Содержание годового плана работы дошкольного;pdf

Детерминистская интерпретация квантовой механики.
В. В. Чернуха.
НИЦ «Курчатовский институт», пл. Курчатова 1, Москва, 123182, Россия.
УДК: 530.145.1
В статье представлена поляризационная интерпретация квантовой механики, дающая
детерминистское описание микросистем, локализованных в изотропном пространстве.
Оно учитывает существование непроявленного мира, где рождаются мультиплеты
одинаковых частиц. Каждая из них образуется в индивидуальном комплексном
пространстве с различным набором направлений координатных осей. Мультиплет частиц
с полным набором индивидуальных пространств локализован в изотропном пространстве
и является объектом квантовой механики. Поэтому свойство суперпозиции волновых
функций относится не к состояниям одной частицы, а к состояниям ансамбля одинаковых
по своим свойствам частиц с разными пространственными характеристиками.
Представленная детерминистская интерпретация квантовой механики, учитывающая
существование поляризационного мира, позволяет разрешить еѐ основные
концептуальные проблемы, включая проблемы физики. Впервые дан вывод эвристически
найденного уравнения Шрѐдингера, волновая функция которого представляет собой
связанную с частицей мнимую компоненту поля, квантом действительной компоненты
которого является частица.
1. Введение.
Квантовая механика (КМ) успешно используется при исследованиях в различных
областях физики, однако концептуальные проблемы, выявившиеся в пору еѐ создания, до
сих пор нельзя считать решѐнными. Это стимулирует новые попытки интерпретации КМ.
В настоящее время существует более десятка еѐ интерпретаций, но ни одна из них не
способна разрешить все еѐ концептуальные проблемы и выявить природу волнового поля,
описываемого уравнением Шрѐдингера. Это относится и к доминирующей сегодня
вероятностной (копенгагенской) интерпретации. Поэтому проблема интерпретации КМ
отнесена В.Л.Гинзбургом к тройке «великих» проблем физики наряду с проблемами
«стрелы времени» и редукции живой материи к косной [1].
Наиболее трудной проблемой КМ является проблема измерений. В копенгагенской
интерпретации постулируется редукция состояния при измерении. Этот постулат введѐн
для согласования с опытом, где всегда наблюдается лишь одно из альтернативных
состояний квантовой системы. Однако редукция (коллапс волновой функции) уравнением
Шрѐдингера не описывается. Эта непоследовательность теории стимулировала поиск
иных интерпретаций КМ. Измерение стали рассматривать как взаимодействие системы с
прибором, при котором суперпозиция состояний сохраняется, хотя и меняет свою форму.
Переход же системы из чистого состояния в смешанное описывается посредством
механизма декогеренции [2, 3]. Предполагается, что она возникает вследствие
запутывания системы с окружением, рассматриваемым как квантовая макросистема. Оно
приводит к потере системой квантовой корреляции состояний (декогеренции) и
реализации при измерении смешанного состояния. Однако декогеренция не решает
1
проблему селекции альтернативных состояний, происходящей при измерениях. Это
стимулировало поиск механизма селекции.
Ещѐ в 1957 г. Г.Эвереттом [4] была предложена «многомировая» интерпретация КМ,
исключающая редукцию. Одна из еѐ формулировок – существование множества
классических миров (эвереттовских миров), соответствующих всем возможным
альтернативам. Каждый наблюдатель существует в каждом из эвереттовских миров, где
реализуется одно из альтернативных состояний системы, которое он и наблюдает.
В последнее время развитие получила другая формулировка, в которой сознание
исследователя разделяет альтернативы: субъективно он будет воспринимать лишь одну из
альтернативных классических картин мира [6]. При этом подходе стрела времени
отсутствует в квантовом мире и возникает только в сознании наблюдателя,
воспринимающего альтернативы раздельно. Недостаток такого подхода в том, что два
плохо понимаемых понятия – разделение альтернатив и сознание – призваны объяснять
друг друга.
Можно констатировать, что проблему селекции состояний нельзя считать решѐнной,
и необходим дальнейший поиск такой интерпретации КМ, которая снимала бы все еѐ
концептуальные проблемы. Эту цель преследует представленная ниже новая –
поляризационная – интерпретация КМ, в которой волновая функция получает новое
физическое содержание. Уравнение Шрѐдингера выводится из
уравнения
информационного поля [5], т.е. волновая функция имеет информационную природу,
которая предполагалась в ряде работ.
Подход, лежащий в основе поляризационной теории, существенным образом
отличается от современной концепции фундаментальной физики. Он позволяет
расширить область еѐ применения, используя при этом минимальное число
фундаментальных констант – скорость света с, постоянную Планка h и гравитационную
постоянную G. Это не допускает обобщения поляризационной теории и позволяет
подойти к проблематике КМ с позиций общей теории [5].
Для дальнейшего изложения нам понадобится ряд положений и результатов
поляризационной теории, приводимых ниже.
1. Природа является порождением поляризационных процессов в нуль-вакууме, где
все физические величины имеют нулевые значения (отсутствуют). Их ненулевые значения
возникают в поляризационных процессах с нулевой суммой, описываемых
поляризационными условиями (законами сохранения), наиболее простые из которых
имеют вид
 
(1)
a  b  0; a  b  0; a 2 + b 2  0.
Последнее условие ответственно за поляризацию мнимых физических величин. В общем
случае все физические величины комплексны. Предполагается, что мнимые компоненты
полей являются информационными. Волновое поле Шрѐдингера одно из них.
2. Материя рождается не в пустом пространстве, а вместе со своим пространствомвременем (ПВ), формируя поляризационный мир (ПМ). Как и все физические величины,
координаты ПВ являются комплексными. Каждая из координатных осей получает два
физически различных направления. Это порождает ПВ-состояния, различающиеся хотя
бы одним направлением координат пространства-времени. Число ПВ-состояний для d мерного комплексного ПВ равно
2
d
k d = 2(2 ) ;
k d  k d 1 .
2
(2)
Поля и частицы рождаются в составе поляризационных мультиплетов, размерность
которых определяется их симметрией в ПМ. Значение k d задаѐт размерность ПВмультиплета. Одинаковые частицы, рождающиеся в разных ПВ-состояниях, не
взаимодействуют между собой, и их волновые функции являются ортогональными. Такие
частицы образуют коррелированную квантовую систему, волновая функция которой
представляет собой суперпозицию волновых функций частиц. Квантовая механика
изучает процессы, происходящие в изотропном действительном пространстве нашего
релятивистского мира (РМ). В него частицы поляризационного мира могут переходить
только в составе заполненного ПВ-мультиплета, в пространстве которого нет выделенных
направлений. Как показано в [7], образование одинаковых частиц в составе ПВмультиплета описывается комплексным временем, действительная компонента которого
представляет время релятивистского мира с его сформировавшимися частицами и полями,
а мнимая компонента – время поляризационного мира с поляризованным пространством,
где рождаются частицы. Поскольку никому не удавалось наблюдать процесс рождения
элементарных частиц, это означает, что поляризационный мир для существующих
приборов невидим. КМ имеет дело с сформировавшимися («готовыми») частицами, а
изменение их числа описывается методом вторичного квантования.
2. Поляризационная природа волнового поля Шрѐдингера.
Квантовая механика не раскрывает природу волнового поля Шредингера, его
происхождение. Уравнение Шредингера получено эвристически. Его волновая функция
управляет поведением микрочастиц, но механизм взаимодействия с ними не ясен.
Волновое  -поле Шредингера не укладывается в наши представления о силовых полях, о
переносящих взаимодействия квантах релятивистских полей. Кванты этого скалярного
поля не обнаружены, и распространяется оно иначе, чем, скажем, скалярное поле КлейнаФока-Гордона. Мы сталкиваемся здесь с аномальным полем.
Интерференционные опыты породили представление, что микрочастицы обладают
волновыми свойствами, что существует корпускулярно-волновой дуализм. Но какова
природа волновой ипостаси частиц? М. Борн предположил, что это волна вероятности.
Эта вероятностная интерпретация КМ, дополненная Н. Бором и названная
копенгагенской, является до сих пор доминирующей. Понятие вероятности тем самым
вводится в устройство Мироздания как его фундаментальное свойство, требующее
вероятностного описания материи: точный результат эксперимента не может быть
предсказан, но можно предсказать вероятность данного возможного его исхода. Свойства
микромира и макромира оказались радикально различными. Одинаковые микрочастицы
стали рассматриваться как тождественные (неразличимые) и не имеющие траектории.
Отсутствие у частиц траекторий не всеми принималось. Д. Бом [8] предложил
дуальное описание частицы: наряду с волновой функцией она имеет и траекторию. При
этом статистика траекторий описывается уравнением Шредингера, поэтому предсказания
теории Бома и обычной вероятностной интерпретации КМ совпадают. Представление о
траектории частиц входит и в трактовку КМ Р. Фейнмана, который считал, что частица
перемещается по всем возможным траекториям одновременно.
3
Поскольку ПВ-состояния для одинаковых частиц РМ в ПМ различны, то говорить
об их тождественности неправомерно. Ситуация здесь схожа с однояйцевыми
близнецами: внешне они практически неразличимы, но распознаются по характеру и
«жизненной траектории». В КМ мы отвлекаемся от индивидуальных свойств частиц, и
одинаковые частицы становятся для нас неразличимыми. Но это не значит, что их за это
следует лишать динамического поведения и такого аспекта как траектория, а мир считать
индетерминистским. При поляризационном подходе все частицы независимо от размера
обладают траекториями, а их волновые свойства обусловлены наличием у физических
полей мнимой (информационной) компоненты, которая при рождении частицы не
исчезает и оказывается связанной с частицами. Движение же отдельной частицы
определяется динамическими закономерностями РМ.
Для того чтобы выяснить природу волновой функции частицы, необходимо вывести
уравнение Шрѐдингера из общих представлений о полях поляризационной теории.
При поляризационном подходе следует рассматривать частицы и комплексные поля
в комплексном пространстве. Согласно [7], мультиплеты лептонов и барионов рождаются
в действительном пространстве Вселенной, заполненной комплексными полями,
действительная и мнимая компоненты которых локализованы соответственно в ее
действительном и мнимом подпространствах. Кварки рождаются в мнимом
подпространстве Вселенной, когда действительные компоненты ее полей локализованы в
ее мнимом подпространстве, а мнимые (информационные) компоненты в действительном.
Рождение частицы в одном из подпространств происходит в связке с ее информационным
полем другого подпространства, придающим частице волновые свойства [7].
Рассмотрим простой случай рождения нейтральных скалярных частиц в
действительном подпространстве. Скалярное поле  должно удовлетворять волновому
уравнению в комплексном пространстве. Оно локализовано в четырехмерном ПВ таким
образом, что действительная компонента поля принадлежит действительному
пространству, а мнимая – мнимому пространству:
  Ф(r , t , )  i(r, , t )
Штрихом отмечены мнимые координаты четырехмерного пространства-времени. Радиусвекторы пространств обоих миров могут различаться направлением и потому
удовлетворяют поляризационному соотношению (1):
(3)
r 2  r 2  0 .
Как показано в [7], поляризация скалярных частиц в четырехмерном пространствевремени определяется комплексным временем =ti, в котором действительная
компонента времени является временем РМ, а его мнимая компонента представляет время
рождающейся в ПМ частицы. Сопряженное с этим процессом поле должно определяться
временным комплексным оператором


ˆ   i
t 
Комплексным скалярным оператором, действующим в векторном координатном
пространстве, является
2
2
  i   2  i 2
r
r 
Аналогом оператора волнового уравнения в комплексном ПВ является оператор
4
1
 
Qˆ  2   i     i ,
c  t  
действительные компоненты которого описывают действительное поле Ф . Волновое поле
 определяется поляризационным условием
2

(4)
Q   0.
С помощью поляризационного соотношения (2) пространственное распределение
поля  можно представить через координаты действительной части пространства. Из (4)
после разделения действительных и мнимых компонент получаем два уравнения:
 1  2

2
 2  2  2    Ф  0 ,
t

 c  
 2 2

   0 .
 2
 c t

Это искомые уравнения комплексного волнового скалярного поля.
КМ оперирует в 4-пространстве ( r , t ) РМ. Компоненты скалярного поля в ПМ и РМ
отличаются фазой, определяемой изменением действия сформировавшейся частицы
за время до ее перехода в РМ:
Фe

imc 2
Ф(r , t );   e

imc 2
 (r , t ) .
Поскольку Ф и  – действительные величины, то поля Ф( r , t ) и ( r , t ) являются
комплексными. Нетрудно видеть, что они удовлетворяют соответственно уравнению
Клейна-Фока-Гордона
2
 1 2
 mc  
(4)



 2 2

 Ф  0

 
 c t
и уравнению Шредингера
 ˆ
pˆ 2
i
 H ; Hˆ 
.
t
2m
Тем самым выявляется поляризационное происхождение этих полей,
демонстрирующее связь квантовой теории поля и КМ. Появление частицы в РМ не
означает утраты ее информационной связи с мнимым подпространством, где
локализована ее волновая функция. Это делает частицу корпускулярно-волновым (точнее,
корпускулярно-полевым) объектом, обладающим траекторией, зависящей от волновой
функции.
Уравнение (5) представляет собой операторный аналог поляризационного
релятивистского соотношения для свободных частиц E2=p2c2+m2c4. Считается, что
pˆ 2
Hˆ 
описывает нерелятивистское движение материи, а в
2m
релятивистском пределе волновая функция ( r , t ) бесполезна. Однако при
поляризационном его выводе нерелятивистское ограничение не вводилось (иначе нельзя
было бы получить релятивистски-инвариантное уравнение для поля Ф). Мнимое поле i
делает Вселенную единой информационно связанной структурой. На нелокальность поля
 указывалось в [9], когда говорилось о его свойстве мгновенно связывать «все части
5
уравнение Шредингера
мирового целого». Можно показать [5], что из уравнения непрерывности следует, что
плотность частиц n ~    2 , т.е. определяется информационным полем  .
2
3. Детерминистская интерпретация квантовой механики.
Как показано в [5] и [7], образование одинаковых частиц происходит в ПМ в составе
поляризационных ПВ-мультиплетов, размерность которых равна
. Если
рассматривать такой мультиплет как квантовую систему, то его пространство не
поляризовано, и он является квантовым объектом РМ, описание которого подчиняется
КМ. В отличие от составляющих его частиц мультиплет не имеет определенной скорости
и траектории, и он не локализован в какой-то точке пространства. Это соответствует
представлениям о частицах в копенгагенской интерпретации КМ, но относится к
ансамблю частиц. Поэтому КМ – это механика не отдельных частиц, а их ансамблей.
В силу линейности уравнения Шрѐдингера волновые функции отдельных квантовых
симтем суперпозируют. Волновые функции частиц в каждом ПВ-состоянии можно
рассматривать как собственные ортогональные функции ПВ-мультиплета. Для
одинаковых частиц совокупность всех его собственных функций является полной
системой функций. Это позволяет интерпретировать волновую функцию мультиплета как
суперпозицию волновых функций его частиц, локализованных в ПМ. Если квантовая
механика применяется к описанию отдельных частиц ПВ-мультиплета, то следует
учитывать существование у них индивидуальных ПВ-состояний, т.е. свойств,
проявляющих себя в ПМ, где частицы обладают траекториями. Поэтому
квантовомеханическое описание является неполным, не учитывающим всех свойств
частиц.
Согласно принятой сегодня копенгагенской интерпретации квантовой механики,
суперпозиция волновых функций отражает свойства одной частицы, которая может
пребывать одновременно в разных квантовых состояниях. Копенгагенская интерпретация
предполагает, что волновая функция дает вероятностное описание индивидуальной
микросистемы, которое не может быть детерминированным. Однако такая интерпретация
не удовлетворяет многих физиков, поскольку не дает ответа на ряд принципиальных
вопросов. В частности, ей присущи следующие два парадокса: (a) поведение отдельного
объекта непредсказуемо, но квантовая механика с любой точностью может описать
поведение ансамбля таких объектов, и (b) в корреляционных ЭПР-экспериментах
оказывается возможно предсказать (в пределе со стопроцентной точностью) исход
индивидуального события, т.е. события, не имеющего причины [10]. Остается неясной
природа селекции квантовых состояний при измерении.
Эйнштейновская интерпретация волновой функции дает вероятностное описание
одинаковых микросистем, т.е. выводы квантовой механики нельзя относить к
индивидуальным микросистемам. Это значит, что квантовая механика не обладает
полнотой описания, т.е. возможно существование ненаблюдаемых переменных (скрытых
параметров), позволяющих получить более детальное описание материи. Согласно этому
подходу, на более глубоком фундаментальном уровне возможно ее детерминистское
описание, которое после усреднения по скрытым параметрам перейдет в квантовое.
Средние значения физических величин в такой теории должны совпадать с квантовыми
средними. О желательности создания детерминистской теории микроявлений, которая
включала бы в себя КМ, говорили также Шрѐдингер, де Бройль, Бом и ряд других
6
выдающихся физиков. В поляризационной теории такими скрытыми переменными
являются индивидуальные пространственно-временные состояния частиц мультиплета.
Он интегрирует их, становясь объектом квантовой механики, описывающей
локализованные в изотропном пространстве микросистемы. Поляризационная
интерпретация КМ является, таким образом, конкретизацией эйнштейновской концепции.
4. ЭПР-эксперименты.
Мысленный эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР-парадокс) [9] был
поставлен с целью разграничения двух принципиально различных интерпретаций КМ –
вероятностной и детерминистской. Различить обе позиции на опытах, проводимых в
изотропном пространстве, нельзя, поскольку вероятностные предсказания могут быть
проверены только в результате обработки серии опытов.
Анализируя эту дилемму, Дж. Белл в 1964 г. пришѐл к выводу о нелокальной
природе теорий со скрытыми параметрами [11]: теории со скрытыми параметрами,
которые воспроизводят все результаты КМ, должны быть нелокальными, т.е. измерения,
производимые в одной точке, должны влиять на измерения в другой точке. Полученные
им неравенства справедливы для любой статистической системы, в которой невозможно
распространение сигнала со сверхсветовой скоростью.
Эксперименты с ЭПР-парами показали, что неравенства Белла нарушаются, и это
трактуется как подтверждение копенгагенской интерпретации, в которой частица
считается нелокализованным объектом. Но ЭПР-пары являются поляризационными
образованиями. Разные направления движения частиц пары обусловлены их нахождением
в пространственных состояниях ПМ с противоположными направлениями одной из
пространственных осей (а для электрон-позитронной пары еще и направлениями
временной оси). Так как в поляризационном мире нет релятивистских ограничений на
скорость передачи информации, то для его объектов неравенства Белла неприменимы, и
их нарушение не свидетельствует против эйнштейновской интерпретации КМ и
возможности детерминистского описания микросистем.
Удовлетворительного механизма корреляции ЭПР-пар до сих пор не найдено.
Вносит ли поляризационная теория ясность в эту проблему?
ЭПР-пара представляет собою поляризационно-равновесную систему, в которой при
свободном разлѐте частиц сохраняются ее начальные параметры: импульс, энергия, спин,
заряд. Сохранение действия разлетающейся пары требует, чтобы еѐ волновая функция
i1, 2
выражалась через произведение волновых функций еѐ частиц, пропорциональных е  ,
где 1, 2 (t ) – действия частиц 1 и 2, удовлетворяющие поляризационному условию
1   2  0. Например, для протонной или электронной пар с нулевым спином
  2 [ 1 ( 1 2)1 ( 1 2)   2 ( 1 2) 2 ( 1 2)],
1
2
(5)
где в скобках указаны проекции спинов частиц 1 и 2 на выделенное направление. Такая
волновая функция характеризует по принятой сегодня терминологии запутанные
(entangled)
частицы
ЭПР-пары.
Их
запутанность
оказывается
следствием
поляризационного происхождения пары.
В пространстве, где проводятся измерения, электроны и позитроны реализуются
мультиплетами с нулевыми значениями спина и импульса и с нулевым суммарным
электрическим зарядом мультиплетов. Частицы мультиплетов проявляют себя в виде
7
суперпозиции пар с нулевыми значениями этих характеристик. В (5) фигурируют не два
квантовых состояния одной пары, а волновые функции дублета пар. Как показано в разд. 7,
при измерении волновые функции мультиплетов квантовых систем, за исключением одной,
подавляются. Поэтому измерение ориентации и значения спина (или импульса) одной
частицы ЭПР-пары определяет ориентацию и значение спина другой ее частицы на каком
бы расстоянии они не находились друг от друга, поскольку волновая функция определена во
всем пространстве.
Если при взаимодействии с прибором одной из частиц ЭПР-пары происходит
изменение направления спина (импульса), то поляризационное равновесие пары
нарушается, и возникает поляризационно-реактивная сила, корректирующая
направление спина другой частицы и восстанавливающая равновесное состояние
пары [5]. Эта независящая от расстояния сила возникает при поляризации двух
нейтральных скалярных бозонов с нулевой суммарной массой и равными, но
противоположно направленными векторами скорости. При рождении таких пар их
энергия равна нулю, что делает этот процесс незаметным для нас. Однако изменение
массы рождающихся бозонов приводит к появлению поляризационно-реактивной силы,
поддерживающей сохранение параметров ЭПР-пары (их корреляцию) независимо от того,
где находятся ее частицы. Такая «сверхсветовая» корреляция подтверждена
многочисленными опытами с ЭПР-парами и имеет поляризационную природу. В [5] масса
этих скалярных бозонов была вычислена (468 МэВ). Они названы пленонами, поскольку
этот механизм ответственен также за пленение цвета (конфайнмент). Пленонный
механизм поддерживает состояния поляризационного равновесия физических систем и
участвует в их переходе в новое равновесное состояние.
Таким образом, поляризационная теория позволяет конкретизировать механизм
корреляций в ЭПР-экспериментах, не вступая в противоречие с детерминистской
интерпретацией КМ.
5. Интерференционные опыты.
При поляризационной интерпретации КМ частица проходит через одну из щелей
экрана, а ее волновая функция взаимодействует со всеми его щелями, создавая за экраном
новое распределение информационного поля, где направление движения частицы должно
быть иным. Этот переход частицы в новое состояние – ее поворот на некоторый угол –
происходит в щели под действием пленонной поляризационно-реактивной силы. При этом
радиус и угол поворота могут быть любыми [5]. Поэтому нет ограничения для
образования ансамблем частиц интерференционной картины на приемном экране.
6. О парадоксе «шрѐдингеровского кота»
Как известно, квантовомеханическая система описывается суперпозицией еѐ
состояний с весовыми коэффициентами. Это трактуется как одновременное пребывание в
этих состояниях с соответствующей вероятностью. Если, например, точечная частица
может находиться в одной из двух точек, то возможно еѐ пребывание и «одновременно в
двух точках». В классической механике подобная ситуация невозможна:
макроскопическая система может находиться только в одном из возможных состояний. Их
суперпозиция не имеет физического смысла.
Если считать, что суперпозиция микросостояний переходит в суперпозицию
макросостояний, то возникает противоречие. Оно известно как парадокс
8
«шрѐдингеровского кота». Шрѐдингер наглядно представил его в мысленном
эксперименте. Кот вместе с метастабильным атомом и счѐтчиком Гейгера помещѐн в
ящик. Там же находиться ампула с ядом и устройство, способное еѐ разбить и отравить
кота. Когда атом распадается, счѐтчик включает устройство и яд убивает кота. В период
полураспада атом находиться в суперпозиции не распавшегося и распавшегося атома, т.е.
кот должен это время пребывать в состоянии суперпозиции живого и мѐртвого кота. Но
кот, как мы знаем, может быть либо живым, либо мѐртвым.
Попытка его разрешения, предложенная Гейзенбергом и получившая развитие в
последнее время, основана на понятии «декогеренции» (decoherence) [12]. Считается, что
декогеренция квантовой системы происходит при каждом запутывании еѐ состояния с
состоянием окружения, приводящем к передаче ему информации о состоянии системы,
позволяющей различить компоненты суперпозиции состояний.
При поляризационном подходе этот парадокс отсутствует. Меняется представление о
квантовых свойствах макроскопического тела (разд. 7). Кроме того, измеряемое время
полураспада относится не к отдельной частице, а к ансамблю частиц мультиплета,
которые распадаются не одновременно. Сам процесс распада частицы происходит в ПМ.
В РМ частица, как и кот, либо существует, либо не существует.
7. Проблема измерений в квантовой механике.
Проблема измерения является наиболее трудной из концептуальных проблем КМ,
поскольку еѐ пока не удаѐтся решить, оставаясь в рамках КМ. Поэтому предлагаются
различные модификации последней. Одна из них – гипотеза спонтанной декогеренции
[13], в которой в уравнение Шрѐдингера включается описывающий еѐ стохастический
член. В этом случае декогеренция не связана с окружением и происходит спонтанно без
внешнего влияния. С первых лет существования КМ выдвигались гипотезы о
необходимости включения в неѐ наблюдателя [14] или его сознания, которое может
влиять даже на реальность [15]. Как отмечалось выше, в последнее время роль сознания в
интерпретации КМ обсуждается довольно широко (см. литературу в [6]), несмотря на то,
что понимание феномена сознания отсутствует. В проблеме измерений наиболее важными
являются два вопроса: (1) как чистое состояние квантовой системы переходит в
смешанное и (2) как происходит наблюдаемая в эксперименте селекция квантовых
состояний системы. При поляризационном подходе появляются новые возможности для
ответа на них.
Поляризационная трактовка суперпозиции квантовых состояний позволяет иначе
интерпретировать процесс измерения квантовой системы макроскопическим прибором.
Макроскопическое тело состоит из наборов нуклонных и электронных квантовых
подсистем, находящихся во всевозможных пространственно-временных состояниях и
описываемых соответствующей волновой функцией
, где i – индекс состояния. В
каждом из таких состояний имеются частицы разных поляризационных мультиплетов,
образование которых является независимыми (некоррелированными) процессами.
Поэтому частицы пространственно-временных подсистем сенсора прибора в общем
случае не коррелированы. С каждой из подсистем взаимодействуют те частицы
измеряемой квантовой системы, которые принадлежат тому же пространственновременному состоянию (их волновая функция
). Предполагается, что измерение
происходит в одном из пространственно-временных состояний поляризационного мира,
9
т.е. имеет поляризационную природу и реализуется посредством поляризации мнимого
действия между волновыми функциями измеряемой частицы квантовой системы и
соответствующей подсистемы (или ее части) приборного сенсора. Измерению
соответствует случай экспоненциального роста волновой функции подсистемы, который
переводит прибор в новое состояние, фиксирующее акт измерения. Волновая функция
измеряемой частицы при этом экспоненциально уменьшается, но не исчезает полностью
(как в случае ее коллапса), сохраняя информацию об исходных характеристиках частицы.
Интерференционные члены системы частица–прибор, пропорциональные
при таком
поляризационном взаимодействии не меняются и не влияют на экспоненциально
развивающуюся динамику измерительного процесса в приборе, вследствие этого
фиксирующего смешанное состояние измеряемой системы. Серия измерений позволяет
определить исходное число частиц в каждом ее пространственно-временном состоянии
(или, что то же, вероятность ее квантовых состояний). Таким образом, при
поляризационной интерпретации квантовой механики описание процесса измерения не
выходит за ее рамки.
При поляризационном механизме измерения не возникает и проблемы селекции:
всегда измеряется взаимодействие с прибором одной из частиц мультиплета.
Таким образом, поляризационная детерминистская интерпретация квантовой
механики устраняет рассмотренные проблемы и парадоксы ее вероятностной трактовки, и
позволяет, оставаясь в рамках КМ, единым образом подойти к разрешению присущих ей
концептуальных проблем. Она снимает ореол таинственной особенности микрочастиц, и
использует понятия, применяемые для описания макрообъектов – размер, массу, скорость,
координата, траектория. Детерминистская интерпретация оказалась возможной при
расширении представлений о мироустройстве – включении поляризационного мира, где
рождаются частицы и поля.
Список литературы.
Гинзбург В.Л. УФН 174, 1240(2004).
Zurek W.H. Phys. Rev. D 26, 1862 (1982).
Zeh H.D. Fund. Phys. Lett. 1, 69 (1970).
Everett H. Rev. Mod. Phys. D 48, 454 (1957).
Чернуха В.В. Поляризационная теория Мироздания.- М.: Атомэнергоиздат, 2008.
Менский М.Б. УФН 170, 631 (2000).
Чернуха В.В., О природе массы фундаментальных частиц, www.ptm2008.ru
Bohm D. Phys. Rev. 85, 180 (1952).
Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Phys. Rev. 47, 777 (1935). Пер на русский УФН 16(4) 440 (1936).
Спасский Б.И., Московский А.В. УФН 142, 599 (1984).
Bell J.S., Physics 1, 195 (1964).
Кадомцев Б.Б., Динамика и информация, - М.: редакция УФН, 1997, 400 с.
Ghirardi G., Rimini A., Weber T. Phys. Rev. D 34, 470 (1986).
Laurikainen K.V., Beyond the Atom: The Philosophical Tought of Wolfgang Pauli.-Berlin: SpringerVerlag, (1986).
15. Wigner E.P in Quantum Theory and Measurement (Eds J.A.Weeler, Zurek) Prinсeton: Princeton University
Press, 1986.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
30.11.14. Изменения внесены 07.02.14.
10
11