Was sind die stärksten Einwände gegen Dekohärenz als Erklärung für „Kollaps“?

Wenn wir eine beobachtbare Größe A eines Quantensystems messen, erhalten wir einen Eigenwert von A. Ohne uns Gedanken über Konnotationen von Kopenhagen vs. MWI usw. zu machen, nennen wir dies einfach „Kollaps“.

Frage: Was sind die stärksten Einwände von Menschen, die nicht davon überzeugt sind, dass die Dekohärenz eine vollständige Antwort auf dieses Problem gibt?

Eine etwas kryptische Sichtweise dazu scheint in diesem Artikel von Bubb aus dem Jahr 2013 zu geben, der auf S. 20,

Das Argument hier ist nicht, dass Dekohärenz eine dynamische Erklärung dafür liefert, wie eine unbestimmte Größe in einem Messprozess endgültig wird – Bell [3] hat dieses Argument treffend als „für alle praktischen Zwecke“ (FAPP)-Lösung des Messproblems kritisiert. Vielmehr wird behauptet, dass wir den Dekohärenz-Zeiger per Vorgabe als eindeutig annehmen können und dass die Dekohärenz dann die Objektivität der Makrowelt garantiert, die das Messproblem löst, ohne auf Kopenhagener oder Neo-Kopenhagener Instrumentalismus zurückzugreifen.

Der Verweis bezieht sich auf einen Aufsatz von Bell aus dem Jahr 1974, „Über die Reduzierung von Wellenpaketen im Coleman-Hepp-Modell“, der vermutlich lange vor der Diskussion über Dekohärenz entstanden ist. Das Bell-Papier ist (vermutlich illegal) im Internet zu finden. Es geht um ein bestimmtes Spielzeugmodell, nicht um Dekohärenz. Er scheint darauf hinzuweisen, dass es darauf ankommt, dass der von diesem Spielzeugmodell beschriebene „Zusammenbruch“ nur im Grenzbereich stattfindet t → ∞ . Wenn ich richtig verstehe, was Bubb sagt, dann denke ich, dass die Idee darin besteht, dass bei der Dekohärenz die nicht diagonalen Elemente der Dichtematrix exponentiell abfallen, aber sie erreichen nie wirklich Null. Wenn Bubb sagt, dass er dies als den stärksten verbleibenden Einwand gegen die Dekohärenz als Erklärung des "Kollaps" betrachtet, dann scheint mir das ein äußerst schwacher Einwand zu sein.

Bitte beschränken Sie die Antworten auf die oben gestellte spezifische Frage. Ich möchte keinen Wurm über andere Fragen aufreißen, z. B. ob eine bestimmte Interpretation der Quantenmechanik die Born-Regel "erklären" kann/sollte/tut/nicht tut. Ich bin auch nicht daran interessiert, mir Dekohärenz erklären zu lassen. Ich glaube, ich verstehe es bereits auf der Ebene von Joos und Zeh, The emergence of classic properties through interaction with the environment , Z Phys B 59 (1985) 223, was für die vorliegende Diskussion ausreichend sein sollte. Ich bin auch nicht daran interessiert, Leute zu hören, die Ja/Nein-Antworten darauf geben, ob die Dekohärenz dies tutden Kollaps erklären, denn das wird natürlich niemals zu einer Schlussfolgerung führen, die alle akzeptieren. Ich bitte nur um einen Überblick darüber, welche Gründe die Leute dafür anführen, dies als vorgeschlagenen Erklärungsmodus abzulehnen. Außerdem interessiert mich, ob meine Interpretation von Bubbs Bemerkung richtig ist.

Ist die Dekohärenz-Erklärung sinnvoll, ohne eine Version einer Viele-Welten-Interpretation hervorzurufen?
Wäre die paarweise Erzeugung verschränkter Teilchen, bei denen die Wellenfunktionen der Elemente unbekannt sind, aber dennoch eindeutig existieren, ein starker Einwand gegen Kopenhagen? Wenn ja, sollte gezeigt werden, dass diese Sichtweise die gleiche Gültigkeit hat wie die Sichtweise, dass die Wellenfunktionen erst zum Zeitpunkt der Zerstörung ausgehen (was möglich ist, davon bin ich überzeugt).
WRT "Die Objektivität der Makrowelt", dieses Papier scheint auf den Punkt zu kommen: arxiv.org/abs/0906.4544 . Es behauptet, dass "Dekohärenz nicht die Entstehung der Klassik erklärt, sondern ihr Fortbestehen".
@ user172184: Ist die Erklärung der Dekohärenz sinnvoll, ohne eine Version einer Viele-Welten-Interpretation aufzurufen? Ich glaube nicht, aber vielleicht könnten wir besser verstehen, was Sie meinten, wenn Sie diesen Gedanken erweitern oder eine Referenz angeben.
Einige aktuelle Übersichten, die von Interesse sein könnten, sind Gao, „The Measurement Problem revisited“, 2016, philsci-archive.pitt.edu/12073 und Bacciagaluppi, „The Role of Decoherence in Quantum Mechanics“, 2012, plato.stanford. edu/entries/qm-decoherence/#Bib
Dieses Papier erscheint nützlich: Adler, „Why Decoherence has not Solved the Measurement Problem: A Response to PW Anderson“, 2001, arxiv.org/abs/quant-ph/0112095 . Aber der Aufsatz endet abrupt, wie mir scheint, ohne zu erklären, was seiner Meinung nach ungelöst geblieben ist. Sowohl dieses Papier als auch das Bacciagaluppi-Papier enthalten Verweise auf andere Arbeiten zu diesem Thema. Bacciagaluppi scheint zu behaupten, dass Dekohärenz das Problem der bevorzugten Basis löst, aber nicht das Messproblem.

Antworten (3)

Ich denke, die meisten Argumente in der Literatur lassen sich auf den Punkt reduzieren, dass die Dekohärenz die Linearität der Schrödinger-Gleichung in keiner Weise berührt und daher aus einem „und“ kein „oder“ machen kann. Dies wird in der Literatur durch sehr technische Diskussionen erschwert, die ich gerne vermeiden möchte.

Lassen Sie mich den grundlegenden Punkt näher erläutern. Eine häufig zitierte Erklärung des Messproblems findet sich in der Arbeit "Three Measurement Problems" von Tim Maudlin, Abschnitt 1 ( erste zwei Seiten , ganze Arbeit ). Er betrachtet ein Spinmessgerät, das die Eigenschaft hat, dass wenn man ein Elektron im Eigenzustand Spin+ hineinbringt, ein Zeiger nach links zeigt, und wenn das Elektron mit einem Eigenzustand Spin- hereinkommt, ein Zeiger nach rechts zeigt. Nun folgt einfach aus der Linearität der Schrödinger-Evolution, dass der Anfangszustand

1 2 ( | u p ⟩ e + | d Ö w n ⟩ e ) ⊗ | r e a d j ⟩ d
entwickelt sich zum Endzustand, nach dem Messen,
1 2 ( | u p ⟩ e ⊗ | L E F T ⟩ d + | d Ö w n ⟩ e ⊗ | R ich G H T ⟩ d ) .
Dies sieht aus wie ein Zeiger, der nach links und rechts zeigt, was nicht wahr sein kann und nicht das ist, was wir in Labors oder um uns herum sehen. Irgendwie müssen wir daraus ein „ oder “ machen und auf die richtigen Fakten kommen.

Unter Leuten, die glauben, dass dies ein Problem ist und dass Dekohärenz es nicht löst, scheint die vorherrschende Sichtweise diejenige zu sein, die in einem Brief von Adler dargelegt wird , der auch auf andere Literatur verweist. Um dieses Problem, das eigentlich das sogenannte Messproblem ist, zu lösen, gibt es nun mehrere Möglichkeiten:

  • Änderung der Schrödinger-Gleichung (durchgeführt in sogenannten Kollapsmodellen)
  • Fügen Sie der Theorie zusätzliche lokale Beables (in Bells Worten) / andere Dinge als die Wellenfunktion hinzu, wie dies in der de-Broglie-Bohm-Theorie der Fall ist
  • postulieren, dass Messungen tatsächlich keine eindeutigen Ergebnisse haben und wir irgendwie nur einzelne Ergebnisse wahrnehmen, wenn wir Experimente durchführen (der Viele-Welten-Pfad).

Für viele praktische Zwecke funktioniert das Kollapspostulat der Kopenhagener Interpretation gut. Wenn Sie nun nach einer Erklärung für den Zusammenbruch suchen , würde eine der drei oben genannten Optionen als eine dienen.

Dekohärenz kann nur erklären, warum der Kollaps gut funktioniert : Weil die unberücksichtigten Teile der Wellenfunktion nicht wieder mit denjenigen interferieren, die wir behalten, ist der Kollaps in Ordnung. Dekohärenz erklärt also, warum man in vielen Welten die Welten trennen und sagen kann, dass sie nicht wieder in Kontakt kommen. In de-Broglie-Bohm erklärt es, warum Sie die Wellenfunktion nach einer Messung effektiv kollabieren können. Aber der Kollaps selbst wird nicht erklärt, es gibt noch die Summe in der obigen Formel, noch ein "und", und wie man daraus ein eindeutiges Ergebnis erhält, kann nur entlang einer der drei Linien gehen, die ich skizziert habe.

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, diese Antwort zu schreiben. Es ist bedauerlich, dass die Zeitung bis auf die ersten beiden Seiten mit Paywalls versehen ist, dass sie 20 Jahre alt ist und Dekohärenz nicht zu erwähnen scheint. Ich werde sehen, ob ich etwas neueres und nicht bezahltes finden kann, das einen solchen Punkt auf eine Weise ausdrücken könnte, die das Bewusstsein für die Arbeit an Dekohärenz zeigt. Vielleicht hat Maudlin etwas Neueres geschrieben
Etwas neueres von Maudlin könnte sein: "Kann die Welt nur eine Wellenfunktion sein?" In: Saunders S., Barrett J., Kent A., Wallace. D (eds) Many worlds?, 2010. Leider auch Paywall.
Vielleicht hilft das: www.johnboccio.com/research/quantum/notes/maudlin_meas.pdf
Und ich empfehle auch dieses (nicht kostenpflichtige) Papier von Adler: arxiv.org/abs/quant-ph/0112095
Auf das Maudlin-Papier scheint häufig Bezug genommen zu werden, um zu erklären, was das Messproblem ist, aber es sagt nichts über Dekohärenz aus. Das Adler-Papier ist sowohl neueren Datums als auch spezifischer zum Thema, aber ich kann mir nicht erklären, was er zu demonstrieren glaubt. Er fragt, warum wir davon ausgehen, dass Messungen eindeutige Ergebnisse haben. Dann auf S. 9 Er sagt, dass wir damit umgehen können, indem wir einfach die Standard-Quantenmechanik akzeptieren, dh MWI (unter Bezugnahme auf DeWitt und Graham). Ich sehe nicht, wo er als Erklärung überhaupt ein Argument gegen Dekohärenz vorbringt.
Ich denke, die Struktur dieser Antwort entspricht ziemlich genau der Argumentation im Artikel von Adler, und da Adler eine Reihe von Literaturhinweisen gibt und ausdrücklich über Dekohärenz spricht, scheint dies so ziemlich der Einwand zu sein, der von Leuten erhoben wird, die dies tun lehnen Dekohärenz als Erklärung für die Eindeutigkeit von Messungen ab. Obwohl ich denke, dass Adlers Einwand nicht einmal auf den ersten Blick ein Einwand ist, ist das nur meine Meinung, und ich habe nicht um eine Antwort gebeten, der ich zustimmen würde, nur eine, die einen Konsens unter Leuten darstellt, die nicht denken Dekohärenz löst alles.
Ich werde die Antwort ein paar Änderungen vornehmen, damit sie auf Adler verweist und einen Teil des Materials aus Kommentaren enthält. Ich werde versuchen, dies zu tun, ohne die Absicht der Antwort zu ändern, aber wenn Ihnen meine Änderungen nicht gefallen, können Sie sie gerne rückgängig machen, keine harten Gefühle.
Dies ist eine schöne Antwort: Sie hat mir gezeigt, was das Problem war!
Nur um das klarzustellen - in dieser Antwort verwenden Sie "oder" im Sinne eines " exklusiven oder " (in der Informatik oft als "xor" bezeichnet), richtig? Dies steht im Gegensatz zu "oder", das üblicherweise als "entweder oder beides" angesehen wird, normalerweise als "oder" bezeichnet wird und logisch mit der Operation "Vereinigung" verbunden ist.
Es ist erwähnenswert, dass der MWI-Pfad nichts für eine bestimmte Kopie von Ihnen löst. Für jede bestimmte Kopie gibt es ein einzigartiges Ergebnis. Daher gibt es einen Punkt, vor dem er das System als Superposition modellieren muss und nach dem er das nicht darf. (Es sei denn, jemand hat eine Formulierung vorgeschlagen, in der ich immer noch frei bin, ein beobachtetes Ergebnis als Überlagerung in meiner Welt zu modellieren.)

Die einfachste Art, den Haupteinwand zu formulieren, ist, dass Dekohärenz nicht einmal versucht , etwas zu lösen, das über „für alle praktischen Zwecke“ hinausgeht. Es ist eine Art, die Verstrickung mit der Umwelt zu beschreiben, die „in der Praxis“ irreversibel ist, aber was heute unpraktisch sein mag, kann morgen (oder für eine fortgeschrittenere Zivilisation sogar heute) durchaus praktisch sein. Wie an anderer Stelle angedeutet, wird die Evolution grundsätzlich immer noch als einheitlich verstanden .

Roger Penrose (2004), Der Weg zur Realität, S. 802-803:

...der Umwelt-Dekohärenz-Standpunkt ... behauptet, dass die Zustandsvektorreduktion [der R-Prozess] so verstanden werden kann, dass sie zustande kommt, weil das betrachtete Umweltsystem untrennbar mit seiner Umwelt verstrickt wird.[...] Wir denken an die Umwelt als extrem kompliziert und im Wesentlichen 'zufällig' [...] Unter normalen Umständen muss man die Dichtematrix als eine Art Annäherung an die ganze Quantenwahrheit betrachten. Denn es gibt kein allgemeines Prinzip, das die Gewinnung von Informationen aus der Umwelt absolut ausschließt.[...] Dementsprechend werden solche Beschreibungen als FAPP [For All Practical Purposes] bezeichnet.

Vielleicht könnte eine zukünftige Technologie Mittel bereitstellen, mit denen Quantenphasenbeziehungen im Detail überwacht werden können, unter Umständen, unter denen die heutige Technologie einfach „aufgeben“ würde. Es scheint, dass der Rückgriff auf eine Dichtematrix-Beschreibung eine technologieabhängige Vorschrift ist! Mit besserer Technologie könnte man die Zustandsvektorbeschreibung länger aufrechterhalten und den Rückgriff auf eine Dichtematrix aufschieben, bis die Dinge wirklich hoffnungslos chaotisch werden!

Nachtrag

Es gibt auch Versuche, eine prinzipiell irreversible Dekohärenz nachzuweisen. Siehe verwandte Frage: Kann die Montevideo-Interpretation der Quantenmechanik das leisten, was sie behauptet?

Damit ist die Frage nicht beantwortet. Sobald Sie über einen ausreichenden Ruf verfügen , können Sie jeden Beitrag kommentieren . Geben Sie stattdessen Antworten an, die keine Klärung durch den Fragesteller erfordern . - Aus Bewertung
@EmilioPisanty Ich habe keine neue Frage. Hat meine Antwort den Anschein erweckt, als hätte ich es getan?
@JMac Ich habe mehr Kontext hinzugefügt und die Antwort wiederhergestellt. Ich hoffe, das ist in Ordnung. Können Sie mir bitte helfen zu verstehen, warum Sie denken, dass dies keine gute Antwort ist?
(Es wurde auch empfohlen, hier auf den Metakommentar WRT-Löschung zu verlinken: physical.meta.stackexchange.com/q/10461 )

Dekohärenz verwandelt reine Zustände in gemischte Zustände, die klassischen Wahrscheinlichkeiten folgen. Sie deckt nicht die Projektion selbst ab, die die gemischten Zustände in einzelne (reine) Eigenzustände verwandelt

Dekohärenz verwandelt reine Zustände in gemischte Zustände Stimmt nicht. Einheitliche Evolution kann so etwas niemals tun, und einheitliche Evolution ist alles, was in der Dekohärenz vor sich geht. Die Information über Phasenkorrelationen existiert noch, sie ist jetzt nur noch in der Umgebung. Sie deckt nicht die Projektion selbst ab, die die gemischten Zustände in einzelne (reine) Eigenzustände verwandelt. Hier scheinen Sie von einem nicht einheitlichen Prozess wie dem Zusammenbruch im Kopenhagener Stil auszugehen, aber es gibt keinen Grund, so etwas anzunehmen.
Was sind die stärksten Einwände gegen Dekohärenz als Erklärung für „Kollaps“?
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