Viele-Welten-Interpretation - Many-worlds interpretation

Das quantenmechanische „ Schrödingersche Katze “-Paradoxon nach der Viele-Welten-Interpretation. In dieser Interpretation ist jedes Quantenereignis ein Verzweigungspunkt; die Katze ist sowohl lebendig als auch tot, noch bevor die Schachtel geöffnet wird, aber die "lebenden" und "toten" Katzen befinden sich in verschiedenen Zweigen des Universums, die beide gleichermaßen real sind, aber nicht miteinander interagieren.

Die Viele-Welten - Interpretation ( MWI ) ist eine Interpretation der Quantenmechanik , die behauptet , dass die Universal-Wellenfunktion ist objektiv reale , und dass es keine Wellenfunktion Zusammenbruch . Dies impliziert, dass alle möglichen Ergebnisse von Quantenmessungen physikalisch in einer "Welt" oder einem Universum realisiert werden. Im Gegensatz zu einigen anderen Interpretationen, wie der Kopenhagener Interpretation , ist die Entwicklung der Realität als Ganzes im MWI streng deterministisch . Viele-Welten wird auch die relative Zustandsformulierung oder die Everett-Interpretation genannt , nach dem Physiker Hugh Everett , der sie erstmals 1957 vorschlug. Bryce DeWitt machte die Formulierung populär und nannte sie in den 1970er Jahren Viele-Welten .

In vielen Welten wird das subjektive Erscheinungsbild des Wellenfunktionskollapses durch den Mechanismus der Quantendekohärenz erklärt . Dekohärenz-Ansätze zur Interpretation der Quantentheorie wurden seit den 1970er Jahren umfassend erforscht und entwickelt und sind sehr populär geworden. MWI wird heute zusammen mit den anderen Dekohärenz-Interpretationen, Kollapstheorien (einschließlich der Kopenhagener Interpretation) und versteckten Variablentheorien wie der Bohmschen Mechanik als Mainstream-Interpretation angesehen .

Die Viele-Welten-Interpretation impliziert, dass es sehr viele Universen gibt, vielleicht unendlich viele. Sie ist eine von vielen Multiversum- Hypothesen in Physik und Philosophie . Das MWI betrachtet die Zeit als einen vielverzweigten Baum, in dem jedes mögliche Quantenergebnis realisiert wird. Damit sollen einige Paradoxien der Quantentheorie aufgelöst werden , wie das EPR-Paradoxon und die Schrödinger-Katze , da jedes mögliche Ergebnis eines Quantenereignisses in seinem eigenen Universum existiert.

Geschichte

1952 hielt Erwin Schrödinger in Dublin einen Vortrag, in dem er sein Publikum einmal scherzhaft warnte, dass das, was er sagen wollte, "wahnsinnig" erscheinen könnte. Er fuhr fort, dass die Schrödinger-Gleichung zwar mehrere unterschiedliche Geschichten zu beschreiben scheine, sie aber "keine Alternativen seien, sondern alle wirklich gleichzeitig passieren". Schrödinger stellte fest, dass das Ersetzen von "gleichzeitigen Ereignissen" durch "Alternativen" aus der Annahme folgte, dass "das, was wir wirklich beobachten, Partikel sind", und nannte dies eine unvermeidliche Folge dieser Annahme, aber eine "seltsame Entscheidung". Laut David Deutsch ist dies der früheste bekannte Hinweis auf Viele-Welten, während Jeffrey A. Barrett ihn als Hinweis auf die Ähnlichkeit der "allgemeinen Ansichten" zwischen Everett und Schrödinger beschreibt.

MWI entstand in Everetts Princeton Ph.D. Dissertation "The Theory of the Universal Wavefunction ", entwickelt unter seinem Doktorvater John Archibald Wheeler , deren kürzere Zusammenfassung 1957 unter dem Titel "Relative State Formulation of Quantum Mechanics" veröffentlicht wurde (Wheeler steuerte den Titel "relative state" bei; Everett nannte seinen Ansatz ursprünglich die "Korrelationsinterpretation", wobei sich "Korrelation" auf die Quantenverschränkung bezieht ). Der Ausdruck "viele Welten" ist auf Bryce DeWitt zurückzuführen , der für die breitere Popularisierung von Everetts Theorie verantwortlich war, die nach der Veröffentlichung ein Jahrzehnt lang weitgehend ignoriert wurde.

Übersicht über die Interpretation

Die Schlüsselidee der Viele-Welten-Interpretation ist, dass die unitäre Quantenmechanik das gesamte Universum beschreibt. Insbesondere beschreibt es eine Messung als unitäre Transformation, ohne ein Kollaps-Postulat zu verwenden , und beschreibt Beobachter als gewöhnliche quantenmechanische Systeme. Dies steht in scharfem Gegensatz zur Kopenhagener Interpretation, bei der eine Messung ein "primitives" Konzept ist, das von der Quantenmechanik nicht beschrieben werden kann; das Universum ist in einen Quanten- und einen klassischen Bereich unterteilt, und das Kollaps-Postulat ist zentral. Die Hauptschlussfolgerung des MWI ist, dass das Universum (oder in diesem Zusammenhang das Multiversum ) aus einer Quantenüberlagerung einer unendlichen oder undefinierbaren Menge oder Anzahl von zunehmend divergenten, nicht kommunizierenden Paralleluniversen oder Quantenwelten besteht.

Die Viele-Welten-Interpretation macht sich die Dekohärenz wesentlich zunutze , um den Messprozess und die Entstehung einer quasi-klassischen Welt zu erklären. Wojciech H. Zurek , einer der Pioniere der Dekohärenztheorie, sagte: „Unter der Beobachtung der Umwelt bleiben nur Zeigerzustände unverändert. Andere Zustände dekoherieren zu Mischungen von stabilen Zeigerzuständen, die bestehen können und in diesem Sinne existieren: Sie werden einselektiert ." Żurek betont, dass seine Arbeit nicht von einer bestimmten Interpretation abhängt.

Die Viele-Welten-Interpretation hat viele Ähnlichkeiten mit der dekohärenten Geschichtsinterpretation , die auch Dekohärenz verwendet , um den Prozess der Messung oder des Zusammenbruchs der Wellenfunktion zu erklären. MWI behandelt die anderen Geschichten oder Welten als real, da es die universelle Wellenfunktion als die "grundlegende physikalische Einheit" oder "die fundamentale Einheit, die jederzeit einer deterministischen Wellengleichung gehorcht" betrachtet. Dekohärente Geschichten hingegen brauchen nur eine der Geschichten (oder Welten), um real zu sein.

Mehrere Autoren, darunter Wheeler, Everett und Deutsch, bezeichnen viele Welten eher als Theorie als nur als Interpretation. Everett argumentierte, dass dies der "einzig vollständig kohärente Ansatz war, um sowohl den Inhalt der Quantenmechanik als auch das Erscheinungsbild der Welt zu erklären". Deutsch wies die Idee zurück, dass Viele-Welten eine "Interpretation" seien, und sagte, es "so zu nennen, als würde man über Dinosaurier als eine 'Interpretation' von Fossilienaufzeichnungen" sprechen.

Formulierung

In Everetts Formulierung bilden ein Messgerät M und ein Objektsystem S ein zusammengesetztes System, von denen jedes vor der Messung in wohldefinierten (aber zeitabhängigen) Zuständen existiert. Es wird davon ausgegangen, dass die Messung eine Wechselwirkung von M und S verursacht . Nachdem S mit M interagiert , ist es nicht mehr möglich, eines der beiden Systeme durch einen unabhängigen Zustand zu beschreiben. Laut Everett sind die einzigen sinnvollen Beschreibungen jedes Systems relative Zustände: zum Beispiel der relative Zustand von S bei gegebenem Zustand von M oder der relative Zustand von M bei gegebenem Zustand von S . In der Formulierung von Everett und DeWitt wird der Zustand von S nach einer Folge von Messungen durch eine Quantenüberlagerung von Zuständen gegeben, von denen jeder einer alternativen Messhistorie von S entspricht .

Schematische Darstellung der Aufspaltung als Ergebnis einer wiederholten Messung.

Betrachten Sie zum Beispiel das kleinstmögliche echte Quantensystem S , wie in der Abbildung gezeigt. Dies beschreibt beispielsweise den Spinzustand eines Elektrons. Betrachtet man eine bestimmte Achse (sagen wir die z- Achse), so repräsentiert der Nordpol den Spin "oben" und der Südpol den Spin "down". Die Überlagerungszustände des Systems werden durch eine Kugel namens Bloch-Kugel beschrieben . Um eine Messung an S durchzuführen , muss es mit einem anderen ähnlichen System M interagieren . Nach der Wechselwirkung kann das kombinierte System als eine Quantenüberlagerung von zwei "alternativen Geschichten" des ursprünglichen Systems S betrachtet werden , in der eine "oben" und die andere "unten" beobachtet wurde. Jede nachfolgende binäre Messung (das heißt Interaktion mit einem System M ) verursacht eine ähnliche Aufteilung im Historienbaum. Somit kann das System nach drei Messungen als Quantensuperposition von 8 = 2 × 2 × 2 Kopien des Originalsystems S betrachtet werden .

Relativer Zustand

In seiner Dissertation von 1957 schlug Everett vor, dass man, anstatt ein isoliertes Quantensystem unter externer Beobachtung zu modellieren, ein Objekt sowie seine Beobachter als rein physikalische Systeme innerhalb des von Paul Dirac , John von Neumann und anderen entwickelten mathematischen Rahmens mathematisch modellieren könnte , wodurch der Ad - hoc - Mechanismus des Zusammenbruchs der Wellenfunktion vollständig verworfen wird .

Seit Everetts Originalwerk sind in der Literatur eine Reihe ähnlicher Formalismen aufgetaucht. Eine ist die relative Zustandsformulierung. Es macht zwei Annahmen: Erstens ist die Wellenfunktion nicht nur eine Beschreibung des Objektzustands, sondern ist dem Objekt vollständig äquivalent – ​​eine Behauptung, die sie mit einigen anderen Interpretationen gemeinsam hat. Zweitens hat Beobachtung oder Messung keine besonderen Gesetze oder Mechaniken, anders als in der Kopenhagener Interpretation , die den Kollaps der Wellenfunktion als eine besondere Art von Ereignis betrachtet, das als Ergebnis einer Beobachtung auftritt. Stattdessen ist die Messung in der relativen Zustandsformulierung die Folge einer Konfigurationsänderung im Gedächtnis eines Beobachters, die durch dieselbe grundlegende Wellenphysik wie das modellierte Objekt beschrieben wird.

Die Viele-Welten-Interpretation ist DeWitts Popularisierung von Everett, der das kombinierte Beobachter-Objekt-System als durch eine Beobachtung gespalten bezeichnet hatte, wobei jede Teilung den unterschiedlichen oder mehreren möglichen Ergebnissen einer Beobachtung entspricht. Diese Aufteilungen erzeugen einen Baum, wie in der obigen Grafik gezeigt. Anschließend führte DeWitt den Begriff "Welt" ein, um eine vollständige Messhistorie eines Beobachters zu beschreiben, die ungefähr einem einzelnen Ast dieses Baumes entspricht.

Unter der Viele-Welten-Interpretation gilt die Schrödinger-Gleichung oder das relativistische Analogon immer und überall. Eine Beobachtung oder Messung wird modelliert, indem die Wellengleichung auf das Gesamtsystem aus Beobachter und Objekt angewendet wird. Eine Folge davon ist, dass man sich jede Beobachtung so vorstellen kann, dass sich die Wellenfunktion des kombinierten Beobachter-Objekts in eine Quantenüberlagerung von zwei oder mehr nicht wechselwirkenden Zweigen ändert oder sich in viele "Welten" aufspaltet. Da viele beobachtungsähnliche Ereignisse passiert sind und ständig passieren, gibt es eine enorme und wachsende Zahl gleichzeitig existierender Zustände.

Wenn ein System aus zwei oder mehr Teilsystemen besteht, ist der Zustand des Systems eine Überlagerung von Produkten der Zustände der Teilsysteme. Jedes Produkt von Subsystemzuständen in der Gesamtsuperposition entwickelt sich im Laufe der Zeit unabhängig von anderen Produkten. Sobald die Subsysteme interagieren, sind ihre Zustände korreliert oder verschränkt und können nicht mehr als unabhängig betrachtet werden. In Everetts Terminologie wurde nun jeder Subsystemzustand mit seinem relativen Zustand korreliert , da jedes Subsystem nun relativ zu den anderen Subsystemen, mit denen es interagiert hat, betrachtet werden muss.

Eigenschaften

MWI entfernt die beobachterabhängige Rolle im Quantenmessprozess , indem der Wellenfunktionskollaps durch Quantendekohärenz ersetzt wird . Da die Rolle Lügen der Beobachter im Herzen der meisten , wenn nicht alle „Quanten Paradoxien“ , dies löst automatisch eine Reihe von Problemen, wie Schrödingers Katze Gedankenexperiment , das EPR - Paradoxon , von Neumanns „Randproblem“, und selbst -Welle - Teilchen - Dualität .

Da die Kopenhagener Interpretation die Existenz eines klassischen Bereichs jenseits des von der Quantenmechanik beschriebenen voraussetzt, wurde er als unzureichend für das Studium der Kosmologie kritisiert. MWI wurde mit dem expliziten Ziel entwickelt, die Anwendung der Quantenmechanik auf das Universum als Ganzes zu ermöglichen und damit die Quantenkosmologie zu ermöglichen.

MWI ist eine realistische , deterministische und lokale Theorie. Dies wird erreicht, indem der indeterministische und nicht-lokale Wellenfunktionskollaps aus den deterministischen und lokalen Gleichungen der Quantentheorie entfernt wird.

MWI (wie andere, breitere Multiversum- Theorien) bietet einen Kontext für das anthropische Prinzip , der eine Erklärung für das fein abgestimmte Universum liefern kann .

MWI hängt entscheidend von der Linearität der Quantenmechanik ab. Wenn die endgültige Theorie der alles nicht ist linear in Bezug auf Wellenfunktionen, dann ist viel Welten ungültig. Während die Quantengravitation oder die Stringtheorie in dieser Hinsicht möglicherweise nichtlinear sind, gibt es dafür noch keine Beweise.

Interpretieren des Wellenfunktionskollapses

Wie bei den anderen Interpretationen der Quantenmechanik ist die Viele-Welten-Interpretation durch ein Verhalten motiviert, das durch das Doppelspaltexperiment veranschaulicht werden kann . Wenn Lichtteilchen (oder irgendetwas anderes) den Doppelspalt passieren, kann eine Berechnung unter Annahme eines wellenförmigen Lichtverhaltens verwendet werden, um zu identifizieren, wo die Teilchen wahrscheinlich beobachtet werden. Doch wenn die Teilchen in diesem Experiment beobachtet werden, erscheinen sie als Teilchen (dh an bestimmten Orten) und nicht als nicht lokalisierte Wellen.

Einige Versionen der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik schlugen einen Prozess des „ Kollaps “ vor, bei dem ein unbestimmtes Quantensystem wahrscheinlich auf nur ein bestimmtes Ergebnis kollabieren oder auswählen würde, um dieses Beobachtungsphänomen zu „erklären“. Der Kollaps der Wellenfunktion wurde weithin als künstlich und ad hoc angesehen , so dass eine alternative Interpretation, bei der das Verhalten der Messung anhand grundlegenderer physikalischer Prinzipien verstanden werden könnte, als wünschenswert angesehen wurde.

Everetts Ph.D. Arbeit lieferte eine solche Interpretation. Er argumentierte, dass für ein zusammengesetztes System – wie ein Subjekt (der „Beobachter“ oder ein Messgerät), das ein Objekt beobachtet (das „beobachtete“ System, wie ein Teilchen) – die Behauptung, dass entweder der Beobachter oder das Beobachtete eine definierter Zustand ist bedeutungslos; im modernen Sprachgebrauch haben sich Beobachter und Beobachtetes verschränkt: Wir können nur den Zustand des einen relativ zum anderen angeben , dh der Zustand des Beobachters und des Beobachteten werden nach der Beobachtung korreliert . Dies führte Everett dazu, allein aus der einheitlichen, deterministischen Dynamik (dh ohne Annahme eines Wellenfunktionskollapses) den Begriff einer Relativität von Zuständen abzuleiten .

Everett bemerkte, dass allein die einheitliche, deterministische Dynamik dazu führte, dass nach einer Beobachtung jedes Element der Quantenüberlagerung der kombinierten Subjekt-Objekt-Wellenfunktion zwei "relative Zustände" enthält: einen "kollabierten" Objektzustand und einen zugehörigen Beobachter, der die gleiches kollabiertes Ergebnis; was der Beobachter sieht und der Zustand des Objekts sind durch den Akt der Messung oder Beobachtung korreliert worden. Die nachfolgende Entwicklung jedes Paars relativer Subjekt-Objekt-Zustände verläuft mit völliger Gleichgültigkeit hinsichtlich der Anwesenheit oder Abwesenheit der anderen Elemente, als ob ein Wellenfunktionskollaps eingetreten wäre, was zur Folge hat, dass spätere Beobachtungen immer mit den früheren Beobachtungen übereinstimmen. So ist die Erscheinung des Kollaps der Wellenfunktion des Objekts aus der einheitlichen, deterministischen Theorie selbst hervorgegangen. (Dies beantwortete Einsteins frühe Kritik an der Quantentheorie, dass die Theorie das Beobachtete definieren sollte, nicht die Observablen, um die Theorie zu definieren.) Da die Wellenfunktion dann lediglich zusammengebrochen zu sein scheint, überlegte Everett, gab es keine Notwendigkeit anzunehmen, dass es war zusammengebrochen. Und so entfernte er unter Berufung auf Occams Rasiermesser das Postulat des Wellenfunktionskollapses aus der Theorie.

Testbarkeit

1985 schlug David Deutsch eine Variante des Gedankenexperiments des Freundes von Wigner als Test der Viele-Welten gegenüber der Kopenhagener Interpretation vor. Es besteht aus einem Experimentator (Wigners Freund), der in einem isolierten Labor eine Messung an einem Quantensystem durchführt, und einem anderen Experimentator (Wigner), der eine Messung am ersten durchführen würde. Nach der Viele-Welten-Theorie würde der erste Experimentator in einer makroskopischen Überlagerung landen, in der er ein Ergebnis der Messung in einem Zweig und ein anderes Ergebnis in einem anderen Zweig sieht. Der zweite Experimentator könnte dann in diese beiden Zweige eingreifen, um zu testen, ob er sich tatsächlich in einer makroskopischen Überlagerung befindet oder in einen einzigen Zweig zusammengebrochen ist, wie von der Kopenhagener Interpretation vorhergesagt. Seitdem haben Lockwood (1989), Vaidman und andere ähnliche Vorschläge gemacht. Diese Vorschläge erfordern es, makroskopische Objekte in eine kohärente Überlagerung zu bringen und sie zu interferieren, eine Aufgabe, die heute nicht mehr experimentell möglich ist.

Wahrscheinlichkeit und die Born-Regel

Seit den Anfängen der Viele-Welten-Interpretation rätseln Physiker über die Rolle der Wahrscheinlichkeit dabei. Wie von Wallace formuliert, gibt es zwei Facetten der Frage: das Inkohärenzproblem , das fragt, warum wir Ergebnissen, die in einigen Welten sicher auftreten, überhaupt Wahrscheinlichkeiten zuordnen sollten, und das quantitative Problem , das fragt, warum die Wahrscheinlichkeiten angegeben werden sollen nach der Born-Regel .

Everett versuchte diese Fragen in dem Papier zu beantworten, das die Viele-Welten vorstellte. Um das Problem der Inkohärenz anzugehen, argumentierte er, dass ein Beobachter, der eine Reihe von Messungen an einem Quantensystem durchführt, im Allgemeinen eine scheinbar zufällige Folge von Ergebnissen in seinem Gedächtnis hat, was die Verwendung von Wahrscheinlichkeiten zur Beschreibung des Messprozesses rechtfertigt. Um das quantitative Problem anzugehen, schlug Everett eine Ableitung der Bornschen Regel vor, die auf den Eigenschaften basiert, die ein Maß auf den Zweigen der Wellenfunktion haben sollte. Seine Herleitung wurde kritisiert, weil sie auf unmotivierten Annahmen beruht. Seitdem wurden mehrere andere Ableitungen der Bornschen Regel im Viele-Welten-Rahmen vorgeschlagen. Ob dies gelungen ist, darüber herrscht Uneinigkeit.

Frequentismus

DeWitt und Graham und Farhi et al. haben unter anderem Ableitungen der Born-Regel basierend auf einer frequentistischen Interpretation der Wahrscheinlichkeit vorgeschlagen. Sie versuchen zu zeigen, dass im Grenzbereich von unendlich vielen Messungen keine Welten relative Häufigkeiten haben würden, die nicht mit den Wahrscheinlichkeiten der Bornschen Regel übereinstimmen, aber diese Ableitungen haben sich als mathematisch falsch erwiesen.

Entscheidungstheorie

Eine entscheidungstheoretische Ableitung der Bornschen Regel wurde von David Deutsch (1999) erstellt und von Wallace (2002–2009) und Saunders (2004) verfeinert. Sie betrachten einen Agenten, der an einem Quantenspiel teilnimmt: Der Agent nimmt eine Messung an einem Quantensystem vor, verzweigt sich daraufhin und jedes zukünftige Ich des Agenten erhält eine Belohnung, die vom Messergebnis abhängt. Der Agent verwendet die Entscheidungstheorie, um den Preis zu bewerten, den er für die Teilnahme an einem solchen Glücksspiel zahlen würde, und kommt zu dem Schluss, dass der Preis durch den Nutzen der nach der Born-Regel gewichteten Belohnungen gegeben ist. Einige Rezensionen waren positiv, obwohl diese Argumente nach wie vor sehr umstritten sind; einige theoretische Physiker haben sie als Beleg für Paralleluniversen angesehen. Zum Beispiel zitierte eine New Scientist- Geschichte auf einer Konferenz 2007 über Everettische Interpretationen den Physiker Andy Albrecht mit den Worten: "Diese Arbeit wird als eine der wichtigsten Entwicklungen in die Geschichte der Wissenschaft eingehen." Im Gegensatz dazu fand der Philosoph Huw Price , der ebenfalls an der Konferenz teilnahm, den Deutsch-Wallace-Saunders-Ansatz grundsätzlich fehlerhaft.

Symmetrien und Invarianz

Żurek (2005) hat eine Ableitung der Born-Regel basierend auf den Symmetrien verschränkter Zustände erstellt; Schlosshauer und Fine argumentieren, dass die Ableitung von Żurek nicht rigoros ist, da sie nicht definiert, was Wahrscheinlichkeit ist, und mehrere unausgesprochene Annahmen darüber hat, wie sie sich verhalten sollte.

Charles Sebens und Sean M. Carroll , aufbauend auf Arbeiten von Lev Vaidman , schlugen einen ähnlichen Ansatz vor, der auf selbstlokalisierender Unsicherheit basiert. Bei diesem Ansatz erzeugt Dekohärenz mehrere identische Kopien von Beobachtern, die mithilfe der Born-Regel Glaubenssätze zu unterschiedlichen Zweigen zuweisen können. Der Sebens-Carroll-Ansatz wurde von Adrian Kent kritisiert und Vaidman selbst findet ihn nicht zufriedenstellend.

Das bevorzugte Basisproblem

Wie ursprünglich von Everett und DeWitt formuliert, hatte die Viele-Welten-Interpretation eine privilegierte Rolle für Messungen: Sie bestimmten, auf welcher Basis eines Quantensystems die namensgebenden Welten entstehen würden. Ohne dies war die Theorie mehrdeutig, da ein Quantenzustand ebenso gut (zB) als eine wohldefinierte Position oder als Überlagerung zweier delokalisierter Zustände beschrieben werden kann. Die Annahme, dass die bevorzugte Basis diejenige aus einer Positionsmessung ist, führt dazu, dass Welten Objekte in wohldefinierten Positionen haben, anstatt Welten mit delokalisierten Objekten (was mit dem Experiment grob unvereinbar wäre). Diese besondere Rolle der Messungen ist für die Theorie problematisch, da sie Everetts und DeWitts Ziel einer reduktionistischen Theorie widerspricht und ihre Kritik am undefinierten Messpostulat der Kopenhagener Interpretation untergräbt. Dies ist heute als bevorzugtes Basisproblem bekannt .

Das Problem der bevorzugten Basis wurde unter anderem nach Saunders und Wallace durch die Einbeziehung der Dekohärenz in die Viele-Welten-Theorie gelöst. Bei diesem Ansatz muss die bevorzugte Basis nicht postuliert werden, sondern wird als unter Umweltdekohärenz stabile Basis identifiziert. Auf diese Weise spielen Messungen keine besondere Rolle mehr; vielmehr führt jede Interaktion, die Dekohärenz verursacht, zur Aufspaltung der Welt. Da die Dekohärenz nie vollständig ist, wird es immer eine infinitesimale Überlappung zwischen zwei Welten geben, was es willkürlich macht, ob sich ein Weltenpaar geteilt hat oder nicht. Wallace argumentiert, dass dies unproblematisch ist: Es zeigt nur, dass Welten kein Teil der fundamentalen Ontologie sind, sondern eher der emergenten Ontologie, wo diese ungefähren, effektiven Beschreibungen in den Naturwissenschaften Routine sind. Da bei diesem Ansatz die Welten abgeleitet werden, folgt daraus, dass sie in jeder anderen Interpretation der Quantenmechanik vorhanden sein müssen, die keinen Kollapsmechanismus hat, wie etwa der Bohmschen Mechanik.

Dieser Ansatz zur Ableitung der bevorzugten Basis wurde kritisiert, da er eine Zirkularität mit Ableitungen der Wahrscheinlichkeit in der Viele-Welten-Interpretation erzeugt, da die Dekohärenztheorie von der Wahrscheinlichkeit abhängt und die Wahrscheinlichkeit von der aus der Dekohärenz abgeleiteten Ontologie abhängt. Wallace behauptet, dass die Dekohärenztheorie nicht von der Wahrscheinlichkeit abhängt, sondern nur von der Vorstellung, dass man Näherungen in der Physik machen darf.

Rezeption

Der anfängliche Empfang von MWI war überwiegend negativ, mit der bemerkenswerten Ausnahme von DeWitt. Wheeler unternahm erhebliche Anstrengungen, um die Theorie in einer für Bohr annehmbaren Weise zu formulieren, besuchte 1956 Kopenhagen, um mit ihm darüber zu diskutieren, und überzeugte Everett, ihn ebenfalls zu besuchen, was 1959 geschah. Trotzdem lehnten Bohr und seine Mitarbeiter die Theorie. Everett verließ die Akademie 1956, um nie zurückzukehren, und Wheeler verwarf schließlich die Theorie.

Einer der stärksten Befürworter des MWI ist David Deutsch . Laut Deutsch kann das im Doppelspaltexperiment beobachtete Einzelphotonen-Interferenzmuster durch die Interferenz von Photonen in mehreren Universen erklärt werden. So gesehen ist das Einzelphotoneninterferenzexperiment nicht vom Mehrfachphotoneninterferenzexperiment zu unterscheiden. Praktischer ausgedrückt, schlug er in einer der frühesten Veröffentlichungen zum Quantencomputing vor, dass Parallelität, die sich aus MWI ergibt, zu " einer Methode führen könnte, mit der bestimmte probabilistische Aufgaben von einem universellen Quantencomputer schneller ausgeführt werden können als durch jede klassische Einschränkung von es ". Deutsch hat auch vorgeschlagen, dass MWI (zumindest gegen den "naiven" Kopenhagenismus) testbar sein wird, wenn reversible Computer durch die reversible Beobachtung des Spins bewusst werden.

Asher Peres war ein ausgesprochener Kritiker des MWI. Ein Abschnitt seines Lehrbuchs von 1993 trug den Titel Everetts Interpretation und andere bizarre Theorien . Peres argumentierte, dass die verschiedenen Viel-Welten-Interpretationen die Willkür oder Unbestimmtheit des Kollapspostulats lediglich auf die Frage verlagern, wann "Welten" als getrennt angesehen werden können, und dass kein objektives Kriterium für diese Trennung formuliert werden kann.

Einige Wissenschaftler halten MWI für nicht falsifizierbar und daher für unwissenschaftlich, da die multiplen Paralleluniversen nicht kommunizieren, in dem Sinne, dass keine Informationen zwischen ihnen ausgetauscht werden können. Andere behaupten, MWI sei direkt testbar.

Victor J. Stenger bemerkte, dass Murray Gell-Manns veröffentlichte Arbeit die Existenz gleichzeitiger Paralleluniversen ausdrücklich ablehnt. In Zusammenarbeit mit James Hartle hatte Gell-Mann vor seinem Tod an der Entwicklung einer "schmackvolleren" Post-Everett-Quantenmechanik gearbeitet . Stenger hielt es für fair zu sagen, dass die meisten Physiker die Viele-Welten-Interpretation als zu extrem abtun, während sie feststellten, dass sie "ein Verdienst darin hat, einen Platz für den Beobachter innerhalb des analysierten Systems zu finden und die lästige Vorstellung vom Kollaps der Wellenfunktion zu beseitigen".

Roger Penrose argumentiert, dass die Idee vieler Welten fehlerhaft ist, weil sie auf einer zu einfachen Version der Quantenmechanik basiert, die die Gravitation nicht berücksichtigt. Laut Penrose "müssen sich die Regeln ändern, wenn die Schwerkraft im Spiel ist". Er behauptet weiter, dass die Schwerkraft dabei hilft, die Realität zu verankern und „unscharfe“ Ereignisse nur ein zulässiges Ergebnis haben. Penrose erklärt, dass "Elektronen, Atome, Moleküle usw. so klein sind, dass sie fast keine Energie benötigen, um ihre Schwerkraft und damit ihre überlappenden Zustände aufrechtzuerhalten. Sie können für immer in diesem Zustand bleiben, wie in der Standardquantentheorie beschrieben." . Andererseits „verschwinden bei großen Objekten die doppelten Zustände augenblicklich, weil diese Objekte ein großes Gravitationsfeld erzeugen“.

Die Wissenschaftsphilosophen James Ladyman und Don Ross behaupten, dass das MWI wahr sein könnte, aber sie akzeptieren es nicht. Sie stellen fest, dass noch keine Quantentheorie empirisch ausreichend ist, um die gesamte Realität zu beschreiben, da sie nicht mit der Allgemeinen Relativitätstheorie vereint ist , und sehen daher keinen Grund, jede Interpretation der Quantenmechanik als das letzte Wort der Metaphysik zu betrachten . Sie legen auch nahe, dass die mehreren Zweige ein Artefakt unvollständiger Beschreibungen und der Verwendung der Quantenmechanik zur Darstellung der Zustände makroskopischer Objekte sein könnten. Sie argumentieren, dass sich makroskopische Objekte dadurch signifikant von mikroskopischen Objekten unterscheiden, dass sie nicht von der Umgebung isoliert sind, und dass es der Verwendung von Quantenformalismus zu ihrer Beschreibung an Erklärungs- und Beschreibungskraft und Genauigkeit mangelt.

Der theoretische Physiker Gerard 't Hooft weist die Idee der multiplen Welten zurück: „Ich glaube nicht, dass wir mit der Viele-Welten-Interpretation leben müssen. Ich entscheide nicht, welche von ihnen echt ist."

Umfragen

Eine Umfrage von 72 „führenden Quanten Kosmologen und anderen Theoretikern des Quantenfeldes“ durchgeführt , bevor 1991 von L. David Raub zeigte 58% ige Übereinstimmung mit „Ja, ich glaube , MWI ist wahr“.

Max Tegmark berichtet über das Ergebnis einer "sehr unwissenschaftlichen" Umfrage, die 1997 bei einem Quantenmechanik-Workshop durchgeführt wurde. Laut Tegmark "erreichte die Viele-Welten-Interpretation (MWI) den zweiten Platz, bequem vor den konsistenten Geschichts- und Böhm-Interpretationen ."

Als Reaktion auf Sean M. Carrolls Aussage "So verrückt es klingt, die meisten arbeitenden Physiker halten sich an der Viele-Welten-Theorie", kontert Michael Nielsen : "Auf einer Quantencomputing-Konferenz in Cambridge im Jahr 1998 befragte ein Vielweltler die Publikum von ungefähr 200 Leuten ... Many-Worlds hat sich gut geschlagen und Unterstützung auf einem Niveau erhalten, das mit Kopenhagen und der Dekohärenz vergleichbar ist, aber etwas darunter liegt." Aber Nielsen merkt an, dass die meisten Teilnehmer es als Zeitverschwendung empfanden: Peres „erhielt einen riesigen und anhaltenden Applaus … als er am Ende der Umfrage aufstand und fragte: ‚Und wer glaubt hier, dass die Gesetze der Physik sind? durch eine demokratische Abstimmung entschieden?'"

Eine Umfrage aus dem Jahr 2005 unter weniger als 40 Studenten und Forschern, die nach einem Kurs über die Interpretation der Quantenmechanik am Institut für Quantencomputer der Universität Waterloo teilgenommen hatten, ergab, dass "Viele Welten (und Dekohärenz)" am wenigsten favorisiert wurden.

Eine 2011 durchgeführte Umfrage unter 33 Teilnehmern einer österreichischen Konferenz ergab 6 befürwortete MWI, 8 "informationsbasiert/informationstheoretisch" und 14 Kopenhagen; die Autoren bemerken, dass MWI einen ähnlichen Prozentsatz an Stimmen erhielt wie in der Tegmark-Umfrage von 1997.

Diskutieren Sie, ob die anderen Welten real sind

Everett glaubte an die buchstäbliche Realität der anderen Quantenwelten. Sein Sohn berichtete, dass er "nie in seinem Glauben an seine Viele-Welten-Theorie schwankte".

Laut Martin Gardner haben die "anderen" Welten des MWI zwei verschiedene Interpretationen: real oder unwirklich; er behauptete, dass Stephen Hawking und Steven Weinberg beide die unwirkliche Interpretation bevorzugen. Gardner behauptete auch, dass die meisten Physiker die irreale Interpretation bevorzugen, während die "realistische" Sicht nur von MWI-Experten wie Deutsch und DeWitt unterstützt wird. Hawking hat gesagt, dass "nach Feynmans Idee" alle anderen Geschichten so "gleich real" sind wie unsere, und Gardner berichtet, dass Hawking sagt, dass MWI "trivial wahr" ist. In einem Interview von 1983 sagte Hawking auch, er halte MWI für "selbstverständlich korrekt", lehnte jedoch Fragen zur Interpretation der Quantenmechanik ab und sagte: "Wenn ich von Schrödingers Katze höre , greife ich nach meiner Waffe ." Im selben Interview sagte er auch: „Aber sieh mal: Alles, was man wirklich tut, ist, bedingte Wahrscheinlichkeiten zu berechnen – mit anderen Worten, die Wahrscheinlichkeit, dass A bei gegebenem B eintritt . Manche Leute überlagern es mit viel Mystik über die Aufspaltung der Wellenfunktion in verschiedene Teile. Aber Sie berechnen nur bedingte Wahrscheinlichkeiten." In anderen Ländern Hawking mit dem seinem Kollegen seine Haltung gegenüber der „Realität“ von physikalischen Theorien gegen Roger Penrose und sagt : „Er ist ein Platoniker und ich bin ein Positivist . Er befürchtet , dass Schrödingers Katze in einem Quantenzustand ist, wo sie am Leben Hälfte und halb tot. Er meint, das kann der Realität nicht entsprechen. Aber das stört mich nicht. Ich verlange nicht, dass eine Theorie der Realität entspricht, weil ich nicht weiß, was sie ist. Realität ist keine Eigenschaft, die man kann Test mit Lackmuspapier. Mir geht es nur darum, dass die Theorie die Ergebnisse von Messungen vorhersagen soll. Die Quantentheorie macht dies sehr erfolgreich." Penrose seinerseits stimmt Hawking zu, dass die auf das Universum angewendete Quantenmechanik MW impliziert, aber er glaubt, dass das Fehlen einer erfolgreichen Theorie der Quantengravitation die behauptete Universalität der konventionellen Quantenmechanik negiert.

Spekulative Implikationen

Quanten-Selbstmord-Gedankenexperiment

Quantum Selbstmord ist ein Gedankenexperiment in der Quantenmechanik und die Philosophie der Physik . Angeblich kann es zwischen der unterscheiden Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik und der Viele-Welten - Interpretation durch eine Variation der Katze Schrödingers Gedankenexperiments , aus der Sicht der Katze. Quantenunsterblichkeit bezieht sich auf die subjektive Erfahrung, einen Quantenselbstmord zu überleben.

Die meisten Experten glauben, dass das Experiment in der realen Welt nicht funktionieren würde, weil die Welt mit dem überlebenden Experimentator ein niedrigeres "Maß" hat als die Welt vor dem Experiment, was es weniger wahrscheinlich macht, dass der Experimentator sein Überleben erlebt.

Absurd unwahrscheinliche Zeitpläne

DeWitt hat erklärt, dass "[Everett, Wheeler und Graham] am Ende kein Element der Überlagerung ausschließen. Alle Welten sind da, sogar die, in denen alles schief geht und alle statistischen Gesetze zusammenbrechen."

Max Tegmark hat bestätigt, dass absurde oder höchst unwahrscheinliche Ereignisse unter MWI unvermeidlich, aber selten sind. Um Tegmark zu zitieren: „Dinge, die mit den Gesetzen der Physik nicht vereinbar sind, werden niemals passieren – alles andere wird…

Ladyman und Ross stellen fest, dass im Allgemeinen viele der nicht realisierten Möglichkeiten, die in anderen wissenschaftlichen Bereichen diskutiert werden, keine Entsprechungen in anderen Bereichen haben werden, da sie mit der universellen Wellenfunktion tatsächlich nicht kompatibel sind.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Weiterlesen

Externe Links