Супердетерминизм (Vrhyj;ymyjbnun[b)
Супердетермини́зм — гипотеза квантовой механики о заранее предопределённой универсальной взаимосвязи свойств измеряемых систем с условиями проводимых над ними измерительных экспериментов[1]. Позволяет объяснить нелокальность квантовой механики[1], совместить теорию скрытых параметров с нарушением неравенств Белла[2] и построить теорию локальных скрытых параметров[англ.], которая воспроизводит предсказания квантовой механики[3][4][5].
Обзор
[править | править код]Одно из условий теоремы Белла заключается в независимости измерений, выполняемых на одном детекторе, от измерений, выполняемых на другом детекторе и от определяющих результат измерения скрытых переменных. Это условие часто называют независимостью измерений или статистической независимостью. Согласно гипотезе супердетерминизма, это соотношение не выполняется; скрытые переменные обязательно коррелируют с настройкой измерения. Из условия предопределённости выбора измерений и скрытой переменной следует, что зависимость результатов измерения на одном детекторе от измерений на другом детекторе может выполняться без выполнения условия о распространении информации быстрее скорости света. Предположение о статистической независимости иногда называют свободным выбором или предположением свободы воли, поскольку его отрицание подразумевает, что экспериментаторы-люди не свободны в выборе того, какое измерение проводить.
Можно проверить экспериментально версии супердетерминизма, которые утверждают, что взаимосвязи между скрытыми переменными и выбором метода измерения были установлены в недавнем прошлом[6].
В целом, однако, гипотеза супердетерминизма принципиально непроверяема, поскольку можно постулировать, что взаимосвязи существуют со времён Большого взрыва[7].
В 1980-х годах Джон Стюарт Белл дал интервью Би-би-си по гипотезе супердетерминизма[8][9]:
Один из способов избежать вывода о сверхсветовых скоростях и жутком действии на расстоянии предполагает гипотеза абсолютного детерминизма во Вселенной, полном отсутствии свободы воли. Если весь мир супердетерминирован, и не только неживая природа работает по закулисному часовому механизму, но и наше поведение, включая нашу веру в то, что мы свободны в выборе проведения одного эксперимента, а не другого, абсолютно предопределено, включая «решение» экспериментатора провести один набор измерений, а не другой, и трудность исчезнет. Нет необходимости в сигнале быстрее света, чтобы сообщить частице А, какое измерение было проведено с частицей В, потому что Вселенная, включая частицу А, уже «знает», каким будет это измерение и его результат.
Тем не менее, по его мнению, гипотеза супердетерминизма неправдоподобна. При использовании детерминированных генераторов случайных чисел для выбора выполняемых измерений на выбор машины влияет большое количество очень незначительных эффектов, и можно предположить, что выбор «фактически свободен для конкретной цели». Маловероятно, что на скрытую переменную будут оказывать влияние те же небольшие воздействия, что и на генератор случайных чисел[10].
Лауреат Нобелевской премии Герард Хофт и Джон Белл обсуждали гипотезу супердетерминизма в начале 1980-х годов[11]. Герард Хофт считает, что гипотеза супердетерминизма верна и объясняется каким-то новым, ещё не известным людям, законом природы[1].
По мнению физика Антона Цайлингера, если супердетерминизм верен, некоторые из его следствий противоречат одному из основных принципов науки: условию фальсифицируемости:
Мы всегда неявно предполагаем свободу экспериментатора… Это фундаментальное допущение имеет важное значение для занятий наукой. Если бы это было не так, то, я полагаю, вообще не имело бы смысла задавать вопросы природе в эксперименте, поскольку тогда природа могла бы определить, каковы наши вопросы, и это могло бы направлять наши вопросы таким образом, чтобы мы пришли к ложной картине природы.[12]
Физики Сабина Хоссенфельдер и Тим Палмер утверждают, что супердетерминизм «является многообещающим подходом не только для решения проблемы измерения, но и для понимания очевидной нелокальности квантовой физики»[13].
Говард М. Уайзман и Эрик Кавальканти утверждают, что любая гипотетическая супердетерминистская теория «была бы примерно такой же правдоподобной и привлекательной, как вера в повсеместный инопланетный контроль над разумом»[14]
Пример
[править | править код]Первая супердетерминированная модель скрытых переменных была выдвинута Карлом Х. Брансом в 1988 году[3]. Другие модели были предложены в 2010 году Майклом Холлом[4] и в 2022 году Донади и Хоссенфельдер[5]. Герард Хофт считает свою модель квантовой механики, основанную на клеточных автоматах, супердетерминированной[15].
Некоторые авторы рассматривают ретропричинность в квантовой механике как пример супердетерминизма, в то время как другие авторы рассматривают эти два случая как разные[16].
См. также
[править | править код]- Демон Лапласа
- Теория де Бройля — Бома
- Многомировая интерпретация
- Квантовая запутанность
- Теорема о свободе воли
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 Массер Дж. Нелокальность. Феномен, меняющий представление о пространстве и времени, и его значение для чёрных дыр, Большого взрыва и всего. — М.: Альпина-нон-фикшн, 2018. — С. 146—148. — ISBN 978-5-916718-10-2.
- ↑ Larsson J.-A. Loopholes in Bell inequality tests of local realism (англ.) // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. — 2014. — Vol. 47, iss. 42. — P. 16. — doi:10.1088/1751-8113/47/42/424003. — . — arXiv:1407.0363.
- ↑ 1 2 Brans C. H. Bell's theorem does not eliminate fully causal hidden variables (англ.) // International Journal of Theoretical Physics. — 1988. — Vol. 27, iss. 2. — P. 219–226. — doi:10.1007/BF00670750.
- ↑ 1 2 Hall M. J. W. Local Deterministic Model of Singlet State Correlations Based on Relaxing Measurement Independence (англ.) // Physical Review Letters. — 2010. — Vol. 105, iss. 25. — P. 250404. — doi:10.1103/PhysRevLett.105.250404. — PMID 21231566.
- ↑ 1 2 Donadi S., Hossenfelder S. Toy model for local and deterministic wave-function collapse (англ.) // Physical Review A. — 2022. — Vol. 106, iss. 2. — P. 022212. — doi:10.1103/PhysRevA.106.022212. — arXiv:2010.01327.
- ↑ Scheidl T. et al. Violation of local realism with freedom of choice (англ.) // Proc. Natl. Acad. Sci.. — 2010. — Vol. 107, iss. 46. — P. 19708–19713. — doi:10.1073/pnas.1002780107. — . — arXiv:0811.3129. — PMID 21041665. — PMC 2993398.
- ↑ Wolchover, Natalie. "The Universe Is as Spooky as Einstein Thought". The Atlantic (англ.). Архивировано 17 июня 2022. Дата обращения: 20 февраля 2017.
- ↑ Радиоинтервью Би-би-си с Полом Дэвисом, 1985 год
- ↑ Цитата является адаптацией отредактированной стенограммы радиоинтервью с Джоном Беллом 1985 года. См. The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics Архивная копия от 15 апреля 2023 на Wayback Machine, авторы: Пол К. У. Дэвис и Джулиан Р. Браун, 1986/1993, pp. 45-46 Архивная копия от 15 апреля 2023 на Wayback Machine
- ↑ Bell J. S. Free variables and local causality (англ.) // Epistemological Letters. — 1977. — Iss. 15. — P. 79—84.
, Reprinted as Chapter 12 of Bell J. S. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics : Collected Papers on Quantum Philosophy (англ.). — 3rd Ed. — Cambridge University Press, 2004. — P. 100—104. — 248 p. — ISBN 9780521523387. Архивировано 16 апреля 2023 года.
- ↑ Musser, George [https://spookyactionbook.com/2013/10/07/does-some-deeper-level- of-physics-underlie-quantum-mechanics-an-interview-with-nobelist-gerard-t-hooft/ Does Some Deeper Level of Physics Underlie Quantum Mechanics? An Interview with Nobelist Gerard 't Hooft] (7 октября 2013).
- ↑ Zeilinger A. Dance of the Photons (англ.). — New York: Farrar, Straus and Giroux, 2010. — P. 266.
- ↑ Hossenfelder S., Palmer T. Rethinking Superdeterminism (англ.) // Frontiers in Physics. — 2020. — Vol. 8. — P. 139. — doi:10.3389/fphy.2020.00139. — . — arXiv:1912.06462.
- ↑ Wiseman H. M., Cavalcanti E. G. Causarum Investigatio and the Two Bell’s Theorems of John Bell (англ.) // Quantum [UnSpeakables II]. — 2016. — P. 119–142. — doi:10.1007/978-3-319-38987-5_6. — arXiv:1503.06413. Архивировано 16 апреля 2023 года.
- ↑ 't Hooft G. The Cellular Automaton Interpretation of Quantum Mechanics (англ.). — Springer, 2016. — Vol. 185. — XVIII + 298 p. — (Fundamental Theories of Physics). — ISBN 978-3-319-41284-9. — doi:10.1007/978-3-319-41285-6. Архивировано 16 апреля 2023 года.
- ↑ Wharton K. B., Argaman N. Colloquium: Bell's theorem and locally mediated reformulations of quantum mechanics (англ.) // Reviews of Modern Physics. — 2020. — Vol. 92, iss. 2. — P. 021002. — doi:10.1103/RevModPhys.92.021002.
Внешние ссылки
[править | править код]- Hall, Michael J. W. (2010). "Local Deterministic Model of Singlet State Correlations Based on Relaxing Measurement Independence". Physical Review Letters. 105 (25): 250404. arXiv:1007.5518. Bibcode:2010PhRvL.105y0404H. doi:10.1103/PhysRevLett.105.250404. PMID 21231566. S2CID 45436471.
He [Michael J. W. Hall] shows that locality and reality can be retained with a 14% reduction of the experimenters' "free will".