Räägime kvant 2.0-st: miks me peame oma keelt teravamaks muutma

Superpositsioon, takerdumine ja muud kvantmaailma segased küljed on praegu erinevate läbimurdetehnoloogiate liikumapanevad jõud. Arvestades, et „kvant 1.0” eesmärk oli Schrödingeri lainevõrrandite saladuste uurimine ja nutikate katsete loomine teoorialünkade sulgemiseks, "kvant 2.0" paneb kvantfüüsika kõige veidramad aspektid rutiinsele tööle. Superpositsioonil põhinevad kvantarvutid ja kaugsideks takerdumisele põhinevad krüpteerimisseadmed on nüüdseks kõik muutuvad tehnoloogiliselt elujõuliseks.

Kuid hoolimata sellest, kvanttehnoloogia kiire kasv, üks asi, mis ei ole muutunud, on tülikas ja intuitiivne keel, mida me kasutame kõigist kvantasjadest rääkimiseks. Kuigi põimumise ja superpositsiooni tegelikkus on väljaspool igasugust mõistlikku kahtlust, on nende sõnadega kirjeldamine sama hullumeelne kui kunagi varem. Kvantnähtused See on kummaline, kuid see ei tähenda, et peaksime nende kirjeldamiseks rahulduma võõra keelega.

Albert Einstein, kvantmehaanika algusaegadest, Niels Bohr, Werner Heisenberg ja teised püüdsid mõista seda uudset mitteklassikalist kvant 1.0 füüsikat. Nende võitlus puudutas lõhet selle vahel, kuidas me nähtustest räägime ja kuidas me nendega laboris kokku puutume. Selle lünga tekitas ebatäiuslik metafooriline keel, mida siiani suuresti kasutatakse mitteklassikaliste nähtuste iseloomustamiseks.

Kuigi põimumise ja superpositsiooni tegelikkus on väljaspool igasugust mõistlikku kahtlust, on sama hullumeelne kui kunagi varem kirjeldada neid sõnadega

Mõiste "põimumine" ei saa aidata, kui kutsuda esile kaks (või enamat) diskreetset asja, mis on omavahel kokku kootud, kuid samas ka kuidagi eraldiseisvad, nagu sassis lõngajupid. Mis puutub “superpositsiooni”, siis see loob pildi erinevate olekute pilvest vahetult enne seda, kui mingi väline põhjus ühe oleku valib, samas kui teised kaovad. Või mõelge sellistele terminitele ja fraasidele nagu "väli", "tee", "enesehäire", "lainefunktsiooni kokkuvarisemine" või "footon, kes otsustab ajas tagasi minna". Pildil kujutatu ja nende märgistatud nähtuste vahel on suur lõhe.

Keel loeb

Füüsikutel on tavaliselt piisavalt kindel intuitiivne haare selles, mis nende käsitöösse sukeldudes toimub, nii et need terminid neid üldiselt ei häiri, isegi kui mõnikord on need endiselt mõistatus. Quantum 2.0-s, selle peagi üldlevinud seadmete ja tulevaste rakendustega, peaksime aga olema ettevaatlikud, kuidas kasutame quantum 1.0-st päritud keelt. Sellel on kaks põhjust.

Esimene on selgus. Kui teadlased ei suuda otsesõnu kirjeldada, kuidas need seadmed ja rakendused töötavad, siis tundub, et seadmed on salapärased ja võõrad. Õudne ja intuitiivne keel muudab teadlaste mulje ka preestritena, võitud inimestena, kes ühendavad end teispoolsusega. Kui füüsikud ei suuda panna asju keeles, millest teised aru saavad, tähendab see, et ühelgi keelel pole mõtet või füüsikud ei leia sellist, mis seda mõistaks, või nad mõtlevad asju välja. See julgustab lõpuks skeptitsismi ja teaduse eitamist, samuti teadusliku kirjaoskamatuse aktsepteerimist.

Teine põhjus on praktiline. Kvantefektide jaoks õige keele leidmine võib aidata vältida segadust quantum 2.0 tehnoloogiate arendamisel. Halvad metafoorid võivad muuta teatud tüüpi seadmed – kvanttelefonid, inimeste teleportatsiooniseadmed – füüsiliselt tõenäolisemaks kui nad on. Teisest küljest võib metafooride liiga sõnasõnaline võtmine – nende poolt väljamõeldud piltidele liiga lähedalt lõikamine – disainerite mõtlemise valesse suunda kallutada. Paremad pildid tegelikust aitavad planeerida paremaid katseid selle uurimiseks.

Kui füüsikud ja filosoofid mõistavad, et nad jagavad üllast tõde

Sõna "põimumine"Näiteks on hea viis rääkida kvantfüüsikast teatud valdkondades, kui saame käitumist hinnata osakeste kujul. Kuid me ei saa mõelda välja diskreetsetest energiaseisunditest liiga sõna otseses mõttes osakeselaadsetena; ehk üksteisest sõltumatud. Selleks oleks vaja nende sõltuvuse mehhanismi. See omakorda vajaks muid metafoore, näiteks lainefunktsiooni võimet "valida" oma olekuid, mis omakorda nõuab kas mittelokaalseid efekte või superluminaalset suhtlust.

Mis puutub “superpositsiooni”, siis see on ka metafoor, mis töötab teatud olukordades, näiteks sellistes olukordades, kus tundub, et võimalused eksisteerivad samaaegselt. Kuid see viitab sellele, et on olemas mingi "võimaluste mahuti" – nagu elektron potentsiaalikaevus –, mis ilmub ainult kvantskaalal. See omakorda tähendab, et kvant- ja klassikalisi nähtusi eraldab pigem selge piir, mitte astmete erinevus. Seetõttu on metafoori raske rakendada näiteks makromolekulide, kvantvedelike või musta augu sündmuste horisondi lähedal asuvate kvantkõikumiste kohta, kus need kaks teineteisesse veritsevad.

Kriitiline punkt

Bohr väitis kuulsalt, et me ei saa kvantnähtustest sõnasõnalist pilti teha, mis kujutab endast ületamatut takistust täpsele keelepruugile. Kuid ta ei tähendanud, et peaksime loobuma katsest luua keelt, mida me tõesti ja tõeliselt mõistame ja mis kirjeldaks täpselt seda, mida me kohtame. Bohr nägi kõvasti vaeva, et luua keelt, mis sobitab kvantnähtuste eripära tavakeelega, mida kasutatakse eksperimentaalsete olukordade kirjeldamiseks. Siiski pole põhjust arvata, et kvantnähtusi edukalt kirjeldavat keelt on võimatu välja töötada.

Pole põhjust arvata, et kvantnähtusi edukalt kirjeldavat keelt on võimatu välja töötada

QBism on üks katse. QBisti keel ühendab Bayesi tõenäosuse ja kvantinformatsiooni teooria ressursid, et käsitleda kvantsüsteemide ettevalmistamist mitte laine- või osakestaoliste asjade väljavalimisena, vaid mõõtmistulemuste tõenäosusliku hinnangu koostamisena kasutaja jaoks. Selle asemel, et näha näiteks tundmatu polarisatsiooniga footonit kaltsiidikristalli läbilaskmisel oma polarisatsiooni kohta valiku tegemisena, käsitleb QBisti lähenemisviis tulemust meie "süsteemi teabes" "värskendustena".

See keel annab ühtse kirjelduse, kuid ei nõua, et footon oleks "osakese- või lainelaadne". Mitte kõik füüsikud pole QBismiga rahul ja see ei pruugi olla ainus selline lähenemisviis kvantnähtuste iseloomustamiseks. Kuid mis tahes alternatiiv QBismile peab aitama meil näha, mis on kvantmehaanika puhul tõeliselt mõistatuslik, ilma et me jääksime jänni mõistatuste varasemate iseloomustuste juurde. Kui selline katse õnnestub, oleme tõesti kvant 2.0 lävel.

Robert P Crease (täieliku biograafia vaatamiseks klõpsake alloleval lingil) on USA Stony Brooki ülikooli filosoofia osakonna juhataja. Jennifer Carter on filosoofia lektor Stony Brookis, kus Gino Elia on doktorant

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/lets-talk-about-quantum-2-0-why-we-need-to-sharpen-up-our-language/