¿En qué sería diferente el mundo si la mecánica cuántica no se hubiera descubierto hasta ahora?
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1.
Introducción a los problemas actuales de medición: desde el desarrollo de la mecánica cuántica en la A principios del siglo pasado, hubo muchas batallas conceptuales famosas. Entre ellos, el llamado problema de medición de la mecánica cuántica se ha convertido en la cuestión más básica en esta prolongada disputa sobre la visión del mundo de la mecánica cuántica.
Según los estándares de la mecánica cuántica, la función de onda cuántica colapsa y su ley de movimiento consta de dos partes. Una es la dinámica lineal: si un sistema físico no se mide, evolucionará de manera lineal determinista según la ecuación de Schrödinger; la segunda es la dinámica de colapso no lineal: si el sistema se mide, el sistema inmediatamente evolucionará de manera no lineal y aleatoria. desde el estado de superposición inicial a un estado propio del observable medido. En este momento, el experimentador percibirá un cierto valor de observación, que es el valor propio correspondiente al estado propio. Este es el valor propio propuesto por primera vez por P. Dirac-John von Neumann a principios de la década de 1930 para unificar el trabajo teórico de W. Heisenberg y W. Schrödinger con la interpretación probabilística de M. Born - Correlación de valores propios
Así , surge una lógica llamada problema de medición entre la validez universal de la ecuación de Schrödinger, la confiabilidad de la percepción del experimentador y la contradicción valor propio-valor propio. Por un lado, la validez universal de la ecuación de Schrödinger requiere que la ecuación de Schrödinger gobierne la evolución dinámica de cada sistema físico en el universo. Por lo tanto, en las mediciones cuánticas, los instrumentos macroscópicos utilizados para medir cualquier objeto microscópico casi con certeza evolucionarán hacia un entrelazamiento cuántico. con el estado del objeto medido, en lugar del estado propio de la cantidad observable del puntero del instrumento, por otro lado, de acuerdo con la correlación valor propio-valor propio, si el experimentador está despierto, su conclusión de medición será el resultado de la medición que obtuvo. es el puntero del instrumento Una determinada dirección indicada, es decir, un determinado valor de observación, en lugar del estado de superposición cuántica del puntero.
¿Cómo resolver esta contradicción lógica? Aunque los teóricos cuánticos ortodoxos suelen recurrir a la "hipótesis del colapso" o a la "partición" clásica cuántica para resolver este problema, en su opinión la validez universal de la ecuación de Schrödinger es la única hipótesis peligrosa. Sin embargo, ninguna de las tres hipótesis anteriores es superflua en el origen de esta contradicción, y negar cualquiera de ellas es suficiente para escapar de este dilema. Para evitar contradicciones, se debe rechazar al menos una de las tres hipótesis. De acuerdo con los requisitos inherentes al sistema formal de la mecánica cuántica, es aceptable suponer que la ecuación de Schrödinger es universalmente válida en el mundo cuántico. Sin embargo, si mantenemos la confiabilidad de las percepciones del experimentador, entonces la correlación valor propio-valor propio se convierte en un supuesto que puede considerarse para su eliminación.
Se puede decir que la teoría de la medición cuántica de von Neumann fue la primera en romper la hipótesis de N. Bohr sobre la “división” cuántica clásica, es decir, que los instrumentos clásicos para la medición cuántica son indispensables, y creó el uso de la mecánica cuántica consistente. es el primero en explorar teóricamente el mecanismo dinámico de la medición cuántica. Sin embargo, este intento teórico no tiene en cuenta las propiedades macroscópicas o clásicas del instrumento, es decir, las propiedades termodinámicas estadísticas del instrumento, sino que idealmente supone que el instrumento es un puntero cuántico con un solo grado de libertad, lo que resulta en un Regresión infinita del instrumento. Para cortar la cadena de instrumentos de regresión infinita, eliminar los términos de interferencia y lograr el "colapso del paquete de ondas", von Neumann finalmente recurrió a la conciencia humana, lo que llevó al dilema filosófico del paralelo físico y mental. No existe ninguna explicación razonable que podamos entender para este dilema.
En segundo lugar,
Después de pensar, el autor encontró el meollo del problema de la medición. Lo siguiente intenta resolver este problema de una manera que todas las personas con inteligencia promedio puedan entender e intenta proponer una serie de nuevas hipótesis. Veamos cómo eliminar la conciencia y la subjetividad de la mecánica cuántica. Todos son bienvenidos a plantear preguntas sobre el artículo.
Primero, hablemos de un concepto que todo el mundo conoce muy bien: “tiempo”. En el ámbito de la mecánica cuántica, el tiempo es un factor que se pasa por alto. Aunque conocemos el tiempo, nadie ha respondido con claridad cuál es la definición esencial de tiempo. ¿Y cuál es la esencia del tiempo en el sentido de la teoría de la mecánica cuántica?
Intenta analizarlo. Dividimos el eje del tiempo en dos segmentos, tomamos el tiempo actual t? Se divide en dos partes: tiempo histórico y tiempo futuro (ilustración matemática: una línea recta con una flecha de dirección a la derecha, un punto en el medio de la línea recta representa el tiempo actual, el punto derecho representa el tiempo futuro y el punto izquierdo representa el tiempo histórico).
En el caso del colapso de la función de onda cuántica, asumimos que el tiempo se utiliza para marcar su proceso de colapso: a medida que pasa el tiempo, la función de onda en la línea de tiempo futura no colapsa, y cuando observamos (actual time ), la función de onda colapsa y el eje de tiempo ingresa al tiempo histórico al mismo tiempo. Encontramos que la observación o medición es siempre la misma que el tiempo t? se superponen entre sí. Señoras y señores, lo que importa es que el tiempo esté tan estrechamente ligado a nuestro espacio tridimensional, ¿o es la conciencia del observador? ¿La criatura inteligente está mirando el tiempo actual t? A medida que pasa el tiempo, las funciones de onda de todas las funciones de onda cuánticas en todo el universo continúan colapsando. Los cuantos que no han sido perturbados ni medidos seguirán moviéndose en el próximo tiempo y seguirán existiendo en el estado de superposición cuántica. funciones de onda en el tiempo futuro Las partículas cuánticas medidas cambian naturalmente su estado de movimiento. Este proceso se puede entender a partir de nuestra experiencia diaria. La Escuela de Copenhague lo describe como un resultado aproximado parcial de "una medición que conduce al colapso de la función de onda cuántica".
Ahora podemos asumir una conclusión diferente: ¿la función de onda cuántica ha colapsado en el momento histórico (símbolo t-), en el momento actual t? La función de onda está colapsando y t* permanecerá en el estado de función de onda en el futuro. Tomemos como ejemplo un único cuanto. Un fotón en las profundidades del universo sale volando de una estrella a 65,438 billones de años luz de distancia y llega al borde del sistema solar. Según la teoría actual de la mecánica cuántica, antes de que este fotón entre en nuestros ojos, es decir, antes de que lo observemos, es como un fantasma, es decir, está aquí y allá (es decir, un estado de superposición cuántica). Hasta que el fotón llega a la Tierra y lo vemos, en este momento, ¡se colapsa en un verdadero punto de luz en mi retina! En este momento, su función de onda colapsa en su esencia (vista de la Escuela de Copenhague), por lo que cuando el fotón vuela hacia el borde del sistema solar, porque aún no lo hemos observado, todavía está en el estado de función de onda. Según mi hipótesis, ¡este fotón debería haber estado colapsando desde que llegó al borde del sistema solar hace 100 mil millones de años! Establezcamos el tiempo en que el fotón viaja hasta el borde del sistema solar como t? Luego, este fotón pasó a través de un (solo uno) canal fijo de hace mil millones de años y llegó al borde del sistema solar. Pero en el espacio desde el borde del sistema solar hasta la Tierra, este fotón se encuentra en un estado incierto y se predice que su camino será un estado de superposición cuántica, es decir, hay muchos caminos posibles.
¿Hasta que lleguemos a la Tierra, en otra prueba? Siempre colapsa, entra en nuestros ojos y simultáneamente es absorbido por la retina, poniendo fin a su viaje de 65.438.000.000.000 de años, mientras que otros fotones homólogos que pasan volando por nuestros oídos a tres centímetros de nuestros ojos continúan moviéndose hasta interactuar con otras partículas.
Este proceso coincide bastante bien con nuestra experiencia diaria, es muy claro y fácil de entender, y podemos encontrar que la medición no es la causa del colapso de la función de onda, sino el cambio del movimiento cuántico. estado, porque el comportamiento de medición es diferente de T? La superposición conduce a malentendidos, y el cuanto inconmensurable todavía colapsa objetivamente según el momento actual. Por lo tanto, mi hipótesis cubre completamente los estados medidos y los estados no medidos, y no afecta la practicidad de la teoría de la mecánica cuántica.
A continuación, utilizamos este método para explicar el experimento de la luz de doble rejilla. Supongamos que antes del experimento tomamos el tiempo de salida del fotón de la fuente de luz como t? , el momento en que el fotón pasa a través de la doble rejilla es el tiempo futuro, y el fotón selecciona aleatoriamente una de las dobles rejillas en el estado de superposición (la ruta de viaje es indeterminada). Hipótesis 2: Medimos después de cuadrículas dobles en el experimento, es decir, ¿hipótesis t? Debido a que el fotón ha pasado a través de las rejillas duales, definitivamente encontraremos que el fotón ha pasado a través de una de las rejillas duales (por supuesto, existe una pequeña probabilidad de que el fotón pueda ingresar al sistema de detección sin pasar por las rejillas duales). aquí se ignora temporalmente la construcción de túneles), y su línea de movimiento es una representación única y cuántica del tiempo histórico consistente con mi hipótesis. ¿Qué pasa si el momento en que el fotón golpea la pantalla es t? Descubriremos que fotones individuales continuos formarán franjas de interferencia en la pantalla fluorescente, lo que equivale a la irradiación simultánea de múltiples fotones.
Vamos a “atrapar” al gato de Schrödinger.
Volvamos a contar este clásico experimento mental. Dentro de la caja hay un gato y una pequeña cantidad de material radiactivo. Hay un 50% de probabilidad de que el material radiactivo se descomponga y libere gas venenoso que matará al gato, y hay un 50% de probabilidad de que el material radiactivo no se descomponga y el gato sobreviva. Según la física clásica, uno de estos dos resultados debe ocurrir dentro de la caja, y un observador externo no puede conocer el resultado dentro hasta que se abre la caja. En el mundo cuántico, cuando la caja está cerrada, todo el sistema permanece en un estado de onda incierto, una superposición de vida y muerte de gato. Si el gato está vivo o muerto sólo se puede determinar abriendo la caja y permitiendo que observadores externos observen la materia en forma de partículas. El propósito de este experimento es demostrar el extraordinario conocimiento y comprensión de la mecánica cuántica del mundo de las partículas microscópicas, pero esto convierte el principio de incertidumbre microscópica en el principio de incertidumbre macroscópica. Las leyes objetivas no están sujetas a la voluntad humana. de los gatos violan el pensamiento lógico.
En este sistema, según mi hipótesis, si t? Cuando abres la caja, si el gato muere, debe haber sucedido en el tiempo histórico, y puedes ver el gato muerto, si el gato no muere, entonces en la próxima línea de tiempo, el gato puede morir en cualquier momento, lo cual; De hecho, es un estado de superposición cuántica, pero consistente con nuestra experiencia diaria. Si configura t? Durante un cierto momento antes del experimento (la hipótesis de Schrödinger parece ser este momento), el experimento aún no ha comenzado. El gato en la línea de tiempo futura en la caja negra puede morir en cualquier momento. Esto es muy normal en la superposición de los dos. Posibilidades, simplemente use la función de onda para describir el estado del gato.
Para resumir: Independientemente de si se observa o no, el gato en la caja negra usa el tiempo actual t? Con la llegada de , la función de onda colapsó y el gato continuó colapsando desde el estado de superposición cuántica al estado fijo en el tiempo histórico t *, el gato todavía está en el estado de superposición cuántica; Resulta que el gato de Schrödinger tiene dos gatos, uno es un gato en el estado de colapso histórico y el otro es un gato en el estado de superposición futuro.
Tres. Conclusión:
1. ¡La suposición de que las mediciones de la Escuela de Copenhague conducen al colapso de la función de onda es incorrecta! El colapso de la función de onda no tiene nada que ver con la medición, es la naturaleza inherente del tiempo la que provoca el colapso de la función de onda.
2. En la línea de tiempo, el tiempo actual se divide en tiempo histórico y tiempo futuro. De ello se deduce que todas las funciones de ondas cuánticas del tiempo pasado han colapsado, y todas las funciones de onda cuánticas del tiempo futuro no han colapsado. El momento actual es el punto de colapso instantáneo de la función de onda cuántica.
Para resumir: en los primeros días de la teoría de la mecánica cuántica, la comprensión del colapso de la probabilidad todavía era vaga, aunque Heisenberg reemplazó t con comportamiento de medición. El problema real se resolvió temporalmente, pero se introdujo un factor subjetivo que rompió el sistema de visión científica del mundo establecido por docenas de generaciones de científicos como Newton en Europa desde el siglo XVII (el Renacimiento permitió a Europa deshacerse de la larga teocracia en el siglo XVII). Edad Media y la estricta lógica de la naturaleza). La ciencia convirtió a los países europeos en potencias mundiales. Cientos de años después, la comprensión y la actitud hacia la ciencia hicieron que innumerables físicos clásicos se opusieran instintivamente a la parte subjetiva de la mecánica cuántica. ¡Podemos imaginar cuán fuerte era la oposición a la mecánica cuántica en aquel momento! La controversia resultante provocó que un gran número de los mejores científicos, como Einstein, tuvieran ambigüedades sobre la teoría de la mecánica cuántica y detuvieran o redujeran sus investigaciones sobre la mecánica cuántica. Aunque la mecánica cuántica finalmente ganó porque todo su sistema concordaba perfectamente con los resultados experimentales, este gran debate que ocurrió hace casi un siglo continúa hasta el día de hoy. No hace mucho, el académico de la Academia de Ciencias de China y ex presidente de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur escribió un artículo ampliando el tema entre la mecánica cuántica y la conciencia, con la intención de utilizarlo como evidencia sólida del idealismo y el budismo. el amplio impacto y la mala influencia de este tema.
Además, el concepto de tiempo nos resulta familiar en la experiencia diaria y es un concepto ya elaborado en las teorías de la física clásica, la relatividad y la mecánica cuántica. La introducción del concepto de tiempo en el proceso de colapso de la función de onda cuántica no es abrupta y también da a la mecánica cuántica más espacio para el pensamiento y la investigación. Por ejemplo, combinado con el proceso de colapso de la función de onda, nuestra comprensión de la naturaleza del tiempo ha ido un paso más allá. Descubrimos que el proceso de evolución de nuestro universo, es decir, el proceso de evolución del lapso de tiempo y el retraso espacial, es exactamente el mismo. Si se puede establecer esta teoría, podemos concluir que incluso según la teoría de la relatividad de Einstein, ¡es imposible para nosotros construir una máquina que pueda viajar en el tiempo con solo visitarla! Debido a la interpretación del tiempo por parte de la mecánica cuántica, la función de onda del tiempo histórico ha colapsado y es imposible volver al pasado para crear otra posibilidad. Quizás después de eso, muchas películas de ciencia ficción no sean reconocidas por la comunidad científica.
Otros supuestos son los siguientes: Supuesto 1: Definir el significado físico del tiempo en la teoría de la mecánica cuántica: el flujo de tiempo es el proceso de colapso de la función de onda cuántica. Supuesto 2: El espacio-tiempo tiene propiedades cuánticas (el espacio-tiempo tiene un valor mínimo). Conjunto 3: Las propiedades cuánticas del espacio y el tiempo dan propiedades cuánticas a las partículas elementales. Supuesto 4: El tiempo histórico no es maleable, pero el tiempo futuro puede serlo (acortarlo o alargarlo) como afirma la teoría de la relatividad. Supuesto 5: El espacio-tiempo cuántico, el espacio-tiempo clásico y el espacio-tiempo relativista son equivalentes.
Nota: Cuando la hora actual es igual a la hora de medición, t? Incluido en el tiempo histórico.