Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Интерпретация Пенроуза является спекуляцией Roger Пенроуз о взаимосвязи между квантовой механикой и ОТО . Пенроуз предполагает, что квантовое состояние остается в суперпозиции до тех пор, пока разница кривизны пространства-времени не достигнет значительного уровня. [1] [2] [3]

Обзор [ править ]

Идея Пенроуза вдохновлена квантовой гравитацией , поскольку в ней используются как физические константы, так и . Это альтернатива копенгагенской интерпретации , которая утверждает, что суперпозиция терпит неудачу, когда делается наблюдение (но что оно необъективно по своей природе), и многомировой интерпретации , которая утверждает, что альтернативные результаты суперпозиции одинаково "реальны". ", в то время как их взаимная декогеренция исключает последующие наблюдаемые взаимодействия.

Идея Пенроуза - разновидность объективной теории коллапса . Для этих теорий волновая функция - это физическая волна, которая переживает коллапс волновой функции как физический процесс, причем наблюдатели не играют какой-либо особой роли. Пенроуз предполагает, что волновая функция не может поддерживаться в суперпозиции за пределами определенной разности энергий между квантовыми состояниями. Он дает приблизительное значение для этой разницы: масса материи, равная планковской массе , которую он называет «уровнем одного гравитона». [1] Затем он выдвигает гипотезу, что эта разность энергий заставляет волновую функцию коллапсировать до единственного состояния с вероятностью, основанной на ее амплитуде в исходной волновой функции, процедура, полученная из стандартнойквантовая механика . Критерий «уровня одного гравитона» Пенроуза составляет основу его прогноза, обеспечивая объективный критерий коллапса волновой функции. [1] Несмотря на трудности точного определения этого, он предлагает, чтобы базисные состояния, в которых происходит коллапс, математически описывались стационарными решениями уравнения Шредингера – Ньютона . [4] [5] Недавние работы указывают на все более глубокую взаимосвязь между квантовой механикой и гравитацией. [6]

Физические последствия [ править ]

Принимая, что волновые функции физически реальны, Пенроуз полагает, что материя может существовать более чем в одном месте одновременно. По его мнению, макроскопическая система, такая как человек, не может существовать более чем в одном месте в течение измеримого времени, поскольку соответствующая разность энергий очень велика. Микроскопическая система, такая как электрон , может существовать более чем в одном месте значительно дольше (тысячи лет), пока ее разделение кривизны пространства-времени не достигнет порога коллапса. [7] [8]

Согласно теории Эйнштейна , любой объект, обладающий массой, вызывает искривление структуры пространства и времени.вокруг него. Это искривление производит эффект, который мы ощущаем как гравитация. Пенроуз указывает, что крошечные объекты, такие как пылинки, атомы и электроны, также создают искривления пространства-времени. Игнорирование этих перекосов - вот где большинство физиков ошибаются. Если пылинка находится в двух местах одновременно, каждая из них должна создавать свои собственные искажения в пространстве-времени, создавая два наложенных друг на друга гравитационных поля. Согласно теории Пенроуза, для поддержания этих двойных полей требуется энергия. Стабильность системы зависит от количества задействованной энергии: чем выше энергия, необходимая для поддержания системы, тем менее стабильна она. Со временем нестабильная система стремится вернуться к своему простейшему состоянию с самой низкой энергией: в этом случае один объект в одном месте создает одно гравитационное поле. Если Пенроуз прав, гравитация переносит объекты обратно в одно место,без необходимости вызывать наблюдателей или параллельные вселенные.[2]

Пенроуз предполагает, что переход между макроскопическим и квантовым состояниями начинается в масштабе пылевых частиц (масса которых близка к массе Планка ). Он предложил эксперимент для проверки этой теории, названный FELIX ( эксперимент на свободной орбите с лазерной интерферометрией рентгеновскими лучами ), в котором рентгеновский лазер в космосе направляется на крошечное зеркало и расщепляется светоделителем.из десятков тысяч миль отсюда, фотоны направляются к другим зеркалам и отражаются обратно. Один фотон ударяется о крошечное зеркало, когда движется к другому зеркалу, и перемещает крошечное зеркало обратно, когда оно возвращается, и, согласно традиционным квантовым теориям, крошечное зеркало может существовать в суперпозиции в течение значительного периода времени. Это предотвратит попадание фотонов в детектор. Если гипотеза Пенроуза верна, суперпозиция зеркала схлопнется в одно место примерно за секунду, позволяя половине фотонов достичь детектора. [2]

Однако, поскольку этот эксперимент было бы трудно организовать, вместо него была предложена настольная версия, в которой используются оптические резонаторы для улавливания фотонов на достаточно долгое время для достижения желаемой задержки. [9]

Ответ [ править ]

Дэвид Дойч из Оксфордского центра квантовых вычислений поддерживает многомировую интерпретацию. Он отклоняет интерпретацию Пенроуза как «основанную больше на эстетике, чем на науке», поскольку никаких экспериментальных аномалий не наблюдалось. [2] Однако Пенроуз ответил, что, если его предсказание верно, никакие эксперименты не проводились на конкретном уровне «одного гравитона», где квантовая теория подавляется макроскопическими эффектами.

См. Также [ править ]

  • Модель Диози – Пенроуза
  • Интерпретации квантовой механики
  • Организованное объективное уменьшение
  • Гравитационная декогеренция
  • Уравнение Шредингера – Ньютона.
  • Стохастическая квантовая механика
Соответствующие книги Роджера Пенроуза
  • Новый разум императора
  • Дорога к реальности
  • Тени разума

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Пенроуз, Роджер (1999) [1989], The Emperor's New Mind (New Preface (1999) ed.), Оксфорд, Англия: Oxford University Press, стр. 475–481, ISBN 978-0-19-286198-6
  2. ^ a b c d Фолджер, Тим . «Если электрон может находиться в двух местах одновременно, почему ты не можешь?» Откройте для себя . Vol. 25 № 6 (июнь 2005 г.). С. 33–35.
  3. ^ Пенроуз, Роджер (1996). «О роли гравитации в редукции квантовых состояний» (PDF) . Общая теория относительности и гравитации . 28 (5): 581–600. Bibcode : 1996GReGr..28..581P . DOI : 10.1007 / BF02105068 .
  4. ^ Пенроуз, Роджер (1998), "Квантовые вычисления, запутанность и редукция состояний", Фил. Пер. R. Soc. Лондон. A , 356 (один тысяча семьсот сорок-три): 1927-1939, Bibcode : 1998RSPTA.356.1927P , DOI : 10.1098 / rsta.1998.0256.
  5. ^ Пенроуз, Роджер (2014), «О гравитации квантовой механики 1: сокращение квантового состояния», « Основы физики» , 44 (5): 557–575, Bibcode : 2014FoPh ... 44..557P , doi : 10.1007 / s10701-013-9770-0.
  6. ^ Леонард Сасскинд, Копенгаген против Эверетта, Телепортация и ER = EPR (2016) примечания семинара, arXiv.
  7. Перейти ↑ Penrose, Roger (2007), Road to Reality , Vintage Books, pp. 856–860, ISBN 978-0-679-77631-4.
  8. ^ С. Хамерофф; Р. Пенроуз (2014). «Сознание во Вселенной: обзор теории Orch OR» . Обзоры физики жизни . 11 (1): 51–53. Bibcode : 2014PhLRv..11 ... 39H . DOI : 10.1016 / j.plrev.2013.08.002 . PMID 24070914 . 
  9. Перейти ↑ Marshall, W., Simon, C., Penrose, R., and Bouwmeester, D. (2003). «К квантовым суперпозициям зеркала». Письма с физическим обзором . 91 (13): 130401. Arxiv : колич-фот / 0210001 . Bibcode : 2003PhRvL..91m0401M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.91.130401 . PMID 14525288 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Молекулы - квантовые интерпретации
  • QM - интерпретация Пенроуза
  • Роджер Пенроуз обсуждает свой эксперимент на BBC (25 минут)
  • « Статья Тима Фолджера 2005 Discover » (PDF) . (1,08 МБ)