Muitos mundos interpretação - Many-worlds interpretation


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O "quantum-mecânico do gato de Schrödinger " teorema de acordo com a interpretação de muitos mundos. Nesta interpretação, cada evento é um ponto de ramificação; o gato está vivo e morto, mesmo antes de a caixa é aberta, mas o "vivo" e gatos "mortas" estão em diferentes ramos do universo, sendo que ambos são igualmente reais, mas que não interagem uns com os outros.

A interpretação de muitos mundos é uma interpretação da mecânica quântica que afirma a realidade objetiva da função de onda universal e nega a realidade do colapso da função de onda . Muitos mundos implica que todas as possíveis histórias alternativas e futuros são reais, cada um representando um "mundo real" (ou "universo"). Em termos leigos, a hipótese afirma que há um infinito número muito grande, talvez de universos, e tudo o que poderia ter acontecido em nosso passado, mas não o fez, ocorreu no passado de algum outro universo, ou universos. A teoria também é referido como MWI , a formulação estado relativo , a interpretação Everett , a teoria da função de onda universal , interpretação de muitos universos , teoria do multiverso ou apenas muitos mundos .

A formulação do estado relativa original é devido a Hugh Everett em 1957. Mais tarde, esta formulação foi popularizado e renomeado de muitos mundos por Bryce Seligman DeWitt na década de 1960 e 1970. A decoerência abordagens para interpretar a teoria quântica foram mais explorado e desenvolvido, tornando-se bastante popular. MWI é uma das muitas hipóteses multiverso em física e filosofia . Ele é atualmente considerado uma interpretação dominante, juntamente com as outras interpretações decoerência, colapso teorias (incluindo o histórico interpretação de Copenhague ), e escondido teorias de variáveis tais como os mecânicos Bohmian .

Antes de muitos mundos, a realidade sempre foi visto como uma única história que se desdobra. Muitos mundos, no entanto, vê a realidade histórica como uma árvore muito-ramificada, onde cada resultado quantum possível é realizado. Muitos mundos concilia a observação de não- deterministas eventos, tais como o decaimento radioativo aleatório , com os totalmente deterministas equações de física quântica .

Em muitos mundos, a aparência subjetiva de colapso da função de onda é explicado pelo mecanismo de decoerência quântica , e isso é suposto para resolver todos os paradoxos de correlação de teoria quântica , como o paradoxo EPR e gato de Schrödinger , uma vez que cada resultado possível de todos os evento define ou existe em sua própria "história" ou "mundo".

Origem

Em Dublin em 1952 Erwin Schrödinger deu uma palestra na qual em um ponto ele jocosamente advertiu seus ouvintes que o que ele estava prestes a dizer pode "parecer louco". Ele passou a afirmar que o que a equação que ele ganhou um prêmio Nobel parece estar descrevendo é várias histórias diferentes, eles "não são alternativas, mas todos realmente acontecer simultaneamente". Esta é a mais antiga referência conhecida a muitos mundos.

Esboço

Embora várias versões de muitos mundos têm sido propostas desde Hugh Everett trabalho original 's, todos eles contêm uma ideia-chave: as equações da física que modelam a evolução temporal de sistemas sem observadores embarcados são suficientes para modelar sistemas que fazer conter observadores; em particular, não há nenhum disparado por observação colapso da função de onda que a interpretação de Copenhague propõe. Desde que a teoria é linear com respeito à função de onda, a forma exata dos quântica dinâmica modelada, seja ele o não-relativista equação de Schrödinger , teoria quântica de campos relativística ou alguma forma de gravidade quântica ou teoria das cordas , não altera a validade da MWI desde MWI é uma metateoria aplicável a todos os lineares teorias quânticas , e não há nenhuma evidência experimental para qualquer não-linearidade da função de onda em física. A principal conclusão de MWI é que o universo (ou multiverso neste contexto) é composto por uma superposição quântica de muitos, possivelmente, até mesmo não-denumerably infinitamente muitos, cada vez mais divergente, não comunicante universos paralelos ou mundos quânticos.

A idéia de MWI originou na da Everett Princeton Ph.D. tese "A Teoria da função de onda Universal ", desenvolvido sob o seu orientador de tese John Archibald Wheeler , um resumo mais curto do que foi publicado em 1957, intitulado "Relativa Formulação Estado da Mecânica Quântica" (Wheeler contribuiu o título de "estado relativo"; Everett originalmente chamado sua aproximação a "correlação Interpretação", onde "correlação" refere-se ao entrelaçamento quântico ). A frase "muitos mundos" é devida a Bryce DeWitt , que foi responsável pela popularização mais ampla da teoria de Everett, que tinha sido largamente ignorado pela primeira década após a publicação. A frase de DeWitt "muitos mundos" tornou-se muito mais popular do que de Everett "Universal função de onda" ou "Relativa Estado Formulação" de Everett-Wheeler que muitos se esquecem que esta é apenas uma diferença de terminologia; o conteúdo de ambos os papéis de Everett e artigo popular de DeWitt é o mesmo.

Os muitos mundos ações de interpretação muitas semelhanças com mais tarde, outras interpretações "pós-Everett" da mecânica quântica que também usam decoerência para explicar o processo de medição ou colapso da função de onda. MWI trata as outras histórias ou mundos tão real, uma vez que diz respeito à função de onda universal como a "entidade física básica" ou "a entidade fundamental, obedecendo em todas as vezes uma equação de onda determinista". As outras interpretações decoherent, tais como histórias consistentes , a interpretação existencial etc., tanto quanto os mundos quânticos extras como metafórica em algum sentido, ou são agnósticos sobre sua realidade; às vezes é difícil distinguir entre as diferentes variedades. MWI é distinguido por duas qualidades: ele assume o realismo , o que ele atribui à função de onda, e tem a estrutura formal mínima possível, rejeitando quaisquer variáveis ocultas , potencial quântico , qualquer forma de um postulado do colapso (ou seja, Copenhagenism ) ou postulados mentais ( tais como a interpretação de muitos mentes faz).

Interpretações Decoherent de muitos mundos usando einselection para explicar como um pequeno número de clássicos estados ponteiro podem surgir a partir do enorme espaço de Hilbert de superposições foram propostos por Wojciech H. Zurek . "Sob escrutínio do ambiente, apenas estados ponteiro permanecem inalterados Outros estados decohere em misturas de estados ponteiro estáveis que podem persistir, e, nesse sentido, existem:.. Eles são einselected" Essas idéias complementar MWI e trazer a interpretação em linha com a nossa percepção da realidade.

Muitos mundos é muitas vezes referida como uma teoria , em vez de apenas uma interpretação, por aqueles que propõem que muitos mundos pode fazer predições testáveis (como David Deutsch ) ou é falsificável (como Everett) ou por aqueles que propõem que todos as outras interpretações, não-MW, são inconsistentes, ilógico ou não científica no seu manuseamento das medições; Hugh Everett argumentou que sua formulação era uma metateoria , uma vez que fez declarações sobre outras interpretações da teoria quântica; que era a "única abordagem completamente coerente para explicar tanto o conteúdo da mecânica quântica e a aparência do mundo." Deutsch é indiferente que muitos mundos é uma "interpretação", dizendo que chamando-o de uma interpretação "é como falar de dinossauros como uma 'interpretação' dos registros fósseis."

Interpretação colapso da função de onda

Tal como acontece com as outras interpretações da mecânica quântica, a interpretação de muitos mundos é motivada pelo comportamento que pode ser ilustrada pela experiência de dupla fenda . Quando as partículas de luz (ou qualquer outra coisa) são passados através da fenda dupla, um cálculo assumindo comportamento do tipo onda da luz pode ser utilizada para identificar onde as partículas são susceptíveis de ser observada. No entanto, quando as partículas são observadas nesta experiência, que aparecem como partículas (isto é, em locais definidos) e não como ondas não localizadas.

Algumas versões da interpretação de Copenhague da mecânica quântica proposto um processo de " colapso " em que um sistema quântico indeterminado seria probabilisticamente recolher para baixo para, ou selecione, apenas um resultado determinado para "explicar" esse fenômeno de observação. Colapso wavefunction foi amplamente considerada como artificial e ad-hoc , de modo que uma interpretação alternativa em que o comportamento de medição pode ser compreendido a partir de princípios físicos fundamentais mais foi considerado desejável.

Ph.D. da Everett trabalho fornecida uma interpretação tal alternativa. Everett afirmado que, por um sistema compósito - por exemplo, um sujeito (o "observador" ou aparelho de medição) observar um objecto (o sistema "observada", tal como uma partícula) - a afirmação de que tanto o observador ou o observado tem um bem estado definido é sem sentido; em linguagem moderna, o observador eo observado tornaram-se emaranhados ; só podemos especificar o estado de um parente para o outro, ou seja, o estado do observador eo observado são correlacionados após a observação é feita. Isto levou Everett para derivar os unitárias, dinâmica determinísticos sozinho (isto é, sem assumir colapso da função de onda) a noção de uma relatividade dos estados .

Everett notado que as unitárias, dinâmica determinísticos sozinho decretado que após uma observação é feita cada elemento da superposição quântica da função de onda assunto-objecto combinado contém dois "estados relativos": um "colapso" estado objecto e um observador associado que tenha observado o mesmo resultado colapsada; o que o observador vê eo estado do objeto se tornaram correlacionados pelo ato de medição ou observação. A evolução subsequente de cada par de assunto-objecto relativamente estados prossegue com completa indiferença quanto à presença ou ausência de outros elementos, como se colapso da função de onda ocorreu, o que tem como consequência que as observações posteriores são sempre compatíveis com as observações anteriores. Assim, o aparecimento de colapso da função de onda do objecto emergiu a partir da própria unitária teoria, determinista. (Este respondeu a crítica inicial de Einstein da teoria quântica, que a teoria deve definir o que se observa, não para os observáveis para definir a teoria). Desde que a função de onda meramente parece ter entrado em colapso, em seguida, Everett fundamentado, não havia necessidade de realmente assumir que ele tinha caído. E assim, invocando a navalha de Occam , ele removeu o postulado do colapso da função de onda a partir da teoria.

A interpretação irreal / reais

De acordo com Martin Gardner , os "outros" mundos de MWI ter duas interpretações diferentes: real ou irreal; ele alega que Stephen Hawking e Steven Weinberg ambos favorecem a interpretação irreal. Gardner também afirma que a interpretação não real é favorecida pela maioria dos físicos, enquanto que o ponto de vista "realista" só é suportada por especialistas, tais como MWI Deutsch e Bryce DeWitt . Hawking disse que "de acordo com a ideia de Feynman", todas as outras histórias são como "igualmente real", como o nosso, e Martin Gardner relata Hawking dizendo que MWI é "trivialmente verdadeira". Em uma entrevista de 1983, Hawking também disse que considerava o MWI como "evidentemente correta", mas era desprezível para as questões sobre a interpretação da mecânica quântica, dizendo: "Quando eu ouço de gato de Schrödinger , eu alcanço minha arma ." Na mesma entrevista, ele também disse: "Mas, veja: Tudo o que se faz, realmente, é calcular condicionais probabilidades, em outras palavras, a probabilidade de um acontecimento, dada B. Eu acho que isso é todos os muitos mundos interpretação é . Algumas pessoas cobri-la com um monte de misticismo sobre a divisão função de onda em partes diferentes. Mas tudo o que você está calculando é probabilidades condicionais." Em outros lugares Hawking contrastou sua atitude para com a "realidade" das teorias físicas com a de seu colega Roger Penrose , dizendo: "Ele é um platonista e eu sou um positivista . Ele está preocupado que o gato de Schrödinger está em um estado quântico, onde é meio vivo e quase morto. ele sente que não pode corresponder à realidade. Mas isso não me incomoda. Eu não exigir que uma teoria corresponde à realidade, porque eu não sei o que é. a realidade não é uma qualidade que você pode teste com papel decisivo. Tudo o que eu estou preocupado com é que a teoria deve prever os resultados das medições. a teoria quântica faz isso com muito sucesso." De sua parte, Penrose concorda com Hawking que QM aplicada ao universo implica MW, embora ele considera a actual falta de uma teoria bem-sucedida da gravidade quântica nega a universalidade reivindicada de QM convencional.

As semelhanças com a interpretação de Broglie-Bohm

Kim Joris Boström propôs uma teoria da mecânica quântica não-relativística que combina elementos da mecânica de Broglie-Bohm e que da de Everett dos Muitos'worlds'. Em particular, a interpretação de MW irreal Hawking e Weinberg é semelhante ao conceito de Bohmian 'mundos' irreais ramo vazio:

O segundo problema com a mecânica Bohmian pode à primeira vista parecer bastante inofensivo, mas que em um olhar mais atento desenvolve poder destrutivo considerável: a questão das filiais vazias. Estes são os componentes do estado pós-medição que não guiar as partículas porque eles não têm a configuração real q em seu apoio. À primeira vista, os ramos vazios não aparecem problemáticas, mas, pelo contrário, muito útil, pois garantem que a teoria para explicar os resultados únicos de medições. Além disso, eles parecem explicar porque é que há um “colapso da função de onda” eficazes, como na mecânica quântica comuns. Em uma visão mais próxima, no entanto, é preciso admitir que estes ramos vazios na verdade, não desaparecer. Como a função de onda é levado para descrever um campo realmente existente, todos os seus ramos realmente existem e irá evoluir para sempre pela dinâmica Schrödinger, não importa quantos deles se tornará vazio no curso da evolução. Todo ramo da função de onda mundial potencialmente descreve um mundo completo que é, de acordo com a ontologia de Bohm, apenas a um mundo possível que seria o mundo real se apenas que estavam cheios de partículas, e que está em todos os aspectos, idêntico a um mundo correspondente em Everett teoria. Apenas um ramo de cada vez é ocupado por partículas, representando assim o mundo real, enquanto todos os outros ramos, embora realmente existente como parte de uma função de onda realmente existente, estão vazias e, assim, conter algum tipo de “mundos zumbis” com planetas, oceanos, árvores, cidades, carros e pessoas que falam como nós e se comportam como nós, mas que realmente não existem. Agora, se a teoria Everettian pode ser acusado de extravagância ontológica, em seguida, a mecânica Bohmian poderia ser acusado de desperdício ontológica. No topo da ontologia de ramos vazios vem a ontologia adicional de posições das partículas que são, por conta da hipótese de equilíbrio quântica, para sempre desconhecido para o observador. No entanto, a configuração real nunca é necessária para o cálculo das previsões estatísticas em realidade experimental, pois estes podem ser obtidas por mera álgebra função de onda. A partir desta perspectiva, a mecânica Bohmian pode aparecer como uma teoria desperdício e redundante. Eu acho que é considerações como estas que são o maior obstáculo no caminho de uma aceitação geral da mecânica Bohmian.

Probabilidade

Foram feitas tentativas, por defensores de muitos do mundo e outros, ao longo dos anos para derivar a regra Nascido , em vez de apenas convencionalmente assumem -lo, de modo a reproduzir todo o comportamento estatística necessária associada com a mecânica quântica. Não há consenso sobre se este tem sido bem sucedida.

abordagens baseadas em frequência

Everett (1957) brevemente derivada a regra carregado, mostrando que a regra nascido era a única regra possível, e que a sua derivação como foi justificada como o procedimento para a definição de probabilidade na mecânica clássica . Everett parou de fazer pesquisa em física teórica logo após obter seu doutorado, mas seu trabalho sobre probabilidade foi estendido por um número de pessoas. Andrew Gleason (1957) e James Hartle (1965) reproduzido de forma independente o trabalho de Everett, que foi mais tarde estendido. Estes resultados estão intimamente relacionados com o teorema de Gleason , um resultado matemático segundo o qual a medida de probabilidade Nascido é o único no espaço de Hilbert, que pode ser construído puramente do vetor de estado quântico.

Bryce DeWitt e seu aluno de doutorado R. Neill Graham forneceu mais tarde derivações alternativas (e mais) para derivação da regra de Born, em Everett. Eles demonstraram que a norma dos mundos onde as regras estatísticas usuais da teoria quântica quebrou desapareceu, no limite, onde o número de medições foi para o infinito.

A teoria da decisão

Um teórico-decisão derivação da regra Nascido a partir suposições Everettarian, foi produzido por David Deutsch (1999) e refinada por Wallace (2002-2009) e Saunders (2004). Alguns comentários têm sido positivos, embora o status desses argumentos permanece altamente controversa; alguns físicos teóricos tê-los levado como apoiar o caso de universos paralelos. No New Scientist artigo, rever a sua apresentação em uma conferência de setembro de 2007, Andy Albrecht, um físico da Universidade da Califórnia em Davis, é citado como dizendo "Este trabalho vai ficar como um dos desenvolvimentos mais importantes na história da ciência ".

A regra Nascido e o colapso da função de onda foram obtidas no âmbito da formulação do estado relativo da mecânica quântica por Armando VDB Assis. Ele provou que a regra Nascido e o colapso da função de onda siga a partir de uma estratégia de jogo-teórica, ou seja, o equilíbrio de Nash dentro de um von Neumann jogo de soma zero entre a natureza e observador.

Simetrias e invariância

Wojciech H. Zurek (2005) produziu uma derivação da regra Nascido, onde decoerência substituiu suposições informáticos de Deutsch. Lutz Polley (2000) produziu derivações regra de born, onde os pressupostos informáticos são substituídos por argumentos de simetria.

Charles Sebens e Sean M. Carroll , construindo no trabalho de Lev Vaidman , propôs uma abordagem semelhante com base na incerteza auto-localização. Nesta abordagem, decoerência cria várias cópias idênticas de observadores, que pode atribuir credences a estar em diferentes ramos usando a regra de Born.

visão geral MWI

Na formulação de Everett, um aparelho de medição M e um sistema objecto S formar um sistema compósito, cada um dos quais existe antes da medição em locais bem definidos (mas dependentes do tempo) estados. A medição é considerado como provocando M e S para interagir. Após S interage com H , já não é possível descrever qualquer sistema por um estado independente. De acordo com Everett, as únicas descrições significativas de cada sistema são estados relativos: por exemplo, o estado relativo de S dado o estado de H ou o estado relativo de H , dado o estado de S . Na formulação de DeWitt, o estado de S após uma sequência de medições é dada por uma superposição quântica de estados, cada um correspondendo a um historial de medições alternativa de S .

Ilustração esquemática de divisão como um resultado de uma medição repetida.

Por exemplo, considere o menor possível realmente quântico sistema S , como mostrado na ilustração. Esta descreve, por exemplo, a rotação do estado de um electrão. Considerando um eixo específico (dizer o z -axis) o pólo norte representa spin "up" e do pólo sul, spin "para baixo". Os estados de superposição do sistema estão descritos por (a superfície de) uma esfera chamada a esfera de Bloch . Para realizar uma medição em S , isto é feito para interagir com outro sistema semelhante M . Após a interacção, o sistema combinado é descrita por um estado que varia ao longo de um espaço de seis dimensões (a razão do número de seis é explicado no artigo sobre a esfera de Bloch). Este objecto seis dimensões também pode ser considerado como uma superposição quântica de dois "histórias alternativas" do sistema original S , em que um "up" foi observada e a outra em que "para baixo" foi observado. Cada medição binário posterior (que é a interação com um sistema M ) causa uma divisão semelhante na árvore história. Assim, depois de três medições, o sistema pode ser considerado como uma superposição quântica de 8 = 2 × 2 × 2 cópias do sistema original S .

A terminologia aceita é um pouco enganador, porque é incorreto considerar o universo como a divisão em determinados momentos; em um dado instante há um estado em um universo.

estado relativo

Em seu 1957 tese de doutorado, Everett propôs que, em vez de modelar um sistema quântico isolado sujeitos a observação externa, pode-se matematicamente modelar um objeto, bem como seus observadores como sistemas puramente físicos no âmbito matemático desenvolvido por Paul Dirac , von Neumann e outros, descartando por completo a ad hoc mecanismo de colapso da função de onda .

Desde trabalho original de Everett, tem surgido uma série de formalismos semelhantes na literatura. Uma tal formulação é o estado relativo. Faz dois pressupostos: primeiro, a função de onda não é simplesmente uma descrição do estado do objeto, mas que na verdade é inteiramente equivalente ao objeto, uma reivindicação que tem em comum com algumas outras interpretações. Em segundo lugar, a observação ou medição não tem leis ou mecânica especiais, ao contrário do interpretação de Copenhague que considera o colapso da função de onda como um tipo especial de evento que ocorre como resultado de observação. Em vez disso, a medição no estado formulação relativa é a consequência de uma alteração de configuração na memória de um observador descrito pelos mesmos física onda básicas como o objecto a ser modelado.

A interpretação de muitos mundos é popularização de trabalho de Everett, que se refere ao sistema observador-objeto combinados como sendo dividido por uma observação de DeWitt, cada divisão correspondente para as diferentes ou vários resultados possíveis de uma observação. Estas divisões gerar uma possível árvore, como mostrado no gráfico abaixo. Posteriormente, DeWitt introduziu o termo "mundo" a descrever uma história completa de medição de um observador, o que corresponde aproximadamente a um único ramo da árvore. Note-se que "divisão", neste sentido, não é nova ou mesmo mecânica quântica. A ideia de um espaço de histórias alternativas completas já havia sido utilizado na teoria da probabilidade desde meados dos anos 1930, por exemplo, para modelar o movimento browniano .

traço parcial como estado relativo. retângulo azul claro na parte superior esquerda representa um sistema em estado puro. Trellis retângulo sombreado no canto superior direito denota um estado (possivelmente) misturado. estado misto de observação é traço parcial de uma superposição linear de estados como mostrado na parte inferior do canto do lado direito.
medições sucessivas com lamelas sucessivas

Sob a interpretação de muitos mundos, a equação de Schrödinger , ou analógico relativista, detém o tempo todo em todos os lugares. Uma observação ou medição é modelado através da aplicação da equação de onda para todo o sistema compreendendo o observador e o objecto. Uma consequência é que cada observação pode ser pensado como causando wavefunction do observador a objetos combinados para se transformar em uma superposição quântica de dois ou mais ramos não-interagem, ou dividido em vários "mundos". Uma vez que muitos eventos de observação semelhante ter acontecido e estão constantemente a acontecer, há um número enorme e crescente de estados simultaneamente existentes.

Se um sistema é composto por dois ou mais subsistemas, o estado do sistema será uma superposição dos produtos dos estados dos subsistemas. Cada produto de estados subsistema na superposição geral evolui ao longo do tempo de forma independente de outros produtos. Uma vez que os subsistemas interagem, seus estados tornaram-se correlacionadas ou emaranhados e já não é possível considerá-los independentes uma da outra. Na terminologia de Everett cada estado subsistema agora estava correlacionada com o seu estado relativo , uma vez que cada subsistema deve agora ser considerado em relação aos outros subsistemas com os quais interagiu.

Propriedades da teoria

MWI remove o papel dependente do observador na medição quântica processo, substituindo o colapso da função de onda com decoherence quântico . Uma vez que o papel do observador está no cerne da maioria, se não todos os "paradoxos quânticos", isso resolve automaticamente um número de problemas; ver, por exemplo gato de Schrödinger experimento de pensamento , o paradoxo EPR , von Neumann 's 'problema de fronteira' e até mesmo dualidade onda-partícula . Cosmologia quântica também se torna compreensível, já que não há mais necessidade de um observador de fora do universo.

MWI é um realista , determinística , sem dúvida locais teoria, semelhante à física clássica (incluindo a teoria da relatividade ), à custa de perder definiteness contrafactual . MWI consegue isso através da remoção de colapso da função de onda , que é indeterminista e não-local, a partir dos deterministas e locais equações da teoria quântica .

MWI (ou outros, mais amplas multiverso considerações) fornece um contexto para o princípio antrópico que pode fornecer uma explicação para o universo afinado .

MWI, sendo um decoherent formulação, é axiomatically mais simples do que o de Copenhaga e outros colapso interpretações; e, portanto, favorecido sob certas interpretações da navalha de Occam . Claro que existem outras interpretações decoherent que também possuem essa vantagem em relação às interpretações colapso.

Propriedades comparativas e possíveis testes experimentais

Uma das propriedades salientes da interpretação de muitos mundos é que ele não requer um método excepcional de colapso da função de onda para explicá-lo. "Parece que não há nenhuma experiência distinguir o MWI de outras teorias não-colapso como mecânica Bohmian ou outras variantes de MWI ... Na maioria das interpretações sem entrar em colapso, a evolução do estado quântico do Universo é o mesmo. Ainda , pode-se imaginar que há um experimento distinguir o MWI de outro interpretação não-colapso com base na diferença na correspondência entre o formalismo ea experiência (os resultados de experimentos) ".

No entanto, em 1985, David Deutsch publicou três experimentos mentais relacionados que poderia testar a teoria vs interpretação de Copenhague. Os experimentos requerem preparação estado quântico macroscópico e apagamento quântico por um computador quântico hipotético que está atualmente fora possibilidade experimental. Desde então Lockwood (1989), Vaidman e outros fizeram propostas semelhantes. Estas propostas também requerem uma tecnologia avançada que é capaz de colocar um objeto macroscópico em uma superposição coerente, uma outra tarefa que não se sabe nunca será possível realizar. Muitas outras idéias controversas foram apresentadas, porém, como uma afirmação recente de que observações cosmológicas poderia testar a teoria, e outra reivindicação por Rainer Plaga (1997), publicado em Foundations of Physics , que a comunicação pode ser possível entre os mundos.

interpretação de Copenhague

Na interpretação de Copenhague , a matemática da mecânica quântica permite prever probabilidades para a ocorrência de vários eventos. Quando ocorre um evento, torna-se parte da realidade definitiva, e possibilidades alternativas não. Não há necessidade de dizer qualquer coisa definitiva sobre o que não é observado.

O universo decomposição para um novo estado de vácuo

Qualquer evento que muda o número de observadores no universo pode ter consequências experimentais. Tunelamento quântico para um novo estado de vácuo iria reduzir o número de observadores a zero (ou seja, matar toda a vida). Alguns cosmólogos argumentam que o universo está em um estado de vácuo falso e que tunelamento quântico, consequentemente, o universo já deve ter experimentado a um estado de vácuo verdadeiro. Isso não aconteceu e é citado como evidência em favor de muitos mundos. Em alguns mundos, tunelamento quântico a um estado de vácuo verdadeira que aconteceu, mas a maioria dos outros mundos escapar deste tunneling e permanecer viável. Isso pode ser pensado como uma variação sobre suicídio quântico .

Muitas-mentes

O muitos-mente interpretação é uma interpretação multi-mundo que define a divisão da realidade do nível de mentes dos observadores. Neste, ela difere da interpretação de muitos mundos de Everett, em que não há nenhum papel especial para a mente do observador.

objeções comuns

A interpretação de muitos mundos é muito vago sobre as maneiras de determinar quando a divisão acontece, e hoje em dia geralmente o critério é que os dois ramos têm decohered . No entanto, o presente entendimento dia da decoerência não permite uma maneira completamente precisa, auto-suficiente para dizer quando os dois ramos têm decohered / "não interagem", e, portanto, muitos mundos interpretação permanece arbitrária. Essa objeção é dizendo que não está claro o que é precisamente entende por ramificação, e apontam para a falta de critérios independentes que especificam ramificação.

Resposta MWI: o decoherence ou "splitting" ou "ramificação" é completa quando a medição está completa. Em notação de Dirac a medição está completa quando:
onde representa o observador tendo detectado o sistema objecto do i th estado. Antes da medição começou os Estados Observadores são idênticas; após a medição está completa os Estados observadores são orthonormal . Assim, uma medição define o processo de ramificação: a ramificação é tão bem ou mal definidas como a medição é; a ramificação é tão completa como a medição está completa - o que quer dizer que a função delta acima representa uma medição idealizada. Apesar de verdade "para todos os efeitos práticos" na realidade, a medida, e, portanto, a ramificação, nunca está totalmente concluída, já que funções delta são não físico,
Uma vez que o papel do observador e medição por si só não desempenha nenhum papel especial na MWI (medições são tratadas como todas as outras interações são), não há necessidade de uma definição precisa do que um observador ou uma medição é - assim como na física newtoniana não precisa definição de qualquer um observador ou uma medição foi necessário ou esperado. Em todas as circunstâncias a função de onda universal ainda está disponível para dar uma descrição completa da realidade.
Além disso, é um equívoco comum pensar que as sucursais são completamente distintos. Na formulação de Everett, eles podem, em princípio quantum interferir (ou seja, "fundir" em vez de "divisão") uns com os outros no futuro, embora isso exige que todos os "memória" do evento ramificação mais cedo para ser perdido, de modo nenhum observador nunca vê dois ramos da realidade.

MWI afirma que não há nenhum papel especial ou necessidade de definição precisa de medição em MWI, ainda Everett usa a palavra "medida" repetidamente ao longo de sua exposição.

Resposta MWI: "medições" são tratados como uma subclasse de interacções, que induzem correlações assunto-objecto em função de onda combinado. Não existe nada de especial acerca de medições (por exemplo, a capacidade de desencadear um colapso da função de onda ), que não podem ser tratadas com pelo habitual unitária processo de desenvolvimento de tempo. É por isso que não há nenhuma definição precisa de medida na formulação de Everett, embora algumas outras formulações enfatizar que as medições devem ser efetivamente irreversível ou criar informações clássico.

A divisão de mundos frente no tempo, mas não para trás no tempo (isto é, que se fundem mundos), é assimétrico e tempo incompatível com a natureza simétrica tempo da equação de Schrödinger , ou invariância CPT em geral.

Resposta MWI: A divisão é tempo assimétrico; essa assimetria temporais observado é devido às condições de contorno impostas pelo Big Bang

Há circularidade, em teoria, medição de Everett. Sob as suposições feitas por Everett, não há 'boas observações', definidos por ele, e desde a sua análise do processo de observação depende do último, é desprovido de qualquer significado. O conceito de uma 'boa observação' é a projeção postulado disfarçado e análise de Everett simplesmente deriva este postulado por ter assumido, sem qualquer discussão.

MWI resposta: tratamento de observações / medições de Everett abrange tanto boas medidas idealizadas e mais gerais casos ruins ou aproximados. Assim, é legítimo para analisar a probabilidade em termos de medição; não circularidade está presente.

Discussão de probabilidade em Everett pressupõe a existência de uma base preferida para identificar os resultados de medições para as probabilidades para fora do limite. Mas a existência de uma base preferencial só pode ser estabelecida pelo processo de decoerência, que em si é probabilística ou arbitrária.

Resposta MWI: Everett analisados ramificação usando o que hoje chamamos de "medição de base ". É teorema fundamental da teoria quântica que nada mensurável ou empírica é alterado através da adopção de uma base diferente. Everett era, portanto, livre para escolher o que quer que base ele gostava. A base de mensuração era simplesmente a base mais simples em que para analisar o processo de medição.

Não podemos ter certeza de que o universo é um multiverso quântico até que tenhamos uma teoria de tudo e, em particular, uma teoria bem-sucedida da gravidade quântica . Se a teoria final de tudo é não- linear em relação ao wavefunctions depois de muitos mundos seria inválido.

Resposta MWI: Todos aceites teorias quânticas de física fundamental é linear relativamente à função de onda. Embora a gravidade quântica ou teoria das cordas pode ser não-linear a este respeito não há nenhuma evidência para indicar isso no momento.

Conservação de energia é grosseiramente violado se a cada instante quase infinitas quantidades de matéria nova são gerados para criar os novos universos.

Resposta MWI: Há duas respostas a esta objeção. Primeiro, a lei da conservação da energia afirma que a energia é conservada dentro de cada universo . Assim, mesmo se "nova matéria" estavam sendo gerado para criar novos universos, isso não viola a conservação de energia. Em segundo lugar, a conservação de energia não é violado uma vez que a energia de cada ramo tem de ser ponderado pela sua probabilidade, de acordo com a fórmula padrão para a conservação de energia na teoria quântica . Isto resulta na energia total do multiverso sendo conservada.

Navalha de Occam regras contra uma infinidade de universos não observáveis - Occam prefere apenas um universo; ou seja, qualquer não-MWI.

resposta MWI: a navalha de Occam é realmente uma restrição sobre a complexidade da teoria física, e não sobre o número de universos. MWI é uma teoria mais simples, uma vez que tem menos postulados. navalha de Occams é frequentemente citado pelos adeptos MWI como uma vantagem de MWI.

Universos Unphysical: Se um estado é uma superposição de dois estados e , ou seja, , ou seja, ponderados por coeficientes de um e b , em seguida, se , que princípio permite que um universo com infimamente pequena probabilidade b a ser instanciado em pé de igualdade com o muito mais um provável com probabilidade um ? Este parece jogar fora as informações nas amplitudes de probabilidade.

MWI resposta: A magnitude dos coeficientes fornece a ponderação que faz com que os ramos ou universos "desigual", como Everett e outros mostraram, levando o surgimento das regras probabilísticos convencionais .

Violação do princípio da localidade , o que contradiz a relatividade especial : a divisão MWI é instantânea e no total: esta pode entrar em conflito com a relatividade, uma vez que um estrangeiro na galáxia de Andrômeda não pode saber que eu entrar em colapso um elétron por aqui antes que ela entra em colapso dela lá: a relatividade de simultaneidade diz que não podemos dizer que elétrons em colapso primeiro - afirmativo, qual divide um outro universo em primeiro lugar? Isto leva a uma confusão sem esperança com todos dividindo de forma diferente. Nota: EPR não é um get-out aqui, como o alienígena de e meus elétrons precisam nunca foram parte da mesma quântica, ou seja, enredado .

Resposta MWI: a divisão pode ser considerada como causal, local e relativista, espalhando em, ou abaixo, a velocidade da luz (por exemplo, não são divididos por gato de Schrödinger até que olhar na caixa). Por tipo espaço separado divisão não se pode dizer que ocorreu pela primeira vez - mas isso é verdade para todos os eventos tipo-espaço separado, a simultaneidade não é definido por eles. Dividindo não é excepção; muitos mundos é uma teoria local.

Recepção

Existe uma vasta gama de reivindicações que são considerados "muitos mundos" interpretações. Foi dito muitas vezes por aqueles que não acreditam em MWI que Everett próprio não era totalmente claro quanto ao que ele acreditava; no entanto, os adeptos MWI (como DeWitt , Tegmark , Deutsch e outros) acreditam que compreender plenamente o significado de Everett como implicando a existência literal dos outros mundos. Além disso, recentes fontes biográficas deixar claro que Everett acreditava na realidade literal dos outros mundos quânticos. O filho de Everett informou que Hugh Everett "nunca vacilou em sua crença sobre sua teoria de muitos mundos". Também Everett foi relatado para acreditar "sua teoria de muitos mundos garantiu-lhe a imortalidade ".

Um dos mais fortes defensores da MWI é David Deutsch . De acordo com Deutsch, o padrão de interferência de fotão único observada na experiência de fenda dupla pode ser explicado pela interferência de fotões em múltiplos universos. Visto desta maneira, o experimento de interferência de fotão único é indistinguível do experimento interferência de fotões múltipla. Em uma veia mais prático, em um dos primeiros trabalhos sobre a computação quântica, ele sugeriu que o paralelismo que resulta da validade da MWI poderia levar a " um método pelo qual determinadas tarefas probabilísticos podem ser realizados mais rapidamente por um computador quântico universal do que por qualquer restrição clássica dele ". Deutsch também propôs que, quando computadores reversíveis tornar-se consciente, em seguida, MWI será testável (pelo menos contra o "ingênuo" Copenhagenism) através da observação reversível da rotação.

Asher Peres era um crítico ferrenho do MWI. Por exemplo, uma seção em seu livro 1993 teve o título interpretação de Everett e outras teorias bizarras . Peres não só questionou se MWI é realmente uma "interpretação", mas sim, se nenhum são necessários interpretações da mecânica quântica em tudo. Uma interpretação pode ser considerada como uma transformação puramente formal, que não acrescenta nada às regras dos mecânica quântica . Peres parece sugerir que postula a existência de um número infinito de não comunicantes universos paralelos é altamente suspeita por aqueles que interpretá-lo como uma violação da navalha de Occam , ou seja, que não minimizar o número de entidades hipotéticas. No entanto, entende-se que o número de partículas elementares não são uma violação grosseira da navalha de Occam, um conta os tipos, e não os tokens. Max Tegmark observa que a alternativa para muitos mundos é "muitas palavras", uma alusão à complexidade von Neumann colapso postulado 's. Por outro lado, os mesmos depreciativos qualificação "muitas palavras" é frequentemente aplicado a MWI por seus críticos que o vêem como um jogo de palavras que ofusca ao invés de esclarece por confundir a von Neumann ramificação de mundos possíveis com o paralelismo Schrödinger de muitos mundos em sobreposição.

MWI é considerado por alguns como sendo impossível de falsificar e, portanto, não científica porque os múltiplos universos paralelos são não comunicantes, no sentido de que nenhuma informação pode ser passada entre eles. Outros afirmam MWI é directamente testável. Everett considerado MWI como falsificável uma vez que qualquer teste que falsifica convencional teoria quântica também falsificar MWI.

Polls

Os defensores da MWI muitas vezes citam uma pesquisa de 72 "principais cosmólogos e outros teóricos do campo quântico" conduzidas pela American cientista político David Raub em 1995 mostrando acordo de 58% com "Sim, acho que MWI é verdade".

No entanto, a pesquisa é controversa. Por exemplo, Victor J. Stenger observa que Murray Gell-Mann obra publicada 's rejeita explicitamente a existência de universos paralelos simultâneos. Colaborando com James Hartle , Gell-Mann está trabalhando para o desenvolvimento de mais "palatáveis" pós-Everett mecânica quântica . Stenger acha que é justo dizer que a maioria dos físicos descartar a interpretação de muitos mundo como muito radical, embora salientando que "tem mérito em encontrar um lugar para o observador dentro do sistema que está sendo analisado e acabar com a noção incômoda de colapso da função de onda".

Max Tegmark também relata o resultado de uma pesquisa "altamente não-científica" tomada em uma oficina mecânica quântica 1997. De acordo com Tegmark, "A interpretação de muitos mundos (MWI) marcou o segundo, confortavelmente à frente das histórias consistentes e interpretações Bohm ." Tais pesquisas têm sido tomadas em outras conferências, por exemplo, em resposta a Sean Carroll observação 's, 'Tão louco que pareça, a maioria dos físicos que trabalham em comprar a teoria de muitos mundos' Michael Nielsen contadores: "em uma conferência de computação quântica em Cambridge em 1998, uma relação muitos-worlder examinou a platéia de aproximadamente 200 pessoas ... muitos mundos fez muito bem, ganhando apoio em um nível comparável, mas um pouco abaixo, Copenhaga e decoerência ". No entanto, Nielsen observa que parecia a maioria dos participantes encontramos que é um desperdício de tempo: Asher Peres "tem um círculo enorme e sustentado de aplausos ... quando ele se levantou no final da votação e perguntou 'E quem aqui acredita que as leis da física são decididas por uma votação democrática? '"

Uma pesquisa com menos de 40 alunos e pesquisadores tomadas após um curso sobre a interpretação da mecânica quântica no Instituto de Computação Quântica da Universidade de Waterloo 2005 descobriu "Muitos Mundos (e decoerência)" para ser o menos favorecido.

Uma pesquisa de 2011, de 33 participantes em uma conferência austríaca encontrou 6 endossado MWI, 8 "Informações à base / informação-teórico", e 14 Copenhaga; os autores observam que os resultados são semelhantes a pesquisa anterior do Tegmark 1998.

implicações especulativos

física especulativa lida com questões que também são discutidos na ficção científica.

experimento mental do suicídio quântico

Suicídio Quantum , como uma experiência de pensamento , foi publicado de forma independente por Hans Moravec em 1987 e de Bruno Marchal em 1988 e foi desenvolvida de forma independente ainda por Max Tegmark em 1998. É uma tentativa de distinguir entre a interpretação de Copenhaga de mecânica quântica e a Everett interpretação de muitos mundos por meio de uma variação do gato de Schrödinger pensou experiência , do ponto de vista do gato. Imortalidade quântica se refere à experiência subjetiva de sobreviver suicídio quântico independentemente das probabilidades.

acoplamento fraco

Outra especulação é que os mundos separadas permanecem fracamente acopladas (por exemplo, por acção da gravidade) permitindo "comunicação entre universos paralelos". Um possível teste desta usando equipamento quântica-óptica é descrita em 1997 Foundations of Physics artigo por Rainer Plaga . Trata-se de um isolado de iões em uma armadilha de iões , uma medição quântica que iria produzir dois mundos paralelos (a diferença sendo apenas na detecção de um único fotão), e a excitação do ião a partir de apenas um destes mundos. Se o íon animado pode ser detectado a partir do outro universo paralelo, em seguida, isso constituiria evidência direta para apoiar a interpretação de muitos mundos e excluiria automaticamente os ortodoxos, "lógico", e "muitos-histórias" interpretações. A razão pela qual o ião é isolado é torná-lo não participam imediatamente na decoherence que isola os ramos mundo paralelas, portanto permitindo que funcione como uma porta de entrada entre os dois mundos, e se o aparelho de medida poderia realizar as medições com rapidez suficiente antes de o gateway ion é desacoplada então o teste teria sucesso (com computadores eletrônicos a janela de tempo necessário entre os dois mundos seria em uma escala de tempo de milissegundos ou nanossegundos , e se as medidas são tomadas por seres humanos, em seguida, alguns segundos ainda seria suficiente). R. Plaga mostra que escalas de tempo de decoerência macroscópicas são uma possibilidade. O ensaio proposto baseia-se no equipamento técnico descrito em 1993 um Physical Review artigo por Itano et al. e R. Plaga diz que este nível de tecnologia é o suficiente para perceber a experiência de comunicação inter-mundo proposto. A tecnologia necessária para medições de precisão de íons individuais já existe desde a década de 1970, e o íon recomendado para a excitação é 199 Hg + . A metodologia de excitação é descrito por Itano et al. e o tempo necessário para isso é dada pela flop Rabi fórmula.

Um tal teste, tal como descrito por R. Plaga significaria que a transferência de energia é possível entre mundos paralelos. Isto não viola os princípios fundamentais da física, porque estes exigem a conservação de energia apenas para o universo inteiro e não para os ramos paralelos individuais. Nem a excitação do único íon (que é um grau de liberdade do sistema proposto) leva a decoerência, algo que é comprovada por Welcher Weg detectores que podem excitar átomos sem transferência de momento (que causa a perda de coerência).

O teste proposto permitiria a baixa largura de banda de comunicação inter-mundo, os fatores limitantes de largura de banda e tempo sendo dependente da tecnologia do equipamento. Por causa do tempo necessário para determinar o estado do ião animado isolado parcialmente decohered baseado em Itano et al. Metodologia, o ião seria decohere pelo tempo seu estado é determinado durante a experiência, de modo a proposta do Plaga iria passar apenas informação suficiente entre os dois mundos para confirmar a sua existência paralela e nada mais. O autor contempla que com o aumento da largura de banda, pode-se até mesmo transferir as imagens de televisão através dos mundos paralelos. Para o exemplo da, Itano et al. Metodologia poderia ser melhorado (reduzindo o tempo necessário para a determinação do estado do ião animado) se um processo mais eficiente foi encontrado para a detecção de radiação de fluorescência usando 194 nm fotões.

Um artigo de 1991 por J. Polchinski também apoia a ideia de que a comunicação inter-mundo é uma possibilidade teórica. Outros autores em um artigo de pré-impressão 1994 também contemplado idéias semelhantes.

A razão a comunicação inter-mundo parece ser uma possibilidade é porque decoerência que separa os mundos paralelos nunca é totalmente concluída, portanto, influências fracos de um mundo paralelo para outro ainda pode passar entre eles, e estes devem ser mensuráveis com tecnologia avançada. Deutsch proposto como uma experiência em um 1985 International Journal of Theoretical Physics artigo, mas a tecnologia que exige envolve o nível humano de inteligência artificial .

prazos absurdos ou altamente improváveis

Muitos defensores MWI afirmar que cada evento fisicamente possível tem de ser representada na pilha multiversal, e por definição, o que inclui cenários altamente improváveis e cronogramas. Bryce Seligman DeWitt afirmou que "[Everett, Wheeler e Graham] não no final excluir qualquer elemento da superposição. Todos os mundos estão lá, mesmo aqueles em que tudo dá errado e todas as leis estatísticas quebrar." Tomando emprestado uma fase de TH White 's The Once and Future Rei , Murray Gell-Mann descreve as implicações de seu princípio totalitário , como 'Tudo o que não proibido é obrigatório.' Max Tegmark afirmou em numerosas declarações que eventos absurdos ou altamente improváveis são inevitáveis sob a interpretação MWI. Para citar Tegmark, "As coisas inconsistentes com as leis da física nunca vai acontecer - tudo o resto vai ... é importante manter o controle das estatísticas, uma vez que mesmo se tudo concebível acontece em algum lugar, realmente eventos Anormal acontecer somente exponencialmente raramente". Frank J. Tipler , apesar de um forte defensor para a interpretação de muitos mundos, manifestou algum cepticismo em relação a este aspecto da teoria. Em uma entrevista de 2015, ele afirmou: "Nós simplesmente não sei ... pode ser que o módulo sobre a função de onda dessa possibilidade [isto é um evento extremamente absurdo ainda fisicamente possível] é zero, caso em que não existe tal mundo .. .Há universos lá fora, que você poderia imaginar que ... não iria ser realizado ".

Similaridade com modal realismo

A interpretação de muitos mundos tem alguma semelhança com modal realismo na filosofia , que é a visão de que os mundos possíveis usados para interpretar reivindicações modais existem e são de um tipo com o mundo real. Ao contrário dos mundos possíveis de filosofia, no entanto, na mecânica quântica alternativas contrafactual pode influenciar os resultados de experimentos, como no problema de teste de bomba Elitzur-Vaidman ou o efeito de Quantum Zeno . Além disso, enquanto os mundos dos muitos mundos interpretação todos compartilham as mesmas leis físicas, realismo modal postula um mundo para todos os sentidos as coisas poderiam concebivelmente ter sido.

Viagem no tempo

A interpretação de muitos mundos pode ser uma maneira possível de resolver os paradoxos que se esperaria a surgir se a viagem no tempo acaba por ser permitidos pela física (permitindo curvas temporais fechadas e violando assim a causalidade ). Entrando no passado seria por si só um evento quântico causando ramificação e, portanto, a linha do tempo acessado pelo viajante do tempo simplesmente seria uma outra linha de tempo de muitos. Nesse sentido, não faria o princípio de auto-consistência Novikov desnecessário.

Muitos mundos na literatura e ficção científica

Star Trek usa muitos mundos em muitas histórias. Na série original , Spock e Kirk fazer um crossover em um universo espelho e encontrar versões de si mesmos do outro universo. Este Universo Espelho é continuado no Deep Space 9 , Empresa , e descoberta , com episódios arqueamento entre o Império Terran e da Aliança, onde os personagens encontrar versões espelho de si mesmos e outros personagens que estão atualmente morto no universo central, ou morto no paralelo universo. Em um episódio de Star Trek: The Next Generation , Worf atravessa em um universo paralelo enquanto pilotava uma nave auxiliar e consegue encontrar vários outros universos. O final TNG " All Good Things ... " utiliza o conceito fortemente, como Picard salta entre os tempos.

Michael Crichton 1999 novela 's, Timeline , é sobre a viagem no tempo para o passado. A tecnologia utilizada no livro é baseada na existência de multiverso da MWI, como descrito por Everett.

O autor Neal Stephenson chamou-se na teoria de muitos mundos para alguns aspectos do seu romance 2008 Anathem .

A iteração mais recente, Rick e Morty , utiliza a interpretação de muitos mundos como base para as ocorrências no show, com Rick usando uma arma portal para viajar casualmente entre cronogramas. O desenho animado também faz uma alusão ao gato de Schrödinger em um episódio em que eles se separaram sua existência em duas hipotéticas, igualmente possíveis existências.

No episódio 5 da Netflix série, coisas estranhas , professor de ensino médio dos protagonistas Scott Clarke menciona especificamente a teoria de muitos mundos, quando questionado sobre a possibilidade de dimensões 'teóricas' alternativos.

Interpretação de muitos mundos também foi usado em Os navios Tempo por Stephen Baxter .

Veja também

Notas

Outras leituras

links externos