Мушкилоти андозагирӣ дар механикаи квантӣ одатан тавассути чунин таниш шарҳ дода мешавад: муодилаи Schrödinger мегӯяд, ки системаҳои квантӣ дар ҳолати суперпозиция, яъне ҳамчун ҳолатҳое, ки ҳамзамон чанд имкониятро дар бар мегиранд, таҳаввул мекунанд. Аммо ҳангоми анҷом додани озмоиш мо як натиҷаи ягона ва муайянро мебинем. Аз ин рӯ баъзе равишҳо мегӯянд, ки функсияи мавҷӣ фурӯ мерезад, баъзеҳо шохабандии коинотро пешниҳод мекунанд ва баъзеи дигар натиҷаро вобаста ба мушоҳидагар мешуморанд.

Ин таҳқиқ роҳи дигареро пешниҳод мекунад. Муаллиф бар он аст, ки мушкил ба он вобаста аст, ки мо аз «натиҷаи андозагирӣ» чӣ интизор дорем. Дар озмоишҳо натиҷаҳо рӯйдодҳои микроскопии комил ва лаҳзавӣ нестанд. Натиҷа аксаран сабти физикиест, ки баъдтар хонда мешавад, бо дигарон муқоиса мегардад ва метавонад бо системаҳои дигар таъсир кунад.

Аз ин рӯ, барои ҳалли мушкили андозагирӣ шояд иваз кардани динамикаи квантӣ зарур набошад. Агар натиҷаҳоро ҳамчун «сабтҳои физикӣ» таъриф кунем, декогеренсия метавонад шарҳ диҳад, ки чаро ин сабтҳо устуворанд. Декогеренсия раванде аст, ки дар натиҷаи таъсири мутақобилаи системаи квантӣ бо муҳит интерференсияи байни шохаҳои гуногуни имконият дар амал пахш мешавад. Ин раванд як натиҷаи ягонаи универсалиро интихоб намекунад, вале шарҳ медиҳад, ки чаро сабтҳои дар таҷриба истифодашаванда пойдор, такроран хондашаванда ва байни мушоҳидагарон мувофиқанд.

Мушкил чист?

Мушкилоти андозагирӣ аз таниши байни сохтори математикии механикаи квантӣ ва намуди натиҷаҳои таҷрибавӣ ба вуҷуд меояд. Динамикаи асосии назарияи квантӣ унитарӣ аст. Динамикаи унитарӣ маънои онро дорад, ки функсияи мавҷии система ба таври баргардондашаванда ва пайваста таҳаввул мекунад. Ин динамика суперпозицияҳоро нигоҳ медорад. Аммо ҳангоми андозагирӣ мо бо як натиҷаи ягона рӯ ба рӯ мешавем.

Равиши анъанавӣ чунин мепурсад: динамикаи унитарии квантӣ чаро ва чӣ гуна як натиҷаи ягона интихоб мекунад? Назарияҳои фурӯрезӣ ҷавоб медиҳанд, ки функсияи мавҷӣ аз ҷиҳати физикӣ фурӯ мерезад. Тафсири бисёрҷаҳонӣ мегӯяд, ки ҳамаи натиҷаҳо дар шохаҳои гуногун рух медиҳанд. Равишҳои мушоҳидагармеҳвар ё нисбӣ таъкид мекунанд, ки натиҷа мутлақ нест ва ба таъсирҳои мушаххас вобаста аст.

Ин матн чунин интиқод мекунад: шояд саволи нодуруст дода мешавад. Шояд интизории он ки назарияи квантӣ «дафтари ягона, глобалӣ ва аз ҷиҳати микроскопӣ комилан муайяни натиҷаҳо»-ро тавлид кунад, нолозим бошад. Илми таҷрибавӣ бо чунин дафтари мутлақи натиҷаҳо кор намекунад. Илми таҷрибавӣ бо сабтҳои физикии устувор кор мекунад.

Як клики детектор дар сатҳи микроскопӣ дар ҳар такрор ҳатман конфигуратсияи атомии айнан якхела надорад. Сабти рақамӣ аз ҷиҳати ҷузъиёти электронӣ ва муҳитӣ шумораи беинтиҳои тафовутҳои хурд дорад. Бо вуҷуди ин, аз нигоҳи протоколи таҷрибавӣ ҳамон як натиҷаро ифода мекунад. Зеро муҳим якхелагии микроскопии комил нест, балки ба ҳамон синфи дағалдонашудаи таҷрибавӣ тааллуқ доштан аст.

Усул чӣ пешниҳод мекунад?

Таҳқиқ натиҷаи андозагириро ҳамчун «синфи эквивалентии сабти физикии дағалдонашуда» таъриф мекунад. Дағалдонашуда маънои онро дорад, ки на ҳамаи ҷузъиёти микроскопӣ, балки фарқиятҳои васеътар ва пойдоре, ки барои озмоиш муҳиманд, ба назар гирифта мешаванд. Синфи эквивалентӣ бошад маҷмӯи ҳолатҳои физикиест, ки дар ҷузъиёти худ фарқ мекунанд, вале аз ҷиҳати функсионалӣ яксон ҳисоб мешаванд.

Дар ин равиш натиҷа як микр ҳолати ягона нест. Ба як клики детектор метавонад микр ҳолатҳои зиёде мувофиқат кунанд. Ҷузъиёти атомии детектор, коррелятсияҳои муҳитӣ ва тафовутҳои вақт метавонанд дигар бошанд. Аммо агар ҳамаи ин ҳолатҳо як натиҷаи таҷрибавиро рамзгузорӣ кунанд, онҳо ба як синфи сабт тааллуқ доранд.

Муаллиф таъкид мекунад, ки ин сабтҳо худсарона интихоб намешаванд. Сабтҳоро остонаҳои таҷҳизоти озмоишӣ, асоси нишондиҳанда, тарзи таъсир бо муҳит, шартҳои устуворӣ ва он таъсирҳои баъдӣ, ки метавонанд сабтро хонанд, муайян мекунанд. Яъне синфҳои сабт танҳо барчаспҳое нестанд, ки дар зеҳни мушоҳидагар сохта шудаанд; онҳоро сохтори таъсирҳои физикӣ муайян мекунад.

Дар ин ҷо декогеренсия нақши марказӣ дорад. Декогеренсия интерференсияи байни синфҳои гуногуни сабтро пахш мекунад ва баъзе сабтҳои дағалдонашударо ҳамроҳ бо муҳит пойдор мегардонад. Ҳамин тавр, натиҷа на барои он объективӣ мешавад, ки «як ҳақиқати ягонаи мутлақи глобалӣ» аст, балки барои он ки синфи сабти физикии такроран хондашаванда ва муқоисашавандаро ташкил медиҳад.

Формулаҳо чиро шарҳ медиҳанд?

Формулаҳо дар таҳқиқ каманд, вале аз ҷиҳати мафҳумӣ муҳиманд. Аввалин ифодаи муҳим нишон медиҳад, ки қоидаи Born-ро метавон тавассути синфҳои сабт хонд. Барои як таҷҳизоти андозагирӣ, агар маҷмӯи эффектҳо {E_k} дода шавад, эҳтимоли натиҷаи k чунин навишта мешавад:

Дар ин ҷо ρ матритсаи зичии системаро, E_k бошад эффекти андозагирии мувофиқ ба натиҷаи k ифода мекунад. Дар тафсири муаллиф ин эҳтимол на вазни як рӯйдоди мутлақи микроскопӣ, балки вазни синфи муайяни эквивалентии сабти физикӣ аст.

Таъсири стандартии андозагириро метавон ба таври схемавӣ чунин нишон дод. Система S, нишондиҳанда P ва муҳит E бо ҳам таъсир мекунанд:

Дар ин ҷо |s_i⟩ ҳолати имконпазири системаро, |p_i⟩ мавқеи нишондиҳандаро, |e_i⟩ бошад коррелятсияи муҳитиро ифода мекунад. Пас аз андозагирӣ система, нишондиҳанда ва муҳит бо ҳам дар ҳолати дарҳамтанӣ қарор мегиранд. Дарҳамтанӣ ҳолатест, ки системаҳои квантӣ ҳолати муштараке доранд, ки онҳоро алоҳида-алоҳида пурра тавсиф кардан мумкин нест.

Дар ҷараёни декогеренсия ҳолатҳои муҳитӣ амалан аз ҳам ҷудо мешаванд:

Ин ифода нишон медиҳад, ки сабтҳои муҳитии мувофиқ ба натиҷаҳои гуногун дар амал дигар наметавонанд бо ҳам интерференсия кунанд. Ҳамин тавр, аъзои интерференсияи байни ҳолатҳои нишондиҳанда пахш мешаванд.

Ҳолати коҳишёфтаи нишондиҳанда тақрибан диагоналӣ мешавад:

Ин формула нишон медиҳад, ки дар сатҳи нишондиҳанда натиҷаҳои гуногун ба омехтаи шабеҳи классикӣ монанд мешаванд. Аммо таъкиди муаллиф муҳим аст: ин маънои интихоб шудани як натиҷаи ягонаи глобалиро надорад. Танҳо нишон медиҳад, ки синфҳои сабти аз ҷиҳати таҷрибавӣ дастрас устувор мешаванд.

Эквивалентии сабтро барои шарҳ чунин нишон додан мумкин аст:

Ин ифода дар PDF айнан ҳамчун формула дода нашудааст; барои содда кардани мантиқи мафҳумии таҳқиқ илова шудааст. Маънои он чунин аст: агар ду микр ҳолат як сабти таҷрибавиро диҳанд, онҳо ба як синфи эквивалентии сабт тааллуқ доранд.

Паёми асосии формалии таҳқиқ чунин аст: назарияи квантӣ метавонад барои шарҳ додани эҳтимолҳо ва устувории синфҳои сабти физикии пойдор ва такроран хондашаванда кофӣ бошад, на барои тавлиди натиҷаҳои мутлақи микроскопӣ.

Паёми асосии график, ҷадвал ва схема

Дар таҳқиқ графики дода ё ҷадвали таҷрибавӣ ба маънои классикӣ вуҷуд надорад. Матн бештар шарҳи мафҳумӣ ва формалӣ медиҳад. Бо вуҷуди ин, схемаи асосии моделро барои хонанда метавон сеқабата тасаввур кард.

Дар қабати аввал системаи квантӣ қарор дорад. Пеш аз андозагирӣ система метавонад бо ҳолате тавсиф шавад, ки чанд имкониятро якҷо дар бар мегирад. Дар ин сатҳ динамикаи квантӣ унитарӣ аст ва функсияи мавҷӣ бидуни ҳеҷ постулати фурӯрезӣ таҳаввул мекунад.

Дар қабати дуюм таҷҳизоти андозагирӣ ва нишондиҳанда ҷой доранд. Вақте система бо таҷҳизот таъсир мекунад, нишондиҳанда бо ҳолатҳои муайяни дағалдонашуда коррелятсия месозад. Ин ҳолати нишондиҳанда як микр ҳолати ягона нест; он синфи ҳолатҳои физикиест, ки протоколи озмоиш онҳоро як натиҷа мешуморад.

Дар қабати сеюм муҳит ва шабакаи сабтҳо ҷой доранд. Таъсир бо муҳит интерференсияи байни синфҳои гуногуни сабтро пахш мекунад. Баъд сабт метавонад аз ҷониби мушоҳидагарони дигар, дастгоҳҳо ё системаҳои дода хонда шавад. Ҳамин тавр объективият на аз ягонагии мутлақи микроскопӣ, балки аз устуворӣ ва мубодилашаванда будани сабтҳо ба вуҷуд меояд.

Паёми асосии ин схемаи мафҳумӣ чунин аст: натиҷаи андозагирӣ рӯйдоди асроромезе нест, ки аз берун ба назарияи квантӣ илова шавад; он сохтори сабтест, ки дар дохили таъсирҳои физикӣ ба вуҷуд меояд, устувор мешавад ва баъдтар дубора дастрас мегардад.

Озмоишҳо чӣ гуна анҷом дода шудаанд?

Ин таҳқиқ мақолаи физикии таҷрибавӣ нест. Додаҳои нави лабораторӣ, натиҷаи симулятсия ё таҳлили оморӣ пешниҳод намекунад. Усули он назариявӣ ва мафҳумӣ аст. Он бар асоси формализми мавҷудаи квантӣ, назарияи декогеренсия, механикаи квантии нисбӣ, равишҳои таърихи мувофиқ ва адабиёти мушкили андозагирӣ чаҳорчӯбаи нав пешниҳод мекунад.

Матн махсусан аз амалияи таҷрибавӣ оғоз мекунад. Физикҳо дар озмоишҳо функсияи мавҷиро мустақиман мушоҳида намекунанд. Онҳо клики детектор, мавқеи нишондиҳанда, ҳолати хотира ва сабтҳои додаҳоро мушоҳида мекунанд. Аз ин рӯ муаллиф бар он аст, ки мафҳуми натиҷаи андозагирӣ дар амал аллакай ба мафҳуми сабт такя мекунад.

Ин равиш муодилаҳои механикаи квантиро тағйир намедиҳад. Динамикаи фурӯрезӣ илова намекунад, шохабандии бисёрҷаҳониро пешниҳод намекунад ва ба шуури мушоҳидагар нақши махсус намедиҳад. Ба ҷойи ин, мафҳуми «натиҷа»-ро дар сатҳи сабти физикӣ бозтаъриф мекунад.

Натиҷаҳо чиро нишон медиҳанд?

Натиҷаи аввал ин аст, ки шакли анъанавии мушкили андозагирӣ метавонад ба як фарзияи нолозим такя кунад. Агар аз натиҷаҳо интизор бошем, ки аз ҷиҳати микроскопӣ комил, ягона ва глобалӣ бошанд, назарияи квантӣ нопурра менамояд. Аммо агар натиҷаҳоро ҳамон тавре ки дар амалияи таҷрибавӣ ҳастанд — ҳамчун сабтҳои физикӣ — баррасӣ кунем, масъала шакли дигар мегирад.

Натиҷаи дуюм ин аст, ки декогеренсия маҷбур нест фурӯрезиро шарҳ диҳад. Декогеренсия як натиҷаи ягона интихоб намекунад. Аммо шарҳ медиҳад, ки чаро сабтҳо устувор, такроран хондашаванда ва аз ҷониби мушоҳидагарони гуногун ба таври мувофиқ дастрасанд. Барои муаллиф ин кофист, зеро он чизе ки мо «натиҷаи таҷрибавӣ» меномем, худи синфи устувори сабт аст.

Натиҷаи сеюм ин аст, ки объективият ба натиҷаи мутлақи глобалӣ ниёз надорад. Натиҷа метавонад объективӣ бошад, зеро шумораи зиёди таъсирҳои физикӣ ба ҳамон сабти дағалдонашуда дастрасӣ доранд. Ин объективият ба эътиқод ё шуури мушоҳидагар вобаста нест; он ба устувории физикии сохтори сабт вобаста аст.

Натиҷаи чорум нигоҳ дошта шудани пешгӯиҳои стандартии эмпирикии назарияи квантӣ аст. Азбаски модел механизми нави фурӯрезӣ илова намекунад, динамикаи наве, ки бо озмоишҳои стандартии квантӣ мустақиман мухолиф бошад, пешниҳод намекунад. Нобаробариҳои Bell, озмоишҳои декогеренсия ё озмоишҳои фикрии навъи «дӯсти Wigner» дар ин чаҳорчӯб бо рад кардани фарзияи «дафтари глобалии натиҷаҳо» бозтафсир мешаванд.

Чаро ин муҳим аст?

Мушкилоти андозагирии квантӣ яке аз баҳсҳои бунёдии физикаи муосир аст. Ин мушкил одатан ба илова кардани равандҳои нави физикӣ ба назария ё сохтани иддаоҳои қавии онтологӣ дар бораи сохтори коинот мебарад. Ин таҳқиқ варианти муҳофизакоронатар пешниҳод мекунад: шояд иваз кардани назарияи квантӣ лозим набошад; шояд танҳо бояд интизории худро аз натиҷаи андозагирӣ ислоҳ кунем.

Ин равиш тарзи воқеии кори илми таҷрибавиро дар марказ мегузорад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ ҳеҷ гоҳ дар сатҳи ҷузъиёти атомӣ айнан якхела нестанд. Бо вуҷуди ин, онҳо аз ҷиҳати илмӣ боэътимоданд, зеро дар ҳудуди таҳаммулҳои муайян ба як синфи сабт дохил мешаванд. Аз ҳамин сабаб як арзиши ҳисобкунак, изи пиксел, клики детектор ё бити рақамӣ натиҷа ҳисоб мешавад.

Саҳми таҳқиқ дар он аст, ки объективияти квантиро на тавассути «воқеияти мутлақ ва микроскопӣ», балки тавассути «сабти устувор ва мубодилашаванда» таъриф мекунад. Ин бо механикаи квантии нисбӣ ва адабиёти декогеренсия робита дорад, вале худро назарияи бисёрҷаҳонӣ ё фурӯрезӣ муаррифӣ намекунад.

Ин дидгоҳ барои фалсафаи квантӣ муҳим аст, зеро баъзе бори вазнини метафизикиро кам мекунад. Муаллиф бар он аст, ки механикаи квантӣ набояд барои ҳар андозагирӣ рӯйхати универсалии натиҷаҳо тавлид кунад; барои илми таҷрибавӣ кофӣ аст, ки сабтҳои устувор ба вуҷуд оянд ва ба таври мувофиқ муқоиса карда шаванд.

Нуктаҳои эҳтиётӣ

Таҳқиқ назариявӣ ва мафҳумӣ аст. Аз ин рӯ далели нави таҷрибавӣ пешниҳод намекунад. Иддао ин аст, ки мушкили андозагириро метавон бо мафҳуми натиҷае, ки ба сохтори озмоишҳои физикӣ бештар мувофиқ аст, бозҳал кард. Ин пешниҳоди қавии фалсафӣ аст, вале интизор намеравад, ки ҳамаи равишҳои адабиёти бунёди квантӣ онро қабул кунанд.

Таҳқиқ ба саволи «чаро ҳамин натиҷа рух дод, на дигарӣ?» ба маънои анъанавӣ ҷавоб намедиҳад. Муаллиф худи ин талабро рад мекунад. Ба назари ӯ, назарияи квантӣ бояд на интихоби як натиҷаи ягонаи глобалиро, балки пайдоиши сабтҳо, устувории онҳо ва мувофиқати байни таъсирҳоро шарҳ диҳад. Барои баъзе хонандагон ин метавонад бештар бозтаърифи мушкилоти андозагирӣ бошад, на ҳалли он.

Азбаски декогеренсия худ ба танҳоӣ натиҷаро интихоб намекунад, боварибахшии ин равиш ба он вобаста аст, ки бозтаърифи «натиҷа» ҳамчун сабти физикӣ кофӣ ҳисоб мешавад ё не. Тарафдорони бисёрҷаҳонӣ, назарияҳои фурӯрезӣ ё механикаи Bohmian метавонанд дар ин нуқта эътироз кунанд.

Матн аз нигоҳи таҷрибавӣ муҳофизакор аст, зеро формализми квантиро тағйир намедиҳад. Аммо муаллиф мегӯяд, ки далелҳои қавӣ барои механизмҳои объективии фурӯрезӣ ё тағйирёбандаҳои натиҷаи мустақил аз мушоҳидагар бар зидди ин равиш ҳисоб мешаванд. Ин равшан мекунад, ки кадом навъи бозёфтҳо метавонанд моделро зери фишор гузоранд.

Хулоса

Ин таҳқиқ пешниҳод мекунад, ки барои ҳалли мушкили андозагирии квантӣ ба ҷойи илова кардани механизми фурӯрезӣ, бисёрҷаҳонӣ ё постулати махсуси вобаста ба шуур, худи маънои натиҷаи андозагириро аз нав баррасӣ кунем. Дар амалияи таҷрибавӣ натиҷаҳо рӯйдодҳои микроскопии комил ва лаҳзавӣ нестанд; онҳо сабтҳои физикии устуворанд.

Сабтҳо синфҳои эквивалентии дағалдонашуда мебошанд. Микр ҳолатҳои зиёде метавонанд ҳамон клики детектор, мавқеи нишондиҳанда ё сабти рақамиро ифода кунанд. Ин сабтҳо тавассути таъсир бо муҳит устувор мешаванд. Декогеренсия механизми физикиест, ки ин устувориро шарҳ медиҳад.

Паёми асосӣ барои хонандаи Verianla чунин аст: он чизе, ки дар андозагирии квантӣ «натиҷаи ягона» меномем, шояд ҳақиқати микроскопие набошад, ки дар дафтари пинҳонии мутлақи натиҷаҳои коинот сабт шудааст. Дар озмоишҳои илмӣ натиҷа сабти физикиест, ки баъдтар хонда, мубодила ва ба таъсирҳои мувофиқ роҳ медиҳад. Мушкилоти андозагирӣ ҳам бо ин дидгоҳи сабт-меҳвар метавонад соддатар шавад.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Ин навишта бар асоси кори назариявии Jorge R. Roig бо унвони “Measurement Without Collapse: Outcomes as Physical Records” омода шудааст. Матн дар доираи баҳсҳои мушкили андозагирии квантӣ, декогеренсия, сабтҳои физикӣ, синфҳои эквивалентии дағалдонашуда, объективият ва механикаи квантии нисбӣ чаҳорчӯбаеро пешниҳод мекунад, ки натиҷаи андозагириро бозтаъриф мекунад.

Ин мундариҷа тарҷумаи калима ба калима нест; ғояи асосии таҳқиқ мутобиқ ба хатти нашри Verianla сода карда шуда, ба мақолаи аслии таҳририи тоҷикӣ табдил дода шудааст.

Ин мундариҷа тасдиқи назарияи физикӣ ё машварати татбиқи технологӣ нест. Тафсирҳо ва назарияҳои гуногуни соҳаи мушкилоти андозагирии квантӣ бояд дар доираи баҳси академӣ арзёбӣ шаванд.