Ghirardi-Rimini-Weber teoria

Ghirardi-Rimini-Weber- teoria tai GDV-teoria ( eng. Ghirardi-Rimini-Weber theory, GRW ) on yksi kvanttimekaniikan aaltofunktion objektiivisen romahtamisen teorioista. Teoria yrittää ratkaista mittausongelman ja täyttää aukon Kööpenhaminan tulkinnassa vastaamalla kysymykseen kuinka aaltofunktio romahtaa.

GDV-teoria eroaa muista objektiivisen romahtamisen teorioista siinä, että aaltofunktion romahtaminen tapahtuu spontaanisti ilman ulkoisen ulottuvuuden puuttumista. Tämä lähestymistapa mahdollistaa mittausongelman ratkaisemisen, erityisesti vastauksen kysymykseen, missä ja milloin kvanttijärjestelmä, joka oli alun perin superpositiotilassa, siirtyy yksiselitteisiin tuloksiin, jotka on havaittu makroskooppisella tasolla havainnon avulla. mittauslaite.

GDV-teorian ehdottivat vuonna 1985 italialaiset fyysikot Giancarlo Ghirardi , Alberto Rimini ja Tullio Weber [1] [2] .

Teorian muotoilu

GDV-teoriassa uskotaan, että aaltofunktiolla kuvattu hiukkanen voi läpikäydä spontaanin, satunnaisen lokalisoinnin (lupauksen). Tämä lokalisointi on prosessi, jossa sen kvanttitilan superpositio, jossa hiukkanen sijaitsee, tuhoutuu ja aaltofunktiosta tulee tietty koordinaattioperaattorin ominaistila. Spontaanisuudesta johtuen tällainen lokalisointi ei riipu siitä, onko koordinaattimittauksia tehty aiemmin. Päinvastoin, Kööpenhaminan tulkinta olettaa, että aaltofunktion romahdus tapahtuu järjestelmän mittauksen seurauksena, joten kun suoritetaan useita mittauksia samalle havaittavalle, saadaan sama tulos.

GDV-teorian mukaan hiukkasten spatiaalinen aaltofunktio kehittyy ajassa Schrödingerin yhtälön mukaan, mutta voi joskus kokea "hypyn" ja siirtyä toiseen aaltofunktioon aikayksikkötodennäköisyydellä . Arvo on uusi perusvakio, jolla on aikaulottuvuus. Koska spontaania romahdusta ei ole koskaan havaittu mikroskooppisissa järjestelmissä, Ghirardi, Rimini ja Weber olettivat, että sen arvon pitäisi olla erittäin suuri, luokkaa 10 15 sekuntia (eli yksittäisen hiukkasen spontaanin romahduksen taajuus on yhden tapahtuman kertaluku sadassa miljoonassa vuodessa) [3] . Lisääntyessä (siirtyminen makroskooppisiin järjestelmiin) myös spontaanin lokalisoinnin todennäköisyys kasvaa. Aaltofunktio lokalisoituu erittäin lyhyessä ajassa, joten myös makroskooppisen järjestelmän tilojen superpositio on olemassa vain hyvin lyhyen ajan, mikä käytännössä sulkee pois tällaisten tilojen havainnoinnin. GDV-teorian uudella "pelkistetyllä" tai "kutistuneella" aaltofunktiolla on muoto $N$ $\Psi (t,\mathbf {r} _{1},\mathbf {r} _{2},\dots ,\mathbf {r} _{N})$ $\psi'$ $N/\tau$ $\tau$ $\tau$ $N$ $\psi'$

\Psi '_{n}(t,\mathbf {r} _{1},\dots ,\mathbf {r} _{N})={\frac {j(\mathbf {x} -\ mathbf {r} _{n})\Psi (t,\mathbf {r} _{1},\dots ,\mathbf {r} _{N})}{R_{n}(\mathbf {x} ) }},

jossa on satunnaisesti valittu joukosta , on yksikkönormalisoitu funktio avaruudesta ja on normalisoiva tekijä siten, että $\mathbf {r} _{n}$ ${\displaystyle \{\mathbf {r} _{1},\dots ,\mathbf {r} _{N}\))$ $j(\mathbf {x} )$ $L^{2}$ $R_n$

|R_{n}(\mathbf {x} )|^{2}=\int \mathrm {d} \mathbf {r} _{1}\dots \mathrm {d} \mathbf {r} _ {N}|j\psi |^{2}.

Romahduksen keskus valitaan sattumanvaraisesti todennäköisyystiheyden mukaan . Funktiona Ghirardi, Rimini ja Weber ehdottivat Gaussin käyttöä : $\mathbf {x}$ ${\displaystyle |R_{n}(\mathbf {x} )|^{2))$ $j(\mathbf {x} )$

j(\mathbf {x} )=Ke^{-{\frac {\mathbf {x} ^{2}}{2a^{2}}}},

missä on toinen perusvakio, joka syntyy GDV-teoriassa ja on noin 10 −7 metriä. $a$

Tässä muotoillun GDV-teorian oletuksia käyttämällä voidaan osoittaa, että sen ennusteet eivät ole ristiriidassa Kööpenhaminan tulkinnan puitteissa saatujen kvanttimekaniikan ennusteiden kanssa. Erona on, että GDV-teoria kuvaa aaltofunktion romahduksen matemaattisesti, kun taas Kööpenhaminan tulkinta käsittelee sitä vain empiirisesti [3] .

Teorian ongelmat

Ghirardin, Riminin ja Weberin alkuperäisen aaltofunktion spontaanin lokalisoinnin mallin suurin ongelma on sen kyvyttömyys kuvata identtisten hiukkasten symmetrisiä tai antisymmetrisiä permutaatioita [3] . Ghirardi, Perl ja Rimini yleistivät GDV-teorian tällaisten järjestelmien tapaukseen vuonna 1990 ja ehdottivat jatkuvan spontaanin lokalisoinnin ( CSL ) mallia . Toinen ongelma on edelleen relativistisen romahdusteorian rakentaminen: sellaisia malleja ovat ehdottaneet itsenäisesti Roderich Tumulka ja Giancarlo Ghirardi. , mutta näistä malleista käydään edelleen aktiivista keskustelua tiedeyhteisössä .

Muistiinpanot

↑ Ghirardi GC, Rimini A., Weber T. Malli makroskooppisten ja mikroskooppisten järjestelmien yhtenäiselle kvanttikuvaukselle // Quantum Probability and Applications. - Springer, 1985. - S. 223-232. - doi : 10.1007/BF02817189 .
↑ Ghirardi G. C., Rimini A., Weber T. Yhtenäinen dynamiikka mikroskooppisille ja makroskooppisille järjestelmille // Phys. Rev. D. - 1986. - Voi. 34. - s. 470-491. - doi : 10.1103/PhysRevD.34.470 .
↑ 1 2 3 Bell J. S. Puhuttavaa ja sanomatonta kvanttimekaniikassa. - Cambridge University Press, 2004. - S. 201-212.

Kirjallisuus

Bassi A., Ghirardi G. C. Dynamical Reduction Models // Phys . Rep.. - 2003. - Vol. 379.—s. 257–426. - doi : 10.1016/S0370-1573(03)00103-0 . — arXiv : quant-ph/0302164 .
Bassi A., Lochan K., Satin S., Singh T. P., Ulbricht H. Models of Wave-function Collapse, Underlying Theories, and Experimental Tests // Rev. Mod. Phys.. - 2013. - Vol. 85.—s. 471–527. - doi : 10.1103/RevModPhys.85.471 . - arXiv : 1204.4325 .
Ghirardi G. C. Un'occhiata alle carte dio dio: Gli interrogativi che la scienza moderna pone all'uomo (italia) . - Il Saggiatore, 1997.
Penrose R. Shadows of Mind = Shadows of Mind. - Iževsk: IKI, 2005. - S. 688.