Vloge opazovalca v procesu udeleženega opazovanja. Vloga opazovalca pri vajah načrtovanja kvantne fizike

Nihče na svetu ne razume kvantne mehanike - to je glavna stvar, ki jo morate vedeti o njej. Da, mnogi fiziki so se naučili uporabljati njene zakone in celo napovedovati pojave s pomočjo kvantnih izračunov. Še vedno pa ni jasno, zakaj prisotnost opazovalca določa usodo sistema in ga prisili, da se odloči za eno državo. Teorije in prakse so izbrale primere eksperimentov, na katerih rezultat neizogibno vpliva opazovalec, in poskušale ugotoviti, kaj bo kvantna mehanika naredila s takšnim posegom zavesti v materialno realnost.

Shroedingerjeva mačka

Danes obstaja veliko interpretacij kvantne mehanike, med katerimi ostaja najbolj priljubljena kopenhagenska. Njegova glavna načela sta v dvajsetih letih prejšnjega stoletja oblikovala Niels Bohr in Werner Heisenberg. In osrednji izraz københavnske interpretacije je bila valovna funkcija - matematična funkcija, ki vsebuje informacije o vseh možnih stanjih kvantnega sistema, v katerem se hkrati nahaja.

Po københavnski interpretaciji je mogoče samo z opazovanjem zanesljivo določiti stanje sistema in ga ločiti od ostalih (valovna funkcija le pomaga matematično izračunati verjetnost zaznavanja sistema v določenem stanju). Lahko rečemo, da po opazovanju kvantni sistem postane klasičen: v trenutku preneha soobstajati v več stanjih hkrati v korist enega od njih.

Ta pristop je vedno imel svoje nasprotnike (spomnite se, na primer, "Bog ne igra kocke" Alberta Einsteina), vendar je natančnost izračunov in napovedi terjala svoj davek. Vendar pa je v zadnjem času vedno manj zagovornikov københavnske interpretacije in ne nazadnje je razlog za to zelo skrivnosten hipni kolaps valovne funkcije med merjenjem. Slavni miselni eksperiment Erwina Schrödingerja z ubogo mačko je bil namenjen prav temu, da pokaže nesmiselnost tega pojava.

Spomnimo se torej vsebine eksperimenta. V črno škatlo so shranjeni živa mačka, ampula s strupom in določen mehanizem, ki lahko naključno sproži strup. Na primer en radioaktivni atom, katerega razpad bo razbil ampulo. Natančen čas atomskega razpada ni znan. Znana je samo razpolovna doba: čas, v katerem bo prišlo do razpada s 50-odstotno verjetnostjo.

Izkazalo se je, da za zunanjega opazovalca mačka v škatli obstaja v dveh stanjih hkrati: ali je živa, če je vse v redu, ali mrtva, če je prišlo do razpada in se je ampula zlomila. Obe stanji opisuje mačja valovna funkcija, ki se sčasoma spreminja: bolj ko je stran, večja je verjetnost, da je do radioaktivnega razpada že prišlo. Toda takoj, ko se škatla odpre, se valovna funkcija zruši in takoj vidimo izid knackerjevega poskusa.

Izkazalo se je, da dokler opazovalec ne odpre škatle, bo mačka za vedno balansirala na meji med življenjem in smrtjo in le dejanje opazovalca bo odločilo njeno usodo. To je absurd, na katerega je opozoril Schrödinger.

Elektronska difrakcija

Po raziskavi vodilnih fizikov, ki jo je izvedel The New York Times, je poskus z uklonom elektronov, ki ga je leta 1961 izvedel Klaus Jenson, postal eden najlepših v zgodovini znanosti. Kaj je njeno bistvo?

Obstaja vir, ki oddaja tok elektronov proti zaslonu fotografske plošče. In na poti teh elektronov je ovira - bakrena plošča z dvema režama. Kakšno sliko lahko pričakujete na zaslonu, če si elektrone predstavljate le kot majhne nabite kroglice? Dve osvetljeni črti nasproti rež.

V resnici se na zaslonu prikaže veliko bolj zapleten vzorec izmenjujočih se črnih in belih črt. Dejstvo je, da se elektroni pri prehodu skozi reže ne začnejo obnašati kot delci, ampak kot valovi (tako kot so lahko fotoni, delci svetlobe, hkrati valovi). Nato ti valovi medsebojno delujejo v vesolju, ponekod oslabijo in okrepijo drug drugega, posledično pa se na zaslonu pojavi zapletena slika izmeničnih svetlih in temnih trakov.

V tem primeru se rezultat poskusa ne spremeni in če se elektroni pošljejo skozi režo ne v neprekinjenem toku, ampak posamično, je lahko celo en delec hkrati val. Celo en elektron lahko hkrati preide skozi dve reži (in to je še eno pomembno stališče københavnske interpretacije kvantne mehanike - predmeti lahko hkrati kažejo svoje "običajne" materialne lastnosti in lastnosti eksotičnih valov).

Toda kaj ima opazovalec s tem? Kljub temu, da se je njegova že tako zapletena zgodba še bolj zapletla. Ko so fiziki v podobnih poskusih poskušali s pomočjo instrumentov zaznati, skozi katero režo je elektron dejansko šel, se je slika na zaslonu dramatično spremenila in postala »klasična«: dve osvetljeni območji nasproti rež in brez izmenjujočih se črt.

Kot da elektroni ne bi hoteli pokazati svoje valovne narave pod budnim pogledom opazovalca. Prilagodili smo se njegovi instinktivni želji po preprosti in razumljivi sliki. mistik? Obstaja veliko enostavnejša razlaga: nobenega opazovanja sistema ni mogoče izvesti brez fizičnega vpliva nanj. Toda k temu se bomo vrnili malo kasneje.

Ogrevan fuleren

Poskusi o uklonu delcev niso bili izvedeni samo na elektronih, ampak tudi na veliko večjih objektih. Na primer, fulereni so velike zaprte molekule, sestavljene iz desetin ogljikovih atomov (na primer, fuleren s šestdesetimi ogljikovimi atomi je po obliki zelo podoben nogometni žogi: votla krogla, sestavljena iz peterokotnikov in šesterokotnikov).

Pred kratkim je skupina z dunajske univerze pod vodstvom profesorja Zeilingerja poskušala v tovrstne poskuse vnesti element opazovanja. Da bi to naredili, so z laserskim žarkom obsevali premikajoče se molekule fulerena. Nato so molekule, razgrete od zunanjega vpliva, začele svetiti in s tem opazovalcu neizogibno razkrile svoje mesto v prostoru.

Skupaj s to inovacijo se je spremenilo tudi obnašanje molekul. Pred začetkom popolnega nadzora so fulereni dokaj uspešno obhajali ovire (izkazali valovne lastnosti), kot so elektroni iz prejšnjega primera, ki so šli skozi neprozoren zaslon. Toda kasneje, s pojavom opazovalca, so se fulereni umirili in se začeli obnašati kot popolnoma zakoniti delci snovi.

Hladilna dimenzija

Eden najbolj znanih zakonov kvantnega sveta je Heisenbergovo načelo negotovosti: nemogoče je istočasno določiti položaj in hitrost kvantnega predmeta. Bolj natančno kot merimo gibalno količino delca, manj natančno lahko izmerimo njegov položaj. Toda učinki kvantnih zakonov, ki delujejo na ravni drobnih delcev, so običajno neopazni v našem svetu velikih makro objektov.

Zato so toliko dragocenejši nedavni poskusi skupine profesorja Schwaba iz ZDA, v katerih kvantni učinki niso bili dokazani na ravni istih elektronov ali molekul fulerena (njihov značilni premer je okoli 1 nm), ampak na nekoliko bolj oprijemljivem predmet - majhen aluminijast trak.

Ta trak je bil pritrjen na obeh straneh, tako da je bila njegova sredina obešena in je lahko vibrirala pod zunanjimi vplivi. Poleg tega je bila poleg traku naprava, ki je lahko z visoko natančnostjo zabeležila njegov položaj.

Posledično so eksperimentatorji odkrili dva zanimiva učinka. Prvič, nobena meritev položaja predmeta ali opazovanje traku ni minila, ne da bi za njo pustila sled - po vsaki meritvi se je položaj traku spremenil. Eksperimentatorji so grobo povedano določili koordinate traku z veliko natančnostjo in s tem po Heisenbergovem principu spremenili njegovo hitrost in s tem poznejši položaj.

Drugič in povsem nepričakovano so nekatere meritve povzročile tudi ohladitev traku. Izkazalo se je, da lahko opazovalec že s svojo prisotnostjo spremeni fizične lastnosti predmetov. Sliši se povsem neverjetno, a v čast fizikom povejmo, da niso bili na izgubi - zdaj skupina profesorja Schwaba razmišlja, kako bi odkriti učinek uporabili za hlajenje elektronskih čipov.

Zamrzovalni delci

Kot veste, nestabilni radioaktivni delci v svetu ne razpadajo le zaradi poskusov na mačkah, ampak tudi povsem sami. Poleg tega je za vsak delec značilna povprečna življenjska doba, ki se lahko pod budnim pogledom opazovalca poveča.

Ta kvantni učinek je bil prvič napovedan že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, njegova briljantna eksperimentalna potrditev pa se je pojavila v članku, ki ga je leta 2006 objavila skupina Nobelovega nagrajenca fizika Wolfganga Ketterleja na Tehnološkem inštitutu v Massachusettsu.

V tem delu smo preučevali razpad nestabilnih vzbujenih atomov rubidija (razpad na atome rubidija v osnovnem stanju in fotone). Takoj po pripravi sistema in vzbujanju atomov so jih začeli opazovati – osvetljevali so jih z laserskim žarkom. V tem primeru je opazovanje potekalo v dveh načinih: neprekinjeno (sistemu se stalno dovajajo majhni svetlobni impulzi) in pulzno (sistem občasno obsevamo z močnejšimi impulzi).

Dobljeni rezultati so se odlično ujemali s teoretičnimi napovedmi. Zunanji svetlobni vplivi dejansko upočasnijo razpad delcev, kot bi jih vrnili v prvotno stanje, daleč od razpada. Poleg tega obseg učinka za oba proučevana režima prav tako sovpada z napovedmi. In največja življenjska doba nestabilnih vzbujenih atomov rubidija je bila podaljšana za 30-krat.

Kvantna mehanika in zavest

Elektroni in fulereni prenehajo izkazovati svoje valovne lastnosti, aluminijaste plošče se ohladijo, nestabilni delci pa zamrznejo v svojem razpadu: pod vsemogočnim pogledom opazovalca se svet spreminja. Kaj ni dokaz vpletenosti našega uma v delo sveta okoli nas? Morda sta imela Carl Jung in Wolfgang Pauli (avstrijski fizik, Nobelov nagrajenec, eden od pionirjev kvantne mehanike) prav, ko sta rekla, da je treba zakone fizike in zavesti obravnavati kot komplementarne?

A to je le še korak stran od rutinskega spoznanja: ves svet okoli nas je bistvo našega uma. Grozljivo? (»Ali res mislite, da Luna obstaja samo, ko jo pogledate?« je Einstein komentiral principe kvantne mehanike). Potem se poskusimo spet obrniti na fizike. Še več, zadnja leta jim postaja vse manj všeč köbenhavnska interpretacija kvantne mehanike s skrivnostnim kolapsom funkcijskega vala, ki jo nadomešča drug, precej prizemljen in zanesljiv izraz - dekoherenca.

Bistvo je naslednje: v vseh opisanih opazovalnih poskusih so eksperimentatorji neizogibno vplivali na sistem. Osvetlili so ga z laserjem in namestili merilne instrumente. In to je splošno, zelo pomembno načelo: ne morete opazovati sistema, meriti njegovih lastnosti, ne da bi z njim sodelovali. In kjer je interakcija, pride do spremembe lastnosti. Še več, ko kolos kvantnih objektov sodeluje z majhnim kvantnim sistemom. Večna, budistična nevtralnost opazovalca je torej nemogoča.

Prav to pojasnjuje izraz "dekoherenca" - nepopravljiv proces kršitve kvantnih lastnosti sistema med njegovo interakcijo z drugim, večjim sistemom. Med takšno interakcijo kvantni sistem izgubi svoje prvotne lastnosti in postane klasičen ter se »podredi« velikemu sistemu. To pojasnjuje paradoks s Schrödingerjevo mačko: mačka je tako velik sistem, da ga preprosto ni mogoče izolirati od sveta. Sam miselni eksperiment ni povsem pravilen.

Vsekakor pa dekoherenca v primerjavi z realnostjo kot aktom kreacije zavesti zveni veliko bolj umirjeno. Morda celo preveč miren. Navsezadnje s tem pristopom celoten klasični svet postane en sam velik dekoherenčni učinek. In po mnenju avtorjev ene najresnejših knjig na tem področju iz takšnih pristopov logično izhajajo tudi izjave, kot sta »na svetu ni delcev« ali »na fundamentalni ravni ni časa«.

Ustvarjalni opazovalec ali vsemogočna dekoherenca? Izbirati morate med dvema zloma. Toda zapomnite si – zdaj so znanstveniki vedno bolj prepričani, da so osnova naših miselnih procesov prav tisti razvpiti kvantni učinki. Kjer se torej konča opazovanje in začne realnost - vsak izmed nas mora izbrati.

Nevmešavanje opazovalca, razen če ga povzročijo posebej določeni pogoji (kot v primeru opazovanja z udeleženci), velja za skoraj glavni postulat znanstvene metode. Vendar pa je v družboslovju to izjemno težko doseči. Pri tem so končni rezultati v veliki meri odvisni od osebnosti opazovalca in njegovega odnosa do preučevanih pojavov. Navsezadnje je opazovanje metoda zbiranja informacij, ki temelji na neposrednem stiku med raziskovalcem in predmetom preučevanja.

Ni vključen opazovanje. V idealnem primeru bi moral znanstvenik med opazovanjem brez udeležencev postati tako rekoč neviden. Ker je ideal nedosegljiv, se mora opazovalec obnašati tako, da se mu posveča čim manj pozornosti, da zmanjša motnje, ki jih vnaša v opazovani pojav. Zanj so kontraindicirana svetla (vpadljiva) oblačila, ekstravaganca vedenja in pretirano izkazovanje zanimanja za preučevane dogodke. Imeti mora stabilno psiho, flegmatičen temperament, sposobnost ohranjanja zbranosti med nenadnimi spremembami situacije, potrpežljivost in stabilnost pri ohranjanju položaja zunanjega opazovalca.

Vključeno opazovanje. Pri tem bo opazovalec potreboval sposobnost hitrega in učinkovitega navezovanja stikov s tujci, družabnost, dobronamernost, taktnost, zadržanost in strpnost (strpnost do drugih ljudi).

IN laboratorij Opazovanja, ki se izvajajo v umetno ustvarjenih pogojih, povečujejo pomen raziskovalčeve sposobnosti uravnavanja teh pogojev in nadzora nad njihovim vplivom na opazovano, kot tudi lastnosti, kot so celovitost in natančnost, tehnična pismenost (v povezavi z uporabo avdiovizualnih sredstev opazovanja) .

IN polje opazovanja, ki se izvajajo v običajnem družbenem življenju in dajejo bolj objektivne informacije, imajo posebno vlogo poznavanje pomenov neverbalnih reakcij ljudi (nasmehi, geste), delovni spomin, analitično mišljenje opazovalca, njegova sposobnost razlikovanja od vsakega druge posamezne znake preučevanega predmeta, da svojo pozornost porazdeli na vse te znake in jo preusmeri na enega od njih.

Standardizirano opazovanje, za katerega so značilni jasno formalizirani postopki in instrumenti, pomeni večjo sposobnost opazovalca, da se osredotoči na podrobnosti in samokontrolo, pa tudi točnost, delavnost in pedantnost.

Nestandardizirano opazovanje, ko večina elementov, ki jih je treba registrirati, ni vnaprej določenih, zahteva v marsičem ravno nasprotno – solidno teoretično usposobljenost s področja sociologije, psihologije, socialne psihologije in konfliktologije, sposobnost spremljanja z enako pozornostjo vsaj 5. -7 parametrov situacije, sposobnost hitrega preklopa pozornosti, ne da bi se osredotočili na samo eno manifestacijo kategorije opazovanja.

Poročilo: Vloga opazovalca v kvantni mehaniki

Aleksej Mazur

Glavni problem kvantne mehanike je vprašanje, kaj se zgodi, ko se valovna funkcija zmanjša. Zakaj se ravno valovanje elektrona »realizira« na eni točki fotografske plošče? Ali je naša nesposobnost »izračunati«, katera od razpoložljivih možnosti se »uresniči«, temeljni zakon narave ali posledica nepopolnosti metod in instrumentov, ki jih uporabljamo? Sam proces redukcije je tako neopazen kot črta obzorja ali osnova mavrice. Kdaj se to zgodi? V trenutku interakcije valovne funkcije s fotografsko ploščo, ki je »klasičen« objekt, ali v trenutku eksperimentatorjevega »opazovanja« fotografske plošče? In kaj dela »opazovalca« tako posebnega, da mu je dana pravica do izbire, po kateri od možnih poti bo svet šel naprej?

Poskusimo ugotoviti, kje je meja med »klasičnim« in kvantnim objektom. Ko sem bil študent (in morda le študentje danes postavljajo taka vprašanja), sta moj oče V.A. Mazur in njegov prijatelj A.V. Proces »opazovanja« je proces interakcije valovne funkcije z napravo, ki ima tako kompleksno valovno funkcijo, da je ni mogoče izračunati. Zato je klasičen objekt. Rezultat interakcije valovne funkcije elektrona s takim objektom je nepredvidljiv in verjetnosten po naravi, vendar ne zato, ker je to temeljni zakon narave, temveč zato, ker so naše raziskovalne metode nepopolne. Ker so želeli poenostaviti model »opazovanja«, so hipotetično postavili tak poskus. Posnamemo ravninski val vpada elektrona na idealno ravno fotografsko ploščo, sestavljeno iz vodikovih atomov, razporejenih v šahovnici. Vsi atomi so v osnovnem stanju. Izračunati rezultat interakcije ni težko. Valovna funkcija plošče po interakciji je vsota N (kjer je N število atomov v plošči) členov, od katerih ima vsak "težo" 1/N. Prvi člen je, da je atom številka 1 vzbujen, ostali so v osnovnem stanju, drugi člen je, da je atom številka 2 vzbujen, ostali so v osnovnem stanju itd. Sklep, ki sta ga iz tega naredila moj oče in A.V. Gainer, je, da takšna plošča ni klasičen objekt, ampak ostaja kvantna, medtem ko so prave plošče strukturirane precej zapleteno, da bi bile klasične.

Predlagam, da se njihov hipotetični eksperiment pripelje do konca in razmisli, kaj se bo zgodilo po interakciji te plošče z opazovalcem. Seveda ne moremo simulirati valovne funkcije opazovalca. Toda nekatere analogije se zdijo povsem očitne. Torej, naš "kvantni" opazovalec je pogledal to fotografsko ploščo. Kaj se bo zgodilo z njegovo valovno funkcijo? Kot lahko zlahka razumete, se bo razdelil na N členov. Običajno jih lahko imenujemo na naslednji način: prvi člen - opazovalec vidi vzbujen atom številka 1, drugi člen - opazovalec vidi vzbujen atom številka 2 itd. Zdi se, da se nam je spet izognil trenutek redukcije. A poglejmo subjektivne občutke opazovalca. Recimo, da je ta poskus izvedel trikrat. Kot lahko vidite, ima njegova valovna funkcija že N kubičnih členov. In tu je prišlo do znižanja. Recimo, da je srečal "klasičnega" in ne "kvantnega" opazovalca, ki ga je vprašal o rezultatih teh poskusov. In od N kubičnih členov našega "kvantnega" opazovalca bo ostal samo eden. Vendar upoštevajte, da bo trdno prepričan, da je v prvem primeru videl vzbujen atom, recimo številko 27, v drugem - 3 in v tretjem - 137. V njem ne bodo ostali spomini na druge člene njegove valovne funkcije . O teh "subjektivnih" občutkih bo povedal »klasičnemu« opazovalcu.

Iz tega vidimo, da proces redukcije morda sploh ni povezan s procesom »opazovanja«. V trenutku »opazovanja« ni opazovalec tisti, ki »izbere« enega od možnih stanj sveta, ampak sam »razpade« na komponente. Vsak od teh izrazov ustreza izrazom "merjenega" predmeta. Predpostavimo, da do zmanjšanja na splošno pride zelo redko. Enkrat na leto npr. Vsi opazovalci, vključno z vami in mano, po redukciji ne bodo imeli pojma, da so imele naše valovne funkcije druge, "nerealizirane" člene.

Očitno ni posebne potrebe po »implementaciji« kot taki. Izhajala je iz subjektivnega občutka tistih opazovalcev, ki so »videli«, kako se je od enako verjetnih možnosti naključno »uresničila« le ena. Navsezadnje noben člen opazovalčeve valovne funkcije ne vsebuje informacij o drugih členih.

Tu naletimo na vprašanje, kaj je »jaz« opazovalca. Zlahka je razumeti, da "subjekt" ni celoten sklop "komponent", ampak le ena izmed njih. Še več, kateri koli. To pomeni, da človek ni "svetovna linija", ampak "drevo", razvejne točke pa so trenutki "opazovanja", ampak preprosto trenutki interakcije z zunanjim svetom. In to, kot razumete, ne zadeva samo ljudi.

Slika sveta, ki se pojavi po spoznanju zgoraj navedenega, je videti naravnost fantastična. Zgodilo se je vse, kar se je lahko zgodilo. Vse izgubljene priložnosti so realizirane, obstajajo v istem svetu in prostoru z nami, a nimajo vpliva na nas. In treba je priznati, da je ta slika sveta neposredna posledica zakonov kvantne mehanike in ne prazne špekulacije piscev psevdoznanstvene fantastike.

Skeptiki seveda lahko rečejo – kakšne so posledice teh argumentov? Nimajo nobenega praktičnega pomena. To ne drži povsem.

Prvič, postane očitno, da ni meje med kvantnim in klasičnim objektom. Trenutek redukcije za naš subjektivni »jaz« se dejansko zgodi v trenutku opazovanja. Vendar nismo mi tisti, ki naredimo nekaj svetu, ampak svet naredi nekaj nam. A zaradi poenostavitve lahko opustimo koncept redukcije in smo ponosni na to, da vsak »uresničuje« svoj svet.

Drugič, poskus, ki je bil izveden v poznih štiridesetih ali zgodnjih petdesetih, je enostavno razložljiv. Neki delec je razpadel na dva drobca, od katerih je vsak letel v nasprotni smeri. Ker je delec v trenutku razpada miroval, so bile vse smeri leta 1. fragmenta enako verjetne. Toda drugi je moral po zakonu o ohranitvi gibalne količine leteti ravno v nasprotno smer. Detektorji drobcev so bili nameščeni tako, da je bila časovna razlika med "ujemanjem" drobcev manjša, kot bi bila potrebna, da svetloba potuje od enega detektorja do drugega (da bi odpravili možen vpliv rezultatov na enem detektorju na rezultate na drugi). Paradoks je bil, da sta bili valovni funkciji obeh fragmentov »realizirani« usklajeno drug proti drugemu, v skladu z zakoni ohranjanja, toda fizike je begalo - kako valovna funkcija fragmenta številka dve »ve«, da zmanjšanje valovanja je prišlo do funkcije fragmenta številka ena? Ugotovite hitreje od svetlobne hitrosti?

Kot zdaj razumemo, se zmanjšanje fragmenta številka dve ne zgodi v trenutku njegove interakcije z detektorjem, temveč v trenutku interakcije opazovalca z detektorjem, tako da vzročno-posledična razmerja niso prekinjena.

Opazovalec je tu zunanji, tako kot pri opazovanju brez udeležencev, vendar se subjekti običajno ne zavedajo namena opazovanja. Raziskovalec se domisli nekakšne legende, ki pojasnjuje njegovo prisotnost na kraju dogodka.
Za opazovalca-udeleženca je, kot da »opazovanje spremlja opazovanje«, na primer med intervjujem ali eksperimentom. Novinar se nenehno preizkuša v tej vlogi.
Udeleženec opazovalec ne skriva svojih ciljev in tisti, ki jih opazuje, to vedo. Med dolgotrajnim opazovanjem se udeleženci situacije navadijo na prisotnost opazovalca in ga pogosto ne opazijo več.
Udeleženec deluje s popolno vključenostjo v situacijo; Ponavadi so pravi cilji opazovanja skriti in raziskovalec ali novinar postane polnopravni član opazovane skupine. Če to traja dlje časa, lahko opazovalec izgubi objektivnost, razvije svoje odnose s člani skupine, svoje preference.
Klasičen primer takšnega opazovanja je pokazal ameriški sociolog, sodelavec na univerzi Harvard, W. White, ki je tri leta in pol (1936–1939) preučeval kriminalne skupine emigrantov iz Italije, ki so se naselili v svojih slumih. Nastala je knjiga Street Corner Society.
V novinarstvu se ta tehnika imenuje »Novinar zamenja poklic«, o čemer smo že govorili. Pisatelji in novinarji so pogosto uporabljali opazovanje, ki je bilo podobno sociološkemu. Številne eseje Gorkega in Pisemskega lahko imenujemo sociološke, tako kot Čehovljev »Otok Sahalin« in »Zapiske iz mrtve hiše«* Dostojevskega.
Novinarska tehnika, imenovana »Novinar zamenja poklic«, je blizu sociološki. To je metoda, ki jo sociologi imenujejo participativno opazovanje. Mihail Kolcov je delal kot taksist in o tem napisal zanimiv esej. Novinar Izvestie Anatolij Gudimov je pogosto menjal poklice. Kot rezultat se je pojavila knjiga "Skrivnost poklica nekoga drugega". Splošno znana je zgodba o nemških novinarjih, ki so preoblečeni v delavce emigrante delali v nemškem rudniku in z njimi delili vse tegobe njihovega dela in življenja. In zdaj novinarji pogosto uporabljajo metodo udeleženega opazovanja.
Kaj je vključeno v strukturo predmeta opazovanja? To je koristno vedeti tako za novinarje kot za sociologe. Po V. A. Yadovu lahko opazimo:
- splošne značilnosti družbenega položaja, področja dejavnosti (proizvodnja, politika, družinsko življenje, struktura prostega časa itd.);
- pravila in predpisi, ki urejajo stanje objekta kot celote, stopnjo samoregulacije predmeta opazovanja;
- značilnosti tipičnosti opazovanega predmeta glede na druge predmete v dani situaciji (ekološko okolje, področje življenjske dejavnosti, stanje družbene zavesti itd.);
- subjekti in udeleženci družbenega dogajanja (različne sociodemografske skupine), njihovi odnosi (uradni in neuradni);
- cilji dejavnosti in družbeni interesi, splošni in skupinski interesi, formalni in neformalni, usklajevanje ali nasprotje interesov;
- struktura dejavnosti: spodbude, motivi, sredstva za doseganje ciljev (po vsebini in moralni presoji), po intenzivnosti dejavnosti (produktivna, reproduktivna, intenzivna, umirjena), rezultati (materialni in duhovni proizvodi);
- rednost in pogostost opazovanih dogodkov.
Najbogatejše gradivo za opazovanje, ki ga lahko uporabijo novinarji, ki pišejo o vojni, so seznami vprašanj za raziskovanje, ki so nam jih zapustili znani ruski sociologi v 19. – začetku 20. stoletja. Spoznajmo enega od fragmentov takih programov. G. E. Shumakov, medicinski znanstvenik (1873–1927), eden od ustanoviteljev ruske psihiatrije, sodeloval v rusko-japonski vojni 1904–1905, je bil lečeči zdravnik. Sestavil je zelo zanimiva vprašanja za preučevanje stanja udeležencev rusko-japonske vojne*.
Kakšno je stanje duha: ob prejemu povelja za odhod iz bivaka v boj; pri premikanju izven ognjene krogle; pri gibanju in stanju pod puškinim ognjem (na dolge razdalje, kratke razdalje, salve, rafali ipd.), mitraljezom (kako vpliva ritmično delovanje mitraljeza), topništvom (shimoz, šrapneli, bombe ipd.). ). Vpliv zvoka letenja izstrelkov, njihove eksplozije, zastrupitve s plinom itd. Vpliv zgoščenega ognja, po območjih, v bojni enoti, v rezervi, v konvoju. Stanje duha med delovanjem našega topništva in sovražnika.
Med napadom in bajonetnim udarcem; z uspehom in neuspehom, z jasno nalogo in negotovostjo; pri daljšem parkiranju; v primeru lakote, podhranjenosti, pomanjkanja spanja, žeje itd.
Med obrambo: vpliv utrdb, jarkov, umetnih ovir (bližnje, oddaljene), lokalnih objektov, zapor, vrzeli, min itd. Po prejemu informacije o umiku, med bočnim (zadnjim) ognjem.
Stanje duha po poškodbah in izgubah (prvih in naslednjih). Stanje po bitki. Čakam na naslednjo borbo.
Spontani impulz naprej, kako in kaj je bil povzročen. Panika med prepirom, vzroki in ukrepi za zaustavitev.
Vpliv na duševno stanje verskih čustev, ljubezni do domovine, občutkov dolžnosti, ponosa, sramu, vzajemne koristi, nagrad, discipline, kazni itd. Vpliv alkohola na duševno stanje v boju – pred in po to« (str. 633).
Osupljivo poznavanje vojaških razmer je raziskovalcu omogočilo, da je do najmanjših podrobnosti predvidel pogoje, ki bi lahko vplivali na duševno stanje vojakov. Ali ne bi bilo koristno, če bi novinar, ki potuje po vročih točkah, enako podrobno skiciral načrt opazovanj?
Enako zanimiv del programa opazovanja je povezan s samoopazovanjem in opazovanjem vedenja drugih v vojnih razmerah. Selektivno predstavimo nekatere elemente načrta.

A.I. Lipkin

Moskovski inštitut za fiziko in tehnologijo (državna univerza), Moskva

»V resnici ima vsak filozof svojo domačo znanost in vsak naravoslovec ima svojo domačo filozofijo, vendar so te domače znanosti v večini primerov nekoliko zastarele in zaostale« [E. maks, Spoznanje in zablode. M., 2003, str. 38]

Upoštevani so fizikalni in filozofski temelji "problema" "zmanjšanja valovne funkcije". Pokaže se, da so temelji problema filozofski, ne fizični, rešitev tega problema pa je v pravilni postavitvi vprašanja in upoštevanju teoretično-operacijske heterogenosti strukture fizike, ne pa v uvajanju zavesti v temelje kvantne mehanike.

1. Uvod

Podana je bila »teoretična« formulacija, nastala v letih 1925–1927. kvantna mehanika, ki vsebuje jasno izjavo temeljnih principov (postulatov), vsebovanih v delih Schrödingerja, Borna, Heisenberga in Bohra (v bistvu tako jasna kot v teoriji relativnosti). V klasifikaciji K. Popperja ustreza "tretji" (po "kopenhagenski" (Bohr, Born, Heisenberg itd.) In "antikopenhagenski" (Einstein, de Broglie, Schrödinger itd.) "interpretaciji" ( natančneje, »paradigma«) kvantne mehanike, tista, ki jo uporabljajo fiziki, ki se ukvarjajo s kvantno mehaniko, je trditev, da 1) v kvantni mehaniki stanje fizičnega sistema ne določajo vrednosti, ampak ampak z verjetnostnimi porazdelitvami vrednosti ustreznih merljivih količin (to je naravna posplošitev koncepta stanja v fiziki); iz tega sledi, da 2) ena meritev ne pove ničesar o stanju sistema in je za določitev porazdelitve verjetnosti z meritvijo potreben precej dolg niz meritev, 3) z izračunom pa je to mogoče storiti z uporabo »verjetnostna interpretacija valovne funkcije« (običajno imenovana M. Born je povezana le s slednjo, vendar vključuje tudi prva dva, zato vse tri združujem pod imenom »postulati M. Borna«);. To je med fiziki zelo razširjena ideja (vsaj jaz sem se tega naučil med študijem na Moskovskem inštitutu za fiziko in tehnologijo), ki zaradi neke zgodovinske tradicije izpade iz filozofske razprave o problemih kvantne mehanike. " Teoretično""Razlaga" povzema določbe "Københavnske razlage" dne popolnost kvantne mehanike in verjetnostni tip opisa, ki se uporablja za posamezne kvantne objekte, vendar navaja, da stanje kvantnega sistema obstaja ne glede na to, ali je izmerjeno ali ne . V tej formulaciji ni "paradoksov" in ni pojava "redukcije (kolapsa) valovne funkcije".

Vendar pa obstaja (tudi med fiziki) razširjena tradicija filozofske razprave o problemih kvantne mehanike, kjer sta tako »paradoksi« (»Schröditngerjeva mačka« in drugi) kot problem »zmanjšanja (kolapsa) valovne funkcije«. razpravljali in v prizadevanju, da bi jih rešili, gredo tako daleč, da zatrjujejo vključenost zavesti v formalizem kvantne mehanike. Tako sloviti fizik W. Heitler po določilih »kopenhagenske« razlage pride do zaključka, da »se opazovalec pojavlja kot nujen del celotne strukture, opazovalec pa je z vso polnostjo svojih zmožnosti zavesten biti.” Trdi, da s prihodom kvantne mehanike »delitve sveta na 'objektivno realnost zunaj nas' in 'nas', samozavedajoče se zunanje opazovalce, ni več mogoče ohraniti. Subjekt in objekt postaneta neločljiva drug od drugega. " Popper meni, da Heitler tukaj podaja »jasno formulacijo doktrine o vključitvi subjekta v fizični objekt, doktrine, ki je v takšni ali drugačni obliki prisotna v Heisenbergovih »fizikalnih principih kvantne teorije« in v mnogih drugih ... ” [cit. do 20, str. 74]. Zato velja posebej razmisliti o temeljih vseh teh trditev, ki se poleg tega izkažejo za ne fizične, temveč filozofske (svetovne nazore).

2. Formulacija "problema zmanjšanja (kolapsa) valovne funkcije"

Za lažjo analizo razdelimo formulacijo problema "zmanjšanja (kolapsa) valovne funkcije" na naslednje trditve:

izjava 1: merjenje je pojav, ki ga mora opisati kvantna teorija;

izjava 2: v jeziku kvantne teorije je ta pojav opisan kot trenutna sprememba valovne funkcije sistema od Y=S k c k |b k > (na splošno v Diracovi notaciji, kjer je |b k > lastna funkcija za operator izmerjeno količino b) do | b 1 ñ z verjetnostjo |c 1 | 2 (po Bornovem pravilniku); ta skok se imenuje " zmanjšanje (ali kolaps) valovne funkcije";

izjava 3: takega prehoda Schrödingerjeva enačba ne opisuje in se zato izkaže za " nezakonito"z vidika enačb standardne kvantne mehanike. Iz zadnje trditve (na podlagi prvih dveh) sklepamo, da je nepopolnost sodobne kvantne mehanike in potreba po dodatnem razvoju njenih temeljev bistvo, saj časa von Neumanna, je bil mišljen s "problemom redukcije (kolapsa) valovnih funkcij".

Iz poskusa rešitve tega problema z razširitvijo »koebenhavnske interpretacije« zraste posebna smer v filozofiji kvantne mehanike (na stičišču »koebenhavnskega« (»Bohr«) in »anti-koebenhavnskega« (»Einstein«). ) »interpretacije« kvantne mehanike). Von Neumann deli glavne teze kopenhagenovcev o verjetnostnem opisu in o tem, da dejanje merjenja generira stanje, pokaže, da slednje vodi do novega problema, s čimer dodaja še en klasični »paradoks« v zakladnico antikopenhagenovcev, v podporo njihovi tezi o nedokončanosti (nedokončnosti) sodobne kvantne mehanike. Za rešitev tega problema v tridesetih letih 20. stoletja. sam von Neumann (v svoji klasični knjigi) ponuja uvod v formulacijo kvantne mehanike s strani opazovalca, v drugi polovici 20. st. – zavest in takšna eksotika, kot je interpretacija mnogih svetov Everetta – Wheelerja – DeWitta.

Pri slednjem se predpostavlja, da vsaka komponenta v superpoziciji |Y>=S k c k |b k > "odgovarja ločenemu svetu. Vsak svet ima svoj kvantni sistem in svojega opazovalca, stanje sistema in stanje pa opazovalca lahko imenujemo proces "cepitve" svetov, merljiva količina b ima določeno vrednost b i , in prav to vrednost vidi opazovalec.« Po mnenju M.B. ... Zavest opazovalca je razslojena, razdeljena v skladu z načinom, kako je kvantni svet razslojen na številne alternativne klasične svetove.« V tem primeru »med merjenjem ne pride do redukcije in različne komponente superpozicije ustrezajo različnim klasičnim svetovom, ki so enako resnični. Vsak opazovalec se znajde tudi v stanju superpozicije, tj. kvantno cepitev»opazovalec«), v vsakem od svetov obstaja »dvojnik«, ki se zaveda, kaj se dogaja v tem svetu« (»zaradi jasnosti lahko domnevamo, da je vsak opazovalec »razdeljen« na veliko dvojnih opazovalcev, enega za vsakega Everettovih svetov«) (ta razcepitev zavesti zelo spominja na tisto, kar se v psihiatriji imenuje shizofrenija(grško shizo - delim)). Temu je M.B. Mensky dodaja izjavo, "da mora izbor alternativ opraviti zavest." M.B. Mensky et al verjamejo, da je pot skozi takšno interpretacijo in zavest edina alternativa pojavu »zmanjšanja valovne funkcije«. Ampak ali je?

V predgovoru k članku M.B. Mensky "Koncept zavesti v kontekstu kvantne mehanike" V.L. Ginzburg piše: »Ne razumem, zakaj je tako imenovana redukcija valovne funkcije nekako povezana z zavestjo opazovalca. Na primer, v dobro znanem uklonskem eksperimentu gre elektron skozi reže in nato »piko«. ” se pojavi na zaslonu (fotografski plošči), se pravi, da se izve, kam je elektron zadel... Seveda bo opazovalec naslednji dan po poskusu videl pike na ekranu in mi ni jasno, kakšna posebna vloga njegove zavesti ima opraviti s tem." To je normalen fizični položaj, ki izhaja iz Galileja in Newtona: fizik se ukvarja s predmeti in operacijami (merjenje stanj, priprava sistema), ki so ločeni od specifičnega »opazovalca« in njegove (ali njihove) zavesti, tj. objektivizirano. Te operacije so jasno opisane in ni pomembno, kdo jih bo izvajal, Petrov, Ivanov ali mitraljez. Če se verjame, da ni tako, to ni več fizika, ampak nekaj drugega.

Na podlagi česa skušajo nekateri fiziki v temelje fizike vpeljati zavest? Ta osnova je prispodoba, da v kvantni mehaniki obstaja problem merjenja, ki vodi do paradoksov redukcije (kolapsa) valovne funkcije. Hkrati se zatrjuje 1) obstoj tega problema, 2) potreba za njeno rešitev vpeljati opazovalca oziroma zavest v kvantno mehaniko (katera taka zavest - res nihče ne ve, zato pa se ji lahko očita vse). velja za najšibkejšega v srednjem veku, in A. Einstein je opozoril: »Če želite kaj izvedeti od teoretičnih fizikov o metodah, ki jih uporabljajo, vam svetujem, da se trdno držite enega načela: ne poslušajte, kaj govorijo. , ampak raje preučite njihova dejanja ..." ("O metodi teoretične fizike" (1933)).

V zvezi s tem podrobneje analizirajmo ta problem. Da bi to naredili, nadaljujmo z opisom V.L. Ginzburga: »Če opišemo stanje elektrona po njegovi interakciji z atomi na fotografski plošči z uporabo valovne funkcije,« pravi, »potem bo ta funkcija očitno drugačna od prvotne. ena in, recimo, lokalizirana na "točki" na zaslonu. To se običajno imenuje redukcija valovne funkcije."

V tem " očitno"je koren celotnega problema. To "očitno" leži v osnovi prvotne formulacije problemov "zmanjšanja (kolapsa) valovne funkcije" in "kvantnega merjenja" v . Zato se ustavimo pri tem " očitno" in analizirati, kaj je za tem. Kaj " očitno"? Očitno je, da merjenje je interakcija, je pojav, ki ga je mogoče teoretično opisati, in vse brez sledu. To pomeni, da je "izjava 1" (iz zgornjih treh izjav) očitna. Ampak ali je? "Pojavila se je točka" in "prišlo je do kolapsa valovne funkcije" nista enakovredni izjavi. Prvo je eksperimentalno dejstvo, drugo je le možna interpretacija tega dejstva. Ker slednja v marsičem ni fizikalne, ampak filozofske (naravoslovne) narave in se nanaša na temelje fizike, je treba te temelje analizirati. Zdi se mi, da bo majhen izlet v zgodovino marsikaj pojasnil.

3. Eksperimentalna struktura in mehanična redukcija

Moderna fizika se je rodila v 17. stoletju, njen izvor sta Galilejeva teorija o padcu telesa in Newtonova dinamika (mehanika). Prvi je določil temelj razlika med novo fiziko in špekulativno naravno filozofijo. Bistvo te razlike je bila zahteva materializacija uporabo špekulativnih konstrukcij kuhanje (<П|) физической системы (например, гладкой наклонной плоскости, шарика, его помещения на определенной высоте) и meritve(|In>) ustrezne količine (čas, razdalja, hitrost), ki nakazujejo prisotnost standardi in primerjalne operacije s standardom. Te operacije so bile izposojene od tehnologije. Kot rezultat, heterogeni " operativno-teoretični»struktura fizičnega eksperimenta (ki jo je podal Fock v kontekstu spora z Bohrom), ki izraža najpomembnejše značilnosti »znanstvene revolucije 17. stoletja«:

<П| X(T) |И>. (1)

Tukaj srednji del ustreza teoretičnemu modelu pojava (objekta ali procesa) ali pojavu samemu, če modela ni, in gre za čisto eksperimentalno študijo (ki nas za zdaj ne bo zanimala). Pri tem sta zelo pomembni dve točki: 1) namreč delovni deli <П| и |И> ločiti fiziko od špekulativne naravne filozofije; 2) te operacije so poseben material, ta tehnične operacije, ne naravni pojavi.

Tako je v stari Grčiji znanost o naravi ustrezala naravni filozofiji (na primer atomizmu Demokrita), ki je zgradila ontološke modele "prve narave", in sosednji fiziki Aristotela, ki jo je opredelil kot znanost o gibanju. Hkrati pa Aristotelova filozofija, naravna filozofija in fizika niso imele nič skupnega s tehnologijo (mehaniko strojev), s pomočjo katere je mojster uspel prelisičiti naravo. Tehnologija je »druga narava«, ki predpostavlja obstoj »prve narave«, ki je predmet naravne filozofije. Od časov stare Grčije do sodobnega časa je prevladovala ideja, da je »področje mehanike področje tehnične dejavnosti, tiste procese, ki se v naravi kot taki ne dogajajo brez sodelovanja in človeški poseg. Predmet mehanike so pojavi, ki se dogajajo »v nasprotju z naravo«, tj. v nasprotju s tokom fizikalnih procesov, na osnovi »umetnosti« (tecnh) ali »trika« (mhcanh)… »Mehanski« problemi… predstavljajo samostojno področje, in sicer področje operacije z orodji in stroji, področje “umetnosti”... Mehanika je razumljena kot neke vrste “umetnost”, umetnost izdelovanja orodij in naprav, ki pomagajo premagovati naravo...” V 17. stoletju zadevni vrstici sta se premikali ločeno. Matematična naravoslovna filozofija (za katero je značilna metafora "knjiga narave, napisana v jeziku matematike") je iskala zakone naravnega gibanja - "zakone narave", neodvisno od človekove dejavnosti. Ni naključje, da se Newtonovo slavno delo imenuje "Matematični principi naravne filozofije" in ne "mehanika", kot se je ta veja fizike imenovala pozneje. Stroje je ustvarila umetnost strojnih inženirjev (včasih z uporabo mehanike-fizike, kot je to storil Huygens pri izračunu urnega mehanizma), bistvo stroja so določili ljudje in ga zreducirali na določene funkcije. Človeška dejanja so bila v nasprotju z naravnimi pojavi, To so bili dve različni področji – območji »druge« in »prve« narave.

Za Galileja se ti dve črti sekata in povzročata fizikalni poskus in novo naravoslovje - fizika, ki je v razviti obliki predstavljen v Newtonovih »Matematičnih principih naravne filozofije«. Ta nova fizika uporablja operacije priprave in merjenja, ki so "druge" narave. Tisti. v strukturi (1) je srednji člen pojav, ki pripada »prvi« naravi, ki je predmet raziskovanja s fizikalnimi (naravoslovnimi) pojmovnimi sredstvi, skrajni členi pa so tehnična sredstva, ki pripadajo »drugi« naravi. Najpomembnejša točka strukture (1), ki tvori novo celoto, je, da ti skrajni člani niso pojavi, ampak operacije, dejanja osebe, katere koli osebe ali celo avtomata. to. struktura (1) vključuje poleg empiričnega pojava in njegove teorije tudi preparacijske operacije (<П|) и измерения (|И>), ki so izposojeni iz tehnologije in imajo drugačno (»drugo«) naravo.

Vendar pa je v začetku 19. st. P. Laplace ustvarja naravna filozofija novega tipa, v katerem se zdi, da uporablja koncepte Newtonove mehanike, vendar brez skrajnih operativnih delov. Posledično po zunanjem vtisu izhajajo iz fizike, v resnici pa so tipični čisto špekulativni naravoslovni koncepti. To naravno filozofijo so poimenovali mehanizem. to mehanizem ima več vidikov. Prvič, to je univerzalni determinizem, ki zanika svobodno voljo: »Vsak pojav, ki se zgodi, je povezan s prejšnjim ... sedanje stanje vesolja moramo obravnavati kot posledico njegovega prejšnjega stanja in kot vzrok poznejšega ena." »Najsvobodnejša volja ne more povzročiti teh dejanj brez motivacijskega razloga« (v bistvu so tu vsa živa bitja reducirana na kompleksen stroj, ki prevzame neko zunanjo silo kot vir dejavnosti). Drugič, zanikanje naključnosti - naključnost je "samo manifestacija nevednosti, katere pravi vzrok smo mi sami."

Toda najpomembnejša lastnost mehanizma za nas je redukcionizem, vse reducira na mehaniko (v 19. stoletju - klasična). Bistvo tega redukcionizma in hkrati odnos fizikov do tega je zelo jasno izrazil ugledni fizik in filozof s konca 19. stoletja. E. Mach: »Kot v navdihnjeni zdravici, posvečeni znanstvenemu delu 18. stoletja,« pravi, zvenijo pogosto citirane besede velikega Laplacea: »Intelekt, ki mu pripadajo vse sile narave in relativni položaji vse mase bi bile podane za trenutek in ki bi bile dovolj močne, da bi te podatke podvrgli analizi, bi lahko v eni formuli predstavljale gibanje največjih mas in najmanjših atomov; nič mu ne bi bilo neznano, tako preteklost kot prihodnost bi bili odprti njegovemu pogledu." Laplace je hkrati razumel, kako je to mogoče dokazati, in možganski atomi... Na splošno je Laplaceov ideal komajda tuj veliki večini sodobnih naravoslovcev ...« Ta laplaceovska redukcionistična logika, ki temelji na tezi - vse je narejeno iz atomov, atomi se podrejajo fizikalnim zakonom, zato se mora vse podrejati fizikalnim zakonom(za Laplace – Newtonove zakone dinamike in gravitacije), v 20. st. na podlagi zakonov kvantne mehanike E. Schrödinger in številni drugi ugledni fiziki ponavljajo skoraj besedo za besedo: »Če je kvantna teorija sposobna podati popoln opis vsega, kar se lahko zgodi v vesolju, potem bi morala biti sposobna opisati tudi sama proces opazovanja skozi valovne funkcije merilne opreme in sistem, ki ga proučujemo. Poleg tega mora kvantna teorija načeloma opisovati raziskovalca samega, opazovanje pojavov z ustrezno opremo in proučevanje rezultatov eksperimenta... skozi valovne funkcije različnih atomov, ki sestavljajo tega raziskovalca". Ista logika velja za kuhanje: vse naprave, orodja in surovine, pa tudi oseba, ki z njimi manipulira, so sestavljeni iz atomov, ki medsebojno delujejo (vse je povezano z vsem), zato ni zaprtih sistemov in nikjer ni mogoče dobiti čistih stanj posameznih mikrodelcev, opisanih z valovno funkcijo.

Torej se v mehanizmu »druga« narava raztopi v »prvi« in pozablja se temeljna razlika med tehničnimi operacijami, povezanimi s človeško dejavnostjo, in naravnimi pojavi. Laplaceova naravna filozofija, ki je merjenje (in pripravo) v bistvu spremenila v fenomen in uničila strukturo eksperimenta (1), ni imela hujših posledic za takratno fiziko, kjer je še vedno vladala struktura (1) in nihče resneje obravnaval vprašanje opisa operacije merjenja dolžine palice z uporabo Newtonovih enačb.

Drugačna situacija je nastala v kvantni mehaniki 20. stoletja. Tu so I. Schrödinger (v "Schrödingerjevi mački") in številni drugi fiziki, ki so ponavljali Laplaceovo razmišljanje (do zamenjave Newtonove mehanike s kvantno mehaniko), povzročili "problem merjenja v kvantni mehaniki" in s tem povezan problem " zmanjšanje (kolaps) valovnih funkcij."

4. Kritičnost postavitve problema kot ključ do njegove rešitve

Vsi problemi in paradoksi kvantne mehanike, vključno z "zmanjšanjem valovne funkcije", temeljijo na tej mehanični naravni filozofiji. Torej, če ga odstranite, paradoksi razpadejo in problem "zmanjšanja valovne funkcije" se spremeni v poljubno izjavo. Dejansko je fizikalno bistvo "teorije kvantnih meritev" J. von Neumanna sestavljeno iz teoretičnega obravnavanja sestavljenih sistemov, pridobljenih z zaporednim "odrezovanjem" delov iz naprave in njihovim vključevanjem v proučevani sistem, tj. v osrednji del (slika 1), kar vodi do zapleta teoretičnega dela zaradi vključevanja elementov merilnega dela. Toda ta postopek ne povzroča temeljnih težav in ga opisuje običajna kvantna mehanika. »Zmanjšanje valovne funkcije« je na koncu ročno pripisano kot ad hoc hipoteza, ki temelji le na mehanični naravni filozofiji. Če zadnji argument štejemo za neutemeljenega, postane meja med »prvo« naravo – pojavom in »drugo« naravo – takoj vidna. operacije primerjave s standardom.

Primerjava s standardom je operacija, dejanje človeške dejavnosti in ne naravni pojav (v poskusu, ki ga je obravnaval zgoraj V. Ginzburg, je mogoče v sistem vključiti interakcijo kvantnega delca z atomom fotografske plošče, toda položaj tega atoma na fotografski plošči je fiksiran z nekakšno napravo, kot je mikrometer, in ta fiksacija je postopek, ki ga ni mogoče šteti za naravnega pojav). Postopki kuhanja imajo podobno kakovost. To lastnost skrajnih »operacijskih« elementov v strukturni formuli (1) lahko imenujemo »neteoretična« (vendar ne v pozitivističnem smislu čistega »empiričnega dejstva«, temveč v smislu pripadnosti tehničnim operacijam). Se pravi v fiziki meja prehaja med teoretičnim opisom in operacijami, in ne med »opazljivim« in »neopazljivim« (elektron je neopazljiv, a »pripravljen«; njegovi parametri so neopazljivi, a merljivi) in ne med mikrokozmosom in »klasičnim jezikom« (Bohr). To temeljno mejo je določil tudi Von Neumann. Vendar ga določi kot mejo med »opazovanim« in »opazovalcem«, ki ju interpretira v duhu pozitivizma E. Macha: »izkušnja lahko vodi le do tovrstnih izjav - opazovalec je doživel določeno (subjektivno) percepcijo. , nikoli pa izjavam, kot je »: določena fizikalna količina ima določeno vrednost.« Trdim nasprotno: merljiva »fizikalna količina« ima objektivno »določeno vrednost«, »opazovalca« pa je mogoče nadomestiti z avtomatom. Torej, merjenje (kot priprava) je. tehnična operacija, ne pojav, kar implicira odsotnost »fenomena« »redukcije valovne funkcije«, tj. mnogi fiziki jemljejo kot očitno »izjavo 1«, ki ni samo očitna, ampak tudi napačna. V kvantni mehaniki, tako kot v drugih vejah fizike, meritve manifestirajo, namesto da spremenijo stanja.

Kar zadeva projekcijski operater, ki sta ga predstavila I. von Neumann in P. Dirac in deluje na valovne funkcije, lahko njegovo mesto ponazorimo na primeru "zaslona z režo". Glede na strukturo (1) lahko špranjsko sito opravlja različne funkcije, odvisno od njegovega položaja v tej strukturi. V območju priprave bo deloval kot filter, ki pripravlja začetno stanje. Lahko je tudi element merilne naprave. Toda v obeh primerih je vključeno v tehnične operacije in je izven obsega uporabnosti jezika valovnih funkcij, ki je uporaben samo za opis pojavov v osrednjem delu (1) in je namenjen le opisovanju »prve« narave. Šele znotraj proučevanega sistema bo zaslon z režo (v polklasičnem približku) v okviru njegovega opisa opisal projekcijski operater.

Tudi "izjava 2" ni pravilna. Glavni argument v njen prid je teza, ki jo je izrazil von Neumann, da če je sistem izpostavljen dvema takoj zaporednima meritvama (»nedestruktivni«, »tip 1« po Pauliju), bo rezultat druge meritve sovpadal z rezultat prvega. Skliceval se je na Compton-Simonsov eksperiment o trčenju fotonov in elektronov. Od takrat je bilo sprejeto, da se šteje za dobro znano eksperimentalno dejstvo, ki potrjuje "izjava 2". Toda ali je ta interpretacija te izkušnje pravilna? Pravilna formulacija problema o ponovna zaroka v okviru standardne kvantne mehanike, ki temelji na Schrödingerjevi enačbi, jo je L. Schiff obravnaval kot problem izračuna verjetnostne porazdelitve vzbujanja dveh atomov v oblačni komori z letečim hitrim kvantnim delcem (elektronom). Z drugimi besedami, eksperimentalni rezultati, ki se običajno navajajo v podporo von Neumannovi tezi in "izjave 2", so pravilno opisani v okviru standardne kvantne mehanike, kot problem o spremembi stanja delca med dvema ponovljenima interakcijama. Zato "izjava 2" in na podlagi tega "izjava 3" so tudi neutemeljene.

Tako je mogoče eksperimentalne rezultate, ki se običajno navajajo v podporo von Neumannovim trditvam, opisati v smislu standardne kvantne mehanike brez te trditve. »Danes,« pravi D. N. Klyshko, »so očitno vsi znani eksperimenti kvantitativno opisani s standardnimi algoritmi kvantne teorije in Bornovega postulata, ki se znova in znova potrjuje le ustreznost kvantnega formalizma (s pravilno izbiro modela) in Bornovega postulata. Omeniti velja, da se postulat von Neumann-Diracove projekcije (v nasprotju z Bornovim postulatom) očitno nikoli ne uporablja v kvantitativnem opisu resničnih eksperimentov. Tako kot koncept delne redukcije se pojavlja le v splošnem kvalitativnem naravoslovnem sklepanju. Danes avtorji ne poznajo nobenih eksperimentalnih rezultatov, ki jih ne bi mogli teoretično opisati na ta način ... Tako pridemo do zaključka, da je "problem redukcije valovne funkcije" le določena hipoteza (ali postulat), ki jo je predlagal Dirac in von Neumann (1932) in je tipičen primer "začaranega kroga": najprej je samoumevno, da je valovna funkcija iz neznanega razloga uničena zunaj območja registracije (za merjenje vrste določanja položaja delca ), potem pa je to sprejeto kot naravni zakon, po znanem angleškem izrazu - "sprejeto s ponavljanjem"" . Redukcija je pogosto predstavljena kot "pravi" dogodek. V številnih učbenikih in monografijah je redukcija razglašena za enega glavnih postulatov kvantne mehanike, kot je to storjeno na primer v (vendar je na strani 294 hkrati pomembna opomba: »... pri izdelavi natančno razlikovanje med postopkom priprave in postopkom merjenja, projektivni postulat ni potreben"). Vendar postulat von Neumann-Diracove projekcije dejansko ni potreben in nikoli uporabljen za kvantitativni opis dejansko opaženih učinkov. Zato ni presenetljivo, da se v številnih delih dvomi o konceptu redukcije in njeni nujnosti (glej). Na primer, v skladu z "...von Neumannovo projekcijsko pravilo je treba obravnavati kot čisto matematično in mu ne smemo pripisovati nobenega fizičnega pomena."

Torej Bornovi postulati, predstavljeni v “teoretičnem” formalizmu (glej začetek tega članka), zagotavljajo vse, kar je potrebno za primerjavo teorije in eksperimenta. To so osnovni postulati kvantne mehanike, skladni z vsemi znanimi eksperimenti. Koncept "zmanjšanja valovne funkcije" v času merjenja se zdi odveč. Poleg tega opis kvantnih korelacijskih učinkov v smislu redukcije in sorodne terminologije (nelokalnost, teleportacija (glej njihovo razpravo)) vodi do psevdoparadoksov, kot je superluminalni telegraf. Glavna logična napaka, ki vodi do "problema redukcije valovne funkcije" (in "paradoksov" "Schroeditngerjeve mačke" in drugih), je ignoriranje heterogenosti strukture fizike (1), iz katere sledi, da merjenje(in kuhanje) je ni naravni pojav, temveč delovanje, povezano s človeško tehnologijo, ki zmore tisto, česar narava ne more. In to se dogaja v fiziki, začenši s teorijo o padcu telesa G. Galileja, in ne samo v kvantni mehaniki.

Popolnost kvantne mehanike ni sestavljena iz teoretičnega kvantnomehanskega opisa vseh merilnih (in pripravljalnih) operacij, temveč, kot v drugih vejah fizike, v oblikovanju doslednih temeljev kvantne mehanike, vključno z merilnimi (in pripravljalnimi) operacijami. V tem smislu je "nova" kvantna mehanika, ustvarjena v letih 1925-1927, popolna (to dokazuje "teoretična" formulacija temeljev). Zato je po letih 1925-1927. Kvantna mehanika se uspešno razvija kot običajna veda, ki temelji na "teoretični" formulaciji kvantne mehanike, večina fizikov pa se malo ukvarja s problemom "redukcije valovne funkcije", pogosto sploh ne vedo zanj.

Literatura

1. Barvinsky A.O., Kamenshchik A.Yu., Ponomarev V.N. Temeljni problemi interpretacije kvantne mehanike. Sodoben pristop. M.: MGPI, 1988.

2. Bohm D. Kvantna teorija. M.: Nauka, 1965.

3. Bor N. Izbrana znanstvena dela. M.: Nauka, letnik 1, 1970. -582 str.; zvezek 2, 1971.

4. Heisenberg W. Fizika in filozofija. Del in celota. (M.: Nauka, 1989)

5. Grigorjan A.T., Zubov V.P. Eseji o razvoju osnovnih konceptov mehanike. M.: Nauka, 1962.

6. Klyshko D.N., Lipkin A.I."O "kolapsu valovne funkcije", "kvantni teoriji meritev" in "nerazumljivosti" kvantne mehanike." Elektronska revija "Raziskano v Rusiji", 53, str. 736-785, 2000.

7. Landau L.D., Lifshits E.M. Teoretična fizika v 10 zvezkih M.: Nauka, 1965–1987.

8. Laplace, P. S. Izkušnje v filozofiji teorije verjetnosti: Popul. razstava temelje teorije verjetnosti in njenih dodatkov. M.: Tipo-lit. Kušnerev, 1908.

9. Lipkin A.I. Temelji sodobnega naravoslovja. Modelski pogled na fiziko, sinergetiko, kemijo. M.: "Univerzitetna knjiga", 2001.

10. Lipkin A.I. Ali obstaja pojav "zmanjšanja valovne funkcije", merjen v kvantni mehaniki? // Advances in Physical Sciences, v. 171, N4, 2001, str. 437-444.

11. Lipkin A.I. Kvantna mehanika kot veja teoretične fizike. Oblikovanje sistema začetnih konceptov in postulatov // Aktualna vprašanja sodobne naravoslovne znanosti. 2005, številka 3, str. 31-43.

12. Lipkin A.I. Objektno-teoretično-operacijski model strukture znanstvenega znanja // Filozofija znanosti (ur. A.I. Lipkin). M.: EKSMO, 2007.

13. Lipkin A.I. Filozofski problemi kvantne mehanike // Filozofija znanosti (urednik A.I. Lipkin). M.: EKSMO, 2007.

14. Mach E.. Poljudnoznanstveni eseji. Sankt Peterburg: Vzgoja, 1909.

15. Mensky M.B. Kvantna mehanika: novi eksperimenti, nove aplikacije in nove formulacije starih vprašanj // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 2000, v. 170, št. 6, str. 631-648.

16. Mensky M.B. Kvantna mehanika, zavest in most med dvema kulturama // Vprašanja filozofije, 2004, št. 6, 64–74.

17. Mensky M.B. Koncept zavesti v kontekstu kvantne mehanike // Advances in Physical Sciences. 2005. T. 175. št. 4. str. 413-435.

18. Neumann von I. Matematični temelji kvantne mehanike. M.: Nauka, 1964.

19. Penrose R. Sence uma v iskanju znanosti o zavesti. Moskva; Izhevsk: Inštitut za računalništvo. raziskave, 2005.

20. Popper K. Kvantna teorija in razcep v fiziki. Od "Postskriptuma" do "Logike znanstvenega odkritja" (prevod iz angleščine, komentar in pogovor A. A. Pechenkin) M.: Logos, 1998.

21. Sudbury A. Kvantna mehanika in fizika delcev(M.: Mir, 1989).

22. Fock V.A. Kritika Bohrovih pogledov na kvantno mehaniko // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1951, XLV. 1, str. 3–14.

23. Schiff L . Kvantna mehanika (M.: IL, 1959).

24. Einstein A. Zbirka znanstvenih del. Tt. 1-4. M., Znanost, 1965-1967.

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

26. Braginsky V B, Khalili F Y Kvantna meritev(Cambridge Univ.Press, 1992)

27. Compton A.H., Simon A.W. Usmerjeni kvanti razpršenih rentgenskih žarkov // Phys.Rev., 1925, v. 26, str. 289–299.

28. Home D, Whitaker M A B Interpretacije kvantnega merjenja brez postulata kolapsa // Phys. Lett. 1988, v. A 128, str. 1-3.

29. Margenau H. Merjenje v kvantni mehaniki // Annals of Physics (N.Y.), 1963, v. 23, str. 469-485.

30. Namiki M, Pascazio S, in Temeljni problemi kvantne teorije// Phys. Rev. 1993, v. A 44, str. 39-48.

31. Kvantna mehanika brez redukcije(Ur. M Sini, J Levy-Leblond) (Bristol: Hilger, 1990).

32. Kvantna teorija in merjenje (ur. JAWheeler, W H Zurek) (Princeton: Princeton University Press, 1983) str. 168

33. Wigner E.P. Problem merjenja // Amer. J. fizike, 1963, v. 31, str. 6-15.

Ta formulacija temelji na bolj splošnem "objektno-teoretično-operacijskem" pogledu na fiziko, ki je rezultat analize dveh temeljnih znanstvenih revolucij - 17. stol. in meje 19.–20. (v obdobju od nastanka Maxwellove elektrodinamike do oblikovanja »nove« kvantne mehanike). Med slednjim je fizika razdeljena na ločene dele, od katerih ima vsak jasne temelje (v obliki sistema načel-postulatov), ki vključuje opredelitev glavnega (" primarni") idealni predmeti (PIO) tega dela fizike (kot je mehanski delec v klasični mehaniki in elektromagnetno polje v elektrodinamiki), iz katerega so zgrajeni »sekundarni« idealni objekti (SIO) - modeli različnih pojavov (podobno kot se v geometriji gradijo različni liki). iz točk in črt). Hkrati pa oblikovanje PIO in temeljev veje fizike ne sledi empirično-realistični shemi Fr. Bacon (od empiričnih dejstev do empiričnih posplošitev (vzorcev) in nato do splošnih teoretskih zakonitosti), ki je bil kritiziran že v 18. stoletju. D. Hume in I. Kant ter v 20. st. – K. Popper (s katerim se je strinjal A. Einstein) in po racionalistično-konstruktivistični shemi G. Galileja: od teoretične opredelitve pojma do njegove materializacije z uporabo spodaj obravnavanih operacij priprave in merjenja (Galilejev vakuum je telo pada enakomerno pospešeno, Newtonov vztrajnostni referenčni sistem je mesto, kjer so izpolnjeni Newtonovi zakoni itd., nato pa je podana metoda za njihovo implementacijo v empirični material). Se pravi, PIO so primarni, njihova empirična materializacija pa je približek. Pri VIO je ravno obratno: služijo kot približen model naravnega pojava, ki ga opisujejo. V središču tega, ki je nastal do začetka 20. stol. Oblika predstavitve fizičnega znanja, ki ga vsebujejo tečaji teoretične fizike (in drugi), se izkaže kot fizični objekt (sistem) in njegova stanja, ne pa zakoni, ki delujejo kot ena od strani objekta (PIO).

Vrednosti teh količin v ločenem merilnem dejanju ni mogoče primerjati s stanjem sistema pred ali po tem merilnem dejanju (razen če je pripravljen v posebnem "lastnem" stanju).

Danes jo v svetu predstavljajo tako ugledni znanstveniki, kot sta E. Wigner in R. Penrose, pri nas pa M.B. Mensky in drugi.

To delo nadaljuje kritično analizo tovrstnih izjav, ki se je začela l.

Naredil sem eno meritev in končal v eni "projekciji", naredil sem drugo - v drugi. Kaj pa, če nisem edini na Zemlji, ki to počne? Odgovor na to vprašanje je videti takole: "V katerem koli Everettovem svetu vsi opazovalci vidijo isto stvar, njihova opažanja so skladna med seboj." Se pravi, izkaže se, da zavest je pri vseh enaka(škof Berkeley je na podobnem mestu predstavil Boga kot univerzalnega opazovalca), čeprav je bilo prej rečeno, da " individualna zavest je subjektivna naredi izbiro (selekcijo)". Na podlagi česa je podana tako močna izjava? Na podlagi tega, da se bo sicer vse podrlo (ne bo "linearnosti kvantne evolucije") in avtor ne vidi druge poti kot pokličite vsemogočno zavest. Eno od osrednjih vprašanj »interpretacije mnogih svetov« (njena Ahilova peta) – premagovanje »shizometrije« v prisotnosti številnih opazovalcev – ni rešeno.

S čim je bolj prijetno živeti: s preprosto zavestjo verjetnostnega vedenja kvantnih objektov in operativne narave merjenja (o čemer razpravljamo v nadaljevanju) ali z zavestjo o »shizometriji« neskončno razcepljenih eksistenc za »razlago« te verjetnosti Obnašanje kvantnih objektov je verjetno stvar okusa, vendar brez logičnega slednje ne dodaja ničesar k harmoniji, kar potrjuje njegova predstavitev v, polnem številnih "obstajajo razlogi za razmišljanje", "če sprejmemo to hipotezo" , »se zdi precej verjetno«, »če se poistovetimo« ipd., ki skrivajo veliko poljubnih ad hoc hipotez. Temeljna nepreverljivost ( "interpretacije mnogih svetov ni mogoče eksperimentalno preveriti") te konstrukcije govori o njenem čisto naravnofilozofskem značaju. Prav tako ni povezave med interpretacijo mnogih svetov in »kvantno kriptografijo« ter »kvantnim računalnikom«, ki ne uporabljajo lastnosti (idej) interpretacije mnogih svetov, temveč »zapletenih« stanj, uvedenih v znameniti misli eksperiment Einsteina, Podolskega, Rosena, ki je bil v okviru »teoretičnega« pristopa pregledan l.

To spominja na odrsko tehniko »God ex Machina« v igrah 17.–18. (da bi dosegli srečen konec v predstavi, se na koncu dogajanja starodavni bog spusti na odrski stroj in vse postavi na svoje mesto).

Podobno delitev najdemo pri Heisenbergu, pa tudi pri G. Margenauu, le da se tam razlaga drugače.

Ob tej »kvantni teoriji meritev« obstaja teorija meritev, ki se tako kot v klasični fiziki ukvarja z vprašanji razlikovanja idealne meritve, ki se pojavi v fizikalni teoriji (in shemi (1)) od realne. , izvedemo v dani materialni izvedbi na podlagi razpoložljivih materialov in instrumentov.

K temu je treba dodati, da se tako imenovani "kvantni merilni problem" pogosto obravnava kot mešanica dveh pojavov: 1) interakcija kvantnega delca (sistema) s kvaziklasičnim sistemom ali s kvantnim statističnim sistemom, ki je opisana z matriko gostote in ne z valovno funkcijo, in 2) dejansko "zmanjšanje valovne funkcije". Toda prvi ne predstavlja nobenih temeljnih težav.

Prav ta meja, ki ima logično nujen status, se skriva za Bohrovo izjavo, da morajo biti »eksperimentalna postavitev in rezultati opazovanj nedvoumno opisani v jeziku klasične fizike«, »morajo biti izdelani v običajnem jeziku, dopolnjenem z terminologijo klasične fizike." Toda Bohrova oblika njihove identifikacije je neustrezna. Njegova utemeljitev potrebe po »klasičnosti« inštrumentov temelji na trditvi, da drugače ne bi bilo mogoče »povedati, kaj smo naredili in česa smo se na koncu naučili«. Toda kaj sta "navadni jezik" in "klasična fizika"? Razvijata se jezik in fizika. Novi pojmi se pojavljajo skupaj z novimi vejami fizike. Torej ob koncu 19. stol. Elektromagnetno polje je bilo »neklasičen« in nerazumljiv pojem. Jezik nam omogoča tudi oblikovanje novih »neklasičnih« konceptov.

»Vendar pa v vsakem primeru, ne glede na to, kako daleč bomo nadaljevali z izračuni - do živosrebrne posode termometra, do njegove lestvice, do mrežnice ali do možganskih celic - bomo na neki točki morali reči: in to je zaznano s strani opazovalca To pomeni, da svet moramo vedno deliti na dva dela – na opazovani sistem in na opazovalca. V prvem med njimi lahko vsaj načeloma kolikor hočemo podrobno proučujemo vse fizikalne procese; v slednjem je brez pomena. Položaj meje med njimi so zelo poljubne… Vendar ta okoliščina ne spremeni ničesar v tem, da pri vsaki metodi opisi je treba to črto nekje potegniti, razen če je vse zaman, se pravi, če bi bila možna primerjava z izkušnjami« (poševno moje. - A.L.) .

Zato v kvantni mehaniki ni "čudnega dualizma", sestavljenega iz "predpostavke o prisotnosti dveh vrst sprememb v vektorju stanj", o katerem je govoril Wigner.

Rezultat daje opazno verjetnost le, če je smer gibanja delca skoraj vzporedna tako s črto, ki povezuje atome, kot s smerjo končnega momenta razpršenega delca. Tisti. interakcija gibajočega se visokoenergijskega delca z drugim delcem (ki ga lahko uporabimo kot »testno telo« pri posredni meritvi) v primeru nizkega prenosa energije šibko spremeni stanje tega delca. Naravna razširitev upoštevanja parov zaporednih meritev se šteje za "neprekinjene meritve", kot je sled v oblaku.

Vključno s sodobnimi resničnimi eksperimentalnimi izvedbami miselnega eksperimenta Einstein, Podolsky, Rosen (EPR) in »teleportacijo« fotonskih stanj (glej).

Enako lahko rečemo o uporabi koncepta v "kvantni teoriji meritev" dekoherenca, katerega dejanski obseg je interakcija kvantnega sistema s termostatom in sistemov, sestavljenih iz velikega števila atomov (mezosistemov).

Morda bi bilo koristno prebrati: