Квантовая реальность

Эта статья о книге Ника Герберта. Для общей трактовки квантовой теории см. Квантовая механика.

Квантовая реальность - популярная научная книга 1985 года физика Ника Герберта, члена Фундаментальной группы физиков, которая была создана для изучения философских последствий квантовой теории. В книге предпринята попытка рассмотреть онтологию квантовых объектов, их атрибуты и их взаимодействия, не полагаясь на передовые математические концепции. Герберт обсуждает наиболее распространенные интерпретации квантовой механики и их следствия по очереди, выделяя концептуальные преимущества и недостатки каждой из них.

Краткое содержание

Предыстория

После краткого изложения экспериментальных кризисов (таких как ультрафиолетовая катастрофа), которые мотивировали квантовую теорию, Герберт выделяет четыре основные формулировки квантовой теории: матричную механику Вернера Гейзенберга, волновую механику Эрвина Шредингера, теорию преобразований Поля Дирака и формулировку Ричарда Фейнмана "сумма над историей".

Вводя квантовые объекты (которые он называет "квонами"), Герберт описывает, как квантовые свойства заключаются в волновой функции, которая служит посредником для измерения этих свойств. Он сравнивает квантовый процесс измерения с математическим рассмотрением волновой функции как суммирования сигналов определенного семейства с различными семействами, соответствующими определенным свойствам. Полоса пропускания спектра этих сигналов представляет собой неопределенность в квантовом измерении. Герберт показывает, что для пар сопряженных переменных, таких как положение и импульс, эти полосы пропускания связаны таким образом, что их произведение имеет конечную нижнюю границу, тем самым иллюстрируя основу принципа неопределенности Гейзенберга: любое отдельное свойство может быть измерено с произвольной точностью, но сопряженные свойства не могут быть одновременно известны с произвольной точностью.

Герберт выделяет две философские проблемы, представленные квантовой теорией: вопрос интерпретации, касающийся физической природы реальности, лежащей в основе наблюдения, и проблема измерения, касающаяся явно особой роли акта измерения в квантовой теории и различных подходов к формальному определению акта измерения

Восемь интерпретаций

Герберт выделяет восемь интерпретаций квантовой механики, все они согласуются с наблюдениями и вышеупомянутыми математическими формализмами. Он уподобляет эти различные интерпретации истории о слепцах и слоне — различным подходам к одной и той же глубинной реальности, которые дают удивительно разные (но часто пересекающиеся) картины. Интерпретации, определенные Гербертом:

• Копенгагенская интерпретация, часть I ("Глубокой реальности не существует"), в первую очередь связанная с Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, Герберт идентифицирует это как наиболее широко распространенную интерпретацию среди физиков. В этой интерпретации динамические атрибуты не описывают реальность самих квантовых объектов, а заключаются в отношениях между наблюдаемым объектом и измерительным устройством.
• Копенгагенская интерпретация, часть II ("Реальность создается наблюдением"). В этой вариации копенгагенской интерпретации, связанной с Джоном Арчибальдом Уилером, реальность квантовых атрибутов создается в акте наблюдения, как показано на примере эксперимента Уилера с отложенным выбором .
• "Реальность - это неделимая целостность". Эта интерпретация, связанная с Дэвидом Бомом и Уолтером Хейтлером, предполагает, что состояние всей Вселенной может быть вовлечено в любое квантовое измерение. Герберт выделяет кажущееся взаимодействие широко разделенных запутанных частиц, которые могут быть представлены одной комбинированной волновой функцией, или "общей реальностью", в многомерном конфигурационном пространстве.
• Многомировая интерпретация. Разработанная Хью Эвереттом, эта интерпретация устраняет концептуальную проблему коллапса волновой функции, предполагая, что все возможные исходы происходят одинаково в постоянно ветвящемся дереве параллельных вселенных.
• Квантовая логика ("Мир подчиняется нечеловеческому виду рассуждений"), связанная с Джоном фон Нейманом, Гарретом Биркхоффом и Дэвидом Финкельштейном, эта интерпретация гласит, что квантовые объекты действительно обладают врожденными атрибутами, но что отношения между этими атрибутами регулируются недистрибутивной решеткой, или "волной логика", в отличие от булевой решетки, управляющей классическими объектами. В примере "парадокса трех поляризаторов" два сложенных друг на друга ортогонально ориентированных поляризатора не пропускают свет (число наборов фотонов, которые пройдут через каждый фильтр, равно нулю), но вставка диагонально ориентированного поляризатора между ними позволяет некоторому количеству света проходить через фильтр. пройдите через стопку. Этот парадокс можно понять, рассматривая поляризованный пучок как суперпозицию с диагональными компонентами, которые разрушительно интерферируют
• Неореализм ("Мир состоит из обычных объектов"), построенный Дэвидом Бомом и также связанный с Луи де Бройлем, эта интерпретация гласит, что квантовые объекты обладают определенными атрибутами, но эти атрибуты могут мгновенно изменять значение в ответ на события в любой точке Вселенной, причем эта информация закодирована в физическом пилотеволна, которая должна двигаться быстрее света. Другие физики пытались построить объектные модели, которые покончили бы с этой сверхсветовой связью, но теорема Белла позже доказала, что это невозможно. По этой причине, согласно Герберту, неореализм отвергается большей частью физического истеблишмента.
• "Сознание создает реальность". Впервые предложенная Джоном фон Нейманом, эта интерпретация придает сознанию особый статус места коллапса волновой функции, в котором мириады возможностей квантовой системы сужаются до одного наблюдаемого состояния. В отличие от копенгагенской интерпретации, в которой наблюдатель выбирает, какой атрибут будет иметь определенное значение, но не определяет само значение, фон Нейман утверждал, что фактическое значение атрибута определяется в коллапсе, который происходит на границе мозга и разума.
• "Дуплексный мир Вернера Гейзенберга". Гейзенберг признал присущее копенгагенской интерпретации разделение между конкретной действительностью (феноменом) наблюдений и диапазоном потенциальности (ноуменом), описываемым волновой функцией. Стремясь рассмотреть онтологическую природу ненаблюдаемого мира, он считал квантовую теорию не просто удачной математической аналогией, но и буквальным описанием лежащей в ее основе реальности. В описании Гербертом взгляда Гейзенберга ненаблюдаемый мир - это мир, состоящий из возможностей, качественно менее реальный, чем мир наблюдаемого факта.

Теорема Белла и ее следствия

Добавляя еще одну морщинку к природе квантовой реальности, Герберт представляет ЭПР-парадокс и его разрешение в форме теоремы Белла. Парадокс ЭПР, основанный на давнем предположении о локальности, предполагает существование "элементов реальности" - неизмеренных квантовых атрибутов, которые, тем не менее, реальны, — которые не предсказываются квантовой теорией. Теорема Белла разрешает этот парадокс, доказывая, что локальность исключается наблюдением — что любая модель реальности, согласующаяся с наблюдением, должна допускать нелокальное взаимодействие. Однако Герберт осторожно отмечает, что теорема Белла не влечет за собой никакого предсказания экспериментально наблюдаемых нелокальных явлений и не допускает сверхсветовой связи.

Затем Герберт переоценивает вышеупомянутые интерпретации квантовой реальности в свете теоремы Белла:

• В случае копенгагенской интерпретации "экспериментальное расположение" наблюдаемого объекта и измерительного устройства, в котором находятся квантовые атрибуты, которые Бор считает ограниченными локальным взаимодействием, должно быть расширено, чтобы включить потенциально удаленные объекты, с которыми эти системы могут быть запутаны.
• Согласно Герберту, теорема Белла поддерживает бомовское представление о лежащей в основе реальности неразделенной целостности.
• Хотя Герберт утверждает, что интерпретация многих миров лишена контрфактической определенности, необходимой для доказательства теоремы Белла, он утверждает, что представление о многих мирах по своей сути нелокально по любой разумной концепции локальности.
• По мнению Герберта, результат Белла наносит серьезный удар по неореалистическим моделям, показывая, что якобы реальная пилотная волна должна нарушать универсальное ограничение скорости Эйнштейна

Герберт приходит к выводу, что, хотя теорема Белла не исключает ни одной из вышеупомянутых интерпретаций квантовой механики, она настаивает на том, что любая действительная интерпретация должна допускать нелокальное взаимодействие.

Прием

В своем обзоре квантовой реальности Нью-Йорк Таймс высоко оценила усилия Герберта, направленные на то, чтобы сделать предмет понятным для непрофессиональной аудитории. Физик Хайнц Пагельс назвал квантовую реальность "отличным местом для широкого читателя, чтобы начать изучать квантовую физику". Kirkus Reviews, однако, пришел к выводу, что квантовая реальность, хотя и привлекательна, может оставить непрофессиональных читателей в замешательстве.

Постанархистский писатель Хаким Бей использовал Квантовую реальность в качестве основы для анализа области квантовой физики в терминах социальных парадигм, на которые она может влиять и из которых она может черпать свои метафоры.

Физик Дэвид Кайзер, написавший о Фундаментальной группе физиков, к которой принадлежал Герберт, утверждает, что эта книга используется в курсах физики для студентов.

Квантовая реальность была переведена на немецкий, японский и португальский языки.

Актуальность

Что такое «Квантовая Реальность» (КР), т.е первичная среда Мира, ранее называемая в физике «эфиром», затем «вакуумом»? Что такое «квант энергии» (сокращенно - квэн), открытый Планком? Какую форму, геометрию, топологию он имеет? Какую структуру создает «импульс» в среде КР, приводящий к появлению объектов т.н. «наблюдаемой реальности» (НР) и Вселенной в целом? Каков закон, код, алгоритм развертывания этого импульса и рождаемая при этом геометрия и алгебра?

Есть множество разнородных мнений, основу которых составляет понятие «частица». Но концепция, что среда Мира состоит из частиц, приводит либо к понятию «пустоты», если частицы конечны и далее неделимы (что делает невозможной закономерную связь между частицами через наличие пустоты, а только хаотическое движение), либо к отсутствию всякого движения при бесконечной делимости частиц. Кроме того, в первом случае неясно, что заставляет двигаться сами частицы, а тем более группироваться в сложно организованные структуры НР, обладающие к тому же Разумом и Сознанием.

От бессилия решить эти парадоксы физики отринули физику как таковую, т.е. возможность иметь наглядную качественно-количественную модель объекта исследования, и ударились в математику, точнее в алгебру. Через сверхусложненные алгебраические формулы они пытаются описать Мир, не поняв его. К примеру, в физике есть формула для вычисления силы притяжения небесных тел, но нет понимания сути гравитации.

Положение пытается спасти новомодная теория суперструн, или просто «струн» и её обобщение в виде М-теории. Она отбросила представление о частицах как первооснове Мира и за основу взяла представление о ните, струне, их сочетаниях и конфигурациях. Частица формируется из нитей как вторпродукт. Это уже шаг вперед в понимании КР. Но шаг половинчатый, т.к. несмотря на сверхизощренный алгебраический формализм теории струн в ней нет понимания сути КР, ответа на выше поставленные вопросы, ответа, как и почему возникает струна. Естественно, что у разработчиков теории струн, несмотря на её внешний алгебраический лоск, прорывается растерянность: «Мы не знаем, какими были начальные условия во Вселенной. У нас даже нет идей, понятий и языка, которые нужно использовать для их описания. По нашему мнению, безумные начальные условия с бесконечной энергией, плотностью и температурой в стандартной и инфляционной моделях (Большого Взрыва – А.Б.) есть признак того, что эти модели неверны и дают неправильное описание действительно существующих начальных условий (а в ВУЗах вбивают в головы студентам, что концепция «Большого Взрыва» – последнее достижение науки! – А.Б.). Теория струн позволяет улучшить описание, доказывая, что такие экстремальные условия можно обойти. Однако ни у кого так и нет ответа на вопрос, как всё начиналось на самом деле» – пишет известный в среде физиков-«струнщиков» Брайан Грин .

Отметим, что концепция «Большого Взрыва», принятая в физике как последнее достижение ее мысли, противоречит наглядному эмпирическому факту нашей Вселенной – трехмерности (объемности) её объектов и пространства в целом. Ибо взрыв не создает трехмерного пространства, необходимого для возникновения жизни. Проблема трехмерности НР – загадка для физики по сей день! Ибо с теоретических позиций официальной науки, должна быть равная вероятность существования вселенных с множеством пространственных измерений. И то, что мы живем именно в трехмерной вселенной, воспринимается физиками как невероятная удача: «Мы – наблюдатели, исследователи появились только в редчайшей, «наиболее удачной» (для нашего существования) из таких вселенных» [2, с. 190]. Естественно, что отсюда вытекает случайность жизни вообще и даже ее уникальность. В тоже время с позиций наших представлений о КР все вселенные Мира пространственно трехмерны, т.е. объемны, и иными они и не могут быть, т.к. являются поливихрями вращения.

Напомню, что трехмерность пространства нашей Вселенной вытекает хотя бы из законов Ньютона и Кулона, где сила взаимодействия ослабевает пропорционально квадрату расстояния. Уже Кант понял, что закон обратных квадратов есть следствие объемности, сферичности, трехмерности пространства, ибо если площадь сферы растет как R2, то плотность силовых линий пронизывающих эту сферу, уменьшается пропорционально 1/R2. Эта связь, как и связь гравитации и объема раскрыта в работе [3].

К тому же «взрыв» не создает условий для появления гиперболических и параболических зависимостей, золоточисленных пропорций, господствующих в науке, не создает пятилучевую симметрию всего живого и икосаэдрическую структуру ДНК, додекаэдрическое строение Вселенной. А с позиций концепции «роста» всё это вытекает естественно.

Постановка задачи

Т.о., все проблемы в физике и в науке в целом обусловлены незнанием и непониманием топологии КР, из которой вырастает наш вещественный мир, на который нацелены наши органы чувств для выживания наших вещественных тел. Поэтому познание топологии КР и ее законов имеет жизненное значение для всех людей.

Учитывая всё это, опираясь на основные эмпирические свойства и закономерности НР, делаются основные логические допущения (аксиомы) о сущности КР, из которых следуют выводы, приводящие к вышеуказанным эмпирическим свойствам НР. Т.е. решается обратная задача моделирования: зная «ответ» (свойства и структуру НР), находим исходные условия «задачи», развертывание которых приводит к «ответу».

Для решения поставленной задачи нужен не анализ и метод расчленения на части, главенствующий в науке, а синтез и дедуктивный метод обращения к целому (вхождение в резонанс с целым), приводящий к новому, системно-структурному моделированию как методу качественного анализа объекта исследования. А также знание основных эмпирических свойств НР:

• - волны и частицы, изменчивость и устойчивость, хаос и порядок;

• - дискретность и континуальность, разнообразие и единство;

• - полярность свойств, переход от одного состояния к противоположному;

• - иерархичность, слоистость, блоковость, структурированность;

• - цикличность, периодичность, фрактальность, солитонность;

• - нелинейность, ускоряемость, рост, расширение, дифференцируемость;

• - золоточисленные пропорции, пятилучевая симметрия всего живого, икосаэдро-додекаэдрическая структура в объеме;

• - двухспиралевидность любого движения, прямая и обратная связь;

• - вращение, синхронизация, резонанс. И т.д.

Решение задачи

Основные допущения о КР

• - Квантовая Реальность существует как первичная среда для Наблюдаемой Реальности (аксиома существования);

• - КР непрерывна (аксиома континуальности);

• - любая точка КР отличается друг от друга по своим свойствам и параметрам (аксиома разнородности);

• - любое свойство/параметр меняется (аксиома изменения);

• - изменение свойств КР происходит не хаотично, а направленно: от своего исходного состояния к противоположному и обратно к исходному (закон изменения). Математически такой закон сдвоенного изменения, имеющему пределы, описывается гиперболической зависимостью: X*Y=const, где: х – изменение исходного свойства в свою противоположность, у – изменение противоположного свойства в исходное. Но в силу того, что среда КР разнородна, то переход свойства приводит не к тождественно исходному, а к квазиисходному состоянию, отличному от исходного. Т.е. имеется всегда сдвиг в параметрах, приводящий к кручению и вращению следа движения и, следовательно, топология изменения будет иметь вид не круга, а вид двухспиралевидной замкнутой перекрученной кривой, т.е. ленты Мёбиуса. Единичный цикл изменения свойства в свою противоположность и обратно сопоставляем с квэном Планка и фотоном света, следовательно топология квэна и фотона будет иметь вид ленты Мёбиуса.

Итак, имеем в качестве аксиоматики следующее:

1) среда (в физике ее стыдливо называют вакуумом): а) непрерывная, б) бесконечно разнородная по свойствам в любой своей точке;

2) движение, т.е. изменение свойств точек среды (но не перемещение самой среды!);

3) закон изменения свойств среды – от одной противоположности к другой и обратно. В философии – это первый (единство и борьба противоположностей) и второй (отрицание отрицания) законы диалектики. Более того, бесчисленность свойств требует их не повторения хотя бы в одном параметре, что возможно лишь в том случае, если переход от одной противоположности к другой и обратно происходит со сдвигом. Из этой аксиоматики мы должны получить всю геометрию Мира и наблюдаемые закономерности и свойства, перечисленные выше. Как? Ведь среда непрерывная, сплошная, а наблюдаемый мир дискретен! Среда кипящая, пенящаяся, изменчивая, а наблюдаемый мир в целом стабилен, устойчив, структурирован! Парадокс? Но этот парадокс снимается тем, что объекты наблюдаемого мира – это следы изменения свойств этой среды. Ошибка всех «эфирщиков» заключалась в том, что хотя частицы эфира у них заполняли всё, и среда была сплошная, без пустоты, но в то же время они признавали перемещение этих частиц эфира. Нелады с логикой! Если же рассматривать эти изменения как волны, как волновой процесс первичной среды, то видимые объекты Мира – это волновые конструкции изменений первичной, сплошной среды, волновые структуры. Потому-то древние мудрецы, прозревая Мир, называли его структуры иллюзией, майей. Но это иллюзия по отношению к КР, а не к самим волновым конструкциям, которые воспринимают себя как данность, как реальность. Но это уже реальность второго рода по сравнению с самой средой. И перемещаются в среде сами пакеты волн, но не среда. Таким образом, Квантовая Реальность – это непрерывная, разнородная среда с бесчисленным множеством свойств, переходящих из одного состояния в противоположное по гиперболическому закону.

Волны и волновые миры

Изменения свойств среды КР можно представить как нитевидные волны (струны) этой среды. Струны, слагаясь, формируют привычные для физики волны. Физика выделяет два типа волн: 1) бегущие и

2) стоячие (те же бегущие, но замкнутые в кольцо, что аналогично бегу на месте). Эти два типа волн создают два вида волновой реальности, вторичной по отношению к КР:

1) реальность узоров, структур из бегущих волн, т.н. Голографическую Реальность (ГР), и

2) реальность узоров из стоячих волн, создающих частицы, кольца, т.н. Вещественную Реальность (ВР), на которую настроены наши органы чувств. Т.о., существует три вида реальностей: квантовая, голографическая и вещественная. ВР вторична по отношению к ГР: как только поток бегущих волн, создающих стоячие волны, исчезает, перестаёт их подпитывать, так начинает разрушаться и замкнутый поток стоячих волн, создающих соответствующий вещественный объект. Следовательно, любая вещественная система всегда симбиоз вещественного тела и голографического тела. Наш телесный, вещественный мир – это мир стоячих волн, мир частиц. Мир души, мысли, чувств, биополя, астрала и т.п. – это мир бегущих волн, мир голографической реальности. ВР вторична и по отношению к КР. Тем самым снимаются основные логические неувязки и противоречия эфирной концепции, построенной, во-первых, на понятии «частица», во-вторых, на однотипности существующей реальности.

Геометрия Квантовой Реальности

Рис. 1. Строение пентагональных квазикристаллов отвечает объемным (трехмерным) узорам Пенроуза.

Напомним, что существует много моделей физического вакуума. Но именно «модель вакуума с собственной геометрией квазикристаллического типа не только не противоречит существующей физике, но позволяет, в частности, расчетным путем получить соотношение масс электрона и протона… Квазикристаллы – это не только вполне конкретная геометрия, симметрия, это вполне реальные материалы. Они были открыты в 1984 г. на материале специфических металлических сплавов… Рассматриваемые квазикристаллы имеют общую объемную симметрию икосаэдра и соответственно имеют оси симметрии 5-го порядка. Классические кристаллы не могут иметь осей симметрии 5-го порядка… Если классический кристалл построен из элементарных ячеек одного сорта, то пентагональный квазикристалл есть заполнение объема двумя сортами элементарных ячеек. Симметрия икосаэдра достигается объемным чередованием двух типов ромбоэдров специального типа. И оба типа ромбоэдров имеют золотое сечение в качестве пропорции между объемными диагоналями… При этом геометрия квазикристалла обеспечивает очень богатую комбинаторику возможных взаимных кооперативных перестановок между ромбоэдрами двух типов, что ведет к огромной информационной емкости системы (рис.1)» [4, с. 86]. Более того, «ценным для моделей вакуума свойством квазикристаллических систем является наличие суперсимметрии, т.е. в одной проекции точки геометрически ведут себя как фермионы, а в другой – как бозоны. Дело в следующем. Квазикристаллическая трехмерная структура с симметрией икосаэдра, золотым сечением и осями симметрии 5-го порядка является трехмерной проекцией шестимерного кубического кристалла… А суперсимметричность является естественным свойством многомерного вакуумного кристалла: бозоны и фермионы будут «превращаться» друг в друга в зависимости от способа получения трехмерной проекции. Бозоны будут порождаться таким проектированием многомерного вакуумного кристалла, при котором сохраняется принципиальная неразличимость точек классического кристалла. При проектировании «под другим углом» возникает квазикристаллическая геометрия типа рис. 1, являющаяся геометрическим эквивалентом принципа Паули. Соответственно точки этой системы окажутся фермионами» .

Но как формируется квазикристаллическая структура квантовой реальности? Рассмотрим её. Каждая точка КР (узел квазикристалла) находится в разной стадии взаимоперехода своих свойств. Она представляется как кипящая, пульсирующая, излучающая свет, т.е. волну. Любая пара точек воспринимает друг друга как противоположности, что рождает эффект двоичности и дуальности. Взаимодействие точек между собой, а следовательно и потоков волн, создает многослойную, треугольноподобную сеть пульсаций. Ибо лишь после прекращения цикла взаимодействия между двумя точками начинается новый цикл. Триадность – основное следствие допущений о КР.

См. Также

• Финслериан
• Интерпретации квантовой механики
• Фундаментальная группа Физиков, с которой связан Герберт
  • The Dancing Wu Li Masters, by Fundamental Fysiks member Gary Zukav
  • The Tao of Physics, by Fundamental Fysiks member Fritjof Capra

Пруф

uchebnikfree.com/ekologiya/finslerian-novaya-fizika-topologicheskoe-54939.html