Квантовая механика является недетерминированной поскольку не может с уверенностью предсказать результат измерения. Она может только предсказать вероятности результатов измерения. Это приводит к ситуации, когда измерение определенного свойства в двух формально идентичных системах может привести к двум различным результатам. Неизбежно возникает вопрос, может ли существовать более глубокий уровень реальности, который мог бы быть формализован более фундаментальной теорией, чем квантовая механика, и мог бы с уверенностью предсказать результат измерения.
Другими словами, квантовая механика в ее формализованном виде может быть неполным описанием реальности. Некоторые физики отстаивают идею о том, что вероятностный аспект квантовых законов на самом деле имеет объективную основу: скрытые переменные. Большинство считает, что нет более фундаментального уровня реальности, поддерживаемого тем фактом, что большой класс теорий со скрытыми переменными оказывается несовместимым с наблюдениями.
Скрытые переменные не обязательно направлены на восстановление полного детерминизма. Некоторые теории со скрытыми переменными, такие как стохастическая механика Эдварда Нельсона или модальная интерпретация Баса ван Фраассена , остаются неопределенными.
Бог не играет в кости
АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН
Эта цитата, безусловно, одна из самых известных ... одна из самых плохо понятых. Эйнштейн говорил здесь о квантовой физике, которая, по мнению других физиков того времени, была вероятностной и недетерминированной физикой .
Под вероятностным мы должны понимать вульгарное «случайное». Другими словами, результат эксперимента по квантовой физике не может быть определен заранее, потому что в этом процессе есть элемент случайности. Это противоречит классической так называемой «детерминированной» физике.
Эйнштейн не отказался от раздела квантовой физики: напротив, он был одним из тех, кто его разрабатывал. По мере развития работы всего научного сообщества родилась идея вероятностной квантовой физики. И именно там Эйнштейн начал противостоять своим коллегам .
Детерминизм или вероятность
Вероятностная физика означает непредсказуемую физику. Таким образом, если у нас есть две системы и мы применяем одинаковый квантовый эффект в обоих случаях, то результат может быть разным в обоих случаях. Это похоже на бросание костей: вы находитесь в одной комнате, на одном этаже, но каждый бросок дает разный результат.
Эту «вероятностную» идею физики Эйнштейн отказался признать: для него законы вселенной должны быть детерминированными. Одни и те же причины всегда должны вызывать одинаковые последствия.
В случае с нашими игральными костями это детерминированная система. При правильном протоколе и правильных условиях эксперимента можно бросить кубик, чтобы узнать число, которое он отобразит (вращая его точно с нужной высоты, с правильной силой, под прямым углом и т. д.).
В квантовых системах произошло обратное: независимо от того, как проводились эксперименты, даже с максимально возможной точностью, два эксперимента каждый раз давали разные результаты.
Теория скрытых переменных
Это очень беспокоило Эйнштейна (и не только его). Он предположил, что должны быть скрытые параметры: физические параметры, которые не были приняты во внимание во время экспериментов и которые способствовали фальсификации результатов.
После большого количества экспериментов в течение нескольких десятилетий, теперь принято считать, что квантовая физика действительно вероятностна. Там нет скрытых параметров - ни один не был обнаружен в любом случае - но по-прежнему много чернил проливается на эту тему.
В основе проблемы - квантовое запутывание
Эйнштейн и квантовая физика не всегда были заодно: давайте возьмем квантовую запутанность, например.
Для Эйнштейна было совершенно невероятным, чтобы две частицы могли воздействовать друг на друга на расстоянии и быстрее, чем свет. Он слегка насмешливо сказал, что это «жуткий поступок на расстоянии» .
И все же ... Даже если Эйнштейн не верил в это, квантовая запутанность является сегодня явлением, которое также хорошо установлено .
Это не объясняется на 100%, но мы точно знаем, что этот эффект существует и что это не проблема интерпретации результатов и не проблема экспериментов.
Итог
Эйнштейн не противостоял понятию вероятностей в квантовой физике в целом. Он был одним из первых, кто использовал вероятности как часть своей теории переходов в атоме Бора.
Его аргументы выходили далеко за рамки простой «точки зрения» или философских дебатов. Принятие общей вероятности, по его словам, ставит под сомнение многие вещи (особенно в отношении его теории общей теории относительности).
В следующий раз, когда вы услышите выражение «Бог не играет в кости», вы узнаете, что его автор боролся не со всей квантовой физикой, а с единственной концепцией, которая до сих пор лежит в основе многих дискуссий.
Как приобрести компьютер с помощью конфигуратора
Исторический обзор вычислительных средств. Часть 1
Исторический обзор вычислительных средств. Часть 2
Исторический обзор вычислительных средств. Окончание
Четыре этапа эволюции вычислительных систем
Первая промышленная система управления базами данных
PDP-1: первый миникомпьютер от DEC