Транзакционная интерпретация

Квантовая механика
Введение^[англ.] История Математические основы
Основа Классическая механика Постоянная Планка Интерференция Бра и кет Гамильтониан Старая квантовая теория
Фундаментальные понятия Квантовое состояние Квантовая наблюдаемая Волновая функция Квантовая суперпозиция Квантовая запутанность Смешанное состояние Измерение Неопределённость Принцип Паули Дуализм Декогеренция Симметрия Теорема Эренфеста Туннельный эффект
Эксперименты Опыт Дэвиссона — Джермера Опыт Франка — Герца Опыт Штерна — Герлаха Опыт Юнга Квантовый ластик Квантовый ластик с отложенным выбором Проверка неравенств Белла Фотоэффект Эффект Комптона
Формулировки Представление Шрёдингера Представление Гейзенберга Представление взаимодействия Представление фазового пространства Матричная квантовая механика Интегралы по траекториям Диаграммы Фейнмана
Уравнения Шрёдингера Паули Клейна — Гордона Дирака Швингера — Томонаги фон Неймана Блоха Линдблада Гейзенберга
Интерпретации Копенгагенская Теория скрытых параметров Локальная^[англ.] Супердетерминизм Многомировая Теория де Бройля — Бома
Развитие теории Квантовая теория поля Квантовая электродинамика Теория Глэшоу — Вайнберга — Салама Квантовая хромодинамика Стандартная модель Квантовая гравитация
Сложные темы Релятивистская квантовая механика Квантовая теория поля Квантовая гравитация Теория всего
Известные учёные Планк Эйнштейн Шрёдингер Гейзенберг Йордан Бор Паули Дирак Фок Борн де Бройль Ландау Фейнман Бом Эверетт
См. также История возникновения Глоссарий^[англ.] ЭПР-парадокс
См. также: Портал:Физика

Транзакционная интерпрета́ция — интерпретация (толкование) квантовой механики, предложенная Джоном Крамером^[англ.] в 1986 году.

Концепция

Теория описывает квантовые взаимодействия в условиях стоячей волны, образованной запаздывающими («вперед-по-времени») и наступающими («назад-по-времени») волнами.

По мнению Крамера, это позволяет избежать философских проблем копенгагенской интерпретации и роли наблюдателя, а также решает различные квантовые парадоксы^[1][2] Теория сформирована в небольшом фрагменте книги «Мост Эйнштейна»^[англ.], изданной в 1997 году.

Крамер утверждал, что транзакционная интерпретация находится в соответствии с экспериментом Афшара, а копенгагенская и многомировая — нет^[3]. Существование наступающей и запаздывающей волн как допустимых решений уравнений Максвелла было изучено в теории поглощения Уилера-Фейнмана. Крамер возродил идею двух волн для своей интерпретации квантовой теории. Релятивистская версия уравнения Шрёдингера, в отличие от обычной, допускает расширенные решения, которые используются в транзакционной интерпретации.

Согласно этой интерпретации, источник испускает как запаздывающую (обычную) волну вперед во времени, так и наступающую (дополнительную) волну назад во времени. Приемник также испускает во времени запаздывающую и наступающую волны. Фазы этих волн такие, что запаздывающие волны, испускаемые приемником, погашают запаздывающие волны, испускаемые отправителем, в результате чего сетевой волны после точки поглощения нет. Наступающая волна, испускаемая приемником, также погашает наступающую волну, испускаемую отправителем, так что нет чистой волны перед точкой излучения. В этой интерпретации, коллапс волновой функции является «вневременным», то есть происходит по всей транзакции, а не в конкретный момент, и процесс излучения-поглощения симметричен во времени. Волны рассматриваются как нечто физически реальное, а не просто математический аппарат для записи знания наблюдателя, как в некоторых других интерпретациях квантовой механики.

Отличия от предыдущих интерпретаций

Базовый элемент — транзакция, которая описывает квантовое событие как обмен наступающей и запаздывающей волн, как предполагается в работе Уилера и Фейнмана, Поля Дирака и пр. Транзакционная интепретация явно нелокальная и поэтому согласуется с последними проверками неравенства Белла. Кроме того, она релятивистски инвариантна и вполне причинна. Детальное сравнение транзакционной и копенгагенской интерпретаций дано в контексте квантовомеханических мысленных экспериментов и парадоксов.

Поскольку интерпретация нелокальная, она логически согласуется с псевдофактической определенностью^[англ.] минимального реалистического предположения^[1]. Как таковая, она включает в себя нелокальность, продемонстрированную экспериментами Белла^[англ.] и устраняет один из недостатков Копенгагенской интерпретации — зависимость реальности от наблюдателя. Состояние Гринбергера-Хорна-Цайлингера — ключевой шаг вперед по сравнению с многомировой интерпретацией Эверетта^[4], заключающийся в рассмотрении сопряженного вектора состояния формализма Шрёдингера-Дирака как онтологически реального, включая ту часть, которой до ТИ интерпретативно пренебрегали. После интерпретации сопряженного вектора состояния как наступающей волны, утверждается, что истоки правила Борна естественно следуют из описания транзакции^[1].

Транзакционная интерпретация имеет сходство с вектором формализма двух состояний^{[англ.][5]}, который впервые появился в работе Якира Ааронова, Питера Бергмана^[англ.] и Джоэла Лебовица от 1964 года^[6][7].

Последние разработки

Будучи «вневременной», транзакционная интерпретация назначает онтологический приоритет событий в псевдовремени. Это, по-видимому, главный фактор торможения принятия интерпретации в общую систему, что подкрепляется её критикой Тимом Модлином (1996, 2002)^[8]. Кастнер в 2010 году установила, что включение псевдовремени не является обязательным требованием механизма транзакций^[9].

Споры

К транзакционной интерпретации имеется ряд критических замечаний. Ниже приведен частичный список и ответы на них.

1. «ТИ не является математически точной».

Предложенные волны (offer waves, OW) подчиняются уравнению Шредингера и подтвержденные волны (confirmation waves, CW) подчиняются комплексно сопряженным уравнениям Шредингера. Транзакция является стохастическим событием, и, следовательно, не подчиняется детерминированному уравнению. Результаты, основанные на актуализированных транзакциях, подчиняются правилу Борна и, как отмечается у Крамера (1986), ТИ обеспечивает вывод правила Борна, а не предполагает его, как в стандартной квантовой механике.

2. «ТИ не дает новых прогнозов / непроверяема / не была протестирована».

Транзакционная интерпретация является точной интерпретацией квантовой механики и поэтому её предсказания должны быть такими же. Как и многомировая интерпретация, ТИ является «чистой» интерпретацией в том, что она не добавляет ничего специального, но обеспечивает физический референт для части формализма, которой не хватало оного (расширенных состояний, неявно входящих в правило Борна). Следовательно, часто предъявляемые к ТИ требования новых предсказаний или проверяемости ошибочны, так как неверно истолковывают интерпретацию как модификацию теории квантовой механики.

3. «Неясно, где в пространстве-времени происходит транзакция».

Одно из явных изложений дано Крамером (1986), который изобразил транзакцию как четыре вектора стоячей волны, концами которых являются события испускания и поглощения. В других возможных представлениях, изучаемых в настоящее время, транзакция есть пространственно-временной процесс, происходящий на уровне возможностей, а не действительности.

4. «Тим Модлин^[англ.] (1996, 2002) показал несогласованность ТИ».

Модлин поставил интересные вызовы перед транзакционной интерпретацией, которые рассмотрели, по крайней мере, четыре разных автора:

• Berkovitz, J. (2002). ``On Causal Loops in the Quantum Realm, " in T. Placek and J. Butterfield (Ed.), Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Modality, Probability and Bell’s Theorems, Kluwer, 233—255.
• Cramer J. G. (2005). «The Quantum Handshake: A Review of the Transactional Interpretation of Quantum Mechanics (недоступная ссылка),» presented at «Time-Symmetry in Quantum Mechanics» Conference, Sydney, Australia, July 23, 2005.
• Kastner, R. E. (2006). "Cramer’s Transactional Interpretation and Causal Loop Problems, " Synthese 150, 1-14.
• Marchildon, L. (2006). "Causal Loops and Collapse in the Transactional Interpretation of Quantum Mechanics, " Physics Essays 19, 422.

5. Пока не ясно, каким образом транзакционная интерпретация обрабатывает квантовую механику более чем одной частицы.

• Daniel F. Styer, Miranda S. Balkin, Kathryn M. Becker, Matthew R. Burns, Christopher E. Dudley, Scott T. Forth, Jeremy S. Gaumer, Mark A. Kramer, David C. Oertel, Leonard H. Park, Marie T. Rinkoski, Clait T. Smith and Timothy D. Wotherspoon (2002) "Nine formulations of quantum mechanics, " American Journal of Physics 70, 288—297.

См. также

• Интерпретации квантовой механики

Примечания

1. .The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics Архивировано 16 июля 2012 года. by John Cramer. Reviews of Modern Physics 58, 647—688, July (1986)
2. An Overview of the Transactional Interpretation Архивировано 23 февраля 2004 года. by John Cramer. International Journal of Theoretical Physics 27, 227 (1988)
3. A Farewell to Copenhagen? Архивировано 2 мая 2007 года., by John Cramer. Analog, December 2005.
4. Hugh Everett, Relative State Formulation of Quantum Mechanics Архивная копия от 27 октября 2011 на Wayback Machine, Reviews of Modern Physics vol 29, (July 1957) pp 454—462.
5. Avshalom C. Elitzur, Eliahu Cohen: The Retrocausal Nature of Quantum Measurement Revealed by Partial and Weak Measurements, AIP Conf. Proc. 1408: Quantum Retrocausation: Theory and Experiment (13-14 June 2011, San Diego, California), pp. 120—131, DOI https://dx.doi.org/10.1063/1.3663720 (abstract Архивировано 13 июля 2012 года.)
6. Y. Aharonov, P. G. Bergmann, J. L. Lebowitz, Phys. Rev. B, vol. 134, pp. 1410 ff., 1964
7. Yakir Aharonov, Lev Vaidman: Protective measurements of two-state vectors, in: Robert Sonné Cohen, Michael Horne, John J. Stachel (eds.): Potentiality, Entanglement and Passion-At-A-Distance, Quantum Mechanical Studies for A. M. Shimony, Volume Two, 1997, ISBN 978-0792344537, pp. 1-8, p. 2
8. Cramer’s Transactional Interpretation and Causal Loop Problems, Synthese, Vol 150, Iss1, May 2006.
9. The Quantum Liar Experiment, R E Kastner, Studies in History and Philosophy of Modern Physics, Vol41, Iss2, May 2010.

Литература

• Tim Maudlin. Quantum Non-Locality and Relativity. — Blackwell Publishers, 2002. — ISBN 0-631-23220-6. discusses a gedanken experiment designed to refute the TIQM
• R. E. Kastner, Why Everettians Should Appreciate the Transactional Interpretation, argues that TIQM provides a better solution to quantum puzzles than Many-Worlds interpretations. http://arxiv.org/abs/1001.2867.
• John Gribbin, Schrödinger's Kittens and the Search for Reality : solving the quantum mysteries has an overview of Cramer’s interpretation and says that «with any luck at all it will supersede the Copenhagen interpretation as the standard way of thinking about quantum physics for the next generation of scientists.»

Ссылки

• Pavel V. Kurakin, George G. Malinetskii, How bees can possibly explain quantum paradoxes, Automates Intelligents (February 2, 2005). (This paper tells about a work attempting to develop TIQM further)
• Cramer’s Transactional Interpretation and Causal Loop Problems (quant-ph/0408109) by Ruth E Kastner, an argument that Maudlin’s experiment is not fatal for TIQM.
• Kastner has also applied TIQM to other quantum mechanical issues in [1] «The Transactional Interpretation, Counterfactuals, and Weak Values in Quantum Theory» and [2] «The Quantum Liar Experiment in the Transactional Interpretation»