INTERAKCYJNA INTERPRETACJA MECHANIKI KWANTOWEJ

Roger Penrose w swej słynnej monografii [1], ma fantastycznie klarowny rozdział na temat interpretacji ontologicznej mechaniki kwantowej [ rozdział 29,str.751-784 ], w którym na stronie 755 przedstawia listę znanych mu interpretacji QM [a następnie je analizuje i ocenia ich wartość poznawczą ] :

Listę tę przytoczę:

szkoła kopenhaska
koncepcja wielu światów
dekoherencja środowiskowa
spójne historie
fala pilotująca
nowa teoria z obiektywnym R.

Na tej liście brak jest interakcyjnej interpretacji mechaniki kwantowej J.G. Cramera, chociaż jest o niej wzmianka w przypisie do tego rozdziału, na str.781[ na co zwrócił moją uwagę bloger SDS , już po napisaniu artykułu , za co mu jestem wdzięczny].

Model interpretacyjny J.G.Cramera nie wzbudził zainteresowania w środowisku, i przez większość specjalistów pozostał nieznany przez następnych kilkanaście lat.

Nawet Shu-Yuan-Chu, twórca oryginalnego modelu w teorii strun, opartego o ideę podobną do idei Cramera ,napisał pod koniec lat dziewiędziesiątych , że gdyby znał koncepcję Cramera przedstawioną w rozprawie z roku 1986, to jego droga badawcza byłaby inna, to znaczy- łatwiejsza i bezpieczniejsza.

Przypadek z interakcyjną interpretacją QM zaproponowaną przez J.G.Cramera, powinien uzbroić w optymizm niektórych salonowych nowatorów w dziedzinie fizyki: jest szansa, że za dwadzieścia, trzydzieści lat, ich pomysły “genialnie proste” mogą wejść na karty akademickich podręczników fizyki.

Jednak w ostatnich latach, teoria Cramera [The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics - TIQM ] , wzbudza coraz większe zainteresowanie.

Po kilku latach stosowania jej w prowadzonym przeze mnie kursie “wstęp do mechaniki kwantowej” stwierdzam jej doniosłość epistemologiczną. Studenci lepiej rozumieją QM przy zastosowaniu interpretacji TIQM ,aniżeli przy stosowaniu interpretacji szkoły kopenhaskiej.

John G.Cramer [ 1934 - ].emerytowany profesor fizyki na University of Washington w Seattle

J.G.Cramer wyszedł od znanego już studentom fizyki faktu ,że równanie fali elektromagnetycznej J.C.Maxwella ma nie jedno rozwiązanie ,lecz – dwa!

Dla maksymalnego uproszczenia , wezmę pod uwagę pustą przestrzeń i bez źródeł[ ładunków elektrycznych], wówczas równania J.C.M. mają postać :

$\nabla^2 \vec {E} = \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial^2}{\partial t^2} \vec {E}$

$\nabla^2 \vec {B} = \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial^2}{\partial t^2} \vec {B}$

gdzie E , B to składowe pola, E - wektor natężenia pola el. oraz B-wektor indukcji magnetycznej. 'mi-zero" oraz epsylon-zero to przenikalność magnetyczna i dielektryczna próżni.

Ich rozwiązaniem może być fala płaska poruszająca się w kierunku osi x o wzajemnie prostopadłych składowych E[x,t] oraz B[x,t] leżących w płaszczyźnie YZ, takiej postaci :

$E(x,t)=E_{0}\sin \left( 2\pi \nu t-\frac{2\pi }{\lambda }x \right)$

$B(x,t)=B_{0}\sin \left( 2\pi \nu t-\frac{2\pi }{\lambda }x \right)$

gdzie E(0) , B(0) - amplitudy wektorów, "ni" - częstotliwość drgań, lambda - długość fali

Fala taka biegnie od chwili t=0 do chwil późniejszych w przyszłości. Nosi ona nazwę fali opóźnionej [ang. retarted wave].

Okazuje się ,że rozwiązaniem równań Maxwella są także takie same funkcje, tylko ze zmienionymi w argumentach znakami na przeciwne.

Tak zmienione funkcje przedstawiają też fale płaskie ExB tylko biegnące od punktu t=0,x=0 w przeszłość, po części ujemnej czasu [ do “minus nieskończoności ] .

Nazwano je falami przedwczesnymi[ advanced wave] i je natychmiast odrzucono, jako rozwiązanie nie fizyczne.

Biegną one bowiem z przyszłości do przeszłości. Czy można fizycznie działać na wydarzenia , które już minęły? Należą do czasu, którego niema?

Elektrodynamika Maxwella kocha tylko fale opóźnione, fale przedwczesne wstydliwie skrywa.

Zastosuję diagram Minkowskiego ze stożkiem świetlnym dla pokazania dwóch fal płaskich ExB [ retarted wave, advanced wave ].

W tradycji elektrodynamiki klasycznej leży, by pisać i mówić tylko o falach elektromagnetycznych opóźnionych.

Tymczasem co robi John G.Cramer ?

Uznaje fale ExB przedwczesne za tak samo realne, jak fale opóźnione, a nawet więcej.

Pokazuje, że pewna wersja równania falowego Schroedingera[ relatywistyczna] dla tzw. fal materii ma też rozwiązanie w postaci fal “ psi” [ fal prawdopodobieństwa ] biegnących z przyszłości ku przeszłości ,czyli według niego istnieją także fale prawdopodobieństwa przedwczesne !

równanie fali psi retarded oraz sprzęzonej z nią "psi z gwiazdką" - fali advanced.

Zastosuję teraz ideę Cramera w eksperymencie pomyślanym.

Na rys.5 a) na osi czasu mamy dwie cząstki : w punkcie E ,oraz w punkcie A .

W chwili wcześniejszej z cząstką E jest związana fala “psi”, która z pewnym opóźnieniem dociera do punktu A [czerwona linia ciągła w prawo].Cramer często nazywa ją także : “ falą – propozycją”.

Jednocześnie w lewo biegnie też fala “psi” [ linia czerwona przerywana]- jest to fala advanced związana z tą samą cząstką w E i biegnie ona ku przeszłości.

Na rys.5 b) z cząstką w A też jest związana fala “psi” w dublecie: zielona ciągła biegnąca w prawo, to fala “psi” retarded, a zielona przerywana w lewo to fala :”psi” advanced- sprzężona z poprzednią, będąca jej odbiciem zwierciadlanym .Zielona przerywana fal dobiegająca do A jest przez Cramera często zwana :falą potwierdzającą wstecz w czasie.

Proszę popatrzeć uważnie na rys.5 b).Wszędzie we wszechświecie z wyjątkiem drogi EA fala propozycja i fala potwierdzająca kasują się !

W obszarach poza odcinkiem EA, występujące tam fale mają amplitudy przeciwne ,czyli fale się znoszą ! Kombinacja “psi” i “psi z gwiazdką” dla tamtych dwóch obszarów wynosi zero.

Zupełnie inaczej jest na odcinku EA, tutaj amplitudy są zgodne i dodają się.Fale propozycja i potwierdzająca wzmacniają się.

Rts.5 c) pokazuje powstanie między dwiema cząstkami specyficznego kwantowego wiązania, interakcji kwantowej, którą Cramer nazywa dowcipnie : “Handshake” – “uścisk dłoni”.

Niektórzy fizycy mówią o interpretacji QM przez Cramera ,że posiada ona wyłącznie walory dydaktyczne.

Nie zgadzam się z takim stanowiskiem.

Interaktywna interpretacja QM jest nową propozycją filozofii świata, filozofii przyrody. Wypunktuję jej elementarz.

1.Emisja promieniowania ExB, lub zmiana wektora stanu “ psi” są niemożliwe gdy we wszechświecie jest tylko jedna cząstka. E musi dostać “odpowiedź” w postaci fali advanced, fali potwierdzającej.

2.Jeżeli we wszechświecie są tylko dwie cząstki to promieniowanie zachodzi tylko między nimi. Poza odcinkiem EA nie ma “nic”. Poza EA nie byłoby wszechświata, gdyby istniały tylko fale ExB i fale “psi”. Wszechświat jest więc mnogością relacji typu “handshake”.

3.Gdyby we wszechświecie nie było jednorodnego rozkładu materii i w pewnych kierunkach możliwość absorpcji byłaby wysoka, a w innych - niższa, to nasze nadajniki[anteny] wysyłałyby promieniowanie tylko w pewnych kierunkach. A tego nie stwierdzamy.

4.Z punktu widzenia układu/obserwatora związanego z falą ExB lub falą “ psi” , każdy punkt wszechświata jest obok pozostałych, proces emisji i absorpcji jest natychmiastowy, zachodzi nie lokalnie, lecz natychmiast w całości. Czyli, splątanie kwantowe jest oczywiste w świetle interakcyjnej interpretacji QM.

Szereg pozornych paradoksów QM niezrozumiałych w interpretacji kopenhaskiej, takich jak np. przejście fotonu lub elektronu przez dwie szczeliny,kot Schroedingera,teleportacja kwantowa,itd. znika w ramach logicznej struktury interpretacji interaktywnej Cramera, a obraz rzeczywistości w ramach tej reprezentacji uzyskuje oryginalny status filozoficzny..

Literatura

[1] R.Penrose, Droga do rzeczywistości,Prószyński i Ska,Warszawa,2007

[2] J.G. Cramer, The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics 58 , 647-687,1986 http://faculty.washington.edu/jcramer/theory.html.

[3] J.G.Cramer,The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics”, in Compendium of Quantum Physics: Concepts, Experiments, History, and Philosophy, ed. D. Greenberger, K. Hentschel, F. Weinert, Springer-Verlag , Heidelberg,2009

[4] R.E.Kastner,Cramer's Transactional Interpretation and Causal Loop Problems,VIII,2004, arXiv:quant-ph/0408109