Der jüngste Tag: Zerfleischte Welten der Quantenmechanik


When Worlds Collide:Mangled Worlds Quantum Mechanics
Copyright © By Robin Hanson
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von Robin Hanson , 21. März 2003. (Überarbeitet April 2006.)

Diese Variation auf der Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik können wir ableiten Wahrscheinlichkeit in der Regel durch die endgültige Auszählung der Welt, und keine neuen Physik.

Eine der grundlegenden Fragen in der Physik ist: Was genau passiert bei einer Quanten-Messung? Unter der traditionellen (oder “Kopenhagen”) Aussicht, besagt die Quantenmechanik, wie man die Wahrscheinlichkeiten verschiedener Messergebnisse zu berechnen. Sie müssen eine Welle, die der Baseline beschreibt, und dann Ihre Welle in der Zeit entwickeln nach bestimmten linearen deterministischen Regel bis zur Messung. Die Gleichung diese Regel ist sehr ähnlich zu den Gleichungen, die die Ausbreitung von Wellen regeln zu Wasser oder Schallwellen in der Luft.

Measuremment Natürlich können Sie den “Born-Regel” verwenden müssen, um die Wellenform der Wahrscheinlichkeiten von verschiedenen Ergebnissen zu konvertieren. Diese Regel besagt, teilen Sie Ihre Wave Abkündigungsliste Komponenten, die der jeweiligen Messergebnis, und dass die Wahrscheinlichkeit für jedes Ergebnis Maßnahme (oder Größe) der jeweiligen Komponente. Nach der Messung können wir wieder weiter entwickeln Ihre Welle linear deterministisch, da die Welle Komponenten des zugehörigen Ergebnis, das zu sehen war.

Das Problem ist, dieses Verfahren scheint zu sagen, dass während der Messung von quantenphysikalischen Systemen nach einer grundlegend anderen Prozess zu entwickeln. Wenn während einer Messung Quanten, dann werden die normalen Regeln der Predigten Wellen, anstatt Wahrscheinlichkeit einer Regel, bekommt man eine andere Antwort. Nun wurden für Generationen von Studenten gesagt, nicht zu kümmern, dass die Quanten-Welle wird nicht beschrieben, was wirklich da ist, sondern nur, dass wir wissen, dass da draußen. Aber wenn die Schüler fragen, was wirklich da ist, sagen sie, sei es, das ist eines der großen Rätsel der Physik, oder dass solche Fragen einfach keinen Sinn macht.

Viele glauben Welten der Quantenmechanik versucht, dieses Rätsel durch das Postulat, dass die Regel eindeutig der Evolution geboren lösen kann wirklich wie ein gewöhnlicher linearer Regel in Verkleidung zu verstehen. Die Grundidee besteht darin, dass die lineare Welle der Regel ist eine Komponente, die dem bestimmten Messergebnis wird aus den Komponenten, die den verschiedenen Lösungen, die die zukünftige Entwicklung ist unabhängig von diesen anderen Ergebnissen ist getrennt. So können wir postulieren, dass alle Messungen tatsächlich passiert ist, aber jeder ist in einem anderen Zweig der unabhängigen “Frieden”, brach weg von der ursprünglichen Vormessung der Welt.

Wenn diese Ansicht richtig ist, ist das Universum viel mehr als Sie vielleicht für möglich gehalten hätte, und Sie haben oben zu setzen ohne offensichtliche Antwort auf die Frage, was die Welt der Zukunft “Sie” wird live auf in der Zukunft durch eine Messung der . (Alle von ihnen wird eine Substanz sehr ähnlich, die Sie gerade vor der Messung enthalten.) Aber das ist nicht gut Grund aufzugeben viele der Welten.

großes Problem mit vielen der weltweit Ansicht ist, dass niemand verfolgt tatsächlich als eine gewöhnliche lineare Regel in Verkleidung gezeigt reproduzieren können Sie die Entwicklung der Wahrscheinlichkeit der Regel. Viele Weltler, die versuchen, daraus geboren Regel mit der Annahme der Symmetrie sind wird oft vergessen, dass es keinen Raum für “Wahl” die Wahrscheinlichkeit einer Regel, um mit vielen der Welten, wo all die üblichen linearen deterministischen Entwicklung Regeln in Masken, in Richtung des unbekannten Anfangs-oder Randbedingungen gehen alle experimentell überprüfbare Wahrscheinlichkeit muss aus der Theorie berechnet werden. Damit Theorie Berechnungen zu sagen? Dann wird die Welt in eine endliche Anzahl, wie oft eine große, aber endliche Anzahl von Zweigen der Welten geteilt ist, haben die meisten dieser Welten nicht die Frequenzen der Ergebnisse aus, dass von der Born Regel gegeben betrachtet, sondern sah die Frequenzen in der Nähe der gleichen Wahrscheinlichkeit Regel. Ist die Wahrscheinlichkeit des Ergebnisses der Aktie der Welten, der das Ergebnis zu sehen, viele betrachten die Welten scheinen gleich zu sein, um vorherzusagen, die Wahrscheinlichkeit und die Wahrscheinlichkeit nicht geboren werden.

(Einige Philosophen sagen, die Welt hat keinen Sinn, da die genaue Menge des Lichts empfindlich abhängen können auf dem gleichen Modell und Ansicht. Aber die Entropie dieses Staates Aufzeichnungen, ähnlich anfällig für die gleiche Wahl. Equal Vorhersage der Häufigkeit von resistenten Teile Welt basieren, sind ebenso wie thermodynamischen Vorhersagen robust, um die Entropie Details.) Das heißt, wenn viele für die Welten, so dass Sie und ich sind jetzt zusammen in der einen oder anderen Welt. In Anbetracht der bisherigen Messungen vom Typ (dh “Dekohärenz”) Prozesse, gibt es ein Googol Googolplex oder mehr, oder anderen Welten da draußen. Wie andere in dieser Welt haben in der Vergangenheit statistische Tests geboren Regel, die vielen anderen Welten, einige unterschiedliche Ergebnisse dieser statistischen Tests durchgeführt. In manchen Welten, einschließlich unserer Welt, wurden die Tests abgeschlossen, während in anderen Welten, habe den Test nicht. (Und viel von der Welt, die Tests haben es nie versucht.)

Wir haben genug getan Testen jetzt glauben viele, dass, wenn die Welten hatten Recht, die Welten, in denen Tests abgeschlossen sind, die einen unendlich kleinen Bruchteil der Menge aller Welten repräsentieren wo der Test wurde versucht. So ist die zentrale Frage: Wie kommt es, dass wir uns in einer jener seltenen Welten? Jede klassische statistische Signifikanz Test lehnen die Hypothese, dass wir in einem typischen Welt sind.

Es tut nicht gut zu der Unsicherheit bei der Unterscheidung der Welt zu zeigen – du und ich jetzt, zumindest in der Welt deutlich von den anderen unterschieden, scheiterte der Geburtsort von den Regeln der Tests. Und die Tatsache, dass die meisten der Welten sehen wir in etwa die gleichen Frequenzen ohne Sensitiv, wir unterscheiden zwischen den Welten. Darüber hinaus ist es sinnlos zu sagen, dass die Welten, wir sind eher die Sorge um – auch wenn unsere Vorfahren sollten mehr über unsere Welt als jene anderen Welten zu kümmern, sollten wir uns noch wundern, befindet sich in einer jener seltenen Welten entfernt dass unsere Vorfahren haben mehr über betreut. Und die Einführung von Symmetrie, über die Dinge, “sollten” die gleiche Wahrscheinlichkeit haben, nur um den Schlüssel Problem zu vermeiden.

Hugh Everett, der ursprünglich eingeführt von vielen als die Welten, versucht, dieses Problem zu lösen, stellt fest, dass die Welten, die geboren Frequenzen sehen, mehr Maßnahmen, die Mehrheit der Welten neigen, und sagte dann, dass die Welten , ist ein relatives Maß gegen Null im Limes hoher Dimensionen zählen nicht. Aber auch ein Googolplex der Dekohärenz Ereignisse der fernen (in der Tat unendlich kurzen) aus einer unendlichen Anzahl solcher Ereignisse. Ohne die Unendlichkeit der Dekohärenz Ereignisse, müssen wir fragen, warum wir nicht in einem der vielen sehr kleinen Welten bekommen habe.

Andere haben versucht, dieses Problem durch die Annahme eines neuen nicht-lineare Prozesse, oder die Unendlichkeit der Welten in der Quantenzustand, der aus unbekannten Gründen variieren, in Übereinstimmung mit dem Geburtstag der Regel lösen. Diese Ansätze funktionieren könnte, aber als (zukünftige) näher an das Ziel des Zusammenbruchs, stellen sie neue Physik jenseits des Standardmodells linearen deterministischen Regel.

Verstümmelten Welten Quantenmechanik Ansatz ist eine Variation auf den vielen Welten, die versuchen, die Herrschaft geboren Problem nur durch den Rückgriff auf die vertrauten Konzepte der Wahrscheinlichkeitsrechnung zu lösen, die Standard-Linear-physikalischen Prozesse, und die endgültige Anzahl von Welten. Die Grundidee ist, dass wir zwar physisch “Dekohärenz” Prozesse, um die Messungen zu beschreiben, da sie einen separaten Welle Komponenten entsprechend den unterschiedlichen Messergebnisse zu produzieren scheinen identifiziert haben, diese Komponenten in der Tat nicht isoliert sind. Und obwohl die Abweichung vom exakten Dekohärenz können sehr klein sein, die relative Größe der Welten kann es sogar noch weniger.

Als Folge der ungenauen Dekohärenz können zulassen, große Welten, um die Entwicklung von sehr kleinen Welten, “Verzerrung” dieser Welten zu fahren. Beobachter an den verzerrten Welten nicht existieren kann, und kann die Ereignisse der großen Welt zu erinnern. In jedem Fall sind nur die Frequenz der Folge, die beobachtet werden würde, die der unmangled Welten. So sind die Welten, die unterhalb einer bestimmten Größe Cutoff fallen wird eingestellt und sollten deshalb nicht zählen bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeit in Prozent der Welten, die das Ergebnis zu sehen.

Diese Verzerrung des Prozesses ermöglicht es uns, die kleineren Welten zu ignorieren, aber es ist an sich nicht ausreichen, um die Wahrscheinlichkeit geboren Regel zu produzieren. Zu bekommen, was wir zu Cut-off in der Größe zwischen den eingestellten und unmangled Welten am richtigen Ort zu sein braucht. Insbesondere müssen wir abgeschnitten viel näher an der durchschnittlichen Größe der Welt messen als die durchschnittliche Größe der Welt. Die durchschnittliche Maß für die Größe der Welt, wo die Hälfte aller Maßnahmen aus den Welten, die so groß und halb gehört zu den Welten unter dieser Größe durchgeführt wird. Die durchschnittliche Größe der Größe der Welt, wo die Hälfte aller Welten größer, und die Hälfte von ihnen weniger.

Nun, da dies eigentlich ein Maß für einige der Welten, die es ihnen ermöglichen, Krüppel, die anderen Welten würde, ist es nicht verrückt, in der Nähe des Cutoff der Vorschrift zu warten. Aber wir müssen sehen, ob weitere theoretische Analyse der bekannten Quanten-Systeme unterstützen diese Hypothese. Zum Glück, ein verzerrtes Bild von der Welt im Prinzip bestätigt oder widerlegt werden durch theoretische Analyse der Art und Weise durch, zu sehen, wenn die Theorie sagt voraus, dass die vertraute Quantensysteme in Übereinstimmung mit der üblichen linearen generell wie ein verzerrtes Bild von der Welt prognostiziert verhalten entwickelt.

square fit an den Welten Angesichts der Tatsache, dass wir sehen, müssen wir auch davon ausgehen, dass die Welt zu einem relativ plötzlichen Verzerrung des Prozesses ist, und dass diese thermodynamische irreversibel. Am Ende sehen wir nicht, unsere Welt als eine teilweise verstümmelte, oder sehen die Verzerrung des historischen Rekord Zeitraum in unserer Vergangenheit. Schließlich, da die verzerrte Sicht der Welten sagt voraus, dass die Welten mit einer niedrigen Rate von Dekohärenz Events ausgewählt sind, müssen wir auch annehmen, dass die Rate von unserer Welt ein solches Ereignis fast so niedrig wie möglich ist.

Diese Prognosen kann durchaus als falsch erweisen, und wir haben können, um Rätsel der Regel mit Hilfe eines neuen fundamentalen Physik geboren zu lösen. Aber jetzt, zumindest gibt es Hoffnung, dass es gelöst werden kann nur mit den bekannten physikalischen Prozesse und Standard-Logik, Wahrscheinlichkeit und Entscheidungstheorie werden.

Vortrag zum PowerPoint zu diesem Thema hier .

Zwei wissenschaftliche Arbeiten zu diesem Thema:

Robin Hanson, When Worlds Collide: Quantum Wahrscheinlichkeit Wahl des Beobachters . Grundlagen der Physik 33 (7) :1129-1150, Juli 2003.

Viele Everett, Welten, sind Quanten-Dekohärenz Messungen Veranstaltungen. Wenn ja, dann die Fuzzy-Dekohärenz können zulassen, große Welten, die Erinnerung an Beobachter in kleine Welten mangle, die Schaffung eines Cutoff in beobachtbare Welt Größe. Kleinere passen die Welt und so nicht beachtet werden. Wenn dieser Grenzwert ist viel näher an der durchschnittlichen Größe Maß als die durchschnittliche Größe der Welt, die Verteilung der Ergebnisse in den nächsten Welten unmangled geboren Regel gesehen. So Abweichungen vom exakten Dekohärenz, kann sich das Born Regel, die durch Zählen der Welt gewonnen wird, mit einer endlichen Anzahl von Welten und keine neuen fundamentalen Physik.

Robin Hanson, Drift-Diffusions-in Mangled Worlds Quantum Mechanics , Proceedings of the Royal Society, 462 (2069) :1619-1627, 8. Mai 2006.

in Viele-Welten-Interpretation, Quanten-Messungen, wie als Dekohärenz Ereignisse gesehen, ungenau Dekohärenz können zulassen, große Welten, die Erinnerungen von Beobachtern in kleine Welten mangle, die Schaffung eines Cutoff in beobachtbare Welt Größe. Dieses Papier befasst sich das Wachstum des Drift-Diffusions-Absorptions-Modell passt ein solches Szenario Welten. Geschlossene Form Ausdrücke zeigen, dass das Modell die Wahrscheinlichkeit einer Regel reproduziert eng, wenn auch nicht genau. So Abweichungen vom exakten Dekohärenz können ermöglichen die Herrschaft geboren, die im Ansatz von vielen Welten in der ganzen Welt zählen, mit einer endlichen Anzahl von Welten, und keine neuen fundamentalen Physik erhalten wird.

Drei News-Artikel zu diesem Thema:

Schlechte Neuigkeiten, BBC Focus, 23. April pp im Jahr 2006.

Andrea Moore, das Ende naht – für einen der A, All Headline News 10.00 Uhr EST, 23. Februar 2006.

Maggie McKee, unseres Universums wird sich geschnitten werden, NewScientist.com, 17.43 Uhr, 23. Februar 2006.

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