Quantenphysik vor dem Beobachter und Reliktinterferenzen

Es ist bekannt, dass das Konzept eines Beobachters in der Quantenmechanik eine wichtige Rolle spielt. Bei Interpretationen mit Kollaps kann nur der Beobachter den Kollaps der Wellenfunktion auslösen. Daraus ergibt sich natürlich die Frage, ob die Naturgesetze vor dem Erscheinen des Beobachters anders waren. Es scheint, dass es mindestens zwei Theorien zu diesem Thema geben kann.

  • Die erste Theorie besagt, dass sich das Universum vor dem Erscheinen des Beobachters in einem gemischten Zustand befand und eine einheitliche Entwicklung durchlief, die der universellen Wellenfunktion folgte. Bei der ersten Beobachtung (wenn er die allererste Qualia erlebt) kollabierte die universelle Wellenfunktion in einen zufälligen (aber wahrscheinlichen) Zustand, der mit der Existenz des Beobachters übereinstimmt.

Da sich das Universum vor der ersten Beobachtung einer einheitlichen Evolution unterzog, fungierte es als ein von der Außenwelt gut isolierter Quantencomputer.

Das bedeutet, dass der Beobachter im Prinzip in der Lage sein kann, Reliktinterferenzen zu erkennen, die das statistische Verhalten der Vergangenheit verzerren, wie etwa Quantensprünge im biologischen Evolutionsfortschritt, ähnlich wie Quantenglühen Sprünge von einem lokalen Minimum zu einem anderen in einem adiabatischen Quantencomputer ermöglicht .

Leider können solche Unterschiede nur durch statistische Methoden entdeckt werden, aber diese Idee wird möglicherweise durch den viel größeren Einfluss des anthropischen Prinzips auf die beobachteten Statistiken der Vergangenheit vollständig kompromittiert. Es ist nicht ersichtlich, ob das anthropische Prinzip selbst durch Reliquieneingriffe erklärt werden kann.

Ein weiteres großes Problem bei der Erkennung von Reliktinterferenzen besteht darin, dass mit zunehmender Komplexität eines Quantensystems die Wahrscheinlichkeit von Interferenzen zwischen verschiedenen Evolutionspfaden und ihrer eventuellen Versöhnung schnell abnimmt. Diese Tatsache wurde von Thomas Breuer bewiesen, der zeigte, dass die Zunahme der Komplexität eines Systems (dh seiner Entropie), seine Entwicklung unter objektiver Dekohärenz praktisch nicht mehr von seiner Entwicklung unter objektiver und subjektiver Dekohärenz zu unterscheiden ist (siehe unten) mit dem Beitrag von letztere nimmt exponentiell ab (tatsächlich ist es wahrscheinlicher, eine Interferenz zweier Zustände eines Elektrons zu sehen als zweier Zustände einer Schrödinger-Katze).

Dies deutet darauf hin, dass Reliktinterferenzen möglicherweise nur in den allerersten Augenblicken nach dem Urknall beobachtbar sind, als die Entropie des Universums noch sehr niedrig war.

  • Die zweite Theorie besagt, dass sich die Naturgesetze nie geändert haben und der Kollaps der Wellenfunktion immer vorgekommen ist. Das bedeutet, dass der Beobachter effektiv immer existiert hat und auch immer die subjektive Dekohärenz existiert hat. Die Unterscheidung zwischen diesen beiden Theorien liegt also in der Existenz subjektiver Dekohärenz vor der Geburt des Beobachters.

Ein Problem bei dieser Theorie ist, dass die Annahme einer ewigen Existenz des Beobachters (auch wenn er unbewusst ist) es uns erlaubt, ihn (z. B. durch die elterliche Abstammung seiner Zellen) nur bis zu 4 Milliarden Jahre zurück zu verfolgen, und dann können wir uns nur auf die zurückziehen erste Theorie.

Abgesehen davon sollte ich anmerken, dass Breuer einen Artikel mit dem Titel „ Ignoranz der eigenen Vergangenheit “ veröffentlicht hat, der anscheinend die zweite Theorie unterstützt, aber das Ergebnis wurde nur mit einer Behauptung des Determinismus erhalten, und der Autor stellt fest, dass er nicht weiß, ob das Ergebnis immer noch gilt in einer indeterministischen Welt.

Meine Frage ist also, ob dieses Ergebnis seitdem verbessert wurde, um den indeterministischen Fall einzubeziehen, damit wir entscheiden können, welche der beiden Theorien wir bevorzugen?

Antworten (4)

Die Physik ist nicht auf einen „bewussten“ Beobachter angewiesen – Qualia sind ein rein philosophisches Konstrukt, das nichts mit Physik zu tun hat. Wenn überhaupt, findet Beobachtung immer dann statt, wenn ein Quantensystem mit einem größeren System mit vielen Freiheitsgraden interagiert, so dass die verschiedenen möglichen Quantenmöglichkeiten miteinander dekohären.

Mit anderen Worten, ich denke, die einzige Quanteninterpretation, die aus physikalischer Sicht wirklich Sinn macht, ist die Everett-Vielwelten-Interpretation (MWI). In MWI folgt das Universum immer der einheitlichen Entwicklung der Wellenfunktion des gesamten Universums. Schließlich ist jeder Beobachter Teil des Universums und muss auch durch eine einheitliche Quantenwellenfunktion beschrieben werden. In allen Interpretationen, in denen Wellenfunktionen kollabieren, gibt es keine mathematische Beschreibung, wie dieser Kollaps zustande kommt – daher gibt es dort wirklich keine Theorie.

Die Kopenhagener Interpretation mit Kollaps der Wellenfunktion ist ein nützliches Werkzeug, das Berechnungen der Ergebnisse von Experimenten erlaubt, aber so kann die Welt nicht wirklich funktionieren. Es muss eine kohärente mathematische Theorie geben, die die gesamte Quantenmechanik erklärt, ohne dem Beobachter mit der Hand zu winken. Weitere Informationen finden Sie hier .

"Beobachtung findet immer dann statt, wenn ein Quantensystem mit einem größeren System mit vielen Freiheitsgraden interagiert" - Sie kennen möglicherweise das Katzenexperiment von Schrödinger, bei dem keine Beobachtung stattfindet, wenn das Atom mit der Katze interagiert. Wie auch immer, Ihre Aussage widerspricht Ihrer Behauptung, dass Sie an MWI glauben. Und schließlich, wenn Sie einige Vorhersagen von MWI erhalten möchten, müssen Sie nicht nur mit universellen Wellenfunktionen arbeiten (dies ist für Vorhersagen nutzlos), sondern mit bestimmten Wellenfunktionen, die bestimmten Beobachtern entsprechen.
Schrödingers Katze ist ein Gedankenexperiment, sie beweist nichts. Wenn es überhaupt etwas zeigt, zeigt es, dass die Interpretationen der Quantenmechanik "Wellenfunktionskollaps" problematisch sind. Meine Aussage, dass "Beobachtung die ganze Zeit passiert" ist genau kompatibel mit MWI - wann immer ein Quantensystem mit einem System mit vielen Freiheitsgraden interagiert, bewirkt die Dekohärenz effektiv, dass die universelle Wellenfunktion in die Zweige "mehrere Welten" verzweigt.

Es waren immer Beobachter da, zumindest seit kurz nach dem Urknall.
Ein Beobachter ist aus quantenfeldtheoretischer Sicht ein beliebiges Objekt mit zwei Eigenschaften:
(i) Es ist groß genug, dass es durch die statistische Mechanik gut beschrieben werden kann.
(ii) Es interagiert mit den Freiheitsgraden des zu beobachtenden Systems in einer Weise, die eine wohldefinierte makroskopische Reaktion ergibt.
Somit beobachtet in unserem heutigen Universum im Wesentlichen jedes makroskopische Objekt alle Objekte, mit denen es interagiert, signifikant.

Jedenfalls braucht es keinen bewussten Beobachter. Sonst würden wir nicht feststellen, dass Ereignisse weit zurück in der Zeit dieselbe dissipative Physik erfüllen wie das, was wir jetzt beobachten, da es bewusste Beobachter gibt.

Was Sie gesagt haben, widerspricht dem Katzenparadoxon von Schrödinger, bei dem die Katze, obwohl makroskopisch und komplex, immer noch nicht der Beobachter ist. Jedenfalls lässt sich die scheinbare zeitliche Kontinuität statistischer Gesetze auf unterschiedliche Weise erklären, auch ohne zu behaupten, dass es immer den Beobachter gegeben hat. Wenn zum Beispiel der Beobachter irgendwo in der Zeit auftaucht, macht ihn sein Kontakt mit der Umgebung zum "Beobachter" der Ereignisse weit vor seinem Erscheinen durch das Medium der Umgebung und kollabiert so die Wellenfunktionen für die gesamte Geschichte in einem Moment.
Dies bedeutet nicht, dass bei weit entfernten Objekten, die keinen Kontakt mit der Umgebung des Beobachters hatten, nicht immer noch subtile Reliktinterferenzen beobachtet werden könnten.
Schrödingers Katze und ihr Zusammenbruch ist reine Fiktion. Experimentell realisierbar sind S/C-Zustände mit einer mikroskopisch kleinen Katze, die nur aus einem Teilchen besteht; vielleicht ein paar Teilchen in naher Zukunft. - Auch der experimentell nachweisbare Kollaps ist auf sehr kleine Systeme beschränkt.
Beachten Sie, dass ich von echten Beobachtern spreche, dh von Quantensubsystemen des Universums, dem größten Quantensystem überhaupt. Nicht um fiktive Beobachter, die in einer klassischen Welt leben, um Quantenexperimente an beliebig großen Systemen durchzuführen und vorzugeben, dass die Bornsche Regel für diese gilt.

In der Physik geht es um Messergebnisse. Die Annahme einer objektiven Realität ohne Messung ist buchstäblich eine metaphysische Annahme. Betrachtet man den Einheitsverlust, der mit dem Akt der Beobachtung/Messung verbunden ist, kann man das Problem in Bezug auf überlagerte Beobachter lösen. Rovellis (und andere) Relationale Quantenmechanik ist auf dieser Grundlage aufgebaut. Wie jedes Problem in der Physik wird auch dieses durch Experimente gelöst, sobald makroskopisch ausreichende Überlagerungen erkannt werden. PS " Wie immer höre ich die Leute das gefürchtete Wort "Dekohärenz" murmeln. Aber ich behaupte, dass dies ein großer Ablenkungsmanöver ist ...".

Ihre Frage hätte eigentlich geschlossen werden sollen, weil sie auf Meinungen basierende Antworten einlädt, aber da sie noch offen ist, wage ich zu sagen, dass es Unsinn ist anzunehmen, dass die Quantentheorie von der Existenz eines „Beobachters“ in dem Sinne abhängt des Wortes, das Sie annehmen. Der sogenannte „Zusammenbruch“ der Wellenfunktion bedeutet lediglich, dass sich die Form der einem Objekt zugeordneten Wellenfunktion ändert, wenn das Objekt mit etwas anderem interagiert. Eine „Beobachtung“ des Prozesses ist nicht erforderlich. Was Schrödingers Experiment betrifft – das war ein Gedankenexperiment, das zeigen sollte, dass es Unsinn war, eine grundlegende Rolle für einen „Beobachter“ zu übernehmen.

Dies hängt von der Quanteninterpretation ab: Entweder haben Sie den ausgezeichneten Beobachter oder einige andere philosophische Konsequenzen, wie "viele Welten". "die Form der mit einem Objekt verbundenen Wellenfunktion ändert sich, wenn das Objekt mit etwas anderem interagiert" - nein, ohne den Beobachter erfährt das Quantensystem immer eine einheitliche Entwicklung, keinen Kollaps, unabhängig von Wechselwirkungen. Das sind Grundlagen.