Квантовое бессмертие. Квантовое самоубийство и квантовое бессмертие.

Квантовое бессмертие. Квантовое самоубийство и квантовое бессмертие.

В двадцатом веке стало известно, что существует субъективное расщепление реальности в мультиверсе. Его пример был предложен Максом тегмарком под названием "Квантовое Бессмертие". Эксперимент так проходит. Человек садится перед ружьем, которое направлено в его голову. Это необычное ружье; оно подсоединено к механизму, который измеряет спин квантовой частицы. Каждый раз, когда дергают спусковой механизм, измеряется спин квантовой частицы, или кварка
. В зависимости от результата измерения оружие либо выстреливает, либо нет. Таким образом, если квантовая частица при измерении имела спин, вращающийся по часовой стрелке, оружие выстреливает. В том случае, если кварк двигался против часовой стрелки, выстрела не будет. Тогда произойдет только щелчок.

Нервничая, человек вздыхает и дергает спусковой механизм. Оружие лишь щелкает. Он спусковой механизм снова тянет. Щелкает. И снова щелкает. Человек продолжает нажимать спусковой механизм снова и снова с тем же самым результатом: оружие не выстреливает. Хотя все функционирует должным образом и ружье заряжено, независимо от того, сколько раз участник эксперимента активирует спусковой механизм, оружие никогда его не ранит. Этот процесс будет продолжаться вечно, а результат - повторяться сколько угодно раз.

Возвратитесь на время к началу эксперимента. Человек нажимает на спусковой механизм в первый раз, и измерение показывает, что кварк вращается по часовой стрелке. Огонь от выстрела. Человек мертв.

Но подождите! Человек уже тянул спусковой механизм первый раз, и бесконечное количество раз после того! И мы уже знаем, что оружие не стреляло. Как человек может быть мертв? Человек не осознает, но он одновременно жив и мертв. Каждый раз, когда он нажимает на спусковой механизм, вселенная дробится на две. Она продолжает разделяться снова и снова каждый раз, когда активируют спусковой механизм.

Этот мысленный эксперимент называется квантовым суицидом. Он был впервые изложен теоретиком из принстонского университета Максом тегмарком в 1997. Ученый утверждает, что экспериментатор, играющий в русскую рулетку при помощи квантового револьвера, будет всегда оставаться жив. В то же время сторонний наблюдатель с высокой вероятностью зарегистрирует смерть экспериментатора. Хотя Макс тегмарк абсолютно не сомневался в верности мультиверсного объяснения, эксперимент он не проводил. "Со Мной - то все Будет в Порядке", - сказал он в одном интервью. "А вот моя Жена Анжелика Останется Вдовой".

Мысленный эксперимент никогда не выходил за рамки воображения, не проводился в действительности. Квантовый уровень - мельчайший уровень материи, который удалось обнаружить во вселенной. Материя на этом уровне бесконечно мала, и фактически невозможно изучить ее, используя традиционные методы научного исследования.

Квантовое бессмертие. Квантовое самоубийство

Ква́нтовое самоуби́йство  — мысленный эксперимент в квантовой механике , который был предложен независимо друг от друга Хансом Моравеком . В 1998 году был расширен Максом Тегмарком .. Этот мысленный эксперимент, являясь модификацией мысленного эксперимента с котом Шрёдингера , наглядно показывает разницу между двумя интерпретациями квантовой механики : копенгагенской интерпретацией и многомировой интерпретацией Эверетта . Фактически эксперимент представляет собой эксперимент с котом Шрёдингера с точки зрения кота.

В предложенном эксперименте на участника направлено ружьё , которое стреляет или не стреляет в зависимости от распада какого-либо радиоактивного атома. Риск того, что в результате эксперимента ружьё выстрелит и участник умрёт, составляет 50 %. Если копенгагенская интерпретация верна, то ружьё в конечном итоге выстрелит, и участник умрёт. Если же верна многомировая интерпретация Эверетта, то в результате каждого проведенного эксперимента вселенная расщепляется на две вселенных, в одной из которых участник остается жив, а в другой погибает. В мирах, где участник умирает, он перестает существовать. Напротив, с точки зрения неумершего участника, эксперимент будет продолжаться, не приводя к исчезновению участника. Это происходит потому, что в любом ответвлении участник способен наблюдать результат эксперимента лишь в том мире, в котором он выживает. И если многомировая интерпретация верна, то участник может заметить, что он никогда не погибнет в ходе эксперимента.

Участник никогда не сможет рассказать об этих результатах, так как с точки зрения стороннего наблюдателя, вероятность исхода эксперимента будет одинаковой и в многомировой, и в копенгагенской интерпретациях.

Одна из разновидностей этого мысленного эксперимента носит название «квантовое бессмертие». В этом парадоксальном эксперименте предсказывается, что если многомировая интерпретация квантовой механики верна, то наблюдатель вообще никогда не сможет перестать существовать.

Квантовое бессмертие простыми словами. Квантовое бессмертие - реальность?

Пример вытекает из идеи квантового самоубийства. В этом мысленном эксперименте участник направляет на себя ружьё, которое может либо выстрелить, либо нет в зависимости от результата распада какого-либо радиоактивного атома. Вероятность, что в результате эксперимента ружьё выстрелит и участник умрёт, составляет 50 %. Если Копенгагенская интерпретация верна, то ружьё в конечном итоге выстрелит, и участник умрёт. Если же верна многомировая интерпретация Эверетта, то в результате каждого проведённого эксперимента вселенная расщепляется на две вселенных, в одной из которых участник остается жив, а в другой погибает. В мирах, где участник умирает, он перестает существовать. Напротив, с точки зрения не умершего участника, эксперимент будет продолжаться, не приводя к исчезновению участника, так как после каждого расщепления вселенных он будет способен осознавать себя только в тех вселенных, где он выжил. Таким образом, если многомировая интерпретация Эверетта верна, то участник может заметить, что он никогда не погибнет в ходе эксперимента, тем самым «доказывая» свое бессмертие, по крайней мере с его точки зрения.

Квантовое самоубийство

Ква́нтовое самоуби́йство  — мысленный эксперимент в квантовой механике , который был предложен независимо друг от друга Хансом Моравеком . В 1998 году был расширен Максом Тегмарком .. Этот мысленный эксперимент, являясь модификацией мысленного эксперимента с котом Шрёдингера , наглядно показывает разницу между двумя интерпретациями квантовой механики : копенгагенской интерпретацией и многомировой интерпретацией Эверетта . Фактически эксперимент представляет собой эксперимент с котом Шрёдингера с точки зрения кота.

В предложенном эксперименте на участника направлено ружьё , которое стреляет или не стреляет в зависимости от распада какого-либо радиоактивного атома. Риск того, что в результате эксперимента ружьё выстрелит и участник умрёт, составляет 50 %. Если копенгагенская интерпретация верна, то ружьё в конечном итоге выстрелит, и участник умрёт. Если же верна многомировая интерпретация Эверетта, то в результате каждого проведенного эксперимента вселенная расщепляется на две вселенных, в одной из которых участник остается жив, а в другой погибает. В мирах, где участник умирает, он перестает существовать. Напротив, с точки зрения неумершего участника, эксперимент будет продолжаться, не приводя к исчезновению участника. Это происходит потому, что в любом ответвлении участник способен наблюдать результат эксперимента лишь в том мире, в котором он выживает. И если многомировая интерпретация верна, то участник может заметить, что он никогда не погибнет в ходе эксперимента.

Участник никогда не сможет рассказать об этих результатах, так как с точки зрения стороннего наблюдателя, вероятность исхода эксперимента будет одинаковой и в многомировой, и в копенгагенской интерпретациях.

Одна из разновидностей этого мысленного эксперимента носит название «квантовое бессмертие». В этом парадоксальном эксперименте предсказывается, что если многомировая интерпретация квантовой механики верна, то наблюдатель вообще никогда не сможет перестать существовать.

Видео КВАНТОВОЕ БЕССМЕРТИЕ и не только

Квантовая механика. Значение квантовой механики

Квантовая механика имеет важное значение для понимания поведения систем в атомных и меньших масштабах расстояний. Если бы физическая природа атома описывалась исключительно классической механикой, то электроны не должны были вращаться вокруг ядра, так как орбитальные электроны должны испускать излучение (вследствие кругового движения) и в конечном итоге сталкиваться с ядром из-за потери энергии на излучение. Такая система не могла объяснить устойчивость атомов. Вместо этого электроны находятся в неопределенных, недетерминистических, размазанных, вероятностных корпускулярно-волновых орбиталях около ядра, вопреки традиционным представлениям классической механики и электромагнетизма.

Первоначально квантовая механика была разработана для лучшего объяснения и описания атома, особенно различий в спектрах света, излучаемых различными изотопами одного и того же химического элемента, а также описания субатомных частиц. Короче говоря, квантово-механическая модель атома оказалась поразительно успешной в той области, где классическая механика и электромагнетизм оказались беспомощны.

Многомировая интерпретация Эверетта. Фантомные миры Хью Эверетта

Как Хью Эверетт III придумал многомировую интерпретацию квантовой механики и чем это для него обернулось

Хью Эверетт — весьма любопытная фигура, неизменно возбуждающая интерес тех, кто хоть немного интересуется физикой. В среднем, если верить неформальным опросам физиков физиками, эвереттовской интерпретации квантовой механики симпатизирует 17−18% практикующих физиков. Почему Эверетт вообще взялся за то, чтобы сформулировать альтернативное «копенгагенскому» понимание природы квантовых эффектов? «Чердак» попросил ответить на этот вопрос физика и науковеда Алексея Левина.

Пятидесятые годы прошлого века для физики оказались весьма неоднозначными. С одной стороны, они стали эпохой крупных успехов. Было завершено объединение квантовой механики с теорией электромагнитного поля и построена квантовая электродинамика. Без большой задержки появились микроскопическая квантовая теория сверхпроводимости и другие немаловажные достижения.

Но это десятилетие также было временем разброда и шатаний. Экспериментаторы раз за разом открывали (сначала в космическом излучении, а потом и на ускорителях) все новые частицы с экзотическими свойствами. К 1957 году было окончательно доказано, что многие распады частиц не сохраняют четность, то есть нарушают зеркальную симметрию, в которую физики верили, как в Священное Писание. Экспериментальная физика высоких энергий процветала, но теория за ней не успевала.

Такие ситуации обычно стимулируют поиск нестандартных выходов. Так случилось и на этот раз. В 1954 году перебравшийся в США китайский физик Янг Чжэньнин и его коллега по Брукхэйвенской национальной лаборатории Роберт Миллс предложили в высшей степени новаторский подход к описанию протонов и нейтронов. Тогда же Хью Эверетт (в те времена аспирант физического факультета Принстонского университета) пришел к не менее революционной интерпретации нерелятивистской квантовой механики, которую полностью развил двумя годами позже.

Обе работы отличала интеллектуальная смелость и математическое изящество, но физическое сообщество их практически не заметило, хотя и по разным причинам. Из гипотезы Янга и Миллса следовало существование заряженных частиц с нулевой массой, которых, как тогда думали, не было в природе. Интерпретация Эверетта, напротив, не вела к новым предсказаниям, но выглядела неоправданно парадоксальной и практически ненужной. Со временем модель Янга и Миллса превратилась в краеугольный камень современной теории микромира — Стандартной модели элементарных частиц (кстати, статья Стивена Вайнберга с первой успешной версией этой теории была опубликована ровно полвека назад, в ноябре 1967 года). Работа Эверетта не повлияла на генеральную линию развития теоретической физики, но со временем привлекла внимание космологов, хотя и без особых практических последствий.

Идеи Янга и Миллса — предмет особого разговора, мы же займемся Эвереттом. Он попытался упразднить выявленную еще в конце 1920-х годов логическую рассогласованность нерелятивистской квантовой механики. Вся физически реализуемая информация о поведении квантовомеханического объекта заложена в его волновой функции. Квантовое описание объекта основано на статистическом подходе: вероятность нахождения электрона в данной точке пространства в определенный момент времени определяется квадратом модуля величины его волновой функции в этой точке в этот момент. Для определения этого значения используется уравнение Шредингера, описывающее изменения волновой функции во времени и пространстве.

Вот здесь-то и зарыта собака. Предположим, что в пространстве размещены детекторы, один из которых в какой-то момент обнаружит наличие электрона. Тогда вероятность нахождения частицы в этот момент в точке расположения детектора сразу превратится в единицу, а вероятность ее появления где и когда угодно еще — в нуль. Но если решить уравнение Шредингера до срабатывания детектора, то окажется, что волновая функция непрерывно распределена во времени и пространстве. Получается, что сам акт измерения мгновенно и необратимо изменяет волновую функцию, вызывает ее коллапс. Однако уравнение Шредингера просто не имеет подобных коллапсирующих решений. Так что же происходит с волновой функцией в процессе измерения?

С точки зрения стандартной, копенгагенской интерпретации квантовой механики задача решается просто. Измерение — это акт взаимодействия квантового объекта с классической системой (прибором), в результате чего она переходит из одного макросостояния к другому (в нашем примере срабатывает детектор). Этот акт находится вне компетенции шредингеровского уравнения, которое работает лишь в чисто квантовой зоне. С точки зрения копенгагенской интерпретации такова объективная реальность, для которой вовсе не нужны дополнительные обоснования.

Именно против этой трактовки выступил Эверетт. В его интерпретации волновая функция вообще никогда не коллапсирует. Существует бесконечное множество параллельных и равноправных копий, воплощений физической реальности. Волновая функция описывает единый Квантовый Мир, представляющий собой набор бесконечного числа возможных состояний. В процессе каждого конкретного измерения он расслаивается на классические проекции, в которых находятся наблюдатели, то есть мы с вами. Любой возможный результат эксперимента реализуется в этих альтернативных проекциях. Так, если результат измерения — выбор всего из двух вариантов (скажем, спин вверх или спин вниз), то после измерения из-за ветвления волновой функции рождаются два мира, в одном из которых реализуется вариант А, в другом — вариант Б (кстати, эта идея неоднократно обыграна фантастом Павлом Амнуэлем).

В чем-то интерпретация Эверетта проще копенгагенской, поскольку обходится без коллапса волновой функции. Но за простоту приходится платить, допустив постоянное ветвление классических миров. Последователи Эверетта даже предложили объяснения тому, почему мы этого не замечаем. К примеру, можно предположить, что различные ветви единой волновой функции, описывающие параллельные миры, осциллируют во времени не в фазе и потому друг для друга как бы не существуют.

Поначалу физическое сообщество проигнорировало эвереттовскую идею как беспочвенную фантазию. Ситуация изменилась, когда к ней проявили интерес такие крупные физики, как Брайс де Витт и Джон Уилер (отец теории черных дыр и, к слову, руководитель Эверетта в аспирантуре). Она получила уважительное название «интерпретация многих миров» (many-worlds interpretation), скорее способное ввести в заблуждение, поскольку правильнее говорить не о «многомировой», а о «многопроекционной» картинке.

Судьба кота из мысленного эксперимента Шредингера в интерпретации Эверетта. Иллюстрация: Christian Schirm / CC0

Квантовая физика. Что такое квантовая физика и квантовая механика?

Квантовая механика — это часть квантовой физики.

Почему же так сложно понять эти науки? Ответ прост: квантовая физика и квантовая механика (часть квантовой физики) изучают законы микромира. И законы эти абсолютно отличаются от законов нашего макромира. Поэтому нам трудно представить то, что происходит с электронами и фотонами в микромире.

Пример отличия законов макро- и микромиров : в нашем макромире, если Вы положите шар в одну из 2-х коробок, то в одной из них будет пусто, а в другой — шар. Но в микромире (если вместо шара — атом), атом может находиться одновременно в двух коробках. Это многократно подтверждено экспериментально. Не правда ли, трудно это вместить в голове? Но с фактами не поспоришь.

Ещё один пример. Вы сфотографировали быстро мчащуюся красную спортивную машину и на фото увидели размытую горизонтальную полосу, как будто-машина в момент фото находилась с нескольких точках пространства. Несмотря на то, что Вы видите на фото, Вы всё равно уверены, что машина в ту секунду, когда Вы ёё фотографировали находилась в одном конкретном месте в пространстве . В микро же мире всё не так. Электрон, который вращается вокруг ядра атома, на самом деле не вращается, а находится одновременно во всех точках сферы вокруг ядра атома. Наподобие намотанного неплотно клубка пушистой шерсти. Это понятие в физике называется «электронным облаком»  .

Небольшой экскурс в историю. Впервые о квантовом мире учёные задумались, когда в 1900 году немецкий физик Макс Планк попытался выяснить, почему при нагревании металлы меняют цвет. Именно он ввёл понятие кванта. До этого учёные думали, что свет распространяется непрерывно. Первым, кто серьёзно воспринял открытие Планка, был никому тогда неизвестный Альберт Энштейн. Он понял, что свет – это не только волна. Иногда он ведёт себя, как частица. Энштейн получил Нобелевскую премию за своё открытие, что свет излучается порциями, квантами. Квант света называется фотоном ( фотон, Википедия ) .

Для того, чтобы легче было понять законы квантовой физики и механики (Википедия) , надо в некотором смысле абстрагироваться от привычных нам законов классической физики. И представить, что Вы занырнули, как Алиса, в кроличью нору, в Страну чудес.

Кстати, статью можно читать, как сказку, вместе с детьми. Они ещё не утратили наивную чистоту восприятия окружающего мира и часто могут понять физику, особенно квантовую, лучше взрослых.

А вот и мультик для детей и взрослых. Рассказывает о фундаментальном эксперименте квантовой механики с 2-мя щелями и наблюдателем. Длится всего 5 минут. Посмотрите его перед тем, как мы углубимся в основные вопросы и понятия квантовой физики.

Квантовая физика для чайников видео . В мультике обратите внимание на «глаз» наблюдателя. Он стал серьёзной  загадкой для учёных-физиков.

Квантовое бессмертие старость.

Продолжение. Начало здесь и здесь .
Я когда-то думал, что сам сообразил прикрутить многомировую квантовую механику к антропному принципу.

Но, как обычно, мои стихи уже написал Пушкин .

Итак, конструктор из двух деталей.

Парт намбер уан.

Единственная полностью последовательная интерпретация квантовой механики, не содержащая никаких коллапсов и не нарушающая СТО - это эвереттовская и ее клоны. Там кроме эволюции волновой функции вообще ничего нет. Расплатой за простоту, последовательность и отказ от коллапсов служит расщепление вселенных при каждом квантовом событии. Надо заметить, что каждую микросекунду этих событий (и, соответственно, расщеплений) происходит чудовищное количество. Еще надо заметить, что сейчас такую точку зрения считают правильной многие физики, по недавним опросам - большинство . Стандартный путь "полная ерунда" => "в этом что-то есть" => "кто же этого не знает" MWI (многомировая интерпретация) проделала почти до конца.

Парт намбер ту.

Антропный принцип, примененный к нашей вселенной, обеспечивает нам вселенную с комфортным проживанием.

Потому что в других вселенных нас нет.

Антропный принцип, примененный лично ко мне, обеспечивает моё существование независимо от всяких случайностей.

Потому что в других вселенных меня нет.

Конклюжн.

Полезно подумать, какая дикая цепочка случайностей привела к существованию каждого отдельного человека.

Васи Пупкина, например.

Если бы сотню поколений назад один из сотен миллионов сперматозоидов Васиного пра- пра- пра-… дедушки не победил в гонке, то цепочка поколений, ведущих к Васе, прервалась бы. И пра-пра-бабушка Васи могла бы вообще не встретиться с его пра-пра-дедушкой. Каждому из нас выпал шанс на существование в одну стопятьсот-миллиардно-охудиардно-триллионную долю процента. Да и без учета ставок на победителей в гонках сперматозоидов, сам Вася наверняка может припомнить несколько случаев в своей жизни, когда кирпич просвистел мимо уха. Про себя могу сказать, что если перемножить вероятности остаться в живых десятка эпизодов моей биографии, то произведение будет мало чем отличаться от нуля.

Как всё это выглядит с точки зрения многомировой квантовой механики и антропного принципа?

Элементарно, Ватсон.

Существует дофига вселенных, где сперматозоиду Васиного далёкого предка не повезло. И Васи, соответственно, нету. Именно поэтому Васе на эти вселенные наплевать. Ровно по той причине, по которой нам наплевать на те вселенные, в которых нет звёзд. На них наплевать, потому что нас там нет. Вася живет в той вселенной, где звёзды есть. И где цепочка счастливых случайностей Васиного существования дотянулась до текущего момента. Остальные вселенные, где не встретились Васины предки или кирпич упал Васе на голову, ответвились в стороны и для Васи не существуют .

Если продолжить цепочку в будущее, это означает, что никакие случайности не могут убить Васю, даже если вероятность уцелеть для него микроскопическая. Покалечить могут, убить - нет. Даже если в 99.999999999% вселенных Васю похоронили и порвали на поминках два баяна, себя он будет ощущать в тех и только в тех 0.000000001% вселенных, где он жив в данную секунду .

Если Вася решит поиграть в русскую рулетку, через тысячу щелчков он обнаружит, что ему очень везёт в игре. Но те сотни своих трупов, которые он оставил родным и близким в других вселенных, могут его несколько беспокоить. ( Внимание! Не повторяйте это дома! )
Что касается естественной смерти от старости, то с ней, казалось бы, всё несколько хуже. Но есть повод для оптимизма: в квантовой механике существует ненулевая вероятность любого события, не запрещенного законами сохранения. А нам большая и не нужна, нам главное, чтобы не нулевая ровно.
Поэтому если существует вероятность в одну стотыщтриллионную долю процента, что завтра придумают лекарство от старости и понадобится доброволец для испытания, то через пару тысяч лет, проснувшись в одной из вселенных, Вася с радостью подумает: как удачно, что как раз я и оказался этим добровольцем.
А в другой вселенной ты, юзернейм, подумаешь так же.

Кот Шредингера. Описание эксперимента с Котом Шредингера

Эрвин Шрёдингер описал мысленный эксперимент с котом в 1935 году. Оригинальная версия описания эксперимента представлена в Википедии ( Кот Шредингера Википедия ).

Вот версия описания эксперимента Кот Шредингера простыми словами:

• В закрытый стальной ящик поместили кота.
• В «ящике Шредингера» есть устройство с радиоактивным ядром и ядовитым газом, помещённым в ёмкость.
• Ядро может распасться в течение 1 часа или нет. Вероятность распада – 50%.
• Если ядро распадётся, то счётчик Гейгера зафиксирует это. Сработает реле и молоточек разобьёт ёмкость с газом. Котик Шрёдингера умрёт.
• Если – нет, то шредингеровский кот будет жив.

Согласно закону «суперпозиции» квантовой механики в то время, когда мы не наблюдаем за системой, ядро атома (а следовательно, и кот) находится в 2-х состояниях одновременно. Ядро находится в состоянии распавшееся/нераспавшееся. А кот – в состоянии жив/мертв одновременно.

Но мы точно знаем, если «ящик Шредингера» открыть, то кот может быть только в одном из состояний:

• если ядро не распалось – наш кот жив
• если ядро распалось – котик мёртв

Парадокс эксперимента заключается в том, что согласно квантовой физике: до открытия коробки кот, и жив, и мёртв одновременно , но согласно законам физики нашего мира – это невозможно. Кот может быть в одном конкретном состоянии – быть живым или быть мёртвым . Нет смешанного состояния «кот жив/мёртв» одновременно.