崩溃理论(一)

凭借其革命意义的量子力学,对科学哲学家构成了无数问题。 特别是,它建议重新考虑至少在某种程度上独立于观察者的世界存在的基本概念,这些概念是对其进行可靠和客观知识的可能性,以及在适当情况下采取(在适当情况下)的可能性是客观的由物理系统拥有。 它还提出了许多其他问题,这些问题是关于涉及关于解释这座现代科学支柱的辩论的人。 人们可以争辩说,大多数问题不仅是由于导致理论发展的现象的内在革命性。 它们也与之相关的事实,即在其标准的制定和解释中,量子力学是一种优秀的理论(其实它在科学史上有着前所未有的成功),在告诉我们关于我们观察到的一切,但它遇到了在告诉我们的严重困难方面遇到了严重困难有什么。 我们在这里具体参考理论的核心问题,通常被称为测量问题,从其出生以来伴随量子理论。 这只是克服这个问题所带来的困难的尝试之一,这导致了崩溃理论的发展,即动态减少计划(DRP)。 正如我们所看到的那样,这种方法包括接受标准理论的动态方程,应通过增加随机和非线性术语来修改。 漂亮的事实是,由此产生的理论是能够基于一个人的动态能力,该系统被假定用于管理所有自然过程,同时考虑所有关于标准理论描述的关于微观系统的所有良好的事实的同时,以及所谓的波浪包减少假设(WPR)伴随着测量装置的微观系统的相互作用。 众所周知,如众所周知,在标准方案中假设这种假设只是为了保证测量结果,但随着我们将在下面讨论的情况下,如果一个人试图通过假设测量本身是由线性法律管辖的过程来衍生出来的难以克服的困难,它会遇到不可逾越的困难。理论。 最后,崩溃理论以宏观系统的经典行为完全令人满意的方式。

需要两种规格,以便从一开始就明确案例,该计划的限制是什么。 这种类型的唯一令人满意的显式模型(Ghirardi,Rimini和Weber(1986)提出的模型,通常被称为GRW理论,以及所有后续的发展)是解决基本问题的现象学试验。 目前,它们涉及现象学参数,如果理论是认真对待的,那么获得自然常量的地位。 此外,虽然已经进行了一些改进,但是阐明了一些关键点,虽然已经改进了一些关键点,但建立令人满意的折叠模型的相互关系的问题非常困难。

尽管他们的现象学特征,崩溃理论假设具有日益增长的相关性,因为它们为形式主义的困难提供了明确的分辨率,以在Abner Shimony(1989)定义的精确感知中关闭圈子。 此外,它们允许清楚地识别正式特征,这些功能应该表征任何统一的微观和宏过程理论。

最后但并非最不重要的是,崩溃理论有资格获得自己作为量子力学的竞争对手理论,并且可以很容易地识别它们原则上的一些物理影响,这将允许两者之间区分至关重要的测试。 从这种测试中获得严格的指示需要实验,其技术最近仅开发出来。 实际上,它只是由于光机械和冷原子领域的显着改进,以及核物理,已经获得了特征在于调查理论的参数的具体界限; 更重要的是,精确的物理流程,其中违反了标准形式主义的线性性质,可能会清楚地确定,最终可能导致有关发现的系统调查的主题。

1.一般考虑因素

2.形式主义:简明草图

3.宏观对象问题

4.崩溃理论的诞生

5.原始折叠模型

6.连续自发定位模型(CSL)

7. CSL和实验

8.关于崩溃理论的一些评论

9.相对论动力减少模型

10.崩溃理论和明确的看法

11.解释理论及其原始本体

12.波浪函数的尾部的问题

13.折叠模型的状态和关于它们的最近职位

14.摘要

参考书目

学术工具

其他互联网资源

相关条目

1.一般考虑因素

一个非常自然的问题,所有关注的科学家都涉及科学的意义和对面的价值,是人们是否可以开发一个连贯的世界观,这可以适应我们对自然现象的知识,因为它在最好的理论中实现了自然现象。 这样的计划符合量子力学的严重困难,基本上是由于其标准制剂的理论的两个正式方面,这是其所有版本,从20世纪20年代的原始非椭圆体制剂中的所有版本,到了当前量子域理论:线性状态空间的性质和进化方程; 换句话说:叠加原则的有效性和纠缠的相关现象,在薛定林的话:

不是Quantum Mechanics的特征性状,这是一个强制思考古典思路的整个偏离(Schrödinger1935:807)。

这两个正式的功能具有令人尴尬的后果,因为它们意味着

在微观和宏观层面上的物理性质的目的无限性,除非国家崩溃;

自然过程的客观机会,即量子概率的非本体性质; 和

综合系统的空间分离和非交互成分之间的目标缠结,蕴含着一种全神主义和精确的非植物。

为了普遍性,我们首先将出现一个非常简洁的“量子游戏规则”草图。

2.形式主义:简明草图

让我们记得量子理论的公理结构:

物理系统的状态与希尔伯特空间中的标准化矢量相关联,配备有标量产品的复杂,无限维,完整和可分离的线性矢量空间。 线性地意味着叠加原理持有:如果|f⟩是状态和|g⟩是一个状态,那么(对于a和b任意复数)也是如此

|k⟩=一个|f⟩+ b |g⟩

是一个状态。 此外,状态进化是线性的,即,它保留叠加:IF | F,T 1和| G,t⟩是通过分别从初始时间t = 0进化状态而通过初始时间t = 0而获得的状态T,然后A | F,T 1 + B | G,T 1是通过A | F,0 + B |的演变而获得的状态。 最后,提出了完整性假设,即,原则上,其定位器的知识代表最准确的信息可以对单个物理系统的状态。

可观察量由含有系统可能的状态的希尔伯特空间上的自伴随运营商B. 相关的特征值方程B |bk⟩= BK |bk⟩和相应的eIgenmanifolds(由与给定的特征值相关的特征向量跨越的线性歧管,也称为Eigenspaces)播放理论的预测内容的基本作用。 事实上:

操作员B的特征值BK代表了相应可观察到的测量中的唯一可能结果。

将系统的归一化状态Vector(即,长度1)的投影的常规(即长度)的正方形,将系统的状态描述到与给定的特征值相关联的eIgenmanifold中,给出了获得相应的概率特征值作为测量可观察到的结果。 特别地,回顾说,当一个人对在给定地点找到粒子的概率感兴趣时,必须借助状态Vector的所谓配置空间表示。 在这种情况下,状态Vector成为系统的颗粒的位置变量的平方可积函数,其正方形模量产生概率密度以获得可能的位置测量结果的概率密度。

我们强调,根据上述方案,量子力学仅使条件概率预测(在实际执行的测量上的条件)用于预期(以及它们之间的一般不相容)测量过程。 只有在一个州属于可观察到的可观察到的特征法,那么已经在测量行为之前被测量,只有在测量行动之前,只能通过确定的结果预测结果。 在所有其他案例中 - 如果对完整性假设进行,则为一个对不同结果具有客观的非本质概率。

正统的位置给出了一个非常简单的答案:什么决定结果,当可能的不同结果? 答案是“没有” - 理论是完整的,因此,当测量的测量的不同结果具有发生的情况时,它是非法的关于测量之前所拥有的物质的任何问题。 相应地,理论的引用只是测量结果。 这些应以古典术语描述并涉及一般互斥的物理条件。

关于归因于物理系统的性质的合法性,人们可以说量子力学警告我们反对将太多属性归因于物理系统。 然而 - 与爱因斯坦 - 人们可以采用足够的条件,以存在目标个体性质的可能性需要确定测量结果的结果。 这意味着,每当整体状态vector将其分解到物理系统的Hilbert空间的状态时,S确实具有一些属性(实际上是一个完整的属性,即与适当的最大通勤组相关联的属性观察到)。

在结束本条之前,关于测量过程的一些评论是相关的。 创建量子理论以描述显微现象的行为,从观察结果中出现。 为了在分子和(子)原子规模处获得有关系统的信息,必须能够在微观系统和测量装置的状态之间建立严格的相关性,我们直接感知。 在形式主义中,通过考虑适当的微米相互作用来描述这一点。 事实上,当测量完成时,可以对已经提到的WPR假设进行了关于结果的陈述(DIRAC 1935):测量始终导致系统跳跃观察量的特征静止。 相应地,该装置的状态Vector也将与记录结果相关联的歧管。

3.宏观对象问题

我们现在将澄清为什么我们刚提出的形式主义引起了测量问题。 为此,我们首先要根据所谓的von Neumann理想测量方案讨论标准过度简化的论证。

首先,让我们首先回顾标准形式主义的测量值:

假设MicroSystem S立即在测量其一个可观察到的可观察到之前,例如B,位于相应操作员的特征静止。 最初假设用于获得关于B的信息的装置(宏系统)以精确的宏观状态,其就绪状态,对应于明确的宏属性-e.g。,其指针在尺度上为0。 由于装置A由基本颗粒,原子等制成,因此应该可以在量子力学中描述它,这将使良好定义的状态向量| A01与其相关联(至少原则)。 然后假设存在适当的系统装置相互作用持续有限时间,使得当装置的初始状态被状态被状态触发时,它最终以最终的构造,其从初始的初始配置,从初始配置中宏观区别如果由不同的特征符触发|bk⟩触发,其他配置 此外,为简单起见,假设系统通过其初始状态的测量来留下。 简而言之,假设人们可以以这样的方式处理事物,即系统设备交互可以被描述为:

(初始状态):|bk⟩|a0⟩

(最终状态):|bk⟩|ak⟩

等式(1)和叠加原理治理所有自然过程的假设告诉我们,如果微系统的初始状态是不同特征的线性叠加(为简单起见,我们将只考虑其中只有两个),那么

(初始状态):(a |bk⟩+ b |bj⟩)|a0⟩

(最终状态):(a |bk⟩|ak⟩+ b |bj⟩|aj⟩)。

关于此的一些评论是有序的:

显然,上述方案非常理想化,因为它需要理所当然地将该装置以精确的状态准备,因为我们不能控制所有自由度,并且因为它假设该装置在不改变测量系统的状态下登记结果。 然而,正如我们所讨论的那样,这些假设绝不是导出我们必须面对的令人尴尬的结论,即最终状态是对应于装置的两个宏观不同状态的两个状态的线性叠加。 因为我们知道代表线性叠加的+不能被逻辑替代方案替换,或者,出现测量问题:一个含义可以附加到一种事态,其中两个宏观和灵活地同时发生的状态?

如上所述,对该问题的标准解决方案由WPR假设给出:在测量过程中,发生在减少的情况下:最终状态不是出现在第二行中的第二行(2)中的一个,但是由于宏观物质发生,因此它是

要么。|bk⟩|ak⟩具有概率| A | 2

或。|bj⟩|aj⟩具有概率| B | 2。

如今,有一般性共识,即这种解决方案绝对不可接受。 它对应于假设理论的线性性质在某些时候被破坏,而不清楚地指明何时。 因此,量子理论无法解释如何发生根据WPR假影的要求(这是理论的公理之一),而不是满足Schrödinger方程。 即使是接受量子力学的适用领域也有限,所以它不考虑所有自然过程,特别是它在MacRoLevel下崩溃,很明显,该理论不包含用于识别微观和界面之间的任何精确标准。宏,线性和非线性,确定性和随机,可逆且不可逆转。 使用J.S.的单词 贝尔,理论上没有任何内容固定这样的边界线,两种类型的过程之间的分裂是根本偶然的。

如果一个人看待这个问题的历史辩论,可以很容易地看到它正是通过不断迫切地诉诸这种对普通的普通的差异,即哥本哈根正统或易位求解器(Belt 1990)的竞争问题拒绝了批评遗传学(Gottfried 2000)。 例如,Bohr成功地拒绝了爱因斯坦在索尔维会议对索尔维会议的批评,强调该装置的一些宏观部分必须机械地处理完全量子; Von Neumann和Wigner通过在物理过程和意识之间定位它来移除分裂(但是从物理观点来看,有意识地是什么意思?),等等。

在这里审查这里的各种尝试解决上述困难不是我们的任务。 人们可以在文献中找到许多彻底的处理这个问题。 我们通过讨论测量问题的结果是非常一般的结果,实际上是不可避免的,对测量性质的假设,而不是特别是Von(超薄)von Neumann模型的假设。 这是在一系列越来越泛的定理中建立的,特别是由罚款(1970),D'Espagnat(1971),Shimony(1974),Brown(1986)和Busch&Shimony(1996)中的一系列定理。 可能是Bassi和Ghirardi(2000)给出的最一般和最直接的证据,其结果我们简要总结。 定理的假设是:

微系统可以至少在可观察到的可观察(例如旋转部件的两个不同的特征酯中制备,并且在两个这样的状态的叠加中;

一个具有足够可靠的“测量”这种可观察的方式的方法,这意味着当测量由上述两个终端中的每一个触发时,该过程在绝大多数情况下引导到宏观和感知宇宙的不同情况。 该要求允许实验者没有对设备的完美控制的情况,该装置与宇宙的其余部分缠结,该装置犯错误,或者测量的系统在测量过程中被改变甚至被破坏;

所有自然过程遵守量子理论的线性定律。

从这些非常一般的假设可以表明,重复在两个给定的特征符合的叠加中制备的系统上的测量,在大多数情况下,一个案例最终在宏观上的叠加和整个宇宙的感知不同情况下。 此次,这是量子力学的测量问题,调用分辨率。

4.崩溃理论的诞生

量子力学早期持续多年来,对宏观对象问题的辩论持续多年。 在20世纪50年代早期,由D. BoHM呈现(Bohm 1952)的一个重要步骤(Bohm 1952)的数学上精确的确定性完成量子力学(参见Bohmian力学的入口),这是由De Broglie预期的20世纪20年代。 在崩溃理论领域,应该提及Bohm和Bub(1966)的贡献,这是基于StateVector与Wiener-Siegel隐藏变量的相互作用。 但让我们在目前附加到这种表达的意义上崩溃。

20世纪70年代的重要调查可被视为后续发展的初步措施。 在1970年,在意大利的L. Fonda学校有关Quantum Decay进程,特别是在量子背景下衍生的可能性,指数衰变法(Fonda,Ghirardi和Rimini 1978)。 这种方法的一些特征结果与随后的崩溃理论的发展有关:

重点是个人物理系统,而不是合奏;

状态Vector应该在随机时间进行随机过程,诱导突然变化,它可以在不稳定状态的线性歧管内或衰减产品的突然间;

为了使处理相当一般(该装置不敏感的是它测试的那种不稳定的系统),其被引导以识别具有衰减片段的相对坐标的定位过程的随机处理。 这种假设与特殊的谐振动力学结合表征不稳定的系统,完全一般地产生所需的结果。 “相对位置基础”是该理论的首选基础;

类似的想法已经应用于测量过程;

集合电平的进化的最终方程是量子动态半群类型,并且具有极其类似于GRW理论的最终方程的结构。

显然,在这些论文中,未经考虑的减少过程被认为是“自发的和基本的”自然过程,而是由于系统环境互动。 因此,这些尝试并不代表解决宏观象牙问题的原始建议,但他们已经为阐述了GRW理论铺平了道路。

在同一年内,P. Pearle(1976,1979),随后N.Gisin(1984A,B)和Diosi(1988年)开发了占随机微分方程的减少过程的模型。 虽然他们正在寻找一个新的动态方程,但是为宏观象牙问题提供解决方案,但它们并没有成功地识别动态方程应该引导的状态。 假设这些国家依赖于考虑的特定测量过程,离开制定通用动态的程序,核算微观系统的量子特性将宏观物体的古典特性不完整。 在那些年N. Gisin的作用随后是一个有趣的论点(GISIN 1989),根据该参数一般是不可接受的,因为它们意味着发送超阵列信号的可能性。 这个论点最终证明,只有一个非常特定的非线性(和随机)修改Schrödinger方程的修改是物理上可接受的(Caiaffa,Smirne&Bassi 2017,以及其中的引用),崩溃模型所属的类别。

5.原始折叠模型

如已经提到的,我们将要描述的崩溃理论,以接受量子理论的标准演化法的修改,使得微处理和宏观处理受单一动态的管辖。 这种动态必须暗示测量过程中的微米相互作用导致WPR。 考虑到这一点,回想一下,区分量子展开从WPR区分的特征特征是,而Schrödinger的等式是线性的,并且确定性(在波函数级),WPR是非线性和随机的。 因此,需要考虑它,如在上述Pearle的引用文件中第一次提出,标准Schrödinger动态的非线性和随机修改的可能性。 这种修改是普遍的,必须满足一项重要要求,称为Pearle(1989)所谓的触发问题:减少机制必须变得越来越有效地从微量到宏域。 对此问题的解决方案构成了GRW类型的崩溃理论的中心特征。 要讨论这些要点,请告诉我们简要介绍GRW模型,首先将模型出现在文献中。

在这种模型中,最初被称为QMSL(具有自发局部的量子力学),通过注意到宏观水平的最令人尴尬的叠加是涉及不同的人来解决优选基础的问题。宏观物体的空间位置。 实际上,由于爱因斯坦强调,这是一个关键的关键点,必须面对旨在采取关于自然现象的宏观客观地位的任何人:“宏观体必须始终在现实的客观描述中具有准急剧定义的位置”(出生1971:223)。 因此,QMSL考虑了自发过程的可能性,该过程被假设瞬间和微观水平发生,这倾向于抑制不同局部状态的线性叠加。 然后必须一致地遵循所需的触发机制。

(本章完)

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