nauki ścisłe
Autor: Hans Christian von Baeyer | dodano: 2013-06-24
Kwantowe paradoksy? Są tylko w naszych umysłach

Nowa interpretacja mechaniki kwantowej eliminuje dziwaczne paradoksy mikroskopowego świata. Cena? Informacje kwantowe są tworami ludzkiej wyobraźni.

Mechanika kwantowa poprawnie opisuje zachowanie materii od skali subatomowej do astronomicznej i dzięki temu jest najskuteczniejszą teorią fizyki. Ale jednocześnie jest też teorią najbardziej tajemniczą.

Wydaje się, że w królestwie kwantowym cząstki mogą przebywać w dwóch miejscach równocześnie, informacje rozchodzą się szybciej niż światło, a koty w tej samej chwili bywają żywe i martwe. Od 90 lat fizycy bez wielkich sukcesów zmagają się z oczywistymi paradoksami świata kwantowego. W przeciwieństwie do ewolucji i kosmologii, których osiągnięcia udało się wkomponować w intelektualny krajobraz, mechanika kwantowa nadal jest uważana (traktuje ją tak też wielu fizyków) za dziwaczną anomalię, skuteczną receptę na konstruowanie różnych gadżetów, która jednak niczego nie wyjaśnia. Nieporozumienia co do sensu mechaniki kwantowej podsycają przekonanie, że głębokie treści, które stara się nam ona przekazać, są nieistotne dla codziennego życia i zbyt tajemnicze, aby brać je pod uwagę.

W 2001 roku grupa badaczy przystąpiła do pracy nad modelem, który miał usunąć kwantowe paradoksy lub przynajmniej ograniczyć problemy, jakie z nich wynikają. Model, nazwany bayesjanizmem kwantowym (Quantum Bayesianism, w skrócie QBism), reinterpretuje znaczenie funkcji falowej – źródła kwantowych dziwactw.

W tradycyjnym ujęciu mechaniki kwantowej obiekty takie, jak elektron, są reprezentowane przez funkcję falową, czyli pewne matematyczne wyrażenie opisujące właściwości obiektu. Jeżeli chcemy przewidzieć zachowanie elektronu, trzeba zbadać, jak funkcja falowa ewoluuje w zależności od czasu. Wykonując odpowiednie obliczenia, otrzymujemy prawdopodobieństwo, że elektron będzie miał pewne właściwości, np. znajdzie się w tym, a nie w innym miejscu. Problemy zaczynają się pojawiać wtedy, kiedy fizycy zakładają, że funkcja falowa jest bytem realnym.

QBism, który łączy mechanikę kwantową z teorią prawdopodobieństwa, przewiduje, że funkcja falowa nie opisuje obiektywnej rzeczywistości. Przeciwnie – QBism przedstawia funkcję falową jako swoistą instrukcję, narzędzie matematyczne, którym posługuje się obserwator, aby podejmować właściwe decyzje dotyczące otaczającego go świata, czyli świata kwantowego. W szczególności, obserwator, który dostrzega nieokreślony wpływ swoich indywidualnych wyborów i działań na układ kwantowy, używa funkcji falowej, aby wyznaczyć stopień swojego przekonania, że układ będzie mieć pewną konkretną właściwość. Inny obserwator, korzystając z funkcji falowej opisującej świat zgodnie z jego punktem widzenia, może dojść do zupełnie innych wniosków dotyczących tego samego układu kwantowego. Jeden układ, jedno zdarzenie i tyle różnych funkcji falowych, ilu jest obserwatorów. Kiedy obserwatorzy skomunikują się ze sobą nawzajem i zmodyfikują swoje osobiste funkcje falowe, uwzględniając uzyskane informacje, wyłoni się z nich spójny obraz świata.

„Funkcja falowa widziana w ten sposób jest chyba największą abstrakcją, jaką kiedykolwiek odkryliśmy” – ocenia N. David Mermin, fizyk teoretyk z Cornell University i od niedawna zwolennik QBismu.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 07/2013 »
Drukuj »
Komentarze
Dodany przez: Janusz | 2016-10-30
Z pewnością mogę się, zgodzić, że Bornowska probabilistyczna interpretacja funkcji falowej ma pewne wady. Przedstawiona wyżej charakterystyka Quantum Bayesianism nie przekonuje mnie. 

Jestem przekonany, że w rzeczywistości należy rozróżniać dwa typy funkcji falowych, które poza wspólną ideą interpretacji statystycznej mocno różnią się swoimi własnościami fizycznymi. I nie chodzi tu oto, że dają one inne wartości własne lub oczekiwane operatorów, które reprezentują wielkości fizyczne związane z naszym obiektem kwantowym ale oto, że de facto opisują obiekty o całkowicie innych własnościach fizycznych w takim stopniu, że jest sens wyróżniać coś takiego jak typ, czy gatunek, albo rodzaj funkcji falowej. http://januszszczachor.cba.pl/www/index.php/dwa-typy-funkcji-falowych-1.html

Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
22
W 1904 r. urodził się Louis Néel, francuski fizyk, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Hans Christian von Baeyer | dodano: 2013-06-24
Kwantowe paradoksy? Są tylko w naszych umysłach

Nowa interpretacja mechaniki kwantowej eliminuje dziwaczne paradoksy mikroskopowego świata. Cena? Informacje kwantowe są tworami ludzkiej wyobraźni.

Mechanika kwantowa poprawnie opisuje zachowanie materii od skali subatomowej do astronomicznej i dzięki temu jest najskuteczniejszą teorią fizyki. Ale jednocześnie jest też teorią najbardziej tajemniczą.

Wydaje się, że w królestwie kwantowym cząstki mogą przebywać w dwóch miejscach równocześnie, informacje rozchodzą się szybciej niż światło, a koty w tej samej chwili bywają żywe i martwe. Od 90 lat fizycy bez wielkich sukcesów zmagają się z oczywistymi paradoksami świata kwantowego. W przeciwieństwie do ewolucji i kosmologii, których osiągnięcia udało się wkomponować w intelektualny krajobraz, mechanika kwantowa nadal jest uważana (traktuje ją tak też wielu fizyków) za dziwaczną anomalię, skuteczną receptę na konstruowanie różnych gadżetów, która jednak niczego nie wyjaśnia. Nieporozumienia co do sensu mechaniki kwantowej podsycają przekonanie, że głębokie treści, które stara się nam ona przekazać, są nieistotne dla codziennego życia i zbyt tajemnicze, aby brać je pod uwagę.

W 2001 roku grupa badaczy przystąpiła do pracy nad modelem, który miał usunąć kwantowe paradoksy lub przynajmniej ograniczyć problemy, jakie z nich wynikają. Model, nazwany bayesjanizmem kwantowym (Quantum Bayesianism, w skrócie QBism), reinterpretuje znaczenie funkcji falowej – źródła kwantowych dziwactw.

W tradycyjnym ujęciu mechaniki kwantowej obiekty takie, jak elektron, są reprezentowane przez funkcję falową, czyli pewne matematyczne wyrażenie opisujące właściwości obiektu. Jeżeli chcemy przewidzieć zachowanie elektronu, trzeba zbadać, jak funkcja falowa ewoluuje w zależności od czasu. Wykonując odpowiednie obliczenia, otrzymujemy prawdopodobieństwo, że elektron będzie miał pewne właściwości, np. znajdzie się w tym, a nie w innym miejscu. Problemy zaczynają się pojawiać wtedy, kiedy fizycy zakładają, że funkcja falowa jest bytem realnym.

QBism, który łączy mechanikę kwantową z teorią prawdopodobieństwa, przewiduje, że funkcja falowa nie opisuje obiektywnej rzeczywistości. Przeciwnie – QBism przedstawia funkcję falową jako swoistą instrukcję, narzędzie matematyczne, którym posługuje się obserwator, aby podejmować właściwe decyzje dotyczące otaczającego go świata, czyli świata kwantowego. W szczególności, obserwator, który dostrzega nieokreślony wpływ swoich indywidualnych wyborów i działań na układ kwantowy, używa funkcji falowej, aby wyznaczyć stopień swojego przekonania, że układ będzie mieć pewną konkretną właściwość. Inny obserwator, korzystając z funkcji falowej opisującej świat zgodnie z jego punktem widzenia, może dojść do zupełnie innych wniosków dotyczących tego samego układu kwantowego. Jeden układ, jedno zdarzenie i tyle różnych funkcji falowych, ilu jest obserwatorów. Kiedy obserwatorzy skomunikują się ze sobą nawzajem i zmodyfikują swoje osobiste funkcje falowe, uwzględniając uzyskane informacje, wyłoni się z nich spójny obraz świata.

„Funkcja falowa widziana w ten sposób jest chyba największą abstrakcją, jaką kiedykolwiek odkryliśmy” – ocenia N. David Mermin, fizyk teoretyk z Cornell University i od niedawna zwolennik QBismu.