Многомировая интерпретация квантовой механики

    Основной источник информации конспекта: статья на английском языке
«Many-worlds interpretation» (https://en.wikipedia.org/wiki/Many-worlds_interpretation). Ниже приводятся лишь фрагменты из конспекта, полный текст можно скачать на моём сайте: https://ce97629.tmweb.ru/

Термины и определения    
• антропологический принцип – основное положение материализма Фейербаха: при решении философских вопросов необходимо исходить из природы человека как биологического, физиологического существа. Антропологический принцип направлен против религии и идеализма.
• декогеренция – процесс нарушения когерентности, вызываемый взаимодействием квантовомеханической системы с окружающей средой. Во время протекания этого процесса у самой системы появляются классические черты, которые соответствуют информации, имеющейся в окружающей среде. Декогеренция постепенна, это не скачкообразный процесс. С точки зрения квантовой теории декогеренция представляет собой схлопывание волновой функции в результате взаимодействия со средой.

СОДЕРЖАНИЕ      
1. Основные характеристики ММИ
2. История разработки ММИ
3. Декогеренция
4. Концепция относительных состояний Эверетта
5. Проблема предпочтительного базиса
6. Вероятность и правило Бора
7. Имидж многомировой интерпретации
8. Критика ММИ
   Источники информации

1. Основные положения многомировой интерпретации КвМ
     Ключевая идея ММИ  заключается в том, что линейная и унитарная динамика квантовой механики применима везде и во все времена и, таким образом, описывает всю Вселенную. Она достигает этого путем устранения коллапса волновой функции (недетерминированный и нелокальный процесс) из детерминированных и локальных уравнений квантовой теории  [1].
     Как и в случае с другими интерпретациями квантовой механики, многомировая интерпретация мотивируется поведением, которое может быть проиллюстрировано экспериментом с двумя щелями. Когда частицы света (или другие элементарные частицы) проходят через двойную щель, расчет, предполагающий волнообразное поведение света, может быть использован для определения того, где частицы, вероятно, будут наблюдаться. Однако, когда частицы наблюдаются в этом эксперименте, они проявляют себя как частицы (т.е. в определённых местах), а не как нелокализованные волны.
     Эверетт (1957) предположил, что вместо того, чтобы полагаться на внешнее наблюдение для анализа изолированных квантовых систем, можно математически смоделировать объект и его наблюдателей как чисто физические системы в рамках структуры, разработанной Дираком, фон Нейманом и др.,  полностью отбросив механизм коллапса новой функции  [2, 3]. Поскольку роль наблюдателя лежит в основе многих квантовых парадоксов – это обеспечивает более ясный и простой подход к их разрешению.
     MМИ объясняет  парадоксы «друг Вигнера» [3], ЭПР  [2, 4], «кот Шрёдингера» [5] благодаря тому, что каждый возможный исход квантового события оказывается в своём собственном мире. 

6. Вероятность и правило Борна
6.1.  Аспекты правила Борна
С момента появления многомировой интерпретации физики были озадачены ролью вероятности в ней. Как сформулировал Уоллес, у вопроса есть два аспекта:  [28] проблема несогласованности, которая спрашивает, почему мы вообще должны присваивать вероятности исходам, которые наверняка произойдут в некоторых мирах, и количественная проблема, которая спрашивает, почему вероятности должны задаваться правилом Борна.
    Решение проблемы несогласованности по Эверетту: наблюдатель, выполняющий последовательность измерений в квантовой системе, в общем случае будет иметь в своей памяти явно случайную последовательность результатов, что оправдывает использование вероятностей для описания процесса измерения  [3].
6.2. Подсчет ветвей. В 2021 году Саймон Сондерс разработал вывод правила Борна для подсчета ветвей. Ключевой особенностью этого подхода является определение ветвей таким образом, чтобы все они имели одинаковую величину или 2-норму. Определенные таким образом соотношения чисел ветвей дают вероятности различных результатов измерения в соответствии с правилом Борна  [28].

7. Имидж многомировой интерпретации
7.1. Поддержка
Одним из самых сильных давних сторонников ММИ является Дэвид Дойч [29]. По его словам, интерференционная картина одиночного фотона, наблюдаемая в эксперименте с двойной щелью, может быть объяснена интерференцией фотонов во множестве вселенных. С этой точки зрения эксперимент с однофотонной интерференцией неотличим от эксперимента с многофотонной интерференцией. В более практическом ключе, в одной из самых ранних работ по квантовым вычислениям  [30].  Дойч предположил, что параллелизм, возникающий в результате MWI, может привести к "методу, с помощью которого определенные вероятностные задачи могут выполняться универсальным квантовым компьютером быстрее, чем при любом классическом его ограничении". Он также предположил, что ММИ можно будет протестировать (по крайней мере, против "наивного" копенгагенизма), когда обратимые компьютеры станут сознательными благодаря обратимому наблюдению вращения [31].
7.2. Результаты опросов
      Опрос 72 "ведущих квантовых космологов и других теоретиков квантового поля", проведенный до 1991 года Л. Дэвидом Раубом, показал, что 58% согласны с утверждением "Да, я думаю, что ММИ верен". Макс Тегмарк сообщает о результатах опроса, проведенного на семинаре по квантовой механике в 1997 году:  "Интерпретация многих миров заняла второе место, уверенно опередив последовательные истории и интерпретации Бома".
Майкл Нильсен: "На конференции по квантовым вычислениям в Кембридже в 1998 году участник многих миров опросил аудиторию примерно из 200 человек. "Многие миры" выступили просто великолепно, получив поддержку на уровне, сопоставимом с "Копенгагеном" и "декогеренцией", но несколько ниже". Однако, кажется, что большинство участников сочли это пустой тратой времени, т.к. стали бурно аплодировать тому, кто задал вопрос: Кто считает, что законы физики определяются голосованием?
Опрос, проведенный в 2005 году среди менее чем 40 студентов и исследователей после прохождения курса по интерпретации КвМ в Институте квантовых вычислений Университета Ватерлоо, показал, что "Множество миров (и декогеренция)" пользуются наименьшим спросом.

8. Критика ММИ
     Некоторые ученые считают ММИ неподтверждаемой и, следовательно, ненаучной, поскольку множество параллельных вселенных не взаимодействуют друг с другом в том смысле, что никакая информация не может передаваться между ними   В частности, Мюррей Гелл-Манн явно отвергал существование одновременных параллельных вселенных
и работал над разработкой более приемлемой после Эверетта квантовой механики.
Стенгер: большинство физиков считают ММИ слишком экстремальной, хотя у неё есть достоинство в том, что она находит место для наблюдателя внутри анализируемой системы и устраняет неприятное понятие коллапса волновой функции. Мнение Роджера Пенроуза: эта идея ошибочна, поскольку она основана на чрезмерно упрощенной версии квантовой механики, не учитывающей гравитацию.
Отсутствие успешной теории квантовой гравитации сводит на нет заявленную универсальность традиционной квантовой механики.  Согласно Пенроузу, "правила должны меняться, когда задействована гравитация". Далее он утверждает, что гравитация помогает закрепить реальность, а "размытые" события имеют только один допустимый результат: "Электроны, атомы, молекулы и т.п. настолько малы, что им почти не требуется энергии для поддержания своей гравитации и, следовательно, их перекрывающихся состояний. Они могут оставаться в этом состоянии вечно, как описано в стандартной квантовой теории". С другой стороны, "в случае больших объектов повторяющиеся состояния исчезают мгновенно из-за того, что эти объекты создают большое гравитационное поле"].
Философ науки Роберт П. Криз: ММИ – "одна из самых неправдоподобных и нереалистичных идей в истории науки", потому что это означает, что происходит все мыслимое. Научный писатель Филип Болл, там же, называет выводы MМИ фантазиями, поскольку "под покровом научных уравнений или символической логики они являются актами воображения, просто предположениями".
Физик-теоретик Джерард т Хоофт также отвергает эту идею: "Я не верю, что мы должны мириться с многомировой интерпретацией. Действительно, это было бы огромное количество параллельных миров, которые существуют только потому, что физики не могли решить, какой из них реален".
     Один из разделов  учебника Ашера Переса (1993) называется: "Интерпретация Эверетта и другие причудливые теории". По Пересу: различные многомировые интерпретации просто переносят произвольность или расплывчатость постулата коллапса на вопрос о том, когда миры можно рассматривать как отдельные.

Заключение по многомировой интерпретации Эверетта
     Существует несколько вариантов многомировой интерпретации. Я решил ограничиться лишь критикой интерпретации Эверетта, в надежде, что вердикт по ней окажется таковым и для других вариантов теории.   
1. ММИ – локальная теория, в то время как реальность – среда как локальных, так и нелокальных процессов.
2.  ММИ претендует на описание всей Вселенной, что невозможно, т.к. ещё не создана квантовая теория гравитации.
3.  Идея Эверетта о том, что миры существуют не в рамках математической модели, а реально, абсурдна с точки зрения здравого смысла и не подтверждена экспериментально.
4. Эверетт и его адепты не смогли доказать правило Борна для расчёта вероятностей.
     В том же духе продолжать и дальше нет большого смысла, т.к. ситуация ясна. Многомировая интерпретация квантовой механики, на мой лично взгляд,  – ложная теория, не пригодная для широкого применения на практике.
                Опубликовано: 09.04.2024