej superpozycji, w której jeden wynik pomiaru miałby w jednej gałęzi, a inny w innej. Drugi eksperymentator mógłby następnie ingerować w te dwie gałęzie, aby sprawdzić, czy rzeczywiście znajduje się ona w superpozycji makroskopowej, czy też zapadła się w pojedynczą gałąź, jak przewiduje interpretacja kopenhaska. Od tego czasu Lockwood (1989), Vaidman i inni przedstawili podobne propozycje. Propozycje te wymagają umieszczania obiektów makroskopowych w spójnej superpozycji i ingerowania w nie, co obecnie wykracza poza możliwości eksperymentalne.

Prawdopodobieństwo i reguła urodzenia

Od czasu powstania interpretacji wielu światów fizycy zastanawiali się nad rolą w niej prawdopodobieństwa. Jak ujął to Wallace, istnieją dwa aspekty tego pytania: problem niespójności , który pyta, dlaczego powinniśmy w ogóle przypisywać prawdopodobieństwa do wyników, które na pewno wystąpią w niektórych światach, oraz problem ilościowy , który pyta, dlaczego prawdopodobieństwa powinny być podane przez regułę Borna .

Everett próbował odpowiedzieć na te pytania w gazecie, która przedstawiała wiele światów. Aby rozwiązać problem niespójności, argumentował, że obserwator, który wykonuje sekwencję pomiarów w systemie kwantowym, ogólnie będzie miał w pamięci pozornie losową sekwencję wyników, co uzasadnia wykorzystanie prawdopodobieństw do opisania procesu pomiarowego. Aby rozwiązać problem ilościowy, Everett zaproponował wyprowadzenie reguły Borna na podstawie właściwości, jakie powinna mieć miara na gałęziach funkcji falowej. Jego wyprowadzenie zostało skrytykowane jako opierające się na pozbawionych motywacji założeniach. Od tego czasu zaproponowano kilka innych wyprowadzeń reguły Borna w ramach wielu światów. Nie ma zgody co do tego, czy to się udało.

Częstość

DeWitt i Graham oraz Farhi i inni, między innymi, zaproponowali wyprowadzenie reguły Borna w oparciu o częstolistyczną interpretację prawdopodobieństwa. Próbują wykazać, że w granicach nieskończenie wielu pomiarów żadne światy nie miałyby względnych częstotliwości, które nie pasowałyby do prawdopodobieństw podanych przez regułę Borna, ale te wyprowadzenia okazały się matematycznie niepoprawne.

Teoria decyzji

Decyzji teoretyczne wyprowadzenie reguły Born został wyprodukowany przez Davida Deutscha (1999) i udoskonalane przez Wallace (2002-2009) i Saunders (2004). Rozważają agenta, który bierze udział w hazardzie kwantowym: agent dokonuje pomiaru w systemie kwantowym, w konsekwencji rozgałęzia się, a każde przyszłe ja agenta otrzymuje nagrodę zależną od wyniku pomiaru. Agent wykorzystuje teorię decyzji do oszacowania ceny, jaką zapłaciłby, aby wziąć udział w takim hazardzie, i dochodzi do wniosku, że cena jest określona przez użyteczność nagród ważoną zgodnie z regułą Borna. Niektóre recenzje były pozytywne, chociaż te argumenty pozostają bardzo kontrowersyjne; niektórzy fizycy teoretyczni przyjęli je jako wspierające argumenty za wszechświatami równoległymi. Na przykład w artykule New Scientist z konferencji w 2007 roku o interpretacjach Everettia cytowano słowa fizyka Andy'ego Albrechta: „Ta praca zostanie uznana za jedno z najważniejszych osiągnięć w historii nauki”. W przeciwieństwie do tego, filozof Huw Price , również biorący udział w konferencji, stwierdził, że podejście Deutsch-Wallace-Saunders jest fundamentalnie wadliwe.

Symetrie i niezmienność

Żurek (2005) stworzył wyprowadzenie reguły Borna opartej na symetriach stanów splątanych; Schlosshauer i Fine twierdzą, że wyprowadzenie Żurka nie jest rygorystyczne, ponieważ nie definiuje, czym jest prawdopodobieństwo i ma kilka niesprecyzowanych założeń dotyczących tego, jak powinno się zachowywać.

Charles Sebens i Sean M. Carroll , opierając się na pracy Leva Vaidmana , zaproponowali podobne podejście oparte na niepewności lokalizacyjnej. W tym podejściu dekoherencja tworzy wiele identycznych kopii obserwatorów, którzy mogą przypisać wiarygodność przebywaniu na różnych gałęziach za pomocą reguły Borna. Podejście Sebensa-Carrolla zostało skrytykowane przez Adriana Kenta , a sam Vaidman nie uważa go za zadowalające.

Preferowany problem podstawowy

Jak pierwotnie sformułowali Everett i DeWitt, interpretacja wielu światów miała uprzywilejowaną rolę w pomiarach: określili, która podstawa systemu kwantowego da początek tytułowym światom. Bez tego teoria była niejednoznaczna, ponieważ stan kwantowy można równie dobrze opisać (np.) jako mający dobrze określoną pozycję lub jako superpozycję dwóch stanów zdelokalizowanych. Założenie, że preferowaną podstawą do zastosowania jest ta z pomiaru położenia, powoduje, że światy mają obiekty w ściśle określonych pozycjach, a nie światy z obiektami zdelokalizowanymi (co byłoby rażąco niezgodne z eksperymentem). Ta szczególna rola pomiarów jest problematyczna dla teorii, ponieważ stoi w sprzeczności z celem Everetta i DeWitta, jakim jest posiadanie teorii redukcjonistycznej, i podważa ich krytykę źle zdefiniowanego postulatu pomiaru interpretacji kopenhaskiej. Jest to dziś znane jako preferowany problem podstawowy .

Preferowany problem bazowy został rozwiązany, według Saundersa i Wallace'a, między innymi poprzez włączenie dekoherencji do teorii wielu światów. W tym podejściu preferowana podstawa nie musi być postulowana, ale raczej identyfikowana jako podstawa stabilna w warunkach dekoherencji środowiskowej. W ten sposób pomiary nie odgrywają już specjalnej roli; raczej każda interakcja, która powoduje dekoherencję, powoduje rozszczepienie świata. Ponieważ dekoherencja nigdy nie jest kompletna, zawsze pozostanie pewne nieskończenie małe zachodzenie na siebie dwóch światów, co czyni arbitralnym, czy para światów się podzieliła, czy nie. Wallace twierdzi, że nie jest to problematyczne: pokazuje jedynie, że światy nie są częścią podstawowej ontologii, ale raczej wyłaniającej się ontologii, gdzie te przybliżone, efektywne opisy są rutyną w naukach fizycznych. Ponieważ w tym podejściu światy są wyprowadzone, wynika z tego, że muszą one być obecne w każdej innej interpretacji mechaniki kwantowej, która nie ma mechanizmu zapadania się, takiej jak mechanika Bohmiana.

Takie podejście do wyprowadzania preferowanej podstawy zostało skrytykowane jako tworzące kolistość z wyprowadzeniami prawdopodobieństwa w interpretacji wielu światów, ponieważ teoria dekoherencji zależy od prawdopodobieństwa, a prawdopodobieństwo zależy od ontologii wyprowadzonej z dekoherencji. Wallace twierdzi, że teoria dekoherencji nie zależy od prawdopodobieństwa, ale tylko od założenia, że ​​w fizyce wolno robić przybliżenia.

Przyjęcie

Początkowy odbiór MWI był przytłaczająco negatywny, z godnym uwagi wyjątkiem DeWitta. Wheeler poczynił znaczne wysiłki, aby sformułować teorię w sposób, który byłby przyjemny dla Bohra, odwiedził Kopenhagę w 1956 r., aby omówić ją z nim, i przekonał Everetta do odwiedzenia również, co miało miejsce w 1959 r. Mimo to Bohr i jego współpracownicy całkowicie odrzucili tę teorię. teoria. Everett opuścił akademię w 1956 roku i już nigdy nie wrócił, a Wheeler ostatecznie wyparł się tej teorii.

Jednym z najsilniejszych adwokatów MWI jest David Deutsch . Według Deutscha, wzór interferencji pojedynczego fotonu obserwowany w eksperymencie z podwójną szczeliną można wytłumaczyć interferencją fotonów w wielu wszechświatach. Patrząc w ten sposób, eksperyment z interferencją pojedynczego fotonu jest nie do odróżnienia od eksperymentu z interferencją wielu fotonów. W bardziej praktycznym tonie, w jednym z najwcześniejszych artykułów na temat obliczeń kwantowych, zasugerował, że równoległość wynikająca z MWI może prowadzić do „ metody, dzięki której pewne probabilistyczne zadania mogą być wykonywane szybciej przez uniwersalny komputer kwantowy niż przez jakiekolwiek klasyczne ograniczenie to ". Deutsch zasugerował również, że MWI będzie testowalne (przynajmniej przeciwko „naiwnemu” kopenhaskiemu), gdy odwracalne komputery staną się świadome poprzez odwracalną obserwację wirowania.

Asher Peres był szczerym krytykiem MWI. Część jego podręcznika z 1993 roku nosiła tytuł Interpretacja Everetta i inne dziwaczne teorie . Peres argumentował, że różne interpretacje wielu światów jedynie przesuwają arbitralność lub niejasność postulatu upadku na pytanie, kiedy „światy” mogą być uważane za odrębne i że nie można w rzeczywistości sformułować obiektywnego kryterium tego oddzielenia.

Niektórzy naukowcy uważają MWI za niefalsyfikowalne, a zatem nienaukowe, ponieważ wiele wszechświatów równoległych nie komunikuje się w tym sensie, że nie można między nimi przekazywać żadnych informacji. Inni twierdzą, że MWI można bezpośrednio testować.

Victor J. Stenger zauważył, że opublikowana praca Murraya Gell-Manna wyraźnie odrzuca istnienie równoczesnych wszechświatów równoległych. Współpracując z Jamesem Hartle'em , Gell-Mann przed śmiercią pracował nad opracowaniem bardziej „smacznej” mechaniki kwantowej post-Everetta . Stenger uznał za słuszne stwierdzenie, że większość fizyków odrzuca interpretację wielu światów jako zbyt ekstremalną, zauważając, że „ma zasługę w znalezieniu miejsca dla obserwatora w analizowanym układzie i pozbyciu się kłopotliwego pojęcia załamania się funkcji falowej”.

Roger Penrose twierdzi, że idea wielu światów jest błędna, ponieważ opiera się na zbyt uproszczonej wersji mechaniki kwantowej, która nie uwzględnia grawitacji. Według Penrose'a „zasady muszą się zmienić, gdy w grę wchodzi grawitacja”. Dalej twierdzi, że grawitacja pomaga zakotwiczyć rzeczywistość, a „rozmyte” zdarzenia mają tylko jeden dopuszczalny wynik. Penrose wyjaśnia, że ​​„elektrony, atomy, molekuły itp. są tak drobne, że nie wymagają prawie żadnej energii, aby utrzymać swoją grawitację, a zatem ich nakładające się stany. Mogą pozostać w tym stanie na zawsze, jak opisano w standardowej teorii kwantowej” . Z drugiej strony, "w przypadku dużych obiektów, stany zduplikowane znikają w jednej chwili ze względu na to, że obiekty te wytwarzają duże pole grawitacyjne".

Filozofowie nauki James Ladyman i Don Ross twierdzą, że MWI może być prawdą, ale oni jej nie akceptują. Zauważają, że żadna teoria kwantowa nie jest jeszcze empirycznie adekwatna do opisania całej rzeczywistości, biorąc pod uwagę jej brak unifikacji z ogólną teorią względności , a więc nie widzą powodu, aby traktować jakąkolwiek interpretację mechaniki kwantowej jako ostatnie słowo w metafizyce . Sugerują również, że wielorakie gałęzie mogą być artefaktem niepełnych opisów i wykorzystania mechaniki kwantowej do reprezentowania stanów obiektów makroskopowych. Twierdzą, że obiekty makroskopowe znacznie różnią się od obiektów mikroskopowych tym, że nie są odizolowane od środowiska, a użycie formalizmu kwantowego do ich opisu nie ma mocy wyjaśniającej i opisowej oraz precyzji.

Fizyk teoretyczny Gerard 't Hooft odrzuca ideę wielu światów: „Nie wierzę, że musimy żyć z interpretacją wielu światów. W rzeczywistości byłaby to zdumiewająca liczba równoległych światów, które istnieją tylko dlatego, że fizycy mogliby” t zdecydować, który z nich jest prawdziwy”.

Sonda

Ankieta 72 „wiodących kosmologów kwantowych i innych kwantowych teoretyków pola” przeprowadzona przed 1991 r. przez L. Davida Rauba wykazała 58% zgodność z „Tak, myślę, że MWI jest prawdą”.

Max Tegmark informuje o wyniku „wysoce nienaukowej” ankiety przeprowadzonej na warsztacie mechaniki kwantowej w 1997 roku. Według Tegmarka „Interpretacja wielu światów (MWI) zajęła drugie miejsce, zdecydowanie wyprzedzając spójne historie i interpretacje Bohma ”.

W odpowiedzi na stwierdzenie Seana M. Carrolla: „Brzmi to jak szalone, większość pracujących fizyków wierzy w teorię wielu światów”, zauważa Michael Nielsen : „na konferencji poświęconej informatyce kwantowej w Cambridge w 1998 r. publiczność licząca około 200 osób... Wiele światów spisało się dobrze, zdobywając poparcie na poziomie porównywalnym, ale nieco niższym, do Kopenhagi i dekoherencji”. Ale Nielsen zauważa, że ​​wydawało się, że większość uczestników uznała to za stratę czasu: Peres „otrzymał ogromny i nieprzerwany aplauz… kiedy wstał po zakończeniu ankiety i zapytał: „A kto tutaj wierzy, że prawa fizyki są decydowała demokratyczne głosowanie?'"

Ankieta przeprowadzona w 2005 r. wśród mniej niż 40 studentów i badaczy, którzy ukończyli kurs Interpretacji Mechaniki Kwantowej w Instytucie Obliczeń Kwantowych Uniwersytetu Waterloo, wykazała, że ​​najmniej uprzywilejowane jest "Wiele światów (i dekoherencji)".

Ankieta przeprowadzona w 2011 r. wśród 33 uczestników austriackiej konferencji wykazała, że ​​6 poparło MWI, 8 „informacje oparte/informacje teoretyczne” i 14 Kopenhaga; autorzy zauważają, że MWI uzyskało podobny odsetek głosów jak w plebiscycie Tegmarka z 1997 roku.

Zastanów się, czy inne światy są prawdziwe

Everett wierzył w dosłowną rzeczywistość innych światów kwantowych. Jego syn poinformował, że „nigdy nie zachwiał się w swojej wierze w teorię wielu światów”.

Według Martina Gardnera „inne” światy MWI mają dwie różne interpretacje: realną lub nierzeczywistą; twierdził, że Stephen Hawking i Steven Weinberg opowiadają się za nierealną interpretacją. Gardner twierdził również, że większość fizyków opowiada się za interpretacją nierealną, podczas gdy pogląd „realistyczny” popierają tylko eksperci MWI, tacy jak Deutsch i DeWitt. Hawking powiedział, że „zgodnie z ideą Feynmana”, wszystkie inne historie są równie „równie prawdziwe” jak nasza, a Gardner donosi, że Hawking mówi, że MWI jest „trywialnie prawdziwe”. W wywiadzie z 1983 roku Hawking powiedział również, że uważa MWI za „oczywiście poprawny”, ale odrzuca pytania dotyczące interpretacji mechaniki kwantowej, mówiąc: „Kiedy słyszę o kocie Schrödingera , sięgam po broń ”. W tym samym wywiadzie powiedział również: „Ale, spójrz: wszystko, co się naprawdę robi, to obliczanie prawdopodobieństw warunkowych – innymi słowy, prawdopodobieństwa wystąpienia A, biorąc pod uwagę B. Myślę, że to wszystko interpretacja wielu światów jest Niektórzy ludzie nakładają na to dużo mistycyzmu na temat podziału funkcji falowej na różne części. Ale wszystko, co obliczasz, to prawdopodobieństwa warunkowe. W innym miejscu Hawking porównał swój stosunek do „rzeczywistości” teorii fizycznych ze stanowiskiem swojego kolegi Rogera Penrose'a , mówiąc: „On jest platonistą, a ja pozytywistą . Martwi się, że kot Schrödingera jest w stanie kwantowym, w którym jest na wpół żywy i pół martwy. Czuje, że to nie może odpowiadać rzeczywistości. Ale to mi nie przeszkadza. Nie żądam, aby teoria odpowiadała rzeczywistości, ponieważ nie wiem, co to jest. Rzeczywistość nie jest cechą, którą możesz test papierkiem lakmusowym. Chodzi mi tylko o to, aby teoria przewidywała wyniki pomiarów. Teoria kwantowa robi to bardzo skutecznie. Ze swojej strony Penrose zgadza się z Hawkingiem, że mechanika kwantowa zastosowana do wszechświata implikuje MW, ale uważa, że ​​brak udanej teorii grawitacji kwantowej neguje rzekomą uniwersalność konwencjonalnej mechaniki kwantowej.

Implikacje spekulacyjne

Eksperyment myślowy o kwantowym samobójstwie

Główny artykuł: Kwantowe samobójstwo i nieśmiertelność

Samobójstwo kwantowe to eksperyment myślowy w mechanice kwantowej i filozofii fizyki . Podobno potrafi odróżnić kopenhaską interpretację mechaniki kwantowej od interpretacji wielu światów za pomocą odmiany eksperymentu myślowego Schrödingera z kotem , z kociego punktu widzenia. Nieśmiertelność kwantowa odnosi się do subiektywnego doświadczenia przetrwania kwantowego samobójstwa.

Większość ekspertów uważa, że ​​eksperyment nie zadziałałby w prawdziwym świecie, ponieważ świat z eksperymentatorem, który przeżył, ma niższą „miarę” niż świat przed eksperymentem, co zmniejsza prawdopodobieństwo przeżycia eksperymentatora.

Absurdalnie nieprawdopodobne terminy

DeWitt stwierdził, że „[Everett, Wheeler i Graham] ostatecznie nie wykluczają żadnego elementu superpozycji. Istnieją tam wszystkie światy, nawet te, w których wszystko idzie nie tak i wszystkie prawa statystyczne załamują się”.

Max Tegmark potwierdził, że absurdalne lub wysoce nieprawdopodobne zdarzenia są nieuniknione, ale rzadkie w przypadku MWI. Cytując Tegmarka: „Rzeczy niezgodne z prawami fizyki nigdy się nie zdarzą — wszystko inne się wydarzy… ważne jest, aby śledzić statystyki, ponieważ nawet jeśli wszystko, co można sobie wyobrazić, dzieje się gdzieś, naprawdę dziwaczne zdarzenia zdarzają się wykładniczo rzadko”.

Ladyman i Ross twierdzą, że ogólnie wiele niezrealizowanych możliwości omawianych w innych dziedzinach nauki nie będzie miało odpowiedników w innych gałęziach, ponieważ w rzeczywistości są one niezgodne z uniwersalną funkcją falową.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki