04.11.2010

 

Безусловный рефлекс подражания и несовместимость копенгагенской интерпретации КМ с формализмом КМ

 

Сначала об интерпретации квантовой механики. Принято считать, что интерпретация КМ представляет собой нечто независимое от формального аппарата квантовой механики. Вопрос об интерпретации КМ муссируется с самого начала создания КМ. В дискуссии по этому вопросу приняли участие такие выдающиеся теоретики как Н.Бор и А.Эйнштейн. Они выступали с разных точек зрения. Эйнштейн говорил, что волновая функция описывает статистический ансамбль квантовых частиц, а Бор утверждал, что волновая функция описывает отдельную квантовую частицу.

 Непосредственно из действия для уравнения Шредингера нельзя было решить, описывает ли волновая функция отдельную квантовую частицу, потому что не было известно, что такое квантовая частица и сколько степеней свободы содержит динамическая система, описывающая квантовую частицу. С классической частицей все было ясно. Динамическая система, описывающая классическую систему, содержит конечное число степеней свободы (в простейшем случае - 6). Статистический ансамбль классических частиц содержит бесконечное число частиц, а соответствующая динамическая система содержит бесконечное число степеней свободы.

Шредингеровская частица, т.е. динамическая система, описываемая уравнением Шредингера, содержит бесконечное число степеней свободы. Но, может быть, квантовая частица имеет бесконечное число степеней свободы. (Ведь она квантовая! И, следовательно, может быть и такое.). На самом деле, вопрос решается просто. Нужно в действии для Шредингеровской частицы перейти к классическому пределу. Если получившаяся динамическая система будет содержать бесконечное число степеней свободы и будет описывать статистический ансамбль классических частиц, то исходная динамическая система тоже будет описывать статистический ансамбль. Расчет показал, что дело обстоит именно так. (Смотри Incompatibility of the Copenhagen interpretation with quantum formalism and its reasons (http://arXiv.org/abs/physics/0604111 )).

Таким образом, закрывалась свобода интерпретации КМ, которую обычно формулировали словами: «Хочу, пользуюсь копенгагенской интерпретацией, хочу – статистическойНа самом деле, нет такой свободы интерпретации КМ. Интерпретация КМ жестко контролируется формализмом КМ.

Правильная интерпретация КМ важна, потому что ошибочная (копенгагенская) интерпретация служит источником многочисленных парадоксов: бесконечное быстрое распространение информации при измерениях, парадокс кота Шредингера, парадоксы редукции состояния, ЭПР – парадокс и такой «квазимодо» интерпретации как многомировая интерпретация КМ. Все эти парадоксы не возможны при статистической интерпретации, особенно, если принять во внимание существование двух видов измерения в любой статистической теории. (массовое измерение, проводимое над всеми объектами статистического ансамбля, и отдельное измерение, проводимое над отдельным объектом ансамбля). Эти измерения обладают разными свойствами, их нужно обязательно различать. При копенгагенской интерпретации невозможно различить эти два измерения, и это ведет к парадоксам. Когда один термин используется для двух различных понятий, парадоксы и противоречия практически неизбежны.

Однако, наиболее интересным во всей этой истории является то, почему физики не спешат отказаться от использования копенгагенской интерпретации. Чтобы подтвердить это утверждение, я расскажу о том, как мне приходилось бороться за статистическую интерпретацию КМ. В 2002 году УФН объявил дискуссию по статье М.Б.Менского, посвященной проблеме измерений в квантовой механике. Я хотел принять участие в дискуссии и написал по этому поводу статью. Редакция УФН отказалась публиковать ее на основании отзыва рецензента, который нашел, что моя статья слишком сложна, потому что в ней рассматриваются два вида измерения (массовое измерение и отдельное измерение). Я рассматриваю отказ в публикации ДИСКУССИОННОЙ статьи, написанной в рамках ОБЪЯВЛЕННОЙ ДИСКУССИИ как недобросовестность редакции и попытку заткнуть мне рот, хотя мотивы подобных действий редакции мне совершенно не понятны.

Эта статья была достаточно подробной. Она была более подробной, чем цитируемая выше статья, опубликованная впоследствии в журнале Old and New Concepts of Physics. Статья была представлена на моем сайте на русском языке Мои доклады на семинарах по этому вопросу не встречали поддержки.

Этим летом я услышал по радио России от Михаила Веллера любопытную историю об эксперименте, проведенном над группой обезьян. В клетке имеется несколько обезьян с четкими иерархическими отношениями между ними, т.е. имеется вожак «стаи» и пария – самый младший член иерархии. В клетку с обезьянами поместили ящик с бананами. У ящика был сложный запор, открывать который научили только парию. Пария открыл ящик, достал банан, но вожак отнял у него банан и съел его сам. Все попытки парии полакомиться бананом терпели неудачу, потому что все бананы у него отнимали обезьяны, обладающие более высоким статусом.

Эксперимент видоизменили. В клетку поставили ящик с бананами, но с другим запором, открывать который обучили только вожака. В результате вожак доставал банан и съедал его, ни с кем не поделившись. Тогда все остальные обезьяны стали приглядываться к тому, как вожак открывал ящик с бананами. В результате все они постепенно обучились открывать ящик самостоятельно.

О чем свидетельствует эксперимент? О том, что подражание является безусловным рефлексом, подобным тому инстинктивному движению, которым мы отдергиваем руку, нечаянно коснувшись очень горячего предмета. С точки зрения эволюции этот безусловный рефлекс полезен для выживания. Благодаря этому рефлексу дитя проходит обучение, подражая сначала своим родителям, а затем своим ближним. Причем объектом подражания становятся только успешные особи. Тем, кто успеха не добился, подражать не стоит и это обстоятельство закреплено в рефлексе.. Рефлекс подражания успешным особям. или стоящим на более высокой ступени иерархии является врожденным (безусловным) рефлексом. Он тем меньше контролируется сознанием, чем менее обучено существо, занимающееся подражанием.

Однако, при достаточно высокой степени обученности такой контроль безусловных рефлексов все же возможен. Например, человек несет кастрюлю с кипящей водой, прихватив кастрюлю полотенцем. Почувствовав сквозь полотенце сильную боль от контакта с горячей кастрюлей, человек все же не бросит кастрюлю, к чему толкает его безусловный рефлекс. Он понимает, что ущерб для здоровья от брошенной кастрюли может быть больше, чем обожженные пальцы рук. Ребенок, не осознающий последствий от брошенной горячей кастрюли, вполне может ее бросить и обварить себе ноги.

Для меня было совершенно неожиданным то обстоятельство, что безусловный рефлекс подражания старшим действует в теоретической физике и, по-видимому, не только там. Естественно, что он действует тогда, когда имеется дефицит понимания рассматриваемого явления или информации о нем. Именно такой дефицит понимания имеется в случае с квантовой механикой. Мало кто понимает, что такое волновая функция и как с ней следует обращаться.

Я всегда был уверен, что различные мнения и подходы к исследованию физических явлений имеют чисто ментальную основу (а никак не врожденные безусловные рефлексы). Разумеется, ментальный характер теоретических исследований остается, но он значительно ослабевает благодаря безусловному рефлексу подражания. Подражание всегда было важной стороной всякого научного исследования (Как иначе использовать опыт предшественников?). Но то, что подражание есть безусловный рефлекс и подражать следует исключительно старшим – это для меня ново. Я полагал, что человек руководствуется разумом в вопросе о том, кому следует подражать. Оказывается, что это не совсем так. Разум работает только тогда, когда есть понимание вопроса. Когда понимания нет, то действует безусловный рефлекс подражания старшему. Во всяком случае, это обстоятельство несколько проясняет для меня ситуацию с интерпретацией квантовой механики, когда вопреки логике, здравому смыслу, и многочисленным парадоксам большинство исследователей пользуется копенгагенской интерпретацией КМ.