Determinismus, klassische Wahrscheinlichkeiten und/oder Quantenmechanik?

[I]Wenn Sie ein Universum mit bestimmten sehr generischen Eigenschaften wollen, scheinen Sie zu einer von drei Möglichkeiten gezwungen zu sein: (1) Determinismus, (2) klassische Wahrscheinlichkeiten oder (3) Quantenmechanik. [Meine Betonung.]

Scott Aaronson, Quantum Computing seit Demokrit

Aaronson fährt dann fort, indem er argumentiert, dass es nur zwei Theorien gibt, die „wie“ die Wahrscheinlichkeitstheorie sind: die Wahrscheinlichkeitstheorie selbst und die Quantenmechanik. Die Wahrscheinlichkeitstheorie basiert auf der 1 -Norm, während die Quantenmechanik auf der basiert 2 -Norm.

Anruf { v 1 , , v N } ein Einheitsvektor in der p -Norm wenn | v 1 |   p + + | v N |   p = 1.

Die folgende Folie stammt aus einer Präsentation von ihm.

[]

Nun scheint es noch einen weiteren Kandidaten zu geben: den 0 -Norm. Dazu müsste man definieren 0 0 = 0 , und wenn man das tut, hat man eine Theorie "wie" die Wahrscheinlichkeitstheorie, die der Determinismus ist .
( 0 0 ist unbestimmt , was, wie ich verstehe, bedeutet, dass Sie tun können, was Sie wollen, solange Sie es konsequent tun.)

Es wurde angemerkt , dass die 0 -norm kann als Spezialfall von beiden angesehen werden 1 und 2 -Normen in der Tat, dass es sogar als Schnittpunkt zwischen beiden definiert werden kann.

Von da an hinterfrage ich irgendwie das ursprüngliche Trilemma von Aaronson. Es scheint, dass man eine von drei möglichen Realitäten wählen kann; nicht die drei genannten, sondern die Optionen 1, 2 und 3:

Determinismus Klassische Wahrscheinlichkeiten Quantenmechanik Option 1 WAHR WAHR WAHR Option 2 FALSCH WAHR FALSCH Möglichkeit 3 FALSCH FALSCH WAHR

Wissenschaftliche Beweise sprechen für die Quantenmechanik. Das scheint Option 2 auszuschließen (z. B. durch Bells Theorem ), scheint aber mathematisch nicht nur auf Option 3 hinzuweisen ( was natürlich bedeutet, dass ich Option 1 nicht ausschließe). (Der Satz von Bell ist unter dem Determinismus irgendwie leer .)

Wie kann man ausschließen, dass die Realität durch Option 1 beschrieben werden kann, obwohl es sicherlich einfacher (und praktischer) ist, sie durch Option 3 zu beschreiben? Inwiefern ist Option 3 die wissenschaftliche, wenn es tatsächlich eine wissenschaftliche ist? (Einige mögen sagen, dass die Quantenmechanik deterministisch ist , aber gemäß der Tabelle ist sie auch klassisch probabilistisch.)

Möglicherweise weiter als notwendig: Wenn wir aus wissenschaftlichen Gründen nicht zwischen Option 1 und Option 3 unterscheiden können, ist das Ganze (dh der Status von Determinismus und klassischer Wahrscheinlichkeit) nicht nur ausschließlich philosophisch?

Verwandte Frage hier , etwas ausführlicher zu Terminologie und Interpretationen.
Kurze Antwort, die klassische Wahrscheinlichkeit vom "Kolmogorov-Typ" kann in Quantenberechnungen verarbeitet und verwendet werden (wie in anderen Bereichen, in denen abhängige oder unabhängige Ereignisse und Beziehungen in verschiedenen Kombinationen untersucht werden).

Antworten (3)

Es ist sicherlich möglich, Option 1 und 3 wissenschaftlich zu unterscheiden, indem man entweder eine deterministische Theorie versteckter Variablen findet, die der QM zugrunde liegt, oder beweist, dass eine solche Theorie nicht konstruiert werden kann. Wenn beispielsweise die Bohmsche Interpretation auf das relativistische Regime ausgedehnt werden kann (ich weiß, dass es Vorschläge gibt, aber ich bin mir nicht sicher, ob sie von der Physikgemeinschaft als richtig akzeptiert werden), ist Option 1 wahr und 3 falsch.

Verschiedene Arten von Theorien sind besser geeignet, um verschiedene physikalische Phänomene zu beschreiben. Die Tatsache, dass Sie die Newtonschen Gesetze nicht verwenden können, um ein Atom zu beschreiben, bedeutet nicht, dass Sie sie nicht verwenden sollten, um Ihr Fahrrad zu beschreiben. Natürlich sind einige Theorien mächtiger als andere. Tatsächlich bilden die drei Theorien, die Sie erwähnen, eine Hierarchie:

deterministisch probabilistisch Quantum
Da die Quantenmechanik (im Prinzip) ein breiteres Spektrum an Phänomenen erklären kann, ist sie leistungsfähiger als die beiden anderen Theorien. Es ist jedoch auch klar, dass die Quantenmechanik nicht die endgültige Antwort ist, da sie schließlich irgendwie mit der Allgemeinen Relativitätstheorie verschmolzen werden muss. Streng genommen sagt Ihnen also keine der drei Theorien die ganze Wahrheit, und Sie sollten eine vierte Option hinzufügen, die in allen drei Spalten Falsch enthält.

Wenn die 0 -norm ist der Schnittpunkt der 1 und 2 -Normen, wie kann die 1 -norm gleichzeitig i) eine echte Teilmenge der sein 2 -norm und ii) eine echte Obermenge der 0 -Norm? Die von Ihnen erwähnte Hierarchie scheint dadurch etwas herausgefordert.
Wenn Sie nur Wahrscheinlichkeitsverteilungen verwenden, bei denen jede Wahrscheinlichkeit entweder 0 oder 1 ist, dann ist das nur ein deterministischer Zustand (Indikatorfunktion) – dies erklärt die erste Inklusion. Wenn Sie Quantenmechanik mit diagonalen Dichtematrizen machen, dann ist das nur Wahrscheinlichkeitstheorie – das ist die zweite Inklusion. Eigentlich verstehe ich deine Optionstabelle nicht. Steht das im Buch oder hast du es dir selbst ausgedacht?
(Eigentlich weisen diese beiden Erklärungen nur auf nicht leere Schnittpunkte hin, nicht auf Einschlüsse.) Es war nicht im Buch, ich habe es erfunden. Aber ich wurde von der ersten Zeile dieser Antwort inspiriert .
Ich hätte sagen sollen: Jeder deterministische Zustand kann als Wahrscheinlichkeitsverteilung und jede Wahrscheinlichkeitsverteilung als diagonale Dichtematrix betrachtet werden. Das gibt Ihnen die Einschlüsse.
Nein, das gibt Ihnen schwache Einschlüsse .
Nicht jede Wahrscheinlichkeitsverteilung hat nur Nullen und Einsen; nicht jeder Quantenzustand ist diagonal.
Na und? :) (Ich denke, Sie haben Bell im Sinn, aber unter Determinismus ist es ein leerer Satz.)
Alles, was ich sagen will, ist, dass bei dieser spezifischen Art des Vergleichs der drei Theorien ihre Zustandsräume echte Teilmengen voneinander sind. Ich habe Bells Theorem nicht im Sinn und ich sage nicht, dass dies irgendwelche philosophischen Implikationen hat. Vielleicht sollten Sie stattdessen mit einigen Stiftungsleuten sprechen, da ich nur die Perspektive eines Mathematikers anbieten kann.
Ja, schätze es. Aber wenn Sie sagen, dass diese Zustandsräume stark ineinander passen (etwa wegen Freiheitsgraden), frage ich mich, ob Sie dann zu schnell vorgehen, weil mir ihre Kardinalität gleich erscheint.

Wenn man die 0-Norm als Schnittpunkt der 1- und 2-Normen versteht, sollte das Trilemma nicht wirklich das folgende sein (für irgendein Universum mit sehr generischen Eigenschaften)?

1. Determinismus, klassische Wahrscheinlichkeiten und Quantenmechanik sind alle wahr.

2. Klassische Wahrscheinlichkeiten sind wahr; die anderen beiden sind falsch.

3. Die Quantenmechanik ist wahr; die anderen beiden sind falsch.

Danke, das ist eine sehr interessante und amüsante Art, es auszudrücken! Aber ich denke, es läuft letztendlich auf eine Definitionssache hinaus. Viele Leute würden „Klassische Wahrscheinlichkeiten sind wahr“ so interpretieren, dass nicht nur alle Ihre Zustände Wahrscheinlichkeitsvektoren sind, sondern auch, dass einige Zustände nicht triviale Wahrscheinlichkeitsvektoren sind. Ebenso würden sie „Quantenmechanik ist wahr“ so interpretieren, dass einige Zustände nichttriviale Quantenüberlagerungen sind.

Eine technische Anmerkung/Korrektur: Im Fall 2, dem probabilistischen Fall, sollten Sie auch nicht ausschließen, dass die Quantenmechanik wahr ist – da Ihre Zustände vielleicht „wirklich“ quantengemischte Zustände sind, deren Dichtematrizen zufällig diagonal sind!

http://www.scottaaronson.com/blog/?p=1385#comment-73670