Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Транзакционной интерпретация квантовой механики ( ТИКМ ) принимает волновой функции стандартного квантового формализма , и его комплексно - сопряженное, чтобы быть тормозится (вперед во времени) и расширенный (назад во времени) волны , которые образуют квантовое взаимодействие как Wheeler-Фейнману рукопожатие или транзакция. Впервые он был предложен в 1986 году Джоном Г. Крамером , который утверждает, что он помогает в развитии интуиции для квантовых процессов. Он также предполагает, что он избегает философских проблем с копенгагенской интерпретацией и ролью наблюдателя, а также разрешает различные квантовые парадоксы . [1] [2] [3]TIQM стал второстепенным сюжетом его научно-фантастического романа «Мост Эйнштейна» .

Совсем недавно он также утверждал, что TIQM согласуется с экспериментом Афшара , утверждая, что копенгагенская интерпретация и многомировая интерпретация - нет. [4] Существование как опережающих, так и запаздывающих волн как допустимых решений уравнений Максвелла было исследовано в теории поглотителя Уиллера – Фейнмана . Крамер возродил их идею двух волн для своей транзакционной интерпретации квантовой теории. В то время как обычное уравнение Шредингера не допускает продвинутых решений, его релятивистская версия допускает , и эти продвинутые решения используются TIQM.

В TIQM источник излучает обычную (запаздывающую) волну вперед во времени, но он также излучает опережающую волну назад во времени; кроме того, получатель, который находится позже во времени, также излучает опережающую волну назад во времени и запаздывающую волну вперед во времени. Квантовое событие происходит, когда обмен «рукопожатием» продвинутой и запаздывающей волнами запускает формирование транзакции, в которой передаются энергия, импульс, угловой момент и т. Д. Квантовый механизм формирования транзакции был явно продемонстрирован для случая передачи фотона между атомами в разд. 5.4 книги Карвера Мида « Коллективная электродинамика» . В этой интерпретации коллапс волновой функциине происходит в какой-то конкретный момент времени, но является «вневременным» и происходит на протяжении всей транзакции, а процесс эмиссии / поглощения является симметричным во времени. Волны рассматриваются как физически реальные, а не просто математическое устройство для записи знаний наблюдателя, как в некоторых других интерпретациях квантовой механики . [ необходима цитата ] Философ и писатель Рут Кастнер утверждает, что волны существуют как возможности за пределами физического пространства-времени, и поэтому необходимо принять такие возможности как часть реальности. [5]

Крамер использовал TIQM при обучении квантовой механике в Вашингтонском университете в Сиэтле .

Достижения по сравнению с предыдущими интерпретациями [ править ]

TIQM явно нелокальна и, как следствие, логически согласуется с контрфактической определенностью (CFD), минимальным реалистическим предположением. [2] Таким образом, он включает нелокальность, продемонстрированную тестовыми экспериментами Белла, и устраняет зависящую от наблюдателя реальность, которая подвергалась критике как часть копенгагенской интерпретации . Гринбергер-Хорн-Цайлингер заявляет, что ключевым достижением по сравнению с интерпретацией относительного состояния Эверетта [6] является рассмотрение вектора сопряженного состояния формализма Дирака.как онтологически реальный, включающий часть формализма, который до TIQM игнорировался с точки зрения интерпретации. Интерпретируя сопряженный вектор состояния как опережающую волну, показано, что истоки правила Борна естественным образом вытекают из описания транзакции. [2]

Транзакционная интерпретация внешне похожа на векторный формализм двух состояний (TSVF) [7], который берет свое начало в работе Якира Ааронова , Питера Бергманна и Джоэла Лебовица в 1964 году. [8] [9] Однако у нее есть важные отличия - TSVF не имеет подтверждения и, следовательно, не может предоставить физический референт для правила Борна (как это делает TI). Кастнер критиковал некоторые другие симметричные во времени интерпретации, включая TSVF, как онтологически противоречивые утверждения. [10]

Кастнер разработал новую релятивистскую транзактную интерпретацию (RTI), также называемую возможной транзакционной интерпретацией (PTI), в которой само пространство-время возникает посредством транзакций. Утверждалось, что эта релятивистская транзакционная интерпретация может обеспечить квантовую динамику для программы причинных множеств . [11]

Дебаты [ править ]

В 1996 году Тим Модлин предложил мысленный эксперимент, включающий эксперимент Уиллера с отложенным выбором, который обычно воспринимается как опровержение TIQM. [12] Однако Кастнер показал, что аргумент Модлина не фатален для TIQM. [13] [14]

В своей книге «Квантовое рукопожатие» Крамер добавил иерархию к описанию псевдовремени, чтобы справиться с возражением Модлина, и указал, что некоторые аргументы Модлина основаны на неправильном применении интерпретации знаний Гейзенберга к описанию транзакций. [15]

Трансактная интерпретация подвергается критике. Ниже приводится частичный список и некоторые ответы:

1. «TI не генерирует новых прогнозов / не тестируется / не тестировался».

TI - это точная интерпретация QM, поэтому его прогнозы должны быть такими же, как QM. Подобно многомировой интерпретации (MWI), TI - это «чистая» интерпретация в том смысле, что она не добавляет ничего ad hoc, но предоставляет физический референт для части формализма, которой так не хватает (продвинутые состояния, неявно появляющиеся в Born правило ). Таким образом, требование, часто предъявляемое к TI в отношении новых предсказаний или проверяемости, является ошибочным, что неверно истолковывает проект интерпретации как проект модификации теории. [16]

2. «Не ясно, где в пространстве-времени происходит транзакция».

Одно ясное объяснение дано в Cramer (1986), который описывает транзакцию как четырехвекторную стоячую волну, конечными точками которой являются события излучения и поглощения. [17]

3. «Модлин (1996, 2002) продемонстрировал, что ТИ непоследовательна».

Вероятностная критика Модлина смешала интерпретацию транзакций с интерпретацией знаний Гейзенберга. Однако он поднял обоснованный вопрос о причинно-связанных возможных исходах, что побудило Крамера добавить иерархию к псевдовременному описанию формирования транзакции. [18] [13] [19] [20] [21] Кастнер расширил TI до релятивистской области, и в свете этого расширения интерпретации можно показать, что Maudlin Challenge даже не может быть установлен, и поэтому аннулирован; нет необходимости в предложении Крамера об «иерархии». [22]Модлин также утверждал, что вся динамика TI детерминирована и, следовательно, не может быть «коллапса». Но это, похоже, не учитывает реакцию амортизаторов, что является нововведением модели. В частности, линейность эволюции Шредингера нарушается реакцией поглотителей; это непосредственно устанавливает переход к неунитарному измерению без каких-либо специальных модификаций теории. Неунитарность обсуждается, например, в главе 3 книги Кастнера « Транзакционная интерпретация квантовой механики: реальность возможности» (CUP, 2012). [23]

4. «Не ясно, как транзакционная интерпретация учитывает квантовую механику более чем одной частицы».

Этот вопрос рассматривается в статье Крамера 1986 года, в которой он приводит множество примеров применения TIQM к многочастичным квантовым системам. Однако, если вопрос заключается в существовании многочастичных волновых функций в нормальном трехмерном пространстве, книга Крамера 2015 года содержит некоторые детали в обосновании многочастичных волновых функций в трехмерном пространстве. [24] Критика работы Крамера 2015 года о многочастичных квантовых системах содержится в Kastner 2016, «Обзор трансакционной интерпретации и ее эволюции в 21 век, Philosophy Compass (2016). [25]Он, в частности, отмечает, что описание многочастичных состояний в Cramer 2015 обязательно антиреалистично: если они являются лишь частью `` карты '', то они не реальны, и в этой форме TI становится инструменталистской интерпретацией, напротив к его первоначальному духу. Таким образом, так называемое «отступление» в гильбертово пространство (подвергающееся критике также ниже в подробном обсуждении примечания [24] ) вместо этого можно рассматривать как необходимое расширение онтологии, а не отступление к антиреализму / инструментализму в отношении множественности -частичные состояния. Расплывчатое утверждение (см. [24] ), что «волны предложения - это несколько эфемерные трехмерные космические объекты», указывает на отсутствие четкого определения онтологии, когда кто-то пытается сохранить все в пространстве-времени 3 + 1.

См. Также [ править ]

  • Ретропричинность
  • Квантовая запутанность
  • Квантовая нелокальность
  • Теория поглотителя Уиллера – Фейнмана

Ссылки [ править ]

  1. ^ Крамер, Джон (июль 2009 г.). «Транзакционная интерпретация квантовой механики» . Обзоры современной физики . 58 (3): 795–798. DOI : 10.1007 / 978-3-540-70626-7_223 . ISBN 978-3-540-70622-9.
  2. ^ a b c Крамер, Джон Г. (июль 1986 г.). «Транзакционная интерпретация квантовой механики» . Обзоры современной физики . 58 (3): 647–688. Bibcode : 1986RvMP ... 58..647C . DOI : 10.1103 / RevModPhys.58.647 .
  3. ^ Крамер, Джон Г. (февраль 1988 г.). «Обзор транзакционной интерпретации» (PDF) . Международный журнал теоретической физики . 27 (2): 227–236. Bibcode : 1988IJTP ... 27..227C . DOI : 10.1007 / BF00670751 .
  4. ^ Крамер, Джон Г. (декабрь 2005 г.). "Прощание с Копенгагеном?" . Аналог . Альтернативный взгляд. Журналы Dell.
  5. ^ Джордж Мюссер и Рут Кастнер; «Можем ли мы разрешить квантовые парадоксы, выйдя из пространства и времени?» ,Блог Scientific American , 21 июня 2013 г.
  6. Эверетт, Хью (июль 1957 г.). "Формулировка относительного состояния квантовой механики" (PDF) . Обзоры современной физики . 29 (3): 454–462. Bibcode : 1957RvMP ... 29..454E . DOI : 10.1103 / RevModPhys.29.454 .
  7. ^ Авшалом С. Элицур , Элиаху Коэн: ретро-причинная природа квантовых измерений, выявленная частичными и слабыми измерениями , AIP Conf. Proc. 1408: Quantum Retrocausation: теория и эксперимент (13-14 июня 2011, Сан - Диего, Калифорния) , С. 120-131,. Дои : 10,1063 / 1,3663720
  8. ^ Ааронова, Якир; Бергманн, Питер Г .; Лебовиц, Джоэл Л. (1964-06-22). «Временная симметрия в квантовом процессе измерения». Физический обзор . Американское физическое общество (APS). 134 (6B): 1410–1416. DOI : 10.1103 / Physrev.134.b1410 . ISSN 0031-899X . 
  9. ^ Якир Ааронов, Лев Вайдман: Защитные измерения векторов с двумя состояниями , в: Роберт Сонне Коэн, Майкл Хорн, Джон Дж. Стэчел (ред.): Потенциальность, запутанность и страсть на расстоянии , квантово-механические исследования для AM Шимони, Том 2, 1997 г., ISBN 978-0792344537 , стр. 1–8, стр. 2 
  10. ^ Кастнер, Рут Э. (2017). «Есть ли действительно« ретропричинность »во времени-симметричных подходах к квантовой механике?». Материалы конференции AIP. 1841 : 020002. arXiv : 1607.04196 . DOI : 10.1063 / 1.4982766 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. Кастнер, Рут Э. (август 2012 г.). «Возможная трансакционная интерпретация и теория относительности». Основы физики . 42 (8): 1094–1113. arXiv : 1204,5227 . Bibcode : 2012FoPh ... 42.1094K . DOI : 10.1007 / s10701-012-9658-4 .
  12. ^ Модлин, Тим (1996). Квантовая нелокальность и относительность: метафизические указания современной физики (1-е изд.). Вили-Блэквелл. ISBN 978-1444331271.
  13. ^ a b Кастнер, Рут E (май 2006 г.). "Трансактная интерпретация Крамера и проблемы причинной петли". Synthese . 150 (1): 1–14. arXiv : квант-ph / 0408109 . DOI : 10.1007 / s11229-004-6264-9 .
  14. Перейти ↑ Kastner, Ruth E (2012). «Об отложенном выборе и экспериментах с условными поглотителями». ISRN Математическая физика . 2012 (1): 1–9. arXiv : 1205,3258 . Bibcode : 2012arXiv1205.3258K . DOI : 10.5402 / 2012/617291 .
  15. ^ Крамер, Джон Г. (2016). Квантовое рукопожатие: запутанность, нелокальность и транзакции . Springer Science + Business Media. ISBN 978-3319246406.
  16. ^ Квантовое рукопожатие Джона Г. Крамера, стр. 183: «Никакая последовательная интерпретация квантовой механики не может быть проверена экспериментально, потому что каждая из них является интерпретацией одного и того же квантово-механического формализма, и формализм делает прогнозы. Транзакционная интерпретация - это точная интерпретация формализма КМ. Подобно множеству миров и копенгагенских интерпретаций, TI - это "чистая" интерпретация, которая не добавляет ничего ad hoc, но предоставляет физический референт для той части формализма, которой не хватало (например, продвинутые волновые функции, появляющиеся в правиле вероятности Борна и вычислениях амплитуды). Таким образом, потребность в новых предсказаниях или проверяемости интерпретации основана на концептуальной ошибке вопрошающего, который неверно истолковывает интерпретацию как модификацию квантовой теории. Согласно «Бритве Оккама», следует предпочесть гипотезу, которая вводит наименьшее количество независимых предположений. TI предлагает это преимущество перед своими конкурентами в том, что правило вероятности Борна является результатом, а не независимым предположением ».
  17. ^ Квантовое рукопожатие Джона Г. Крамера, стр. 183: TIQM "изображает транзакцию как возникающую из рукопожатия предложения-подтверждения как четырехвекторную стоячую волну, нормальную в трехмерном пространстве с конечными точками в вершинах излучения и поглощения. Кастнер предсказал альтернативный вариант формирования транзакции, в котором формирование транзакции - это не пространственно-временной процесс, а процесс, происходящий на уровне возможности в более высоком гильбертовом пространстве, а не в 3 + 1-мерном пространстве-времени ».
  18. Перейти ↑ Berkovitz, J. (2002). «О причинных петлях в квантовой сфере», Т. Пласек и Дж. Баттерфилд (ред.), Труды семинара НАТО по передовым исследованиям по модальности, вероятности и теоремам Белла, Kluwer, 233–255.
  19. ^ Marchildon, L (2006). «Причинные петли и коллапс в трансакционной интерпретации квантовой механики». Очерки физики . 19 (3): 422–9. arXiv : квант-ph / 0603018 . Bibcode : 2006PhyEs..19..422M . DOI : 10.4006 / 1.3025811 .
  20. ^ Квантовое рукопожатие Джона Г. Крамера, стр. 184: «Модлин поднял интересную проблему для трансакционной интерпретации, указав на парадокс, который может быть построен, когда необнаружение медленной частицы, движущейся в одном направлении, изменяет конфигурацию обнаружения в другом направлении. Эта проблема решается TI ... путем введения иерархии в порядке формирования транзакций ... Другие решения проблемы, поднятой Модлином, можно найти в справочных материалах ".
  21. ^ Квантовое рукопожатие Джона Г. Крамера, стр. 184: Модлин также заявил, основываясь на своем предположении, что волновая функция является представлением знаний наблюдателя, что она должна изменяться, когда становится доступной новая информация. «Этот взгляд, вдохновленный Гейзенбергом, не является частью транзакционной интерпретации, и ее введение приводит к ложному аргументу вероятности. В транзакционной интерпретации волна предложения не изменяется волшебным образом в полете в тот момент, когда становится доступной новая информация, и его правильное применение приводит к правильному вычислению вероятностей, согласующихся с наблюдением ".
  22. Перейти ↑ Kastner, RE (2016). «Релятивистская интерпретация транзакций: невосприимчивость к вызову Модлина». arXiv : 1610.04609 [ квант-ф ].
  23. Перейти ↑ Kastner, RE Transactional Interpretation of Quantum Mechanics: The Reality of Possibility (CUP, 2012)
  24. ^ a b c Квантовое рукопожатиеДжон Г. Крамер, стр. 184. В более ранних публикациях Крамера «приводилось множество примеров применения ТИ к системам, включающим более одной частицы. В их число входят эксперимент Фридмана-Клаузера, который описывает двухфотонную транзакцию с тремя вершинами, и эффект Ханбери-Брауна-Твисса. , который описывает двухфотонную транзакцию с четырьмя вершинами. [Другие публикации содержат] множество примеров более сложных многочастичных систем, включая системы с атомами и фотонами. Но, возможно, поставленный выше вопрос основан на убеждении, что квантово-механическая волна функции для систем, состоящих из более чем одной частицы, не могут существовать в нормальном трехмерном пространстве и должны характеризоваться вместо этого как существующие только в абстрактном гильбертовом пространстве многих измерений. Действительно, «Возможная трансактная интерпретация» Кастнерапринимает эту точку зрения и описывает формирование транзакции как в конечном итоге возникающее в трехмерном пространстве, но формирующееся из волновых функций гильбертова пространства. ... «Стандартная» интерпретация транзакций, представленная здесь, с ее пониманием механизма коллапса волновой функции через формирование транзакции, обеспечивает новый взгляд на ситуацию, которая делает ненужным отступление в гильбертово пространство. Волна предложения для каждой частицы может рассматриваться как волновая функция свободной (т. Е. Некоррелированной) частицы и может рассматриваться как существующая в нормальном трехмерном пространстве. Применение законов сохранения и влияние переменных других частиц системы на интересующую частицу происходит не на стадии волны предложения процесса, а при формировании сделок. Сделки «связаны воедино»различные в остальном независимые волновые функции частиц, которые охватывают широкий диапазон возможных значений параметров в согласованный ансамбль, и только те субкомпоненты волновой функции, которые коррелированы, чтобы удовлетворять граничным условиям закона сохранения в вершинах транзакции, могут участвовать в этой транзакции формирование. «Разрешенные зоны» гильбертова пространства возникают из-за действия формирования транзакции, а не из-за ограничений на начальные волны предложения, то есть волновые функции частиц. Таким образом, утверждение о том, что квантовые волновые функции отдельных частиц в многочастичной квантовой системе не могут существовать в обычном трехмерном пространстве, является неправильным толкованием роли гильбертова пространства, применения законов сохранения и причин запутанности. Он путает "карту" с "территории ". Волны предложения - это несколько эфемерные трехмерные космические объекты, но только те компоненты волны предложения, которые удовлетворяют законам сохранения и критериям запутанности, разрешено проецировать в окончательную транзакцию, которая также существует в трехмерном пространстве".
  25. Перейти ↑ Kastner, RE (2016). «Трансакционная интерпретация и ее эволюция в 21 век: обзор». arXiv : 1608.00660 [ квант-ф ].
дальнейшее чтение
  • Джон Г. Крамер, Квантовое рукопожатие: запутанность, нелокальность и транзакции , Springer Verlag 2016, ISBN 978-3-319-24642-0 . 
  • Рут Э. Кастнер, Транзакционная интерпретация квантовой механики: реальность возможности, Cambridge University Press, 2012.
  • Рут Э. Кастнер, Понимание нашей невидимой реальности: решение квантовых загадок, Imperial College Press, 2015.
  • Тим Модлин, Квантовая нелокальность и относительность , Blackwell Publishers 2002, ISBN 0-631-23220-6 (обсуждает мысленный эксперимент, разработанный для опровержения TIQM; это было опровергнуто в Kastner 2012, Глава 5) 
  • Карвер А. Мид, Коллективная электродинамика: квантовые основы электромагнетизма , 2000, ISBN 9780262133784 . 
  • Джон Гриббин , «Котята Шредингера и поиски реальности» : решение квантовых загадок дает обзор интерпретации Крамера и говорит, что «если повезет, она вытеснит копенгагенскую интерпретацию как стандартный способ мышления о квантовой физике для следующего поколения людей». ученых ».

Внешние ссылки [ править ]

  • Павел В. Куракин, Георгий Г. Малинецкий, Как пчелы могут объяснить квантовые парадоксы , Автоматизирует интеллект (2 февраля 2005 г.). (В этой статье рассказывается о работе по дальнейшему развитию TIQM)
  • Кастнер также применил TIQM к другим квантово-механическим вопросам в [1] «Транзакционная интерпретация, контрфактические данные и слабые значения в квантовой теории» и [2] «Эксперимент квантового лжеца в транзакционной интерпретации».
  • В целом понятное введение в транзактную интерпретацию можно найти в книге «Квантовая механика - материал сновидений сделан из» (сентябрь 2015 г.)