Квантовая философия

«Квантовая философия» — книга физика Ролана Омнеса , опубликованная в 2002 году , в которой он стремится показать читателю-неспециалисту, как современные достижения квантовой механики позволяют восстановить наш здравый смысл в отношении мира.

• Раздел I — обзор математики, эпистемологии и науки от классического до раннего современного периода.
• Раздел II — обзор неизбежного роста формализма в математике и фундаментальной физической науке, который, как утверждает Омнес, не был выбором, а был навязан исследователям самой природой предмета.
• Раздел III – центральный раздел книги, в котором представлено восстановление здравого смысла, как изложено ниже.
• Раздел IV – краткий раздел размышлений о возможных будущих шагах.

Проект Омнеса не совсем такой, каким кажется на первый взгляд. ^{[ требуется цитата ]} Он не пытается показать, что сама квантовая механика может быть понята в рамках здравого смысла, совсем наоборот. ^{[ требуется цитата ]} Он утверждает, что современная наука, по необходимости, становится все более формальной и все более отдаленной от здравого смысла, поскольку она стремится сделать себя точным отражением физического мира. Но он утверждает, что теперь мы достаточно близко подошли к масштабированию «великолепных вершин» формальной математики, необходимых для описания реальности, чтобы одно стало наконец ясным: теперь можно формально и исходя из основополагающих принципов квантовой механики продемонстрировать, что законы классической логики, классической вероятности и классической динамики применимы к объектам на макроскопическом уровне.

Как ясно дает понять Омнес, это полная противоположность классическому эпистемологическому проекту. До сих пор всегда было необходимо для доступа к реальности сначала предполагать законы классического здравого смысла. Теперь, наконец, мы можем войти в мир либо на формальном уровне, либо на классическом уровне, и мы обнаруживаем, что одно влечет за собой другое: эксперимент привел к квантовому формализму; квантовый формализм теперь, наконец, позволяет восстановить рамки классического рассуждения, в рамках которого проводились эксперименты.

Омнес подчеркивает, что не нужны никакие новые принципы, кроме тех, которые были описаны, когда квантовая механика была разработана в 1920-х годах. Более того, некоторые дополнительные принципы, которые, казалось, требовались тогда (например, коллапс волновой функции или его немного более формальная сестра, редукция волновой функции), больше не нужны. Классическое поведение теперь может быть восстановлено в системе, полностью описываемой одной, унитарной (обратимой во времени) волновой функцией.

Математические разработки, которые сделали возможным этот прогресс, произошли в двух областях: квантовая декогеренция и подход последовательных историй в квантовой механике.

Подход последовательных историй математически четко определяет, какие наборы классических вопросов можно последовательно задавать одной квантовой системе, и, наоборот, какие наборы вопросов принципиально непоследовательны и, следовательно, бессмысленны, если их задавать вместе. Поэтому мы можем формально продемонстрировать, почему вопросы, которые Эйнштейн, Подольский и Розен предполагали, что их можно задавать вместе, об одной квантовой системе, просто не могут быть заданы вместе. С другой стороны, мы можем продемонстрировать, что классические логические рассуждения часто применимы, даже к квантовым экспериментам, но теперь мы можем быть математически точными относительно пределов классической логики.

С другой стороны, квантовая декогеренция (в сочетании с подходом последовательных историй) восстанавливает классическое поведение на макроскопическом уровне. Формальная математика этого подхода позволяет нам, наконец, продемонстрировать, что невозможно (или, скорее, крайне маловероятно) существование макроскопического кота Шредингера дольше, чем ничтожно малое время (связанное с макроскопическим временем рассеивания энергии множителем, включающим квадрат постоянной Планка ) в квантовой суперпозиции его |живого⟩ и |мертвого⟩ состояний. Даже для кота, в остальном изолированного от остальной Вселенной, и даже без присутствия наблюдателя , существует так много неизвестных в квантовом состоянии всего кота, что соответствующая математика определяет, что только обычно наблюдаемые классические состояния кота вообще вероятны, за исключением самых коротких временных шкал. Это рассуждение формально разработано в теории измерений и применимо к любому макроскопическому, не переохлажденному измерительному устройству, независимо от того, есть ли наблюдатель, который будет за ним наблюдать.

Омнес ясно дает понять, что и другие люди внесли существенный вклад в исследование, описанное в его книге, в том числе Роберт Гриффитс , Мюррей Гелл-Манн и Джеймс Хартл .

• Квантовая философия: понимание и интерпретация современной науки (английское издание: Princeton University Press, 1999; французское издание: Gallimard, 1994). Переведено на персидский язык Р. Рокнизаде и опубликовано в 2016 году в Иране.