Как классический мир возникает из квантового хаоса

Квантовая механика завораживает и интригует как ученых, так и широкую публику. Эта фундаментальная область физики, изучающая поведение частиц в субатомном масштабе, привела к впечатляющим технологическим достижениям, таким как изобретение лазеров и квантовых компьютеров. Но она также поднимает глубокие вопросы о природе реальности. Среди этих вопросов один из самых интригующих: как перейти от странного и неопределенного квантового мира к привычному классическому, где объекты тверды, а события четко определены?


Странный мир квантовой механики
В квантовом мире перестают действовать правила, известные нам в макроскопических масштабах. В основе этой странности лежит понятие волновой функции. Волновая функция — это не просто описание того, где находится частица, а скорее вероятностная карта, показывающая все возможности того, где она может находиться. Суперпозиция состояний — одна из самых неинтуитивных концепций в квантовой механике. Возьмем знаменитый пример с котом Шредингера.

Представьте себе кота, запертого в коробке с квантовым механизмом, который может выпустить яд. Пока ящик остается закрытым, кот одновременно и жив, и мертв — суперпозиция состояний. Только когда коробку открывают и мы заглядываем внутрь, кот принимает определенное состояние: жив или мертв. Этот переход от квантовой нечеткости к четко определенной реальности называется коллапсом волновой функции. Но почему и как происходит этот коллапс?

Инструменты, используемые физиками для объяснения возникновения классической
Чтобы объяснить этот переход, физики опираются на несколько концепций. Первое — это правило Борна, которое гласит, что когда мы производим измерение, вероятность наблюдения определенного состояния пропорциональна квадрату амплитуды волновой функции в этом состоянии. Другими словами, волновая функция не дает точного результата, а только вероятности. Еще одно важнейшее понятие — квантовая декогеренция. Когда квантовая система взаимодействует с окружающей средой, различные суперпозиции ее состояний быстро становятся несовместимыми. Это означает, что мы наблюдаем только одно когерентное классическое состояние — например, живого или мертвого кота - а не их комбинацию.

Эта идея занимает центральное место в так называемой копенгагенской интерпретации, но она не объясняет всего. Появились и альтернативные интерпретации, такие как интерпретация множества миров. Согласно этой точке зрения, все возможные состояния волновой функции продолжают существовать, но в параллельных вселенных. Например, в одной вселенной кот жив, а в другой — мертв. Но если эти миры существуют, почему мы никогда не видим их напрямую?

Недавнее открытие: зарождающийся классический мир
Недавно испанские физики пролили новый свет на эту проблему. Их исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, показывает, что характеристики классического мира естественным образом возникают из сложных квантовых систем. Другими словами, наш макроскопический мир не противоречит квантовой физике — он неизбежно вытекает из нее.

Представьте себе мешок с водой, в котором есть отверстия. Хотя молекулы воды внутри движутся хаотично и непредсказуемо, вода, вытекающая из отверстий, образует регулярные, предсказуемые струи. Аналогичным образом, исследование показывает, что квантовые системы, хотя и являются сложными и хаотичными, при наблюдении в больших масштабах создают стабильные классические структуры. Команда смоделировала квантовые эволюции в беспрецедентных масштабах, включающих до 50 000 энергетических уровней. Они обнаружили, что эффекты квантовой интерференции, ответственные за странное поведение на малых масштабах, очень быстро исчезают при увеличении размера системы. Это явление происходит экспоненциально и универсально, без каких-либо особых условий. Таким образом, даже системы, состоящие из нескольких атомов, могут начать вести себя классическим образом.

Что это значит для нашего понимания реальности
Это исследование проливает новый свет на вопрос о возникновении классического мира. Оно показывает, что наша наблюдаемая реальность — это не аномалия, а естественное следствие физических законов. Оно также может объяснить, почему время, кажется, течет только в одном направлении — стрела времени возникает из определенных ветвей квантовой эволюции, в то время как другие ветви теоретически могут иметь инвертированную стрелу времени. Связав эту работу со статистической механикой, исследователи показывают, насколько такие понятия, как температура и давление, возникают в результате взаимодействия бесчисленных микроскопических частиц. Это подкрепляет идею о том, что порядок и структура могут возникнуть из глобально хаотичной и несимметричной по времени Вселенной.

А как насчет других вселенных?
Идея множественных миров по-прежнему интересна. Согласно этой теории, наша Вселенная — лишь одна из ветвей среди бесчисленного множества других. Последние работы предлагают схему для понимания того, как эти ветви могут сосуществовать, создавая последовательные и стабильные миры. Хотя у нас нет прямого доступа к этим другим вселенным, их существование может объяснить богатство и сложность нашего собственного мира.

Источник

Описание субъективно.
Восприятие иллюзорно.
Жизнь прекрасна!

weter писал(а):

Сам вопрос предполагает магическое описание мира, так как речь идет о первичном Хаосе и об упорядочивании магической волей. Классический путь магии. Но есть и другие веро-системы.

Всё это словоблудие не дающих никаких новых знаний. В науке есть такое понятие как эмерджетные явления. Это то что появляется как результат образования системы из отдельных элементов.
Другими словами, даже полное знание об отдельном элементе не может описать свойства системы, составленной из этих элементов.

Как пример: "человек - это куча атомов". Это правильное утверждение.
Но утверждение "человек - это только куча атомов" уже неправильное, т.к. свойство каждого атома не сможет объяснить появление сознания, например.

Это свойство, появившееся позже, когда атомы образуют систему.

Цитата:

Всё это словоблудие не дающих никаких новых знаний.

Тогда дайте новые знания!) К чему словоблудие? Пока же вы описываете все в рамках Творческого хаоса и Воли к упорядочиванию, системы, которая работает много тысяч лет и вполне исправно до сих пор. Зачем же пилите сук, на котором сами сидите?)
Может вы отважитесь пойти тогда путем Священного Безмолвия, например?) Не думаю.
Надо идти тем, который близок тебе лично и дает больше света и тепла)

Вас смущает слово "магия"? Ничего страшного. Это никак не влияет на суть сказанного.
Одна оговорка впрочем есть. В магии нет деления на живое и неживое. Собственно это вся разница.

weter писал(а):

Цитата: Всё это словоблудие не дающих никаких новых знаний. Тогда дайте новые знания!) К чему словоблудие? Пока же вы описываете все в рамках Творческого хаоса и Воли к упорядочиванию, системы, которая работает много тысяч лет и вполне исправно до сих пор. Зачем же пилите сук, на котором сами сидите?) Может вы отважитесь пойти тогда путем Священного Безмолвия, например?) Не думаю. Надо идти тем, который близок тебе лично и дает больше света и тепла)

Путь к познанию уже указан современной наукой. По крайней мере, для меня.

А отважусь ли я пойти "путем Священного Безмолвия"? Я не знаю зачем туда идти.

Декларируя подозрительные утверждения вы рискуете договориться до "Преступления Великого Намёка". Вы готовы испить чашу горечи если это случится?

fontan16 писал(а):

weter писал(а): Цитата: Всё это словоблудие не дающих никаких новых знаний. Тогда дайте новые знания!) К чему словоблудие? Пока же вы описываете все в рамках Творческого хаоса и Воли к упорядочиванию, системы, которая работает много тысяч лет и вполне исправно до сих пор. Зачем же пилите сук, на котором сами сидите?) Может вы отважитесь пойти тогда путем Священного Безмолвия, например?) Не думаю. Надо идти тем, который близок тебе лично и дает больше света и тепла) Путь к познанию уже указан современной наукой. По крайней мере, для меня. А отважусь ли я пойти "путем Священного Безмолвия"? Я не знаю зачем туда идти. Декларируя подозрительные утверждения вы рискуете договориться до "Преступления Великого Намёка". Вы готовы испить чашу горечи если это случится?

Это намек на то, что существуют разные пути познания Великого Целого. Какие проблемы?
И какие или какое утверждение для вас подозрительное? Давайте разбираться тогда.
Мне интересно, завораживает и интригует. Я всего не знаю и единственно правильные истины тут не утверждаю вроде)
Да и не люблю этого, бегу.
Насчет горечи. Горечь это состояние очень важное. В нашем контексте лучше умолчать, чтоб уж совсем глупость не сморозить.

weter писал(а):

Это намек на то, что существуют разные пути познания Великого Целого. Какие проблемы? И какие или какое утверждение для вас подозрительное? Давайте разбираться тогда. Мне интересно, завораживает и интригует. Я всего не знаю и единственно правильные истины тут не утверждаю вроде) Да и не люблю этого, бегу.

Расслабтесь...
Этот термин из "Звёздные дневники Ийона Тихого", написанного Станиславом Лемом.

Это стёб, если вы не читали.

fontan16 писал(а):

weter писал(а): Это намек на то, что существуют разные пути познания Великого Целого. Какие проблемы? И какие или какое утверждение для вас подозрительное? Давайте разбираться тогда. Мне интересно, завораживает и интригует. Я всего не знаю и единственно правильные истины тут не утверждаю вроде) Да и не люблю этого, бегу. Расслабтесь... Этот термин из "Звёздные дневники Ийона Тихого", написанного Станиславом Лемом. Это стёб, если вы не читали.

Ну, я совсем недавно начал читать Лема, Шекли, Азимов и др., слушаю уадиокниги потихоньку.
И да, я напрягся сразу, подумал зацепил вас чем-то сильно)

Мои любимые предметы в институте были квантовая механика и квантовая теория твердого тела.

zaithito писал(а):

Статистика - это просто некая совокупность наблюдений без попыток разобраться в причинах.

Нет, это оставление причин за рамками, как ненужных в данной конкретной задаче. Разбор причин - другая задача, с другими методами.

Цитата:

ограничиваясь статистическим описанием мы отказываемся разбираться в действительных причинах. И, моё глубокое имхо, что нынешняя физика элементарных частиц угодила в эту ловушку. Такое вот дилетантское мнение. И ситуация не изменится до тех пор, пока будут выделять миллиардные бюджеты на строительство разного рода синхрофазотронов, практическим результатом работы которых будут только очередные публикации в специализированных журналах об открытии очередной элементарной частицы с присвоением очередного научного звания.

С какой стати отказываемся? Вовсе нет. Но то, что пока не может быть описано детально с указанием причин и механизмов, может быть описано статистически. То, что мы не можем слетать на другие планеты, не мешает нам изучать их в телескопы. Да, статистика это действия в условиях недостатка точности. Но она даёт результат сейчас, и никак не мешает работать над повышением этой точности в дальнейшем.

И как, по-вашему, отсутствие синхрофазотронов за миллиарды должно благоприятно повлиять на физику? Надо строить не синхрофазотроны, а - что?

.... главная загадка, все же, почему при неопределенном состоянии изначально, суперпозиция, по итогу, принимает тот или иной вид в окончательной структуре. Проблема наблюдателя или информационная составляющая? Проблема наблюдателя не имеет решения, а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется?

ripton07 писал(а):

.... Проблема наблюдателя или информационная составляющая? Проблема наблюдателя не имеет решения, а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется?

Возможно все зависит от состояния наблюдателя (потому что передается только форма, а смыслом наполняем сами)? И от того, на каком языке тот общается с Реальностью.

И что значит "возникает", "исчезает", "берется". "отдается"? С Миром вроде понятно, по Хаосу тоже специалисты все большие)
Но как это все таки возникает, куда исчезает, как трансфомируется, что за воля такая, спокойная и убедительная, легко и играючи достает нам из шляпы то кролика, то голубя, то кота, то не-кота?)

Еще раз!
Передаётся и воспринимается только форма. При этом количественно, в битах, можно оценить только знаковые затраты на передачу и хранение данной формы. Они абсолютно не зависят от того, каким смыслом эта форма наполняется.
Пользователь треккера должен легко въехать в эту простую как день мысль)

weter писал(а):

ripton07 писал(а): .... Проблема наблюдателя или информационная составляющая? Проблема наблюдателя не имеет решения, а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется? Возможно все зависит от состояния наблюдателя

Вы исходите из человека, я же позиционирую свой пост как общее состояние, да и сама тема не про человека!

Добавлено спустя 1 минуту 32 секунды:

[quote="weter";p="12592525"]

ripton07 писал(а):

.... Пользователь треккера должен легко въехать в эту простую как день мысль)

Вы серьезно?

Цитата:

а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется?

Это же ваши слова? Тогда вопрос. Берется кем, для кого?
Или вы как в том фильме хотите "ответа на главный вопрос жизни, вселенной и всего такого"?)
Тогда по новым расчетам это 51 и еще чуть-чуть. В солнечный день.

ripton07 писал(а):

.... главная загадка, все же, почему при неопределенном состоянии изначально, суперпозиция, по итогу, принимает тот или иной вид в окончательной структуре. Проблема наблюдателя или информационная составляющая? Проблема наблюдателя не имеет решения, а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется?

Если вы про Копенгагенскую интерпретацию, то никто не знает как происходит схлопывание волновой функции. Мало того, неизвестно существует ли электрон когда его не наблюдают, например.

А в многомировой Эверетовской интерпретации этой проблемы вообще нет, т.к. реализуются все возможности - просто в каждой Вселенной.

fontan16 писал(а):

ripton07 писал(а): .... главная загадка, все же, почему при неопределенном состоянии изначально, суперпозиция, по итогу, принимает тот или иной вид в окончательной структуре. Проблема наблюдателя или информационная составляющая? Проблема наблюдателя не имеет решения, а информация для олицетворения конечного состояния откуда берется? Если вы про Копенгагенскую интерпретацию, то никто не знает как происходит схлопывание волновой функции. Мало того, неизвестно существует ли электрон когда его не наблюдают, например. А в многомировой Эверетовской интерпретации этой проблемы вообще нет, т.к. реализуются все возможности - просто в каждой Вселенной.

Единственный правильный пост..!