Новая статья по основам КМ

[flying_bear]

Quantum theory as a description of robust experiments: Application to Stern-Gerlach and Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm experiments

We propose and develop the thesis that the quantum theoretical description of experiments emerges from the desire to organize experimental data such that the description of the system under scrutiny and the one used to acquire the data are separated as much as possible. Application to the Stern-Gerlach and Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm experiments are shown to support this thesis. General principles of logical inference which have been shown to lead to the Schr\"odinger and Pauli equation and the probabilistic descriptions of the Stern-Gerlach and Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm experiments, are used to demonstrate that the condition for the separation procedure to yield the quantum theoretical description is intimately related to the assumptions that the observed events are independent and that the data generated by these experiments is robust with respect to small changes of the conditions under which the experiment is carried out.

Comments

[shkrobius.livejournal.com]

Этот момент я хуже всего понимаю: что значит "постулируется" в контексте такой картины? Решение о принятии или не принятии любого постулата само должно следовать логическому принципу, т.к. все рассуждение построено на том, что он общий. Например, я могу предположить, что спин -это гвоздь, который летит через невидимые щели, которые его ориентируют. Уверенность, что ничего подобного не может быть идет от моей воображаемой картины взаимодействий, которая утверждает, что подобное невозможно в простой атомной системе. Скажем, такие щели, если бы они были, привели бы к таким-то дополнительным последствиям. Но это требует построения и анализа гипотез о том, что происходит "на самом деле". Кажется, что само принятие такого постулата предопределяет ответ.

[flying-bear.livejournal.com]

Мы стараемся минимизировать информацию, извлекаемую из эксперимента, но, разумеется. полностью исключить ее не можем. При нашем описании спина, мы (следуя исходной работе Паули) определяем его как двузначность. То есть, у объекта есть цвет, который может принимать одно из двух значений - синий и красный, скажем. Этого предположения достаточно, чтобы вывести выражение для вероятности разных исходов эксперимента. Любой бинарный объект должен подчиняться тм же законам, а является ли бинарность "принципиально непостижимой", как в мейнстримном понимании квантовой механики, или следствие существования "скрытых параметров" по Бому и Ко - неважно. Ранее Ханс и Кристел построили классические модели для всех базовых экспериментов КМ. Здесь же мы "гипотез не измышляем", а показываем, что любое robust описание при двух возможных исходах каждого опыта, будет формально эквивалентно квантовомеханическому. Так вы "невидимые щели" не исключите. Может, их можно исключить более сложными экспериментами, но здесь требуется осторожность.

В том-то и утверждение (довольно грустное), что одни и те же результаты получаются просто из анализа языка описания (с добавлением минимальных сведений из эксперимента, таких как бинарность) и слабо зависят от того, что "на самом деле". Своего рода, эквифинальность.

[shkrobius.livejournal.com]

Эксперимент Штерна-Герлаха: молекулярный пучок - источник атомов, щели, магнит, фотографическая пленка. На фотографии вместо кружка - небольшое эллиптическое искажение. Такой эксперимент не дает бинарный ответ; скорее, это ближе к намагниченым гвоздям, его еще необходимо интерпретировать, как бинарное свойство, и это даже не обязательно в первом приближении. Т.е., если ожидать такое свойство, как ожидали Штерн и Герлах, так можно интерпретировать, но если не ожидать, то это деформированное однородное распределение, сойдет и намагниченный гвоздь. Получается, что если Штерн и Герлах строго следуют LI, они не могут открыть спин: чтобы открыть спин, они должны постулировать бинарность, но эту бинарность они, исходя только из результатов, заподозрить не могут. В этом мое сомнение - получается, что экспериментатор заранее исходит именно из той идеализации эксперимента, которая гарантирует (как Вы убедительно показываете) квантовую механику. Однако такая идеализация из самого эксперимента не следует; не следует она и из правил LI, насколько я их понял. Не подтолкиваете ли Вы экспериментатора к квантовой механике, решая за него, как интерпретировать эксперименты?

[flying-bear.livejournal.com]

Исторически спин был введен не на основе экспериментов Штерна и Герлаха, а на основе аномального эффекта Зеемана. Там возникли полуцелые квантовые числа, Паули написал про "двузначность, не допускающую классического описания", потом он сформулировал "принцип Паули", в котором явно принималось, что при данном орбитальном состоянии есть еще внутреннее квантовое число, которое может принимать именно два значения... И понеслось. Образ "вращающегося электрона" появился потом уже. Поэтому, строго говоря, уже до анализа экспериментов Штерна и Герлаха мы знаем, что в электрон встроена внутренняя двузначность. Видимо, ее тоже можно, в конце концов, вывести из LI, но до этого мы пока не дошли. Смутные идеи есть, но не вывод.

> Не подтолкиваете ли Вы экспериментатора к квантовой механике, решая за него, как интерпретировать эксперименты?

Моя ключевая философская идея - проверяется всегда картина мира в целом (см. популярную статейку: http://lib.ru/FILOSOF/IRHIN/kriterij.txt_with-big-pictures.html ). Никакой отдельный эксперимент не доказывает ничего, и, конечно, ШГ не исключение.

[shkrobius.livejournal.com]

Спасибо, теперь понятно. Возможно, это стоит объяснить в статье (что ключевое предположение о встроенной бинарности идет не из самих описанных наблюдений и не из применения LI, a из какого-то другого эксперимента, уже интерпретированного LI).

[flying-bear.livejournal.com]

Возможно. В ссылке [3] (статья про уравнение Паули) это обсуждается, но, возможно, имело смысл повторить.

[buddha239.livejournal.com]

Можно задать глупый вопрос? Насколько я понимаю, в Вашей картине мира никаких квантовых компьютеров быть не может. А нельзя ли это проверить каким-то экспериментом (не дожидаясь, пока большой и мощный квантовый компьютер на заработает)?

[flying-bear.livejournal.com]

Ухххх... Сложный вопрос. Не знаю, как ответить. "Квантовые компьютеры" - это что можно, а что нельзя делать с волновой функцией, а мы пытаемся копнуть глубже - откуда вообще берется волновая функция. И пока не преуспели (за исключением некоторых простых примеров). Некотоые люди говорят, что "реальность" волновой функции можно подтвердить или опровергнуть экспериментально, но я этого не понимаю.

[buddha239.livejournal.com]

То есть, данная статья никак не борется с квантовым компьютерами?

Но было бы интересно понять: Вам просто не нравится наивный энтузиазм в отношении квантовых компьютеров - или же Вы могли бы как-то доказать, что ничего такого работать не может.

[flying-bear.livejournal.com]

Никак не борется. Не до того. Основы не понимаем.

Мне не нравится наивный энтузиазм, зачастую переходящий в wishful thinking. Доказать я (пока?) ничего не могу - ни что может, ни что не может.

[buddha239.livejournal.com]

Понятно; спасибо!

А если какой-нибудь совсем маленький компьютер таки построят - Вы будете более благожелательно к этой деятельности относиться?

В "жизни", видимо, часто добиваются успеха те, кто прет напролом не очень задумываясь о правильности своих действий. Интересно - можно ли так действовать в науке?

[flying-bear.livejournal.com]

Совсем маленький построили давно. И даже реализовали (частично) шоровский алгоритм - разложили на простые множители число пятнадцать... Большое достижение, как понимаете.

Там вся фишка, чтобы построить scalable quantum computer. Который может быть и достаточно большим.

Конечно, если это сделают, это будет грандиозное научное достижение. Насколько понимаю, никакой ясности - можно ли это сделать - пока нет.

В науке, наверно, можно, но страшно. Вопрос личного риска. Как и в жизни. Можно ведь так всю жизнь на полную ерунду и потратить. Абыдна.

[buddha239.livejournal.com]

Ну, и переосторожничать в науке можно, наверное (в физике - в математике шансов поменьше, скорее всего)?

[flying-bear.livejournal.com]

Это сколько угодно. Один из моих учителей, очень талантливый физик, сделал в науке намного меньше, чем мог, потому что панически боялся сделать ошибку и очень поэтому ограничивал себя в выборе задач.

[buddha239.livejournal.com]

Даже так?

В математике мне вспомнилась история создания неевклидовой геометрии. Гаусс осторожничал - а Лобачевский шел напролом.