Как классический мир возникает из квантового хаоса

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


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

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

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

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

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

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

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

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

Источник

alex13101982
У нашей Вселенной есть некий внешний источник энергии? И что же это такое конкретно? И сказать, откуда инфа – тоже интересно.

delta1500 писал(а):

вы верите в нло, астральные проекции, телепатию, экстрасенсорное восприятие, ясновидение, телекинез, медиумов, лох-несское чудовище и теорию об атлантиде?

... конечно да!

Хотя... в теорию верить не обязательно, теория не требует веры ) В отличие от предмета описании внутри теории... И это при условии, что термин "теория" рассматривается в более широком смысле.
И кстати, Несси, слышал, это миф, созданный владельцами гостиниц в том городке, чтобы заманивать туристов. Ясное дело, увидеть динозавра это круто, вот и мотив.

Lester7777 писал(а):

Представьте, что есть такой мир, где всё не так, как у нас. Там частицы – это не просто шарики, а какие-то волшебные штуки, которые могут быть везде и нигде одновременно!

Да... пока мы это лишь представляем в своем воображении. Понимаете фишку? Как только мы попадем в квантовый мир, суперпозиции перестанут существовать как статус частиц, тк мы уже будем своим наблюдением влиять на эти частицы
Вообще концепция "суперпозиции" в широком смысле применима к чему угодно, что вы лично в данный момент не наблюдаете. А что, типо нет? Например, у вас есть друзья и родные? Если их нет рядом в данный момент, они где-то в другом месте, город, улица, не важно.. они не наблюдаемы вами. Вот вам и суперпозиция )
То есть? Термин этот ни о чем. Ну вот просто лишен смысла. Какая разница, что МЫ знаем или думаем о коте в коробке? С точки зрения кота она всегда лишь в одной позиции: если он жив, то он жив, просто *мы* этого не знаем... и зачем-то вводим бесполезный термин Суперпозиция = незнание состояния обсуждаемого предмета. Ибо коту пофиг, что вы там о нем фантазируете ) И нет, объективно, истинно он не "жив и не мертв одновременно", он такой, какой есть, независимо от нашего знания об этом.
Суперпозиция = ни о чем Бессмысленный термин.

Lester7777 писал(а):

Короче, недавно одни крутые ребята из Испании выяснили, что наш обычный мир получается из вот этой квантовой странности!

Всегда забавляло, как ученые "выяснили" то, что на практике никак не определить, не зафиксировать, не проверить
По сути, они занимаются демагогией.

Цитата:

может быть, эти другие вселенные помогают нашему миру быть таким сложным и интересным.

Maximus писал(а):

Странный мир квантовой механики Суперпозиция состояний — одна из самых неинтуитивных концепций в квантовой механике. Возьмем знаменитый пример с котом Шредингера. Источник

Мне больше нравиться объяснение не через кота Шредингера, а через монетку.
Подбрасываем монетку в воздух и пока она в воздухе (суперпозиция) она может приземлиться и решкой, и орлом, мы не знаем. Как только монетка приземлилась, суперпозиция схлопнулась.

о это вам к ALI на канал в youтубе ,как раз там в крайнем выпуске разбирает книгу некой Сабины Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная , посмотреля я на озоне цену этой книжки , почти 8 тысяч рублей и ахренел )),а потом смотрю вышеупомянутая книга в наличии тут на сайте и счастю не было предела , ведь нельзя драть с людей столько денег за такие условные знания )

За 100 последних лет, какие открытия, идеи, мысли, достижения вышли из этой безответственной, паразитарной кормушки для своих ? Кроме 3-этажных заумных формул. И противоречащих здравому смыслу суждений о материи. Я уж не говорю о тупике в который пришли коллайдеровцы.

Либо, это ковырянье тарелок в закрытых ангарах в попытке овладеть сверхтяжелыми элементами и антигравитацией. И потому всё-же оплачиваемой сфере деятельности.

Изобретения транзистора, лазера, ядерных реакций и выход на их эмпирику прошли как-то без вовлечения этой занудной трескотни с мелком у доски. Т.е. сначала интерес, внимательность, наблюдения, потом опыты, а потом рабочая модель. А не рытьё в свитках безумных эйнштейнов.

И как раз в противовес, всему этому разрекламированному около-научному бреду - выступает одна строгая, чёткая (без всякого хаоса) теория ПЕРИОДИЧНОСТИ - ЗНАЧИТ ПОВТОРЯЕМОСТИ возникновения элементов в мироздании, со строго предписанными им свойствами и островками стабильности их ядер. Т.е. химическая теория, успешно предсказавшая будущее открытие многих элементов (с тех пор добавилось ещё 55) и даже провидчески, заглянувшая в смежный раздел ядерной физики - оказалась безупречно права. Наш Солнечный Гений - Дмитрий Иванович сам не открыл ни один элемент, но в свои 35 он уловил ритмику, шаг, поступь, волю Творца Вселенной. Он понял, что элементов много и они разнообразны, классифицируются по свойствам и столбцам. Но нет (И НЕ МОЖЕТ БЫТЬ) между ними каких-то промежуточных, неопределенных, хаотичных. Природа просто отказывается собирать из нейтронов и протонов другие комбинации ядер атомов, не подчиняющиеся этим заветным числам. Пришедшим может быть из сна, а может быть и из прямой связи с Богом.
Он узрел именно Божественный Порядок, а не хаос, в котором предпочитают барахтаться современные шрёдингеры.

Оставим размышлизмы о суперпозициях физикам. Пока реально для нас смертных тока одно - все сущее стремится к своему разрушению и затормозить процесс можно только прикладывая энергию в разных формах ее выражения (например в материальной для ремонта дома и так называемых "эфирных техниках", совмещенных с физическими упражнениями для людей).

Lester7777 писал(а):

Статью нейросеть писала? Окей, короче, слушайте, что я тут узнала про квантовую механику! Это просто взрыв мозга! 🤯 Model B: gemini-exp-1206

Короче, ребят, замутили ученые какую-то дичь с этой квантовой механикой.

Типа, частица может быть в суперпозиции, это как если бы ты одновременно ел пиццу и смотрел сериал. И что самое прикольное, пока ты не посмотришь, что там у тебя в тарелке, пицца будет и съедена, и нет.

Ну, а кот Шрёдингера вообще лоханулся по полной. Сидит в коробке, не знает, жив он или нет. Вот это я понимаю, квантовый парадокс! И как из этого всего вылезти в наш обычный мир, где все понятно и предсказуемо? Да никак! Это ж надо такое придумать, чтобы кот был одновременно и пушистым, и нет. Ну, бред же!

Кот Шредингера когда-то был придуман для того, чтобы проиллюстрировать то, что квантовые эффекты не являются свойством только микроскопического мира. Парадоксальность квантовой теории состоит не в том, что хаотическое на микроуровне поведение рождает вполне определенное и предсказуемое на макро, а в том, что объекты (и микро- и макро-) могут одновременно находиться в разных состояниях - на самомо деле, а не потому что мы о них чего-то не знаем. А когда посмотрим (измеряем), то тем самым "сбрасываем" объект в одно какое-то конкретное состояние (или, в многомировой интерпретации обрываем связь со всеми теми мирами, где он не находится в этом конкретном состоянии). Чем тут может помочь аналогия с мешком с водой?

Реальность - плод вымысла.

Квантовая шизофрения заводит начинающих учёных в дурку

Разве это наука?! Вот где наука, вот где реальная польза! Можно, нефть из снега делать:

Хм, а что нового то?
То, что из "больших" квантов прет классика и так давно известно. Не ясно почему и как. 100 лет у нас одна квантовая эмпирика развивается. Логически непротиворечивых трактатов по теме почти нет, либо шельмуются. Прям квантовая секта и магистры квантовых наук.

Анекдот!

Цитата:

Умер раввин, попал в рай, и спрашивает Бога: — Господи, расскажи, как ты сотворил вселенную? — Сингулярность, потом Большой Взрыв, экспоненциальное расширение... Физики ваши, в принципе, всё верно поняли. — А как же ты сотворил всё живое? — Ну как... Сперва абиогенез, потом мир РНК, дальше эволюция, клетки, потом многоклеточные организмы... — А человека ты как сотворил, Господи? — Слушай, это же ещё Дарвин описал. Сперва приматы, потом использование орудий, речь, прямохождение... Ты что, школу прогуливал? — Господи, но ведь в Торе написано про семь дней, про сотворение человека из глины... — А как бы ты сам, ребе, если бы оказался тогда на горе Синайской, объяснил бы безграмотным пастухам с бронзовыми мечами — про кварк-глюонную плазму, ДНК и естественный отбор?

TashKenT

Анекдот!

Печалька в том, что ни первое ни второе объяснение не перекрывает даже самые простейшие вопросы.

ох уж эта квантовая запутанность, проводили эксперименты с фотонами, разнесёнными на расстояние больше сотни километров, и не только с фотонами, но и с электронами экспериментировали; и считается, что эти объекты раснесены в пространстве за пределы известных взаимодействий, но тем не менее оказываются зависимыми, то есть если спиральность одной частицы положительная, то другая обязательно будет отрицательной и наоборот, причём параметры меняются быстрее скорости света минимум в 100000 раз;
но почему бы не предположить, что взаимодействие всё-таки есть, но на данном этапе развития науки, ещё не открыто;
и когда найдётся взаимодействие, то кот в ящике будет не одновременно мёртвым и живым, что трансцендентно для человеческого разума, а всего лишь будет одновременно писающим и какающим, что уже укладывается в эмпирический опыт человечества )

Galaxpro
И тогда фраза "кот сыграл в ящик" заиграет новыми красками