Кто такой наблюдатель в физике и в чём его проблема?

Вопрос наблюдателя - штука очень запутанная и интересная. Из множества научно-популярных статей мы знаем, что квантовая система (или квантовая частица), описываемая волновой функцией, становится "реальной" только в тот момент, когда всё это пронаблюдали.

Такая вольная трактовка явления вызывает множество предположений и порой уже сложно понять, осталась ли наука наукой, или мы уже начинаем фантазировать. Иногда эта формулировка приводит к тому, что всё сводится к "если мы не видим Луну, то её не существует".

Путаница, как я понимаю, начинается с принципа суперпозиции для квантовых частиц. Этот принцип подразумевает, что объект может находиться во всех своих состояниях сразу, но только одно состояние является наиболее вероятным в конкретной системе. Для того, чтобы это описать, используется знаменитая волновая функция, которая в момент наблюдения коллапсирует. Именно это и заставляет думать, что любое измерение или наблюдение определяет реальность.

На самом деле наблюдением или измерением будет правильно называть само взаимодействие системы с квантовым объектом. Это может быть просто визуальный контроль, а может быть взаимодействие с некоторым прибором.

По крайней мере я так в итоге понял этот момент. На всякий случай добавлю, что это именно моё понимание вопроса.

Термин «наблюдатель» в квантовой механике не обязательно относится к сознательной сущности, а подходит скорее к любому взаимодействию, которое вызывает декогерентность квантовой системы. В этом контексте декогеренция относится к процессу, посредством которого система в суперпозиции (существующая во всех возможных состояниях одновременно) взаимодействует с окружающей средой и переходит в одно состояние.

Формулировка фразы очень сложная, но по сути можно сказать так: Любое физическое взаимодействие в системе может являться наблюдателем, при этом никаких волшебных сил-полей нет. Просто это набор пересекающихся наибольших вероятностей для каждого объекта. Грубо говоря, если тут лежит такой-то камень, то при этих условиях рядом течёт река.

Бывают и непосредственные взаимодействия физических объектов, которые делают систему более "конкретной". Возьмем пример квантовых полей. В квантовой механике «наблюдателем» может быть взаимодействие между квантовыми полями. Например, фотон (квант света) может возбудить электрон (квант электронного поля). Это взаимодействие вызывает декогерентность системы или переход от суперпозиции состояний к одному состоянию.

Теперь пару слов про концепцию коллапса волновой функции. Согласно интерпретации квантовой механики Эверетта или «многих миров», волновые функции не коллапсируют. Вместо этого они занимают все состояния одновременно и на неопределенный срок.

Декогеренция возникает, когда системы в суперпозиции взаимодействуют с другими частицами, вызывая разделение суперпозиционных состояний в том, что мы называем гильбертовым пространством. Гильбертово пространство — это математическая конструкция, используемая в квантовой механике для описания состояния квантовой системы. Это пространство всех возможных состояний, где каждая точка представляет возможное состояние квантовой системы. Интерпретация Эверетта предполагает, что эти разделенные состояния становятся постоянно и причинно не связанными друг с другом, что приводит к концепции мультивселенной уровня III. С этой точки зрения все возможные результаты квантовых измерений реализуются в некотором «мире» или вселенной. Хотя эта интерпретация не является общепринятой, многие считают ее элегантным решением проблемы коллапса волновой функции.

Кстати про декогеренцию. По сути это процесс "проявления" конкретного состояния или тот самый коллапс.

Так этот процесс описывает Вики.

⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!!!