Дискуссия по проблемам скрытых параметров и полноты квантовой механики.

Эйнштейн и Бор имели разные взгляды на вероятностные методы.

Эйнштейн: «Я не верю в то, что Бог играет в кости». Применение вероятностных методов с точки зрения Эйнштейна связано с тем, что мы много не знаем. С развитием науки можно уйти от вероятностных методов.

Бор: «Вероятность – фундаментальная характеристика поведения объектов микромира».

В связи с позицией Эйнштейна возникла идея, согласно которой мы просто не знаем скрытые параметры в микромире. А если они есть, значит квантовая механика – неполная теория. Эти идеи получили развитие в концепции детерминированного хаоса. Но даже здесь приходится признать, что эти линии каждой частицы связаны друг с другом, и вновь приходится вводить вероятность. Но на этом шаге становится понятно, что является основой вероятности. Когда удаётся проследить линию поведения каждой частицы, тогда вероятность вводится, так как все линии связаны друг с другом – ансамбль частиц. Следовательно, основание в вероятности является системность взаимодействий связывающих все частицы. Иначе говоря, концепция детермнированного хаоса указала на принципиальную вероятность всех объектов микромира, указала на основание в вероятности, на безосновательность концепции скрытых параметров и неполноты квантовой механики.

Но речь идёт о том, что квантовая механика не имеет никаких противоречий. Следовательно, идея скрытых параметров и неполноты квантовой механики возникла вследствие незнания. Вероятность – это не следствие незнания, а следствие неизолированных систем.

Копенгагенская интерпретация — это толкование квантовой механики, которую сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг во время совместной работы в Копенгагене около 1927 года. Бор и Гейзенберг усовершенствовали вероятностную интерпретацию волновой функции, данную М. Борном, и попытались ответить на ряд вопросов, возникающих вследствие свойственного квантовой механике корпускулярно-волнового дуализма, в частности на вопрос об измерении. Копенгагенская интерпретация предполагает, что на волновую функцию могут влиять два процесса: унитарная эволюция согласно уравнению Шрёдингера и процесс измерения.

По поводу первого процесса не возникает разногласий ни у кого, а по поводу второго имеется ряд различных интерпретаций, даже в пределах самой копенгагенской интерпретации. С одной стороны, можно полагать, что волновая функция является реальным физическим объектом и что она во время второго процесса претерпевает коллапс, с другой стороны, можно считать, что волновая функция — лишь вспомогательный математический инструмент (а не реальная сущность), единственное предназначение которой — это давать нам возможность рассчитывать вероятности. Бор подчёркивал, что единственное, что можно предсказывать — это результаты физических опытов, поэтому дополнительные вопросы относятся не к науке, а к философии. Бор разделял философскую концепцию позитивизма, которая требует, чтобы наука говорила только о реально измеримых вещах.

Вероятностный характер предсказаний квантовой механики принципиально неустраним, то есть, он вовсе не говорит о том, что наши знания ограничены, что мы не знаем значений каких-то скрытых переменных. В классической физике вероятность использовалась для описания результатов типа подбрасывания игральной кости, хотя фактически этот процесс считался детерминированным. То есть, вероятности использовались вместо неполного знания. Напротив, копенгагенская интерпретация утверждает, что в квантовой механике результат измерения принципиально недетерминирован.

Физика — это наука о результатах измерительных процессов. Измышления на тему того, что происходит за ними неправомерны. Копенгагенская интерпретация отбрасывает вопросы типа «где была частица до того, как я зарегистрировал её местоположение» как бессмысленные.

Акт измерения вызывает мгновенное схлопывание, «коллапс волновой функции». Это означает, что процесс измерения случайно выбирает в точности одну из возможностей, допустимых волновой функцией данного состояния, а волновая функция мгновенно изменяется, чтобы отразить этот выбор.

Оригинальная формулировка копегагенской интерпретации породила ряд вариаций; наиболее уважаемая основана на подходе непротиворечивых событий («Копенгаген прав?») и понятии квантовой декогеренции, которая позволяет рассчитывать нечёткую границу между «микро» и «макро» мирами. Другие вариации различаются степенью «реалистичности» волнового мира.

Полнота квантовой механики (тезис 1) была подвергнута сомнению в мысленном эксперименте Эйнштейна, Подольского и Розена (ЭПР-парадокс), который был предназначен для того, чтобы доказать, что скрытые параметры должны существовать, чтобы теория не приводила к нелокальному и мгновенному «дальнодействию». Однако, проверка ЭПР-парадокса на опыте при помощи неравенств Белла, показала, что квантовая механика верна и что различные теории локальных скрытых параметров не согласуются с экспериментом.

Из всех трёх тезисов, с физической точки зрения наиболее проблематичен последний, поскольку он ставит процессы измерения в особое положение, но не определяет ясно, что они такое, и не указывает на их отличительные черты.

Многие физики и философы не соглашаются с копенгагенской интерпретацией, как потому что она не детерминистична, так и потому, что она вводит неопределённое понятие измерения, которое превращает вероятностные функции в достоверные результаты измерений. Иллюстрируя это, Эйнштейн писал Бору, что «я убеждён, что Бог не бросает кости», а также восклицал в беседе с Абрахамом Пайсом: «Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда Вы на неё смотрите?» Бор отвечал ему «Эйнштейн, не указывайте Богу, что делать». Эрвин Шрёдингер придумал знаменитый мысленный эксперимент про кота Шрёдингера, которым он хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.

Аналогично вызывает проблемы необходимый «мгновенный» коллапс волновой функции во всем пространстве. Теория относительности Эйнштейна говорит, что мгновенность, одновременность, имеет смысл только для наблюдателей, находящихся в одной системе отсчёта. Не существует единого для всех времени, поэтому мгновенный коллапс тоже остаётся неопределён.

22. Космологическая гипотеза И.Пригожина, ее связь и соотношение с другими гипотезами («Большого взрыва» Леметра, «пустой Вселенной» Вилема де Ситтера, «стационарной Вселенной» А.Эйнштейна, «пульсирующей Вселенной» А.Фридмана, «эмерджентной эволюции» К.Л.Моргана и С.Александера).

Модель Леметра – модель Большого взрыва (стандартная модель). У Леметра появилась идея, что 15 млрд. лет назад Вселенная была размером в 1 атом и Бог создал «первоатом». Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Пригожин указал, что она не объясняет рост электрических частиц во вселенной и рост в ней энергии (взрывы новых и сверхновых звезд). Если имеется в виду, что красное смещение постоянно, то они д. разбегаться по направлению ост-ей, если имеется в виду, что при таких больших массах имеется ограничения скорости.

В первый раз модель пустой Вселенной была построена голландским астрономом В. Де Ситтером в 1917 г. Следуя де Ситтеру, уберем из Вселенной все вещество. Поместим в нашу пустую Вселенную две свободные пробные частицы на расстоянии друг от друга. Частицы именуются пробными, так как предполагается, что их массы довольно малы, чтоб не влиять на их относительное движение, а свободными они именуются потому, что на них не действует никакая сила, не считая гравитации. Во Вселенной это могут быть, к примеру, две галактики, расположенные довольно далеко друг от друга. Тогда отрицательная гравитация принуждает обе галактики двигаться друг от друга с ускорением, пропорциональным расстоянию. Если по ускорению отыскать скорость, а потом изменение расстояния со временем, то просто показать, что относительная скорость частиц-галактик будет стремительно нарастать.

В «почти пустой» Вселенной, т.е. в таковой Вселенной, в которой можно пренебречь обыденным тяготением галактик друг к другу, галактики могут приобрести огромные скорости удаления друг от друга. Таковой вывод получил де Ситтер в 1917 г. В это время ему были известны скорости лишь трех галактик, и он не мог прийти к какому-либо определенному заключению о справедливости собственной теории. К сегодняшней Вселенной модель де Ситтера вряд ли применима: динамика Вселенной определяется обыденным тяготением вещества.

Модель стационарной Вселенной: Первая космологическая модель была построена А. Эйнштейном в 1917 г. Он считал, что Вселенная обязана быть стационарна, она не может направленно эволюционировать. Эйнштейн ввел космическую силу отталкивания, которая делала мир стационарным. Эта сила универсальна: она зависит не от массы тел, а лишь от расстояния, их разделяющегоТак, в уравнениях тяготения Эйнштейна возникла космологическая неизменная, описывающая силы отталкивания вакуума. Действие этих сил столь же универсально, как и сил глобального тяготения, т.е. оно не зависит от физической природы тела, на котором проявляется, поэтому логично назвать это действие гравитацией вакуума.

Русским математиком А. А. Фридманом были получены общие решения уравнений Эйнштейна, примененных к описанию всей Вселенной. Оказалось, что в общем виде эти решения обрисовывают Вселенную, меняющуюся с течением времени. Звездные системы, заполняющие пространство, не могут находиться в среднем на постоянных расстояниях друг от друга. Вывод Фридмана означал, что Вселенная обязана или расширяться, или сжиматься.

Эмерджентная эволюция - идеалистическая концепция, рассматривающая развитие как скачкообразный процесс возникновения новых высших качеств, обусловленный вмешательством идеальных сил. Зрелую форму Э. э. приобрела в работах С. Александера и английского биолога и философа К. Ллойда Моргана. Э. э. различает два типа изменений: количественные ("результанты"), определяемые алгебраическим сложением исходных качеств, и качественные ("эмердженты"), несводимые к исходным и не обусловленные какими-либо материальными изменениями.

Пригожин выдвигает след. идею: Вселенная всегда имела облик безграничного в простр-ве и во времени физ. вакуума огромных энергий. В рез-те каких-то процессов возникла локализованная нестаб-ть физ. вакуума. Этим предположением Пригожин снимает проблему начала времени. В ходе этой локализ. нестаб-ти начался самопроизвольный переход вакуума в вещ-во, которое вначале в кач-ве структ. компонентов имело частицы 10-5 грамм. Частицы такой массы в своб. состоянии находится не могут и они тут же калапсируют, но в этом состоянии они долго находится не могу. Эти калапсир. частицы он назвал «черные мини-дыры». Они тут же взрываются с выбросом большого кол-ва обычных элемент. частиц и выбросов энергии. Этот локализ. переход длился короткое время, за которое в локализ. участке физ. вакуума сосредоточилась очень большая масса вещ-ва и энергии. Вот это вещество, возникшее из физ. вакуума и взорвалось 15 млрд. лет назад. Но после 1-го взрыва масса вещ-ва оказалась очень неустойчивой и произошел второй взрыв. За доли секунды до 2 взрыва Вселенная увеличилась в 1026 раз. После 2-го взрыва вся имеющаяся энергия веществ. части Вселенной оказалась распр-ной относительно равномерно. Именно мы наблюдаем отовсюду идущее один. излучение – реликтовый шум.