Теория
На этой странице я постараюсь, по мере своих возможностей, донести новую естественнонаучную концепцию, которая все более отчетливо вырисовывается в современной теоретической физике.
Если у вас нет времени читать длинные тексты, но есть желание понять основные результаты, здесь, для начала, я постараюсь изложить их в самом сжатом виде.
Физические эксперименты последних десятилетий доказали квантовый характер окружающей реальности на фундаментальном уровне. Было доказано, что в рамках локальных теорий невозможно полностью описать действительность. Постепенно пришло понимание, что в природе немаловажную роль играют нелокальные квантовые корреляции. Сейчас уже стало очевидным, что все объекты, наряду с привычными классическими взаимодействиями посредством обмена энергией, связаны с окружением нелокальными связями (мгновенным информационным обменом).
Термин "нелокальность" иногда вводит в заблуждение, поскольку под ним можно понимать, например, полевое окружение объекта, которое возникает вследствие теплового излучения от объекта и др. классические поля. И это не дуализм "волна-частица", поскольку любая волна распространяется с конечной скоростью - это все еще классическое представление. Под квантовой нелокальностью (запутанностью) понимают совсем другое - это нелокальные корреляции, которые невозможно свести к классическому описанию в терминах различных классических полей (электромагнитного, гравитационного) и обмена энергией. Нелокальные квантовые корреляции не имеют классического аналога, и не могут быть описаны в рамках классической физики. С точки зрения классического физика и привычных представлений об окружающей реальности квантовые корреляции - это сверхъестественные явления, сродни мистике и магии; это "телепатия", как называл этот эффект А. Эйнштейн.
К настоящему времени установлено, что в природе постоянно происходят процессы перехода от чисто-квантовых состояний к состояниям классическим (декогеренция). Осуществляются также и обратные переходы - рекогеренция (усиление квантовой запутанности, нелокальности). Указанные процессы, до недавнего времени вовсе не существовавшие для науки, в настоящее время чрезвычайно интенсивно изучаются в физических экспериментах, направленных на создание квантового компьютера и др. технических устройств, работающих на квантовой запутанности.
Декогеренция есть нарушение квантовой суперпозиции состояний в результате взаимодействия с окружением, и любое такое взаимодействие может рассматриваться как канал декогеренции, как процесс, осуществляющий (или сопровождающий) декогеренцию. Говоря простыми словами, декогеренция - это процесс "проявления" тел из пустоты, из небытия, из нелокального квантового источника, в результате которого появляются плотные локальные (классические) объекты окружающего мира, в том числе различные классические поля, например, гравитационное поле.
Замечу, что процессы декогеренции и рекогеренции - это самые фундаментальные физические процессы в окружающей реальности, известные к настоящему времени в науке. Процесс декогеренции лежит в основе всех известных классических взаимодействий (гравитационного, электромагнитного и т.д.), которые являются лишь его следствием. Различные виды взаимодействий в этом плане рассматриваются как отдельные каналы декогеренции. Взаимодействия могут быть любые, все, которые сопровождаются обменом энергией с окружением.
В физических экспериментах можно изучать различные типы взаимодействий непосредственно в аспекте декогеренции. Это, например, делалось в экспериментах А. Цайлингера [Nature 427, 711-714 (2004)], где исследовался процесс декогеренции по одному из каналов взаимодействия с окружением - за счет теплового излучения.
Особо подчеркну, что эти процессы фундаментальные, и характерны они не только для микрочастиц, как иногда ошибочно считают, а для любых объектов, в том числе и макроскопических тел. В подтверждение приведу цитату из этой статьи: "Decoherence by emission of thermal radiation is a general mechanism that should be relevant to all macroscopic bodies." (выделено мной)
По большому счету, все взаимодействия являются "эффектом декогеренции". Более того, согласно теории декогеренции весь классический мир - это "эффект декогеренции". Практически так и называется книга по теории декогеренции E. Joos, H.D. Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, J. Kupsch and I.O. Stamatescu "Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory" (Springer, Heidelberg, 2003). Ссылка на эту работу идет первой в списке литературы статьи в Nature, о которой упоминалось выше. Это серьезный источник, и авторы известные ученые.
На сайте E. Joos-а http://www.decoherence.de/ , первого автора этой книги можно прочитать следующие утверждения (сохранив выделение автора):
"Декогеренция…
- объясняет, почему кажется, что макроскопические системы обладают привычными классическими свойствами;
- объясняет, почему некоторые объекты кажутся нам локализованными в пространстве;
- объясняет, почему появились ранее противоречивые уровни описания в физике (классический и квантовый).
- Никаких дополнительных классических концепций не требуется для самодостаточного квантового описания.
- Не существует никаких частиц.
- Не существует никакого времени на фундаментальном уровне.
- Существует всего лишь ОДИН основной каркас для всех физических теорий: квантовая теория."
Замечу, что все эти выводы сделаны не на пустом месте. Они отражают и обобщают результаты многолетних научных исследований тысяч и тысяч ученых, подтвержденные многочисленными экспериментами. В последнее время в научных журналах ежегодно публикуется огромное число экспериментальных и теоретических статей по декогеренции и квантовой запутанности. Подчеркну, что речь идет о стандартной квантовой теории, а не о различных новомодных "интерпретациях" квантовой механики.
В квантовой теории хорошо известно, что любая система, взаимодействующая с другим объектом, запутывается с ним, находится с ним в несепарабельном состоянии. Любые классические взаимодействия посредством обмена энергией приводят к квантовому запутыванию, т.е. появляются нелокальные квантовые корреляции между взаимодействующими системами. Возникает квантовый канал связи между ними, и такие системы начинают "общаться" друг с другом на "телепатическом" уровне. Насколько успешно "работает" этот квантовый канал связи, зависит от меры квантовой запутанности. Он может быть "забит" сильными классическими взаимодействиями и практически не ощущаться, но может быть и очищен в процессе рекогеренции (увеличении квантовой запутанности).
Запутанное состояние - состояние составной системы, которая не может быть разделена на отдельные, полностью самостоятельные и независимые части, т.е. это несепарабельное (неразделимое) состояние.
В зависимости от величины квантовой запутанности (она изменяется от нуля до единицы) система может состоять из практически полностью отделимых локальных частей, слабо связанных друг с другом (когда мера запутанности близка к нулю). А может составлять единое неразделимое целое, когда мера запутанности равна единице. Тогда система является нелокальной, - в ней нет никаких классических, "видимых" объектов (даже на тонких уровнях) и нет никаких классических полей.
Другими словами, при увеличении квантовой запутанности части системы как бы "растворяются" друг в друге, при этом теряют резкие очертания своей локальной формы, их нелокальность увеличивается. При максимальной запутанности (единица) части полностью сливаются друг с другом, полностью растворяются друг в друге, становятся нелокальными и существуют уже вне времени и пространства.
Процессы декогеренции и рекогеренции можно рассматривать как информационные процессы, когда в результате взаимодействия происходит обмен информацией между системами, поскольку в квантовой теории информации количество информации однозначно выражается через меру квантовой запутанности.
Разделить на строго независимые части можно систему, части которой находятся в сепарабельном (незапутанном) состоянии (мера запутанности равна нулю). Это можно сделать только в случае системы, части которой никогда не взаимодействовали друг с другом.
Принцип сепарабельности лежит в основе всей классической физики (включая теорию относительности и т.д.). В то же время мы знаем, что сепарабельных (в полном смысле) состояний в реальности практически не бывает, и в этом отношении квантовая теория ближе к реальности, поскольку она в состоянии описывать и несепарабельные состояния, обобщая классическую физику.
Итак, любой объект, который взаимодействует со своим окружением, находится в запутанном состоянии с этим окружением. Величина (мера) запутанности зависит от интенсивности взаимодействия.
Управляя взаимодействием с окружением можно манипулировать мерой квантовой запутанности между составными частями внутри самой системы. Например, замкнутая система может находиться в максимально запутанном состоянии, и не иметь внутри себя локальных (классических) составных частей (подсистем). Но если она начинает взаимодействовать с окружением, то мера запутанности между ее подсистемами постепенно уменьшается, и они "проявляются" в виде локальных объектов. Другой стороной этого процесса является возрастание меры запутанности подсистем с окружением, окружение как бы "растаскивает" в разные стороны части того, что раньше было единым целым, и они становятся видимыми, различимыми с нашей привычной классической точки зрения.
Существует возможность осуществить и обратный физический процесс - рекогеренцию, т.е. увеличить меру квантовой запутанности между составными частями системы и перевести подсистемы в нелокальное состояние.
Я постарался кратко изложить то, что хорошо известно в науке к настоящему времени.
Что нового предлагается здесь?
Во-первых
Новая основная идея заключается в том, что любое реальное макроскопическое тело, взаимодействующее со своим окружением, можно перевести в чистое запутанное состояние, если создать достаточно большой градиент энергии во всем объеме этого тела.
Практически это означает, что если в каком-то теле постепенно увеличивать градиент энергии, то внешний наблюдатель будет видеть, как тело постепенно "растворяется" в воздухе и вскоре совсем исчезает. Это происходит потому, что наблюдателю будет все труднее отслеживать все более быстрые изменения, происходящие во всей структуре тела. По некоторой аналогии данную ситуацию можно сравнить с последовательными фотографиями движущейся машины, которые получаются все более размытыми с увеличением скорости автомобиля, при одной и той же выдержке снимка. Согласно теории декогеренции объект перейдет в чистое запутанное состояние, так как никакая информация о нем не может записаться в окружении и сам объект не сможет воспринимать окружение, поскольку и в нем самом не может записаться информация об окружающих его объектах.
На первый взгляд может показаться, что в этом случае мы просто разрушим тело, "размажем" его по всему пространству, т.е. такой процесс является необратимым. Тем более что в нашей повседневной жизни мы хорошо знаем, что если создать достаточно большой локальный градиент энергии, то можно разрушить тело, например, стукнув по нему молотком. Но в том то и дело, что в данном случае говориться не о локальных больших градиентах энергии, а о равномерном градиенте энергии во всем объеме тела. Однако даже в этом случае необходимо несколько иначе смотреть на окружающие нас тела, не так, как мы привыкли считать их состоящими из отдельных атомов или молекул, а рассматривать их как непрерывные энергетические структуры. Этому вопросу уделяется достаточно большое внимание в моей первой статье. И здесь также нет никаких противоречий с современными физическими представлениями, например с квантовой теорией поля, исходным понятием которой является понятие квантового поля – к настоящему времени наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основе всех ее физических проявлений. Но наиболее простое, доступное и понятное объяснение, как же следует подходить к физическому описанию окружающих макроскопических объектов, дает теория запутанных состояний и теория декогеренции. Исходной предпосылкой здесь является понятие чистого запутанного состояния – это полностью изолированное тело, которое вообще не воспринимается внешним классическим наблюдателем. А дальше все зависит от степени классического взаимодействия наблюдателя с исходным объектом. Чем сильнее это взаимодействие, тем больше информации записывается в наблюдателе и в самом объекте, тем более предметными и твердыми друг для друга становятся взаимодействующие макроскопические системы в процессе декогеренции. Понятно, что в данном случае атомно-молекулярная структура тел не является исходным и неизменным свойством объектов, это лишь один из возможных результатов взаимодействия. Изменяя степень взаимодействия, например, с помощью величины градиента энергии (потока энергии) в объеме тела, мы будем изменять и воспринимаемую структуру объекта.
Во-вторых
Другим важным выводом предложенной модели заключается в том, что все магические, религиозные и эзотерические практики могут быть объяснены с точки зрения теории запутанных состояний. Ключом к магии являются нелокальные свойства запутанных состояний. Здесь нужно понимать, что такое запутанные состояния. В терминах запутанных состояний можно не только качественно, но и количественно, с помощь физических понятий мер запутанности, описать многие магические техники и эзотерические понятия. Например, "Высшее Я" человека удовлетворяет довольно скучному определению меры дистиллируемой запутанности – это количество чистой запутанности, которое можно извлечь (дистиллировать) из заданного смешанного состояния нашего тела с помощью произвольных LQCC- операций (локальных квантовых операций и обмена классической информацией).
В-третьих
Получено уравнение движения для произвольной энергетической структуры, точнее для произвольного объема, содержащего в себе энергию любых видов и типов. Попросту говоря, этому уравнению подчиняются не только привычные для нас предметные тела, но и "тонкие" энергетические структуры – призраки и домовые, демоны и ангелы, т.е. произвольные "сгустки" энергии любого сорта. Уравнение это очень простое и на первый взгляд, даже тривиальное
F=ÑE.
Оно выражает тот факт, что сила, действующая со стороны произвольного выделенного объема рассматриваемой системы, равна градиенту энергии во всем этом объеме.
Это уравнение выведено с помощью современных методов дифференциальной геометрии, но сделано это лишь для того, чтобы показать, что это уравнение, понимаемое в терминах дифференциальных форм – общековариантно. Оно не зависит от систем отсчета (это справедливо и для обычного понятия градиента), и более того, для градиента, понимаемого как 1- дифференциальная форма, вид этого уравнения не зависит от размерности пространства, от его метрики, и справедливо оно даже при полном отсутствии метрики (дифференциальная топология). Таким образом, это уравнение продолжает работать и в том случае, когда объект перешел в чистое запутанное состояние, т.е. стал нелокальным, и нет возможности ввести его координатное представление.
Это уравнение обобщает второй закон Ньютона и может служить его аналогом для "тонких" структур. Все понимают, какое большое значение имеет второй закон Ньютона для "предметной" физики, отсюда делайте вывод…
Из уравнения, приведенного выше последовательно вытекает ряд очевидных следствий. Кратко обозначим лишь некоторые, наиболее существенные из них.
- из данного уравнения следует разумное объяснение физической природы гравитации. Для этого достаточно лишь отказаться от моделирования физических тел в виде материальных точек (либо совокупности материальных точек), как это принято в механике Ньютона и общей теории относительности, и учесть распределение энергии в объеме реального объекта. Исходя из определения равновесного состояния свободного тела, силы тяготения естественным образом объясняются нарушением равновесного распределения энергии, и возникновением градиента энергии у каждого из тяготеющих тел в результате взаимного воздействия дальнодействующих энергетических составляющих. В привычных терминах релятивистской механики, энергетическая характеристика реального тела наряду с локальной энергией покоя частиц, входящих в состав тела, содержит составляющую энергии физических полей, связанных с микроскопическим движением частиц и энергий их взаимодействия между собой. Именно об этой составляющей здесь и идет речь. Для тел, моделируемых материальными точками, такое объяснение гравитации уже неприменимо.
- с предыдущим выводом тесно связан вопрос об инертности тела и силах инерции. Дополняя определение равновесного состояния тела принятым в статистической физике понятием релаксации системы, инертность тела можно сопоставить с процессом возникновения или релаксации градиентов энергии при нарушении равновесного состояния системы. Силы инерции, согласно приведенному выражению, можно определить как градиенты энергии, связанные с неинерциальными системами отсчета. Таким образом, решается вопрос об эквивалентности сил инерции и тяготения. Они неотличимы друг от друга, т.к. в их основе лежит одна и та же физическая природа – градиент энергии в объеме тела.
- исходя из общего характера уравнения, можно сформулировать и более сильное утверждение о том, что любая физическая сила в природе обусловлена наличием градиента энергии в рассматриваемой системе.
- приведенное уравнение может стать теоретической основой, позволяющей с единых позиций рассмотреть все многообразие процессов и явлений, изучаемых в различных разделах физики и других естественных науках. Открывается возможность взаимной интеграции многочисленных теорий и получения новых количественных соотношений, связывающих эти процессы.
Например, к понятию электрического заряда можно подойти с точки зрения нарушения равновесного состояния системы. Отрицательный заряд при этом соответствует избытку энергии в одной из энергетических составляющих тела, а положительный – недостатку. Появляется возможность в едином ключе рассматривать электродинамические и механические процессы.
Таким образом, предлагаемая вашему вниманию теоретическая модель способна с единых позиций объяснить как физические "сверхъестественные" явления, такие как антигравитация, телепортация, телекинез, полтергейст, безопорное движение и т.п., которые можно объяснить градиентом энергии (потоком энергии), создаваемым внутри тела (ну как тут не вспомнить пресловутый НЛО, который при наличии градиента энергии может без инерции перемещаться в соответствующем направлении, а при некотором критическом значении градиента энергии способен и вовсе исчезнуть – перейти в чистое запутанное состояние), так и все основные магические, религиозные и эзотерические практики, также имеющие свое объяснение с физической точки зрения в терминах запутанных состояний, и в этом случае, также основную роль играют градиенты энергии внутри нашего тела. (см. раздел "Практика").
Если вас заинтересовала предварительная информация и есть желание ознакомиться с данным вопросом более подробно, то можете почитать приводимые ниже тексты.
Понимаю, что восприятие этого материала – задача не из легких. Здесь есть две основные трудности.
Во-первых, кому-то этот материал может показаться слишком сложным, поскольку основан на физических концепциях, которые находятся в стадии формирования (теория запутанных состояний, теория декогеренции, квантовая теория информации). Используемый математический аппарат также не всем хорошо знаком (современные методы дифференциальной геометрии).
Во-вторых, и это самое главное препятствие, осознание изложенного материала предполагает коренную ломку самых глубоких основ мировоззрения человека. Невозможно себе представить, чтобы, прочитав какую-либо статью, человек в одночасье изменил все свои привычные представления об окружающей действительности. Для этого необходима длительная внутренняя работа. Поэтому данный материал может найти хоть какой-то отклик лишь у тех, кто уже задумывался о всей сложности бытия и не был удовлетворен предлагаемыми ему объяснениями. Не случайно говориться, что невостребованная информация редко когда бывает полезна для человека.
Трудно определить жанр данной работы, это не научная статья в строгом смысле этого слова, хотя и есть отдельные места, наиболее близкие к этому стилю. Это и не популярное изложение какой-либо научной концепции, однако, некоторые основные моменты изложены подобным образом. Затрагиваются вопросы мировоззренческие, философские и метафизические. Возможно, наиболее близкий термин, определяющий характер данной работы, будет слово "трактат". Состоит он из цикла статей, первая, и основная, из которых:
Магия запутанных состояний и современная физика
почитать
Если все результаты, изложенные выше, имеют под собой достаточно прочное научное обоснование и являются лишь теоретической моделью, основанной на уже известных научных данных. То в следующей статье придется вступить на более зыбкую почву предположений и гипотез, поскольку речь идет о дальнейшей ступени развития теории декогеренции, изучающей процесс последовательных измерений - динамическая декогеренция, развивающаяся во времени. Эта теория сейчас делает только первые шаги, поэтому прошу учесть этот момент и не судить слишком строго.
Это непосредственное продолжение первой статьи с сохранением нумерации уравнений.
Физическая модель памяти, сознания и мышления. Основы космологии
почитать
Следующая статья:
Энергетическая структура человека. Физическое определение Высшего Я человека
почитать
И, наконец:
Послесловие
почитать
На нашем форуме накопилось много интересного материала, который я буду постепенно оформлять в виде отдельных заметок и здесь выкладывать.
|
|
|
Ссылки по теме |
Экспериментальная работа, упоминавшаяся в тексте:
L. Hackermueller, K. Hornberger, B. Brezger, A. Zeilinger, M. Arndt, Decoherence of matter waves by thermal emission of radiation,
Nature 427, 711-714 (2004).
quant-ph/0402146
Html-версия этой статьи.
О других физических экспериментах см. на сайте
экспериментальной группы А.Цайлингера
"Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory",
E. Joos, H.D. Zeh, C. Kiefer D. Giulini, J. Kupsch, and I.-O. Stamatescu (Springer 2003),
Отдельные главы из этой книги доступны на сайте
H. Dieter Zeh
Обзорные стать по декогеренции, опубликованные в Rev. Mod. Phys.:
W.H. Zurek, Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical,
Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003).
quant-ph/0105127
В отличие от обзорной статьи Зурека, в которой
упор делается на технических аспектах декогеренции, в следующем обзоре
основное внимание уделяется концептуальным вопросам.
M. Schlosshauer, Decoherence, the measurement problem, and
interpretations of quantum mechanics, Rev. Mod. Phys. 76, 1267
(2004).
quant-ph/0312059
|
|
Философские аспекты |
Об основном отличии классической физики от квантовой,
о принципе сепарабельности в классической физике
и несепарабельности в квантовой теории см. статью:
V. Karakostas, Quantum Nonseparability and Related Philosophical Consequences,
Journal for General Philosophy of Science 35, 283-312 (2004).
quant-ph/0502099
О роли декогеренции в квантовой теории с философской точки зрения,
можно почитать в работе G.Bacciagaluppi
The Role of Decoherence in Quantum Theory,
The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2005 Edition), Edward N. Zalta (ed.)
|
|