Ghirardi-Rimini-Weber teori

Ghirardi-Rimini-Weber- teorien eller GDV-teorien ( Eng. Ghirardi-Rimini-Weber-teorien, GRW ) er en af teorierne om det objektive sammenbrud af bølgefunktionen i kvantemekanikken. Teorien forsøger at løse måleproblemet og udfylde et hul i københavnerfortolkningen ved at besvare spørgsmålet om, hvordan bølgefunktionen kollapser.

GDV-teorien adskiller sig fra andre teorier om objektivt kollaps ved, at sammenbruddet af bølgefunktionen sker spontant, uden indblanding af en ekstern dimension. Denne tilgang gør det muligt at løse måleproblemet, især at besvare spørgsmålet om, hvor og hvornår kvantesystemet, som oprindeligt var i en tilstand af superposition, overgår til utvetydige resultater observeret på makroskopisk niveau ved hjælp af en måleapparat.

GDV-teorien blev foreslået i 1985 af de italienske fysikere Giancarlo Ghirardi , Alberto Rimini og Tullio Weber [1] [2] .

Formulering af teorien

I GDV-teorien antages det, at en partikel beskrevet af en bølgefunktion kan gennemgå spontan, tilfældig lokalisering (kollaps). Denne lokalisering er en proces, hvor superpositionen af den kvantetilstand, som partiklen befinder sig i, ødelægges, og bølgefunktionen bliver en bestemt egentilstand for koordinatoperatoren. På grund af spontanitet afhænger en sådan lokalisering ikke af, om koordinatmålinger blev udført før. Tværtimod postulerer den københavnske fortolkning, at sammenbruddet af bølgefunktionen sker som følge af at man laver en måling på systemet, så når man udfører flere målinger af samme observerbare, vil det samme resultat opnås.

GDV-teorien siger, at partiklernes rumlige bølgefunktion udvikler sig i tid ifølge Schrödinger-ligningen , men kan nogle gange opleve et "hop" og flytte til en anden bølgefunktion med en tidsenhedssandsynlighed . Værdien er en ny fundamental konstant, der har dimensionen tid. Da spontant kollaps aldrig er blevet observeret i mikroskopiske systemer, postulerede Ghirardi, Rimini og Weber, at det skulle have en meget stor værdi, i størrelsesordenen 10 15 sekunder (det vil sige, at hyppigheden af spontant kollaps for en enkelt partikel vil være på rækkefølge af én begivenhed om hundrede millioner år) [3] . Med en stigning (overgang til makroskopiske systemer) øges sandsynligheden for spontan lokalisering også. Bølgefunktionen er lokaliseret i et ekstremt kort tidsrum, så superpositionen af tilstandene i et makroskopisk system vil også kun eksistere i meget kort tid, hvilket praktisk talt udelukker observation af sådanne tilstande. Den nye "reducerede" eller "kollapsede" bølgefunktion i GDV-teorien har formen $N$ $\Psi (t,\mathbf {r} _{1},\mathbf {r} _{2},\dots ,\mathbf {r} _{N})$ $\psi'$ $N/\tau$ $\tau$ $\tau$ $N$ $\psi'$

\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}) }},

hvor er tilfældigt udvalgt fra mængden , er en enhedsnormaliseret funktion fra rummet , og er en normaliserende faktor, således at $\mathbf {r} _{n}$ ${\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}.

Sammenbrudscentret vælges tilfældigt i henhold til sandsynlighedstætheden . Som en funktion foreslog Ghirardi, Rimini og Weber at bruge Gauss : $\mathbf {x}$ ${\displaystyle |R_{n}(\mathbf {x} )|^{2))$ $j(\mathbf {x} )$

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

hvor er den anden fundamentale konstant, der opstår i GDV-teorien og er omkring 10 −7 meter. $-en$

Ved at bruge antagelserne fra GDV-teorien formuleret her, kan man bevise, at dens forudsigelser ikke er i modstrid med kvantemekanikkens forudsigelser opnået inden for rammerne af den københavnske fortolkning. Forskellen er, at GDV-teorien matematisk beskriver sammenbruddet af bølgefunktionen, mens den københavnske fortolkning kun betragter det empirisk [3] .

Teoriproblemer

Hovedproblemet med den oprindelige model for spontan lokalisering af bølgefunktionen af Ghirardi, Rimini og Weber er dens manglende evne til at beskrive symmetriske eller antisymmetriske permutationer af identiske partikler [3] . I 1990 blev GDV-teorien generaliseret til tilfældet med sådanne systemer af Ghirardi, Perl og Rimini, som foreslog modellen for kontinuerlig spontan lokalisering ( CSL ) . Et andet problem er fortsat konstruktionen af en relativistisk teori om kollaps: sådanne modeller er uafhængigt foreslået af Roderich Tumulka og Giancarlo Ghirardi , men der er stadig aktive diskussioner omkring disse modeller i det videnskabelige samfund .

Noter

↑ Ghirardi GC, Rimini A., Weber T. En model for en samlet kvantebeskrivelse af makroskopiske og mikroskopiske systemer // Quantum Probability and Applications. - Springer, 1985. - S. 223-232. - doi : 10.1007/BF02817189 .
↑ Ghirardi G. C., Rimini A., Weber T. Unified dynamics for microscopic and macroscopic systems // Phys. Rev. D. - 1986. - Vol. 34. - S. 470-491. - doi : 10.1103/PhysRevD.34.470 .
↑ 1 2 3 Bell J. S. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics. - Cambridge University Press, 2004. - S. 201-212.

Litteratur

Bassi A., Ghirardi G. C. Dynamiske reduktionsmodeller // 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. Modeller af bølgefunktionskollaps, underliggende teorier og eksperimentelle 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 di Dio: Gli interrogativi che la scienza moderna pone all'uomo (italiensk) . — Il Saggiatore, 1997.
Penrose R. Shadows of Mind = Shadows of Mind. - Izhevsk: IKI, 2005. - S. 688.