Теории объективного коллапса , также известные как модели коллапса спонтанной волновой функции или модели динамической редукции, [1] [2] были сформулированы как ответ на проблему измерения в квантовой механике [3] , чтобы объяснить, почему и как квантовые измерения всегда дают определенные результаты, а не их суперпозиция, как предсказывает уравнение Шредингера , и, в более общем плане, то, как классический мир возникает из квантовой теории. Основная идея состоит в том, что унитарная эволюция волновой функции, описывающей состояние квантовой системыявляется приблизительным. Он хорошо работает для микроскопических систем, но постепенно теряет свою актуальность по мере увеличения массы/сложности системы.
В теориях коллапса уравнение Шредингера дополняется дополнительными нелинейными и стохастическими членами (спонтанные коллапсы), локализующими волновую функцию в пространстве. Результирующая динамика такова, что для микроскопических изолированных систем новые члены оказывают незначительное влияние; поэтому восстанавливаются обычные квантовые свойства, за исключением очень крошечных отклонений. Такие отклонения потенциально могут быть обнаружены в специальных экспериментах, и во всем мире все больше усилий направлено на их тестирование.
Встроенный механизм усиления гарантирует, что для макроскопических систем, состоящих из множества частиц, коллапс становится сильнее, чем квантовая динамика. Тогда их волновая функция всегда хорошо локализована в пространстве, настолько хорошо локализована, что для всех практических целей она ведет себя как точка, движущаяся в пространстве по законам Ньютона.
В этом смысле модели коллапса обеспечивают единое описание микроскопических и макроскопических систем, избегая концептуальных проблем, связанных с измерениями в квантовой теории.
Теории коллапса противостоят теориям интерпретации многих миров , поскольку они считают, что процесс коллапса волновой функции ограничивает разветвление волновой функции и устраняет ненаблюдаемое поведение.
Генезис моделей коллапса восходит к 1970-м годам. В Италии группа Л. Фонда , Дж. Г. Гирарди и А. Римини изучала, как вывести экспоненциальный закон распада [4] в процессах распада в рамках квантовой теории. В их модели существенной особенностью было то, что во время распада частицы подвергались самопроизвольному коллапсу в пространстве, идея, которая позже была перенесена в модель GRW. Тем временем П. Перл в США разрабатывал нелинейные и стохастические уравнения для динамического моделирования коллапса волновой функции; [5] [6] [7]этот формализм позже был использован для модели CSL. Однако этим моделям не хватало характера «универсальности» динамики, т. е. ее применимости к произвольной физической системе (по крайней мере, на нерелятивистском уровне), необходимого условия для того, чтобы любая модель стала жизнеспособной.