Rolurile observatorului în procesul de observare participantă. Rolul observatorului în exercițiul de programare a fizicii cuantice

Nimeni în lume nu înțelege mecanica cuantică - acesta este principalul lucru pe care trebuie să-l știi despre ea. Da, mulți fizicieni au învățat să-și folosească legile și chiar să prezică fenomene folosind calcule cuantice. Dar încă nu este clar de ce prezența unui observator determină soarta sistemului și îl obligă să facă o alegere în favoarea unui singur stat. „Teorii și practici” a selectat exemple de experimente, al căror rezultat este inevitabil influențat de observator și a încercat să descopere ce va face mecanica cuantică cu o astfel de interferență a conștiinței în realitatea materială.

Pisica lui Shroedinger

Astăzi există multe interpretări ale mecanicii cuantice, dintre care cea mai populară rămâne cea de la Copenhaga. Principiile sale principale au fost formulate în anii 1920 de Niels Bohr și Werner Heisenberg. Iar termenul central al interpretării de la Copenhaga a fost funcția de undă - o funcție matematică care conține informații despre toate stările posibile ale unui sistem cuantic în care se află simultan.

Conform interpretării de la Copenhaga, numai observația poate determina în mod fiabil starea unui sistem și o poate distinge de restul (funcția de undă ajută doar la calcularea matematică a probabilității de a detecta un sistem într-o anumită stare). Putem spune că după observare, un sistem cuantic devine clasic: încetează instantaneu să coexiste în mai multe state deodată în favoarea uneia dintre ele.

Această abordare și-a avut întotdeauna adversari (amintiți-vă, de exemplu, „Dumnezeu nu joacă zaruri” de Albert Einstein), dar acuratețea calculelor și a predicțiilor și-a luat tributul. Cu toate acestea, recent au existat din ce în ce mai puțini susținători ai interpretării de la Copenhaga și nu cel mai mic motiv pentru aceasta este prăbușirea instantanee foarte misterioasă a funcției de undă în timpul măsurării. Celebrul experiment de gândire al lui Erwin Schrödinger cu biata pisică a fost tocmai menit să arate absurditatea acestui fenomen.

Deci, să ne amintim conținutul experimentului. O pisică vie, o fiolă cu otravă și un anumit mecanism care poate pune la întâmplare otrava în acțiune sunt puse într-o cutie neagră. De exemplu, un atom radioactiv, a cărui descompunere va sparge fiola. Momentul exact al dezintegrarii atomice este necunoscut. Se cunoaște doar timpul de înjumătățire: timpul în care se va produce degradarea cu o probabilitate de 50%.

Se dovedește că, pentru un observator extern, pisica din interiorul cutiei există în două stări deodată: fie este vie, dacă totul merge bine, fie moartă, dacă s-a produs descompunerea și fiola s-a rupt. Ambele stări sunt descrise de funcția de undă a pisicii, care se modifică în timp: cu cât mai departe, cu atât este mai mare probabilitatea ca dezintegrarea radioactivă să fi avut deja loc. Dar, de îndată ce cutia este deschisă, funcția de undă se prăbușește și vedem imediat rezultatul experimentului zdrobitorului.

Se pare că până când observatorul deschide cutia, pisica se va echilibra pentru totdeauna la granița dintre viață și moarte și doar acțiunea observatorului îi va determina soarta. Aceasta este absurditatea pe care a subliniat-o Schrödinger.

Difracția electronilor

Potrivit unui sondaj al fizicienilor de seamă realizat de The New York Times, experimentul cu difracția electronilor, realizat în 1961 de Klaus Jenson, a devenit unul dintre cele mai frumoase din istoria științei. Care este esența lui?

Există o sursă care emite un flux de electroni către un ecran de placă fotografică. Și există un obstacol în calea acestor electroni - o placă de cupru cu două fante. La ce fel de imagine te poți aștepta pe ecran dacă te gândești la electroni ca la niște bile mici încărcate? Două dungi iluminate opuse fantelor.

În realitate, pe ecran apare un model mult mai complex de dungi albe și negre alternative. Faptul este că atunci când trec prin fante, electronii încep să se comporte nu ca particule, ci ca unde (la fel cum fotonii, particulele de lumină, pot fi simultan unde). Apoi, aceste valuri interacționează în spațiu, slăbind și întărindu-se reciproc în unele locuri și, ca rezultat, pe ecran apare o imagine complexă a dungilor luminoase și întunecate.

În acest caz, rezultatul experimentului nu se schimbă, iar dacă electronii sunt trimiși prin fantă nu într-un flux continuu, ci individual, chiar și o particulă poate fi simultan o undă. Chiar și un electron poate trece simultan prin două fante (și aceasta este o altă poziție importantă a interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice - obiectele își pot prezenta simultan proprietățile materiale „obișnuite” și proprietățile undelor exotice).

Dar ce legătură are observatorul cu asta? În ciuda faptului că povestea lui deja complicată a devenit și mai complicată. Când, în experimente similare, fizicienii au încercat să detecteze cu ajutorul instrumentelor prin care fanteu electronul trecut efectiv, imaginea de pe ecran s-a schimbat dramatic și a devenit „clasică”: două zone iluminate opuse fantelor și fără dungi alternante.

Era ca și cum electronii nu ar fi vrut să-și arate natura ondulatorie sub privirea atentă a observatorului. Ne-am adaptat la dorința lui instinctivă de a vedea o imagine simplă și de înțeles. Mistic? Există o explicație mult mai simplă: nicio observare a sistemului nu poate fi efectuată fără influența fizică asupra acestuia. Dar vom reveni la asta puțin mai târziu.

Fullerenă încălzită

Experimentele privind difracția particulelor au fost efectuate nu numai pe electroni, ci și pe obiecte mult mai mari. De exemplu, fulerenele sunt molecule mari, închise, formate din zeci de atomi de carbon (de exemplu, o fulerenă cu șaizeci de atomi de carbon este foarte asemănătoare ca formă cu o minge de fotbal: o sferă goală, cusată împreună din pentagoane și hexagoane).

Recent, un grup de la Universitatea din Viena, condus de profesorul Zeilinger, a încercat să introducă un element de observație în astfel de experimente. Pentru a face acest lucru, au iradiat molecule de fuleren în mișcare cu un fascicul laser. Ulterior, încălzite de influența externă, moleculele au început să strălucească și, prin urmare, inevitabil au dezvăluit observatorului locul lor în spațiu.

Odată cu această inovație, s-a schimbat și comportamentul moleculelor. Înainte de începerea supravegherii totale, fulerenele au ocolit cu succes obstacolele (proprietățile undei expuse), cum ar fi electronii din exemplul anterior care trec printr-un ecran opac. Dar mai târziu, odată cu apariția unui observator, fulerenele s-au calmat și au început să se comporte ca niște particule de materie care respectă legea.

Dimensiunea de răcire

Una dintre cele mai faimoase legi ale lumii cuantice este principiul de incertitudine al lui Heisenberg: este imposibil să se determine simultan poziția și viteza unui obiect cuantic. Cu cât măsurăm mai precis impulsul unei particule, cu atât mai puțin precis poate fi măsurată poziția acesteia. Dar efectele legilor cuantice care operează la nivelul particulelor mici sunt de obicei de neobservat în lumea noastră de macro-obiecte mari.

Prin urmare, cu atât mai valoroase sunt experimentele recente ale grupului profesorului Schwab din SUA, în care efectele cuantice au fost demonstrate nu la nivelul acelorași electroni sau molecule de fuleren (diametrul lor caracteristic este de aproximativ 1 nm), ci la un nivel ceva mai tangibil. obiect - o bandă minusculă de aluminiu.

Această bandă a fost fixată pe ambele părți, astfel încât mijlocul ei să fie suspendat și să poată vibra sub influența externă. În plus, lângă bandă era un dispozitiv capabil să-și înregistreze poziția cu mare precizie.

Drept urmare, experimentatorii au descoperit două efecte interesante. În primul rând, orice măsurătoare a poziției obiectului sau observarea benzii nu a trecut fără a lăsa o urmă pentru ea - după fiecare măsurătoare, poziția benzii s-a schimbat. În linii mari, experimentatorii au determinat coordonatele benzii cu mare precizie și, prin urmare, conform principiului Heisenberg, i-au schimbat viteza și, prin urmare, poziția ulterioară.

În al doilea rând, și în mod destul de neașteptat, unele măsurători au dus și la răcirea benzii. Se pare că un observator poate schimba caracteristicile fizice ale obiectelor doar prin prezența sa. Sună complet incredibil, dar spre meritul fizicienilor, să spunem că nu au fost în pierdere - acum grupul profesorului Schwab se gândește la cum să aplice efectul descoperit la cipurile electronice răcite.

Particule de congelare

După cum știți, particulele radioactive instabile se descompun în lume nu numai de dragul experimentelor pe pisici, ci și complet pe cont propriu. În plus, fiecare particulă este caracterizată de o durată medie de viață, care, se pare, poate crește sub privirea atentă a observatorului.

Acest efect cuantic a fost prezis pentru prima dată în anii 1960, iar confirmarea sa genială experimentală a apărut într-o lucrare publicată în 2006 de grupul de fizician laureat al Nobel Wolfgang Ketterle de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts.

În această lucrare, am studiat dezintegrarea atomilor de rubidiu excitați instabili (desintegrarea în atomi de rubidiu în starea fundamentală și fotoni). Imediat după ce sistemul a fost pregătit și atomii au fost excitați, au început să fie observați - au fost iluminați cu un fascicul laser. În acest caz, observarea a fost efectuată în două moduri: continuu (pulsuri de lumină mici sunt furnizate constant sistemului) și pulsat (sistemul este iradiat din când în când cu impulsuri mai puternice).

Rezultatele obţinute au fost în acord excelent cu predicţiile teoretice. Influențele luminii exterioare încetinesc de fapt degradarea particulelor, ca și cum le-ar reveni la starea lor inițială, departe de degradare. Mai mult, amploarea efectului pentru cele două regimuri studiate coincide și cu previziunile. Și durata maximă de viață a atomilor de rubidiu excitați instabili a fost prelungită de 30 de ori.

Mecanica cuantică și conștiința

Electronii și fulerenele încetează să-și mai manifeste proprietățile ondulatorii, plăcile de aluminiu se răcesc, iar particulele instabile îngheață în dezintegrarea lor: sub privirea omnipotentă a observatorului, lumea se schimbă. Ce nu este o dovadă a implicării minții noastre în lucrarea lumii din jurul nostru? Deci poate că Carl Jung și Wolfgang Pauli (fizician austriac, laureat al Premiului Nobel, unul dintre pionierii mecanicii cuantice) au avut dreptate când au spus că legile fizicii și ale conștiinței ar trebui considerate complementare?

Dar acesta este la doar un pas de recunoașterea de rutină: întreaga lume din jurul nostru este esența minții noastre. Înfiorător? („Chiar crezi că Luna există doar când te uiți la ea?” Einstein a comentat principiile mecanicii cuantice). Atunci să încercăm să apelăm din nou la fizicieni. Mai mult, în ultimii ani au devenit din ce în ce mai puțin îndrăgostiți de interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice cu prăbușirea sa misterioasă a unui val de funcție, care este înlocuită cu un alt termen destul de real și de încredere - decoerența.

Ideea este aceasta: în toate experimentele observaționale descrise, experimentatorii au influențat inevitabil sistemul. L-au iluminat cu un laser și au instalat instrumente de măsură. Și acesta este un principiu general, foarte important: nu puteți observa un sistem, nu puteți măsura proprietățile sale fără a interacționa cu el. Și acolo unde există interacțiune, există o schimbare a proprietăților. Mai mult, atunci când colosul obiectelor cuantice interacționează cu un sistem cuantic minuscul. Atât de veșnică, neutralitatea budistă a observatorului este imposibilă.

Acesta este exact ceea ce explică termenul „decoerență” - un proces ireversibil de încălcare a proprietăților cuantice ale unui sistem în timpul interacțiunii sale cu un alt sistem mai mare. În timpul unei astfel de interacțiuni, sistemul cuantic își pierde caracteristicile originale și devine clasic, „supunându-se” sistemului mare. Așa se explică paradoxul cu pisica lui Schrödinger: pisica este un sistem atât de mare încât pur și simplu nu poate fi izolată de lume. Experimentul gândirii în sine nu este în întregime corect.

În orice caz, în comparație cu realitatea ca act de creare a conștiinței, decoerența sună mult mai calmă. Poate chiar prea calm. La urma urmei, cu această abordare, întreaga lume clasică devine un mare efect de decoerență. Și conform autorilor uneia dintre cele mai serioase cărți din acest domeniu, din astfel de abordări rezultă, în mod logic, afirmații precum „nu există particule în lume” sau „nu există timp la un nivel fundamental”.

Observator creativ sau decoerență atotputernică? Trebuie să alegi între două rele. Dar amintiți-vă - acum oamenii de știință sunt din ce în ce mai convinși că baza proceselor noastre de gândire sunt aceleași efecte cuantice notorii. Așadar, acolo unde observația se termină și începe realitatea - fiecare dintre noi trebuie să aleagă.

Neinterferența observatorului, dacă nu este cauzată de condiții special specificate (ca în cazul observației participante), este considerată aproape postulatul principal al metodei științifice. Cu toate acestea, în științele sociale este extrem de greu de realizat. Aici rezultatele finale depind în mare măsură de personalitatea observatorului și de atitudinea acestuia față de fenomenele studiate. La urma urmei, observația este o metodă de colectare a informațiilor bazată pe contactul direct dintre cercetător și obiectul de studiu.

Nu este inclus observare. În mod ideal, un om de știință ar trebui să devină, parcă, invizibil în timpul observației neparticipante. Întrucât idealul este de neatins, observatorul trebuie să se comporte în așa fel încât să i se acorde cât mai puțină atenție pentru a reduce interferența pe care o introduce în fenomenul observat. Îmbrăcămintea strălucitoare (văzută), comportamentul extravagant și demonstrarea excesivă a interesului cuiva pentru evenimentele studiate sunt contraindicate pentru el. El trebuie să aibă un psihic stabil, un temperament flegmatic, capacitatea de a-și menține calmul în timpul schimbărilor bruște ale situației, răbdare și stabilitate în menținerea poziției sale de observator exterior.

Inclus observare. Aici, observatorul va avea nevoie de capacitatea de a stabili rapid și eficient contacte cu străinii, sociabilitate, bunăvoință, tact, reținere și toleranță (toleranță față de alte persoane).

ÎN laborator Observațiile efectuate în condiții create artificial cresc importanța capacității cercetătorului de a regla aceste condiții și de a controla influența acestora asupra celor observate, precum și trăsături precum integritatea și acuratețea, alfabetizarea tehnică (în legătură cu utilizarea mijloacelor audiovizuale de observare) .

ÎN camp observații efectuate în viața socială obișnuită și oferind informații mai obiective, un rol deosebit îl joacă cunoașterea semnificațiilor reacțiilor non-verbale ale oamenilor (zâmbete, gesturi), memoria de lucru, gândirea analitică a observatorului, capacitatea acestuia de a distinge de fiecare. alte semne individuale ale obiectului studiat, să-și distribuie atenția asupra tuturor acestor semne și să o comute la unul dintre ele.

Standardizat observația, care se caracterizează prin proceduri și instrumente clar formalizate, implică o capacitate sporită a observatorului de a se concentra asupra detaliilor și autocontrolului, precum și punctualitate, diligență și pedanterie.

Nestandardizate observarea, când majoritatea elementelor de înregistrat nu au fost determinate în prealabil, necesită în multe privințe contrariul - pregătire teoretică solidă în domeniul sociologiei, psihologiei, psihologiei sociale și conflictologiei, capacitatea de a monitoriza cu egală atenție cel puțin 5 -7 parametri ai situației, capacitatea de a schimba rapid atenția fără a se concentra doar pe o singură manifestare a categoriei de observație.

Raport: Rolul observatorului în mecanica cuantică

Alexey Mazur

Principala problemă a mecanicii cuantice este întrebarea ce se întâmplă atunci când funcția de undă este redusă. De ce este „realizată” o undă plană a unui electron într-un punct de pe placa fotografică? Este incapacitatea noastră de a „calcula” care dintre posibilitățile disponibile este „realizată” o lege fundamentală a naturii sau o consecință a imperfecțiunii metodelor și instrumentelor pe care le folosim? Procesul de reducere în sine este la fel de imperceptibil ca linia orizontului sau baza curcubeului. În ce moment se întâmplă? În momentul interacțiunii funcției de undă cu placa fotografică, care este un obiect „clasic”, sau în momentul „observării” de către experimentator a plăcii fotografice? Și ce îl face pe „observator” atât de special încât i se acordă dreptul de a alege pe care dintre posibilele căi va urma lumea în continuare?

Să încercăm să ne dăm seama unde se află linia dintre un obiect „clasic” și un obiect cuantic. Când eram student (și poate doar studenții din ziua de azi pun astfel de întrebări), tatăl meu V.A Mazur și prietenul său A.V. Procesul de „observare” este procesul de interacțiune a unei funcții de undă cu un dispozitiv care are o funcție de undă atât de complexă încât nu există nicio modalitate de a o calcula. Prin urmare, este un obiect clasic. Rezultatul interacțiunii funcției de undă electronică cu un astfel de obiect este de natură imprevizibilă și probabilistică, dar nu pentru că aceasta este o lege fundamentală a naturii, ci pentru că metodele noastre de cercetare sunt imperfecte. Dorind să simplifice modelul de „observare”, au pus la cale ipotetic un astfel de experiment. Luăm o undă plană a unui electron incident pe o placă fotografică ideal plană, constând din atomi de hidrogen dispuși într-un model de șah. Toți atomii sunt în starea fundamentală. Calcularea rezultatului interacțiunii nu este dificilă. Funcția de undă a plăcii după interacțiune este suma N (unde N este numărul de atomi din placă) termeni, fiecare dintre care are o „greutate” de 1/N. Primul termen este că atomul numărul 1 este excitat, restul sunt în starea fundamentală, al doilea termen este că atomul numărul 2 este excitat, restul sunt în starea fundamentală etc. Concluzia pe care tatăl meu și A.V Gainer au făcut-o din asta este că o astfel de placă nu este un obiect clasic, ci rămâne cuantică, în timp ce plăcile reale sunt structurate destul de complexe pentru a fi clasice.

Îmi propun să duc experimentul lor ipotetic până la capăt și să luăm în considerare ce se va întâmpla după interacțiunea acestei plăci cu observatorul. Desigur, nu putem simula funcția de undă a observatorului. Dar unele analogii par destul de evidente. Deci, observatorul nostru „cuantic” s-a uitat la această placă fotografică. Ce se va întâmpla cu funcția sa de undă? După cum puteți înțelege cu ușurință, se va descompune în N termeni. În mod convențional, ele pot fi numite după cum urmează: primul termen - observatorul vede atomul excitat numărul 1, al doilea termen - observatorul vede atomul excitat numărul 2 etc. Din nou, s-ar părea, momentul reducerii ne-a ocolit. Dar să ne uităm la senzațiile subiective ale observatorului. Să presupunem că a efectuat acest experiment de trei ori. După cum este ușor de văzut, funcția sa de undă are deja N termeni cubiți. Și aici s-a produs reducerea. Să presupunem că a întâlnit un observator „clasic” mai degrabă decât un „cuantic” care l-a întrebat rezultatele acestor experimente. Și dintre cei N termeni cubiți ai observatorului nostru „cuantic”, va rămâne doar unul. Dar rețineți că va fi ferm convins că în primul caz a văzut un atom excitat, să spunem numărul 27, în al doilea - 3, iar în al treilea - 137. Nicio amintire a celorlalți termeni ai funcției sale de undă nu va rămâne în el. . El îi va spune observatorului „clasic” despre aceste senzații „subiective”.

Din aceasta vedem că procesul de reducere poate să nu fie deloc legat de procesul de „observare”. În momentul „observării”, nu observatorul „alege” una dintre posibilele stări ale lumii, ci el însuși „se descompune” în componente. Fiecare dintre acești termeni corespunde termenilor obiectului „măsurat”. Să presupunem că reducerea apare foarte rar în general. O dată pe an, de exemplu. Toți observatorii, inclusiv tu și eu, după reducere, nu vor avea idee că funcțiile noastre de undă au avut alți termeni „nerealizați”.

Evident, nu există o nevoie specială de „implementare” ca atare. Ea a izvorât din sentimentul subiectiv al acelor observatori care au „văzut” cum, din posibilități la fel de probabile, doar unul a fost „realizat” aleatoriu. La urma urmei, niciunul dintre termenii funcției de undă a observatorului nu conține informații despre ceilalți termeni.

Aici ne confruntăm cu întrebarea ce este „eu” al observatorului. Este ușor de înțeles că „subiectul” nu este întregul ansamblu de „componente”, ci doar una dintre ele. Mai mult, orice. Adică, o persoană nu este o „linie a lumii”, ci un „copac”, iar punctele de ramificare sunt momente de „observare”, ci pur și simplu momente de interacțiune cu lumea exterioară. Și asta, după cum înțelegeți, nu privește numai oamenii.

Poza lumii care apare după realizarea celor de mai sus arată absolut fantastic. S-a întâmplat tot ce se putea întâmpla. Toate oportunitățile pierdute au fost realizate, ele există în aceeași lume și spațiu cu noi, dar nu au niciun impact asupra noastră. Și, trebuie să admitem că această imagine a lumii este o consecință directă a legilor mecanicii cuantice și nu speculația inactivă a scriitorilor de ficțiune pseudoștiințifică.

Scepticii, desigur, pot spune - care sunt consecințele acestor argumente? Ele nu au nicio semnificație practică. Acest lucru nu este în întregime adevărat.

În primul rând, devine evident că nu există o graniță între un obiect cuantic și un obiect clasic. Momentul reducerii pentru „eu” nostru subiectiv are loc de fapt în momentul observării. Dar nu noi facem ceva lumii, ci lumea ne face ceva. Dar pentru simplitate, putem părăsi conceptul de reducere și să fim mândri de faptul că fiecare „își realizează” propria lume.

În al doilea rând, experimentul, care a fost realizat fie la sfârșitul anilor 40, fie la începutul anilor cincizeci, este ușor de explicat. O particulă s-a dezintegrat în două fragmente, fiecare dintre ele zburând în direcții opuse. Deoarece în momentul dezintegrarii particula era în repaus, toate direcțiile de zbor ale primului fragment erau la fel de probabile. Dar cel de-al doilea, conform legii conservării impulsului, trebuia să zboare exact în direcția opusă. Detectoarele de fragmente au fost poziționate astfel încât diferența de timp între „prinderea” fragmentelor să fie mai mică decât ar fi nevoie pentru ca lumina să circule de la un detector la altul (pentru a elimina posibila influență a rezultatelor la un detector asupra rezultatelor la celălalt). Paradoxul a fost că funcțiile de undă ale celor două fragmente au fost „realizate” în mod concertat unul împotriva celuilalt, în conformitate cu legile conservării, dar i-a nedumerit pe fizicieni - cum funcția de undă a fragmentului numărul doi „știe” că reducerea undei a avut loc funcția fragmentului numărul unu? Aflați mai repede decât viteza luminii?

După cum înțelegem acum, reducerea fragmentului numărul doi are loc nu în momentul interacțiunii sale cu detectorul, ci în momentul interacțiunii observatorului cu detectorul, astfel încât relațiile cauză-efect să nu fie rupte.

Observatorul de aici este un străin, ca în observația neparticipantă, dar subiecții nu sunt de obicei conștienți de scopul observației. Cercetătorul vine cu un fel de legendă care explică prezența lui la locul evenimentului.
Pentru observatorul-participant, este ca și cum „observarea însoțește observația”, de exemplu, în timpul unui interviu sau experiment. Jurnalistul încearcă în mod constant acest rol.
Observatorul participant nu își ascunde scopurile, iar cei pe care îi observă știu asta. În timpul observării pe termen lung, participanții la situație se obișnuiesc cu prezența observatorului și adesea încetează să-l observe.
Participantul acționează cu deplină includere în situație; De obicei, adevăratele scopuri ale observației sunt ascunse și cercetătorul sau jurnalistul devine membru cu drepturi depline al grupului observat. Dacă aceasta durează mult timp, observatorul își poate pierde obiectivitatea, își va dezvolta propriile relații cu membrii grupului, propriile preferințe.
Un exemplu clasic de astfel de observație a fost demonstrat de sociologul american, un bursier la Universitatea Harvard, W. White, care timp de trei ani și jumătate (1936–1939) a studiat grupuri criminale de emigranți din Italia, stabilindu-se în mahalalele lor. Rezultatul a fost cartea Street Corner Society.
În jurnalism, această tehnică se numește „Un jurnalist își schimbă profesia”, despre care a fost deja discutată. Adesea, scriitorii și jurnaliștii au folosit observații asemănătoare cu cele sociologice. Multe dintre eseurile lui Gorki și Pisemski pot fi numite sociologice, la fel ca „Insula Sahalin” a lui Cehov și „Însemnările din casa morților” ale lui Dostoievski*.
Tehnica jurnalistică numită „Un jurnalist își schimbă profesia” este apropiată de sociologică. Aceasta este o metodă pe care sociologii o numesc observație participantă. Mihail Koltsov a lucrat ca șofer de taxi și a scris un eseu interesant despre asta. Jurnalistul de la Izvestia Anatoly Gudimov și-a schimbat adesea meseria. Rezultatul a fost cartea „Secretul profesiei altcuiva”. Povestea jurnaliștilor germani care, deghizați în muncitori emigranți, au lucrat într-o mină germană, împărtășind cu ei toate greutățile muncii și vieții lor, este cunoscută pe scară largă. Și acum jurnaliștii folosesc adesea metoda observației participante.
Ce este inclus în structura subiectului de observație? Acest lucru este util de știut atât pentru jurnaliști, cât și pentru sociologi. Potrivit lui V. A. Yadov, se poate observa:
- caracteristici generale ale situaţiei sociale, sferei de activitate (producţie, politică, viaţă de familie, structura timpului liber etc.);
- regulile și reglementările care guvernează starea obiectului în ansamblu, gradul de autoreglare a obiectului de observație;
- caracteristicile tipicității obiectului observat în raport cu alte obiecte într-o situație dată (mediu ecologic, zona de activitate a vieții, starea de conștiință socială etc.);
- subiecții și participanții la evenimente sociale (diverse grupuri socio-demografice), relațiile acestora (oficiale și neoficiale);
- scopurile activității și interesele sociale, interesele generale și de grup, formale și informale, coordonarea sau conflictul de interese;
- structura activităţii: stimulente, motive, mijloace pentru atingerea scopurilor (din punct de vedere al conţinutului şi aprecierii morale), din punct de vedere al intensităţii activităţii (productive, reproductive, intense, calme), rezultate (produse materiale şi spirituale);
- regularitatea și frecvența evenimentelor observate.
Cel mai bogat material de observare, care poate fi folosit de jurnaliștii care scriu despre război, este oferit de listele de întrebări pentru cercetare pe care celebrii sociologi ruși ni le-au lăsat în secolele XIX – începutul secolului XX. Să facem cunoștință cu unul dintre fragmentele unor astfel de programe. G. E. Shumakov, om de știință medical (1873–1927), unul dintre fondatorii psihiatriei ruse, a participat la războiul ruso-japonez din 1904–1905, a fost medic curant. El a compus întrebări foarte interesante pentru a studia starea participanților la războiul ruso-japonez*.
Care este starea de spirit: la primirea ordinului de a părăsi bivuacul pentru luptă; atunci când vă deplasați în afara sferei de foc; atunci când vă deplasați și stați sub focul puștii (rază lungă, rază scurtă, salvă, explozii etc.), mitralieră (cum afectează acțiunea ritmică a unei mitraliere), artilerie (shimoz, schije, bombe etc.). ). Influența sunetului proiectilelor care zboară, exploziile acestora, otrăvirea cu gaz etc. Influența focului concentrat, peste zone, într-o unitate de luptă, în rezervă, într-un convoi. Starea de spirit în timpul acțiunii artileriei noastre și a inamicului.
În timpul atacului și lovirii cu baionetă; cu succes și eșec, cu o sarcină clară și incertitudine; când ați parcat o perioadă lungă de timp; în caz de foame, malnutriție, lipsă de somn, sete etc.
În timpul apărării: influența fortificațiilor, tranșeelor, obstacolelor artificiale (aproape, îndepărtate), a obiectelor locale, închideri, lacune, mine antiterestre, etc. La primirea informațiilor despre o retragere, în timpul focului de flanc (spate).
Starea de spirit după accidentare și pierderi (prima și ulterioare). Starea după bătălie. În așteptarea următoarei lupte.
Un impuls spontan înainte, cum și ce a fost cauzat. Panică în timpul unei lupte, cauze și măsuri pentru oprire.
Efectul asupra stării de spirit al sentimentelor religioase, dragostea pentru patrie, sentimentele de datorie, mândrie, rușine, câștig reciproc, recompense, disciplină, pedepse etc. Influența alcoolului asupra stării de spirit în luptă - înainte și după ea” (p. 633).
Cunoașterea uimitoare a situației militare a permis cercetătorului să prevadă până la cel mai mic detaliu condițiile care ar putea influența starea psihică a soldaților. Nu ar fi util ca un jurnalist care călătorește în puncte fierbinți să schițeze un plan de observații în același detaliu?
O secțiune la fel de interesantă a programului de observare este legată de autoobservarea și observarea comportamentului celorlalți în timpul unei situații de război. Să prezentăm selectiv câteva elemente ale planului.

A.I. Lipkin

Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (universitate de stat), Moscova

„În realitate, fiecare filozof are propria lui știință de acasă, iar fiecare om de știință naturală are propria sa filozofie de acasă Dar aceste științe de acasă sunt în majoritatea cazurilor oarecum depășite și înapoiate” [E. Max, Cogniție și amăgire. M., 2003, p. 38]

Sunt luate în considerare bazele fizice și filozofice ale „problemei” „reducerii funcției de undă”. Se arată că fundamentele problemei sunt filozofice, nu fizice, iar soluția acestei probleme constă în formularea corectă a întrebării și luarea în considerare a eterogenității teoretico-operaționale a structurii fizicii, și nu în introducerea conștiință în bazele mecanicii cuantice.

1. Introducere

A fost dată formularea „teoretică” creată în 1925–1927. mecanica cuantică, care conține o declarație clară a principiilor de bază (postulate) conținute în lucrările lui Schrödinger, Born, Heisenberg și Bohr (în esență la fel de clar ca în teoria relativității). În clasificarea lui K. Popper, ea corespunde „a treia” (după „Copenhaga” (Bohr, Born, Heisenberg etc.) și „anti-Copenhaga” (Einstein, de Broglie, Schrödinger etc.) „interpretare” ( mai precis, „paradigma”) a mecanicii cuantice, cea folosită de fizicienii care lucrează în mecanica cuantică. ci prin distribuții de probabilitate ale valorilor mărimilor măsurabile corespunzătoare (aceasta este o generalizare naturală a conceptului de stare în fizică); de aici rezultă că 2) o măsurătoare nu spune nimic despre starea sistemului, iar pentru a determina distribuția probabilității prin măsurare este necesară o serie destul de lungă de măsurători, 3) și prin calcul acest lucru se poate face folosind o „interpretare probabilistică a funcției de undă” (denumită în mod obișnuit M. Born este asociată doar cu aceasta din urmă, dar implică și primele două, așa că le combin pe toate trei sub denumirea de „postulatele lui M. Born”);. Aceasta este o idee larg răspândită în rândul fizicienilor (cel puțin am învățat-o în timp ce studiam la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova), care, datorită unei tradiții istorice, iese din discuția filozofică a problemelor mecanicii cuantice. " Teoretic„„Interpretarea” adoptă prevederile „Interpretarea de la Copenhaga” la completitudinea mecanicii cuantice și tipul probabilistic de descriere, aplicat obiectelor cuantice individuale, dar afirmă că starea unui sistem cuantic există indiferent dacă este măsurată sau nu . În această formulare nu există „paradoxuri” și nu există nici un fenomen de „reducere (colaps) a funcției de undă”.

Cu toate acestea, există o tradiție larg răspândită (inclusiv în rândul fizicienilor) de discuție filozofică a problemelor mecanicii cuantice, unde atât „paradoxurile” („Pisica lui Schröditnger” și altele) cât și problema „reducerii (colapsului) funcției de undă” sunt discutate și, în efortul de a le rezolva, ajung până la a afirma includerea conștiinței în formalismul mecanicii cuantice. Astfel, celebrul fizician W. Heitler, urmând prevederile interpretării „Copenhaga”, ajunge la concluzia că „un observator apare ca o parte necesară a întregii structuri, iar observatorul cu toată plenitudinea capacităților sale este un conștient. fiind." El susține că, odată cu apariția mecanicii cuantice, „diviziunea lumii în „realitatea obiectivă din afara noastră” și „noi”, observatori din afară conștienți de sine, nu mai poate fi menținută. Subiectul și obiectul devin inseparabile unul de celălalt. " Popper crede că Heitler oferă aici „o formulare clară a doctrinei includerii subiectului în obiectul fizic, o doctrină care este prezentă într-o formă sau alta în „principiile fizice ale teoriei cuantice” ale lui Heisenberg și în multe altele... ” [cit. la 20, p. 74]. Prin urmare, merită o atenție specială a fundamentelor tuturor acestor afirmații, care, în plus, se dovedesc a fi nu fizice, ci filozofice (viziune asupra lumii).

2. Formularea „problemei de reducere (colaps) a funcției de undă”

Pentru ușurința analizei, să împărțim formularea problemei „reducerii (colapsului) funcției de undă” în următoarele afirmații:

afirmația 1: măsurarea este un fenomen care trebuie descris de teoria cuantică;

afirmația 2:în limbajul teoriei cuantice, acest fenomen este descris ca o modificare instantanee a funcției de undă a sistemului, de la Y=S k c k |b k > (în general, în notația Dirac, unde |b k > este funcția proprie pentru operatorul de cantitatea măsurată b) la | b 1 ñ cu probabilitate |c 1 | 2 (după regulile lui Born); acest salt se numește " reducerea (sau prăbușirea) funcției de undă";

afirmația 3: o astfel de tranziție nu este descrisă de ecuația Schrödinger și, prin urmare, se dovedește a fi " ilegal„din punct de vedere al ecuațiilor mecanicii cuantice standard. Dedusă din ultima afirmație (pe baza primelor două), incompletitudinea mecanicii cuantice moderne și necesitatea dezvoltării suplimentare a fundamentelor ei este esența a ceea ce, întrucât timpul lui von Neumann, a fost înțeles prin „problema reducerii (colapsului) funcțiilor de undă”.

Dintr-o încercare de a rezolva această problemă, prin extinderea „interpretarii de la Copenhaga”, crește o direcție specială în filosofia mecanicii cuantice (la joncțiunea dintre „Copenhaga” („Bohr”) și „anti-Copenhaga” („Einstein” ) „interpretări” mecanicii cuantice). Împărtășind principalele teze ale copenhageniștilor despre descrierea probabilistică și că actul de măsurare generează o stare, Von Neumann arată că aceasta din urmă duce la o nouă problemă, adăugând astfel un alt „paradox” clasic vistieriei anti-copenhageniști, în sprijinul tezei lor de incompletitudine (neconcluzie) a mecanicii cuantice moderne. Pentru a rezolva această problemă în anii 1930. Însuși von Neumann (în cartea sa clasică) oferă o introducere în formularea mecanicii cuantice de către observator și în a doua jumătate a secolului al XX-lea. – conștiință și exotism precum interpretarea pe mai multe lumi a lui Everett – Wheeler – DeWitt.

În aceasta din urmă, se presupune că fiecare componentă din suprapoziția |Y>=S k c k |b k > „corespunde unei lumi separate. Fiecare lume are propriul său sistem cuantic și propriul observator, iar starea sistemului și starea. ale observatorului sunt corelate. Procesul de măsurare poate fi numit... un proces de „despărțire” a lumilor în fiecare dintre lumi paralele, o cantitate măsurabilă b are o anumită valoare b i , și este această valoare pe care observatorul „se stabilește în această lume” . ... Conștiința observatorului este stratificată, este divizată, în conformitate cu modul în care lumea cuantică este stratificată în multe lumi clasice alternative." În acest caz, „nu are loc nicio reducere în timpul măsurării, iar diferitele componente ale suprapunerii corespund unor lumi clasice diferite, la fel de reale, orice observator se găsește și el în stare de suprapunere, adică conștiința sa „se desparte” („iese”. scindare cuantică„observator”), în fiecare dintre lumi există un „dublu” care este conștient de ceea ce se întâmplă în această lume” („pentru claritate, putem presupune că fiecare observator este „divizat” în mulți observatori dubli, câte unul pentru fiecare). din lumile lui Everett" ) (această scindare a conștiinței amintește foarte mult de ceea ce se numește în psihiatrie schizofrenie(Schizo grecesc - împărtășesc)). La acest M.B. Mensky adaugă afirmația „că selecția alternativelor trebuie efectuată de conștiință”. M.B. Mensky și colab. consideră că calea prin astfel de interpretare și conștiință este singura alternativă la fenomenul de „reducere a funcției de undă”. Dar este?

În prefața articolului de M.B. Mensky „Conceptul de conștiință în contextul mecanicii cuantice” V.L. Ginzburg scrie: „Nu înțeleg de ce așa-numita reducere a funcției de undă este cumva legată de conștiința observatorului. De exemplu, în cunoscutul experiment de difracție, un electron trece prin fante și apoi un „punct”. ” apare pe ecran (placă fotografică), adică se știe unde a lovit electronul... Bineînțeles, observatorul va vedea punctele de pe ecran a doua zi după experiment și nu îmi este clar ce rol special. a conștiinței sale are de-a face cu asta.” Aceasta este o poziție fizică normală, venită de la Galileo și Newton: fizicianul se ocupă de obiecte și operații (măsurarea stărilor, pregătirea unui sistem) care sunt divorțate de un anumit „observator” și de conștiința lui (sau a acestora), adică. obiectivat. Aceste operațiuni sunt clar descrise și nu contează cine le va efectua, Petrov, Ivanov sau mitraliera. Dacă se crede că nu este așa, asta nu mai este fizică, ci altceva.

Pe ce bază încearcă unii fizicieni să introducă conștiința în bazele fizicii? Această bază este parabola că în mecanica cuantică există o problemă de măsurare, ducând la paradoxurile reducerii (colapsului) funcției de undă În același timp, 1) se afirmă existența acestei probleme, 2) necesitatea pentru soluția sa de a introduce un observator sau conștiință în mecanica cuantică (pe care o astfel de conștiință - nimeni nu știe cu adevărat, dar de aceea totul poate fi pus pe seama acestei pilde, însă, „argumentul de la autoritate” a fost considerată cea mai slabă din Evul Mediu, iar A. Einstein a avertizat: „Dacă vrei ceva să afli de la fizicienii teoreticieni despre metodele pe care le folosesc, te sfătuiesc să adere cu fermitate la un principiu: nu asculta ce spun. , ci mai degrabă studiați acțiunile lor...” („Despre metoda fizicii teoretice” (1933)).

În acest sens, să analizăm această problemă mai amănunțit. Pentru a face acest lucru, să continuăm descrierea lui V.L Ginzburg: „Dacă descriem starea unui electron după interacțiunea sa cu atomii dintr-o placă fotografică folosind o funcție de undă”, spune el, „atunci această funcție va fi evident diferită de cea originală. unul și, să zicem, localizat într-un „punct” de pe ecran. Aceasta se numește de obicei reducerea funcției de undă”.

In aceea " evident„este rădăcina întregii probleme. Acest „evident” stă la baza formulării originale a problemelor „reducerii (colapsului) funcției de undă” și „măsurării cuantice” în . Prin urmare, să ne oprim asupra acestui „ evident" și analizează ce se află în spatele lui. Ce "evident"? Este evident că măsurarea este o interacțiune, este un fenomen care poate fi descris teoretic și totul fără urmă. Adică, „afirmația 1” (din cele trei afirmații de mai sus) este evidentă. Dar este? „A apărut un punct” și „a avut loc o prăbușire a funcției de undă” nu sunt afirmații echivalente. Primul este un fapt experimental, al doilea este doar o posibilă interpretare a acestui fapt. Deoarece acesta din urmă nu este în multe privințe de natură fizică, ci filozofică (natural-filosofică) și se referă la fundamentele fizicii, atunci aceste fundamente trebuie analizate. Mi se pare că o mică excursie în istorie va explica multe.

3. Structura experimentală și reducerea mecanică

Fizica modernă s-a născut în secolul al XVII-lea, originile ei sunt teoria căderii unui corp a lui Galileo și dinamica lui Newton (mecanica). Primul a stabilit fundamentalul diferența dintre noua fizică și filosofia naturală speculativă. Esența acestei diferențe a fost cerința materializare construcţii speculative folosind operațiuni de gătit (<П|) физической системы (например, гладкой наклонной плоскости, шарика, его помещения на определенной высоте) и măsurători(|Și>) cantități corespunzătoare (timp, distanță, viteză), care sugerează prezența standardeleȘi operatii de comparatie cu standardul. Aceste operațiuni au fost împrumutate din tehnologie. Ca urmare, un "eterogen" operaţional-teoretic„structura unui experiment fizic (dată de Fock în contextul unei dispute cu Bohr), exprimând cele mai importante trăsături ale „revoluției științifice a secolului al XVII-lea”:

<П| X(T) |И>. (1)

Aici partea de mijloc corespunde modelului teoretic al fenomenului (obiect sau proces) sau fenomenului în sine, dacă nu există model, și există un studiu pur experimental (care nu ne va interesa deocamdată). În acest caz, două puncte sunt foarte importante: 1) și anume piese de operare <П| и |И> distinge fizica de filosofia naturală speculativă; 2) aceste operațiuni sunt un material special, acesta operațiuni tehnice, nu fenomene naturale.

Astfel, în Grecia Antică, știința naturii corespundea filozofiei naturale (de exemplu, atomismul lui Democrit), care a construit modele ontologice de „prima natură”, și fizicii adiacente a lui Aristotel, pe care el a definit-o ca știință a mișcării. În același timp, filosofia, filosofia naturală și fizica lui Aristotel nu aveau nimic în comun cu tehnologia (mecanica mașinilor), cu ajutorul căreia maestrul a reușit să depășească natura. Tehnologia este o „a doua natură”, presupunând existența unei „prima naturi”, care este subiectul filosofiei naturale. Din vremea Greciei antice până în timpurile moderne, ideea predominantă a fost că „domeniul mecanicii este domeniul activitati tehnice, acele procese care nu au loc în natură ca atare fără participarea și interventia omului. Subiectul mecanicii îl reprezintă fenomenele care apar „contrar naturii”, adică. contrar fluxului proceselor fizice, pe baza „artei” (technh) sau „trick” (mhcanh)… Problemele „mecanice”… reprezintă o zonă independentă, și anume zona operatii cu scule si masini, domeniul „artei”... Mecanica este înțeleasă ca un fel de „artă”, arta de a face unelte și dispozitive care ajută la depășirea naturii...” În secolul al XVII-lea cele două linii în cauză s-au deplasat separat. Filosofia naturală matematică (caracterizată prin metafora „cărții naturii scrisă în limbajul matematicii”) a căutat legile mișcării naturale - „legile naturii”, independent de activitatea umană. Nu este o coincidență faptul că celebra lucrare a lui Newton se numește „Principii matematice ale filosofiei naturale”, și nu „mecanică”, așa cum a fost numită mai târziu această ramură a fizicii. Mașinile au fost create de arta inginerilor mecanici (folosind uneori mecanica-fizică, așa cum a făcut Huygens la calcularea mecanismului ceasului), esența mașinii a fost determinată de oameni și a fost redusă la anumite funcții. Acțiunile umane s-au opus fenomenelor naturale, Acestea erau două zone diferite – zone de „a doua” și „prima” natură.

Pentru Galileo, aceste două linii se intersectează și dau naștere experiment fizicși noua știință naturală - fizică, care este prezentat sub formă dezvoltată în „Principiile matematice ale filosofiei naturale” a lui Newton. Această nouă fizică folosește operațiuni de pregătire și măsurare care sunt de o „a doua” natură. Acestea. în structura (1) membrul mijlociu este un fenomen aparținând naturii „prima”, care face obiectul cercetării folosind mijloace conceptuale fizice (științele naturii), iar membrii extremi sunt mijloace tehnice aparținând naturii „a doua”. Cel mai important punct al structurii (1), formând un întreg nou, este că acestea membrii extremi nu sunt fenomene, ci operații, acțiunile unei persoane, ale oricărei persoane sau chiar ale unui automat. Acea. structura (1) include, pe lângă fenomenul empiric și teoria acestuia, și operațiuni de pregătire (<П|) и измерения (|И>), care sunt împrumutate din tehnologie și au o altă natură („a doua”).

Cu toate acestea, la începutul secolului al XIX-lea. P. Laplace generează filozofie naturală de un nou tip, în care pare să folosească conceptele mecanicii newtoniene, dar fără părțile operaționale extreme. Ca urmare, conform impresiei exterioare, ele decurg din fizică, dar de fapt sunt concepte filozofice naturale tipice pur speculative. Această filozofie naturală a ajuns să fie numită mecanism. Acest mecanism are mai multe aspecte. În primul rând, este un determinism universal care neagă liberul arbitru: „Fiecare fenomen care are loc este legat de unul anterior... trebuie să considerăm starea actuală a universului ca o consecință a stării sale anterioare și ca fiind cauza unei ulterioare. unu." „Cel mai liber arbitru nu poate da naștere acestor acțiuni fără un motiv motivant” (în esență, aici toate viețuitoarele sunt reduse la o mașină complexă care își asumă o forță exterioară ca sursă de activitate). În al doilea rând, negarea aleatoriei - aleatorierea este „doar o manifestare a ignoranței, a cărei adevărată cauză suntem noi înșine”.

Dar cea mai importantă caracteristică a mecanismului pentru noi este reducţionismul, reducând totul la mecanică (în secolul al XIX-lea – clasic). Esența acestui reducționism și, în același timp, atitudinea fizicienilor față de acesta, a fost foarte clar exprimată de un fizician și filosof proeminent de la sfârșitul secolului al XIX-lea. E. Mach: „Parcă într-un toast inspirat dedicat lucrării științifice din secolul al XVIII-lea”, spune el, cuvintele des citate ale marelui Laplace sună: „Un intelect la care toate forțele naturii și pozițiile relative ale toate masele ar fi date pentru un moment și care ar fi suficient de puternice pentru a supune aceste date analizei, ar putea reprezenta într-o singură formulă mișcările celor mai mari mase și ale celor mai mici atomi; nimic nu i-ar fi necunoscut, atât trecutul, cât și viitorul i-ar fi deschis ochii.” Laplace a înțeles în același timp cum putea fi dovedit acest lucru, și atomii din creier... În general, idealul lui Laplace este cu greu străin pentru marea majoritate a oamenilor de știință natural modern...” Această logică reducționistă laplaceană, bazată pe teza - totul este format din atomi, atomii se supun legilor fizice, prin urmare totul trebuie să se supună legilor fizice(pentru Laplace – legile lui Newton ale dinamicii și gravitației), în secolul XX. bazat pe legile mecanicii cuantice, E. Schrödinger și mulți alți fizicieni de seamă reproduc aproape cuvânt cu cuvânt: „Dacă teoria cuantică este capabilă să ofere o descriere completă a tot ceea ce se poate întâmpla în univers, atunci ar trebui să poată, de asemenea, să descrie. în sine proces de observare prin funcțiile de undă ale echipamentelor de măsurăși sistemul aflat în studiu. În plus, în principiu, teoria cuantică trebuie să descrie însuși cercetătorul, observând fenomene folosind echipamente adecvate și studiind rezultatele experimentului... prin funcţiile de undă ale diferiţilor atomi care alcătuiesc acest cercetător„. Aceeași logică se aplică operațiunilor de gătit: toate dispozitivele, uneltele și materiile prime, precum și persoana care le manipulează, constau din atomi care interacționează între ei (totul este conectat la tot), prin urmare nu există sisteme închise și există nu este de unde să obțineți stări curate ale microparticulelor individuale descrise de funcțiile de undă.

Deci, în mecanism, natura „a doua” se dizolvă în „prima” și se uită diferența fundamentală dintre operațiile tehnice asociate activității umane și fenomenele naturale. Filosofia naturală a lui Laplace, care a transformat, în esență, măsurarea (și pregătirea) într-un fenomen, distrugând structura experimentului (1), nu a avut consecințe grave pentru fizica vremii, unde structura (1) încă domnea și nimeni în serios. a luat în considerare problema descrierii operației de măsurare a lungimii unei tije folosind ecuațiile lui Newton.

O situație diferită a apărut în mecanica cuantică a secolului al XX-lea. Aici I. Schrödinger (în „Pisica lui Schrödinger”) și mulți alți fizicieni, repetând raționamentul lui Laplace (până la înlocuirea mecanicii newtoniene cu mecanica cuantică), au dat naștere „problema măsurării în mecanica cuantică” și problema aferentă „ reducerea (colapsul) funcțiilor de undă”.

4. Critica enunțului problemei ca cheie a soluționării acesteia

Toate problemele și paradoxurile mecanicii cuantice, inclusiv „reducerea funcției de undă”, se bazează pe această filozofie naturală mecanicistă. Prin urmare, dacă îl eliminați, atunci paradoxurile se destramă, iar problema „reducerii funcției de undă” se transformă într-o declarație arbitrară. Într-adevăr, esența fizică a „teoriei măsurătorilor cuantice” a lui J. von Neumann constă în luarea în considerare teoretică a sistemelor compozite obținute prin „ciopirea” secvențială a pieselor din dispozitiv și încorporarea lor în sistemul studiat, adică. în partea centrală (Fig. 1), ceea ce duce la o complicare a părții teoretice datorită includerii elementelor părții de măsurare. Dar această procedură nu duce la dificultăți fundamentale și este descrisă de mecanica cuantică obișnuită. „Reducerea funcției de undă” este atribuită manual ca o ipoteză ad-hoc la final, bazată doar pe filozofia naturală mecanicistă. Dacă ultimul argument este considerat nefondat, atunci granița dintre natura „prima” – fenomen și natura „a doua” – devine imediat vizibilă. operațiuni comparatii cu standardul.

Comparația cu un standard este o operație, un act al activității umane și nu un fenomen natural (în experimentul discutat mai sus de V. Ginzburg, interacțiunea unei particule cuantice cu un atom al unei plăci fotografice poate fi inclusă în sistem, dar poziția acestui atom al plăcii fotografice este fixată de un fel de dispozitiv, cum ar fi un micrometru, iar această fixare este o operație care nu poate fi considerată naturală. fenomen). Procedurile de gătit au o calitate similară. Această proprietate a elementelor extreme „operaționale” din formula structurală (1) poate fi numită „non-teoretică” (dar nu în sensul pozitivist al unui „fapt empiric” pur, ci în sensul de apartenență la operații tehnice). Adică la fizică frontieră trece între descrierea teoretică şi operaţii, și nu între „observabil” și „neobservabil” (electronul este neobservabil, dar „pregătit”; parametrii săi sunt neobservabili, dar măsurabili), și nu între microcosmos și „limbajul clasic” (Bohr). Această limită fundamentală este fixată și de Von Neumann. Dar o fixează ca graniță între „observat” și „observator”, interpretându-le în spiritul pozitivismului lui E. Mach: „experiența nu poate conduce decât la afirmații de acest tip - observatorul a experimentat o anumită percepție (subiectivă) , dar niciodată la afirmații precum „: o anumită mărime fizică are o anumită valoare”. Afirm contrariul: o „cantitate fizică” măsurabilă are o „valoare definită” obiectivă, iar „observatorul” poate fi înlocuit cu un automat. Deci, măsurarea (ca și pregătirea) este. o operațiune tehnică, nu un fenomen, ceea ce presupune absența „fenomenului” de „reducere a funcției de undă”, adică. luată de mulți fizicieni drept o „afirmație 1” evidentă, care nu numai că nu este evidentă, ci și falsă. În mecanica cuantică, ca și în alte ramuri ale fizicii, măsurătorile se manifestă mai degrabă decât să schimbe stările.

În ceea ce privește operatorul de proiecție introdus de I. von Neumann și P. Dirac, care acționează asupra funcțiilor de undă, locul acestuia poate fi ilustrat prin exemplul unui „ecran cu fantă”. Conform structurii (1), ecranul cu fantă poate îndeplini diverse funcții în funcție de poziția sa în această structură. În zona de gătit, va acționa ca un filtru care pregătește starea inițială. Poate fi, de asemenea, un element al unui dispozitiv de măsurare. Dar, în ambele cazuri, este inclusă în operațiunile tehnice și este în afara domeniului de aplicabilitate al limbajului funcțiilor de undă, care este aplicabil numai descrierii fenomenelor din partea centrală a (1) și are scopul doar de a descrie „prima” natură. Doar fiind în interiorul sistemului studiat, în cadrul descrierii acestuia, ecranul cu fantă va fi descris (într-o aproximare semiclasică) de către un operator de proiecție.

„Afirmația 2” este, de asemenea, incorectă. Principalul argument în favoarea sa este teza exprimată de von Neumann că, dacă un sistem este supus la două măsurători imediat succesive („nedistructive”, „tip 1” după Pauli), atunci rezultatul celei de-a doua măsurători va coincide cu rezultatul primei . S-a referit la experimentul Compton-Simons privind ciocnirea fotonilor și electronilor. De atunci, s-a acceptat să se considere un fapt experimental bine-cunoscut care confirmă „afirmația 2”. Dar este corectă această interpretare a acestei experiențe? Formularea corectă a problemei despre reangajareîn cadrul mecanicii cuantice standard, bazată pe ecuația Schrödinger, a fost considerată de L. Schiff ca o problemă de calcul a distribuției probabilității excitației a doi atomi într-o cameră cu nori de către o particulă cuantică (electron) care zboară rapid. Cu alte cuvinte, rezultatele experimentale citate de obicei pentru a susține teza lui von Neumann și „afirmații 2”, sunt descrise corect în cadrul mecanicii cuantice standard, ca o problemă legată de schimbarea stării unei particule în timpul a două interacțiuni repetate. De aceea „afirmația 2”și pe baza ei „afirmația 3” sunt de asemenea nefondate.

Astfel, rezultatele experimentale citate de obicei pentru a susține afirmațiile lui von Neumann pot fi descrise în termeni de mecanică cuantică standard fără această afirmație. „Astăzi”, conform lui D.N. Klyshko, „se pare că toate experimentele cunoscute sunt descrise cantitativ de algoritmi standard ai teoriei cuantice și a postulatului lui Born Din nou și din nou, doar adecvarea formalismului cuantic (cu alegerea corectă a modelului) și postulatul lui Born este. Este demn de remarcat faptul că postulatul de proiecție von Neumann-Dirac (în contrast cu postulatul lui Born) nu este aparent utilizat în descrierea cantitativă a experimentelor reale. El, ca și conceptul de reducere parțială, apare doar în raționamentul filosofic natural calitativ . Astăzi, autorii nu cunosc rezultate experimentale care să nu poată fi descrise teoretic în acest fel... Astfel, ajungem la concluzia că „problema reducerii funcţiei de undă” este doar o anumită ipoteză (sau postulat) propusă de. Dirac și von Neumann (1932) și este un exemplu tipic de „cerc vicios”: mai întâi se consideră de la sine înțeles că funcția de undă dintr-un motiv necunoscut este distrusă în afara regiunii de înregistrare (pentru măsurarea tipului de determinare a poziției unui particulă), și atunci aceasta este acceptată ca o lege a naturii, conform binecunoscutei expresii engleze - „adoptat prin repetiție”” . Reducerea este adesea prezentată ca un eveniment „real”. Într-o serie de manuale și monografii, reducerea este declarată unul dintre principalele postulate ale mecanicii cuantice, așa cum se face, de exemplu, în (dar în același timp la pagina 294 se face următoarea notă semnificativă: „... la realizarea o distincție atentă între procedura de pregătire și procedura de măsurare, postulatul proiectiv nu este necesar"). Cu toate acestea, postulatul proiecției von Neumann-Dirac nu este de fapt necesar și niciodata folosit pentru o descriere cantitativă a efectelor observate efectiv. Prin urmare, nu este de mirare că într-o serie de lucrări conceptul de reducere și necesitatea acestuia sunt puse sub semnul întrebării (vezi). De exemplu, potrivit: „... regula de proiecție a lui von Neumann ar trebui considerată ca fiind pur matematică și nu ar trebui să i se acorde niciun sens fizic”.

Deci, postulatele lui Born prezentate în formalismul „teoretic” (vezi începutul acestui articol) oferă tot ceea ce este necesar pentru a compara teoria și experimentul. Acestea sunt postulatele de bază ale mecanicii cuantice, în concordanță cu toate experimentele cunoscute. Conceptul de „reducere a funcției de undă” în momentul măsurării pare redundant. Mai mult decât atât, descrierea efectelor de corelație cuantică în termeni de reducere și terminologie aferentă (nonlocalitate, teleportare (vezi discuția lor în)) duce la pseudo-paradoxuri precum telegraful superluminal. Principala eroare logică care duce la „problema reducerii funcției de undă” (și „paradoxurile” „pisicii lui Schroeditnger” și altele) este ignorarea eterogenității structurii fizicii (1), din care rezultă că măsurare(și gătitul) este nu un fenomen natural, ci o operațiune asociată cu tehnologia umană, care poate face ceea ce natura nu poate. Iar acest lucru are loc în fizică, începând cu teoria căderii unui corp a lui G. Galileo, și nu numai în mecanica cuantică.

Completitudinea mecanicii cuantice nu constă într-o descriere teoretică a mecanicii cuantice a tuturor operațiilor de măsurare (și pregătire), ci, ca și în alte ramuri ale fizicii, în formularea unor fundamente consistente ale mecanicii cuantice, inclusiv operațiunile de măsurare (și pregătire). În acest sens, „noua” mecanică cuantică, creată în 1925-1927, este completă (demonstrează acest lucru prin formularea „teoretică” a fundamentelor). De aceea după 1925-1927. Mecanica cuantică se dezvoltă cu succes ca o știință normală, bazată pe formularea „teoretică” a mecanicii cuantice, iar majoritatea fizicienilor sunt puțin preocupați de problema „reducerii funcției de undă”, adesea nici măcar neștiind despre aceasta.

Literatură

1. Barvinsky A.O., Kamenshchik A.Yu., Ponomarev V.N. Probleme fundamentale de interpretare a mecanicii cuantice. Abordare modernă. M.: MGPI, 1988.

2. Bohm D. Teoria cuantică. M.: Nauka, 1965.

3. Bor N. Lucrări științifice alese. M.: Nauka, vol. 1, 1970. -582 p.; vol.2, 1971.

4. Heisenberg W. Fizica si filozofia. Parte și întreg. (M.: Nauka, 1989)

5. Grigorian A.T., Zubov V.P. Eseuri despre dezvoltarea conceptelor de bază ale mecanicii. M.: Nauka, 1962.

6. Klyshko D.N., Lipkin A.I.„Despre „prăbușirea funcției de undă”, „teoria cuantică a măsurătorilor” și „incomprehensibilitatea” mecanicii cuantice”. Jurnal electronic „Cercetat în Rusia”, 53, pp. 736-785, 2000.

7. Landau L.D., Lifshits E.M. Fizica teoretică în 10 volume M.: Nauka, 1965–1987.

8. Laplace, P. S. Experiență în filosofia teoriei probabilităților: Popul. expunere fundamentele teoriei probabilităților și adjuncții acesteia. M.: Tipo-lit. Kușnerev, 1908.

9. Lipkin A.I. Bazele științelor naturale moderne. Vedere model de fizică, sinergetică, chimie. M.: „Cartea Universității”, 2001.

10. Lipkin A.I. Există un fenomen de „reducere a funcției de undă” atunci când este măsurat în mecanica cuantică? // Progrese în științe fizice, v. 171, N4, 2001, p. 437-444.

11. Lipkin A.I. Mecanica cuantică ca ramură a fizicii teoretice. Formularea sistemului de concepte și postulate inițiale // Probleme actuale ale științei naturii moderne. 2005, numărul 3, p. 31-43.

12. Lipkin A.I. Model obiect-teoretic-operațional al structurii cunoștințelor științifice // Filosofia științei (ed. A.I. Lipkin). M.: EKSMO, 2007.

13. Lipkin A.I. Probleme filozofice ale mecanicii cuantice // Filosofia științei (editat de A.I. Lipkin). M.: EKSMO, 2007.

14. Mach E.. Eseuri științifice populare. Sankt Petersburg: Educație, 1909.

15. Mensky M.B. Mecanica cuantică: noi experimente, noi aplicații și noi formulări ale întrebărilor vechi // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 2000, v. 170, nr. 6, p. 631-648.

16. Mensky M.B. Mecanica cuantică, conștiința și puntea dintre două culturi // Questions of Philosophy, 2004, nr. 6, 64–74.

17. Mensky M.B. Conceptul de conștiință în contextul mecanicii cuantice // Advances in Physical Sciences. 2005. T. 175. Nr. 4. P. 413-435.

18. Neumann von I. Fundamentele matematice ale mecanicii cuantice. M.: Nauka, 1964.

19. Penrose R. Umbre ale minții în căutarea unei științe a conștiinței. Moscova; Izhevsk: Institutul de Calculatoare. cercetare, 2005.

20. Popper K. Teoria cuantică și scindarea în fizică. De la „Postscript” la „Logic of Scientific Discovery” (tradus din engleză, comentariu și postfață de A.A. Pechenkin) M.: Logos, 1998.

21. Sudbury A. Mecanica cuantică și fizica particulelor(M.: Mir, 1989).

22. Fock V.A. Critica opiniilor lui Bohr asupra mecanicii cuantice // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1951, XLV. 1, p. 3–14.

23. Schiff L . Mecanica cuantică (M.: IL, 1959).

24. Einstein A. Culegere de lucrări științifice. Tt. 1-4. M., Science, 1965-1967.

25. Ballentine L E Int. J. Theor. Fiz. 27 , 211 (1988)

26. Braginsky V B, Khalili F Y Măsurarea cuantică(Cambridge Univ.Press, 1992)

27. Compton A.H., Simon A.W. Dirijată Quanta de raze X împrăștiate // Phys.Rev., 1925, v. 26, p. 289–299.

28. Acasă D, Whitaker M A B Interpretări ale măsurătorilor cuantice fără postulatul colapsului // Phys. Lett. 1988, v. A 128, p. 1-3.

29. Margenau H. Measurement in Quantum Mechanics // Annals of Physics (N.Y.), 1963, v. 23, p. 469-485.

30. Namiki M, Pascazio S, în Probleme fundamentale în teoria cuantică// Fiz. Rev. 1993, v. A 44, p. 39-48.

31. Mecanica cuantică fără reducere(Eds. M Sini, J Levy-Leblond) (Bristol: Hilger, 1990).

32. Teoria cuantică și măsurarea (Eds JAWheeler, WH Zurek) (Princeton: Princeton University Press, 1983) p. 168

33. Wigner E.P. Problema măsurării // Amer. J. de fizică, 1963, v. 31, p. 6-15.

Această formulare se bazează pe o viziune mai generală „obiect-teoretică-operațională” a fizicii, care este rezultatul unei analize a două revoluții științifice fundamentale - secolul al XVII-lea. și granițele secolelor XIX–XX. (în perioada de la crearea electrodinamicii maxwelliene până la formularea „noii” mecanici cuantice). În timpul acestuia din urmă, fizica este împărțită în secțiuni separate, fiecare dintre acestea având fundații clare (sub forma unui sistem de principii-postulate), care include definiția principalului (" primar") obiecte ideale (PIO) din această secțiune a fizicii (cum ar fi o particulă mecanică în mecanica clasică și un câmp electromagnetic în electrodinamică), din care sunt construite obiecte ideale „secundare” (SIO) - modele ale diferitelor fenomene (asemănător modului în care în geometrie sunt construite diverse figuri). din puncte și drepte). În același timp, formarea PIO și fundamentele ramurii fizicii nu urmează schema empirico-realistă a pr. Bacon (de la fapte empirice la generalizări empirice (modele) și apoi la legile teoretice generale), care a fost criticată încă din secolul al XVIII-lea. D. Hume și I. Kant, iar în secolul XX. – K. Popper (cu care A. Einstein a fost de acord), și după schema raționalist-constructivistă a lui G. Galileo: de la definirea teoretică a conceptului până la materializarea lui folosind operațiile de pregătire și măsurare discutate mai jos (vidul lui Galileo este acolo unde corpul cade uniform accelerat, cadrul inerțial de referință al lui Newton este locul în care legile lui Newton sunt îndeplinite etc., iar apoi este dată o metodă pentru implementarea lor în materialul empiric). Adică, PIO-urile sunt primare, iar materializarea lor empirică este o aproximare. Pentru VIO, este invers: ele servesc ca model aproximativ pentru fenomenul natural pe care îl descriu. În centrul acesteia, formată la începutul secolului al XX-lea. Forma de prezentare a cunoștințelor fizice conținută în cursurile de fizică teoretică (și altele) se dovedește a fi un obiect fizic (sistem) și stările sale, și nu legi care acționează ca una dintre laturile obiectului (PIO).

Valorile acestor cantități într-un act separat de măsurare nu pot fi comparate cu starea sistemului nici înainte, nici după acest act de măsurare (cu excepția cazului în care este pregătit într-o stare specială „proprie”).

Este reprezentat în lumea de astăzi de oameni de știință de seamă precum E. Wigner și R. Penrose, iar în țara noastră M.B. Mensky și alții.

Această lucrare continuă analiza critică a unor astfel de afirmații începută în.

Am făcut o măsurătoare și am ajuns într-o „proiecție”, am făcut alta – în alta. Dar dacă nu sunt singurul de pe Pământ care face asta? Răspunsul la această întrebare arată astfel: „În orice lume Everettiană, toți observatorii văd același lucru, observațiile lor sunt consecvente între ele.” Adică se dovedește că conștiința este aceeași pentru toată lumea(Episcopul Berkeley într-un loc similar L-a introdus pe Dumnezeu ca observator universal), deși anterior s-a spus că „ conștiința individuală este subiectivă face o alegere (selecție). Pe ce bază se face o afirmație atât de puternică? Pe baza că altfel totul se va prăbuși (nu va exista „liniaritate a evoluției cuantice”) și autorul nu vede altă cale decât să apelează la conștiința omnipotentă, adică una dintre problemele centrale pentru „interpretarea mai multor lumi” (călcâiul lui Ahile) – depășirea „schizometriei” în prezența multor observatori – nu a fost rezolvată.

Cu ce ​​este mai plăcut să trăiești: cu o simplă conștiință a comportamentului probabilistic al obiectelor cuantice și a naturii operaționale a măsurării (care este discutată mai jos) sau cu conștiința „schizometriei” existențelor infinit divizate pentru a „explica” acest probabilist comportamentul obiectelor cuantice este probabil o chestiune de gust, dar nu logic, acesta din urmă nu adaugă nimic la armonie, ceea ce este confirmat de prezentarea sa în, plină de numeroase „există motive de gândire”, „dacă acceptăm această ipoteză” , „pare destul de plauzibil”, „dacă ne identificăm”, etc., care ascund o mulțime de ipoteze ad-hoc arbitrare. Neverificabilitate fundamentală ( „interpretarea lumi multiple nu poate fi verificată experimental”) din această construcție vorbește despre caracterul ei pur natural-filosofic. De asemenea, nu există nicio legătură între interpretarea multi-lumi și „criptografia cuantică” și „calculatorul cuantic”, care folosesc proprietățile (ideile) nu ale interpretării multi-lumi, ci ale stărilor „încurcate” introduse în celebra gândire. experimentul lui Einstein, Podolsky, Rosen, care, în cadrul abordării „teoretice”, a fost revizuit în .

Aceasta amintește de tehnica scenică a lui „Dumnezeu ex Machina” în piesele din secolele XVII-XVIII. (pentru a obține un final fericit în piesă, la sfârșitul acțiunii un zeu antic coboară pe o mașină de scenă și pune totul la locul lui).

O împărțire asemănătoare poate fi găsită la Heisenberg, precum și la G. Margenau, dar acolo este interpretată diferit.

Alături de această „teorie cuantică a măsurării”, există o teorie a măsurătorilor, care, la fel ca în fizica clasică, tratează problemele distingerii măsurării ideale care apare în teoria fizică (și schema (1)) de cea reală. , realizat într-o implementare materială dată pe baza materialelor și instrumentelor disponibile.

La aceasta trebuie adăugat că așa-numita „problema de măsurare cuantică” este adesea considerată ca un amestec de două fenomene: 1) interacțiunea unei particule (sistem) cuantice cu un sistem cvasiclasic sau cu un sistem statistic cuantic, care este descrisă mai degrabă de o matrice de densitate decât de o funcție de undă și 2) de fapt „reducerea funcției de undă”. Dar primul nu prezintă probleme fundamentale.

Această limită, care are un statut logic necesar, este ascunsă în spatele afirmației lui Bohr că „configurația experimentală și rezultatele observațiilor trebuie descrise fără ambiguitate în limbajul fizicii clasice”, „trebuie să fie produse în limbajul obișnuit, completat de terminologia fizicii clasice.” Dar forma lui Bohr de a le identifica este inadecvată. Justificarea lui pentru nevoia de „clasicitate” a instrumentelor se bazează pe afirmația că altfel ar fi imposibil să „spunem ce am făcut și ce am învățat în cele din urmă”. Dar ce sunt „limbajul obișnuit” și „fizica clasică”? Atât limbajul, cât și fizica se dezvoltă. Noi concepte apar împreună cu noi ramuri ale fizicii. Deci la sfârșitul secolului al XIX-lea. Câmpul electromagnetic era un concept „non-clasic” și de neînțeles. Limbajul ne permite, de asemenea, să formulăm noi concepte „non-clasice”.

„Totuși, în orice caz, indiferent cât de departe vom continua calculele - la vasul de mercur al unui termometru, la scara acestuia, la retină sau la celulele creierului - la un moment dat va trebui să spunem: și acest lucru este perceput. de către observator. Aceasta înseamnă că trebuie întotdeauna să împărțim lumea în două părți - sistemul observat și observatorul. În primul dintre ele putem, cel puțin în principiu, să studiem toate procesele fizice atât de detaliat cât ne place; în cel din urmă este lipsit de sens. Poziţie granițele dintre ele sunt extrem de arbitrare… in orice caz această împrejurare nu schimbă nimic în faptul că cu fiecare metodă descrieri această linie trebuie trasă undeva, cu excepția cazului în care totul este în zadar, adică dacă comparația cu experiența ar fi posibilă” (italicele mele. - A.L.) .

Prin urmare, nu există un „dualism ciudat” în mecanica cuantică, constând în „presupunerea prezenței a două tipuri de schimbări în vectorul stărilor”, despre care a vorbit Wigner.

Rezultatul oferă o probabilitate notabilă numai dacă direcția de mișcare a particulei este aproape paralelă atât cu linia care leagă atomii, cât și cu direcția impulsului final al particulei împrăștiate. Acestea. interacțiunea unei particule de înaltă energie în mișcare cu o altă particulă (care poate fi folosită ca „corp de testare” într-o măsurătoare indirectă) în cazul unui transfer de energie scăzută schimbă slab starea acestei particule. O extensie naturală a luării în considerare a perechilor de măsurători succesive este considerată a fi „măsurători continue”, cum ar fi trezirea într-o cameră cu nori.

Inclusiv implementări experimentale reale moderne ale experimentului de gândire Einstein, Podolsky, Rosen (EPR) și „teleportarea” stărilor fotonilor (vezi).

Același lucru se poate spune despre aplicarea conceptului în „teoria cuantică a măsurătorilor” decoerenţă, al cărui scop efectiv este interacțiunea unui sistem cuantic cu un termostat și sisteme formate dintr-un număr mare de atomi (mezosisteme).



 

Ar putea fi util să citiți: