Шон Кэрролл: Квантовая механика и Многомировая интерпретация | Подкаст Лекса Фридмана #47

Введение

0:00

Вторая часть беседы с Шоном Кэрроллом о квантовой механике и многомировой интерпретации.
Шон Кэрролл - физик-теоретик, автор нескольких книг и ведущий подкаста "Mindscape".
Обсуждение его книги "Нечто глубоко скрытое" и сравнение с Боба Росса.

Классическая механика и Ньютон

1:23

Исаак Ньютон разработал классическую механику, но его теории вызывали религиозные и философские вопросы.
Ньютон считал, что его теории не имеют смысла на уровне человеческой интерпретации.
Ньютон не мог объяснить, как гравитация действует на расстоянии, и считал, что это вмешательство Бога.

Теория поля Лапласа

3:12

Пьер Симон Лаплас показал, что ньютоновскую теорию гравитации можно переписать как теорию поля.
В теории Лапласа гравитационное поле подчиняется уравнению Лапласа, что исключает действие на расстоянии.
Эйнштейн в общей теории относительности также рассматривал гравитацию как поле, но с ограничениями на скорость света.

Интуиция и понимание

5:07

Эйнштейн руководствовался своей интуицией, не одобряя идею действия на расстоянии.
Вопрос о том, можем ли мы действительно понять сложные концепции, такие как квантовая механика.
Интуиция человека может быть тренирована и улучшена с опытом.

Пределы человеческого понимания

7:27

Ноам Хомский считает, что наши когнитивные способности эволюционируют, но имеют биологические ограничения.
Существуют ли пределы нашего понимания научного мира?
Возможно, Вселенная проще, чем мы думаем, и мы никогда не сможем полностью её понять.

Заключение

9:52

Вопрос о пределах человеческого понимания природы остается открытым.
Великие мыслители прошлого также сталкивались с загадками природы, которые не могли решить.
Невозможность рационального восприятия мира не является главной проблемой для Шона Кэрролла.

Различие между миром и восприятием

10:48

Квантовая механика подчеркивает различие между миром и тем, как мы его наблюдаем.
Наше восприятие ограничено органами чувств и когнитивными способностями.
Мы интуитивно понимаем некоторые вещи, такие как гравитация, без необходимости объяснений.

Закон сохранения импульса

12:36

Закон сохранения импульса объясняет, почему предметы продолжают двигаться, если их не толкать.
Это переводит нас от телеологии к закономерностям в мире.
Закон сохранения импульса позволяет предсказывать будущее на основе текущего состояния Вселенной.

История открытия закона сохранения импульса

14:45

Закон сохранения импульса был открыт постепенно, через множество теорий и экспериментов.
Авиценна ибн Сина первым предположил, что в вакууме предметы будут двигаться с постоянной скоростью.
Галилей и Ньютон внесли значительный вклад в развитие этой идеи.

Математика и физика

17:13

Математика описывает логическую структуру всех возможных миров, а физика - наш реальный мир.
Реальность имеет определенные правила, такие как уравнение Шредингера.
Математика помогает физике создавать теории, которые экстраполируются за пределы нашего понимания.

Простота и мощь законов физики

20:10

Законы физики просты и понятны, что делает их применимыми в реальном мире.
Возможно, в нашем мире есть что-то особенное, что объясняет эту простоту.
Мы не можем объяснить все, но принимаем факты нашего мира как данность.

Фундаментальные законы физики

21:12

В квантовой механике фундаментальные законы могут быть объяснены более глубокими законами.
Атомы и молекулы более фундаментальны, чем клетки и органы.
Квантовые поля более фундаментальны, чем атомы и молекулы.

Описание объектов через их составляющие

21:59

Описание объекта через его составляющие, такие как атомы, более понятно, чем описание через его общие свойства.
Теория становится более фундаментальной, когда описывает более мелкие детали.

Ньютон и его вклад в науку

22:52

Ньютон был величайшим ученым, но его мышление было более мистическим, чем современным.
Галилей был более современным мыслителем, чем Ньютон.
Ньютон мог бы найти мистическую интерпретацию квантовой механики.

Влияние философов на науку

24:25

Эйнштейн и другие философы могли бы дать интересные мнения о современных научных теориях.
В философии пристрастия играют большую роль в выводах.
В физике данные ограничивают отклонения от нормы.

Квантовая механика и её отличия

25:32

Квантовая механика заменила классическую механику в начале 20 века.
В квантовой механике есть волновая функция, а не положение и скорость.
Наблюдение в квантовой механике кардинально меняет состояние системы.

История открытия атомов

28:04

Атомы были открыты химиками в 1800-х годах.
Атомы состоят из ядра и электронов, вращающихся по орбитам.
Ядро состоит из протонов и нейтронов, а электроны дают жизнь атомам.

Волновая функция электрона

30:16

Электрон в атоме ведет себя как волна, а не как частица.
Волновая функция описывает состояние электрона в каждой точке пространства.
Волновая функция является одной из самых глубоких вещей во Вселенной.

Волновая функция и запутанность

32:04

Существует только одна волновая функция для всей вселенной.
Для двух электронов существует одна комбинированная волновая функция.
Запутанность - это условное утверждение, что если один электрон находится в одном месте, то другой также будет в этом месте.

Квантовые поля и вакуум

33:43

Квантовые поля в пустом пространстве переплетены, если находятся рядом.
Пустое пространство заполнено колеблющимися квантовыми полями.
Квантовые поля в вакууме выглядят как пустое пространство, но они все еще существуют.

Гильбертово пространство

35:12

Гильбертово пространство - это пространство всех возможных квантовых волновых функций.
Это абстрактное пространство, не связанное с трехмерным миром.
Измерения в гильбертовом пространстве показывают количество информации о системе.

Энтропия и информация

37:29

Энтропия - это показатель неизвестной информации о системе.
Чем больше гильбертово пространство, тем больше может быть энтропия системы.
В реальном физическом мире мы не знаем, обладает ли система бесконечной или конечной энтропией.

Бесконечность и реальность

39:17

Бесконечность - это математический инструмент, но она обладает уникальными свойствами.
Бесконечность может быть частью реального мира, но это сложно представить.
Бесконечность помогает уладить все, но может стирать детали и красоту различий.

Бесконечность и квантовая механика

42:24

Бесконечность появляется независимо от нашего желания.
Квантовая механика разделяет наблюдаемое и реальное.
Наблюдение и измерение не играют фундаментальной роли в законах физики.

Многомировая интерпретация

44:07

Наблюдатель является квантовой системой, подчиняющейся уравнению Шредингера.
При измерении происходит запутывание волновой функции.
Разные версии наблюдателя существуют в отдельных мирах.

Внешний мир и волновая функция

45:57

Внешний мир включает все степени свободы, за которыми мы не следим.
Волновая функция Вселенной подчиняется уравнению Шредингера.
Вопрос в том, как соотнести теорию с реальностью.

Количество миров

47:10

Количество миров может быть бесконечным или конечным.
Вопрос о конечномерности пространства Гильберта связан с гравитацией и космологией.
Вселенная может иметь конечное число измерений.

Разветвление и сохранение энергии

49:53

Разветвление Вселенной лучше моделировать как распад, а не создание копий.
Закон сохранения энергии не нарушается при разветвлении.
Энергия сохраняется, несмотря на разделение Вселенной.

Противоречия и восторг

52:27

Противоречия в науке вызывают восторг, а не разочарование.
Многомировая интерпретация квантовой механики является одним из самых чистых способов осмысления.

Простота в физической теории

52:57

В книге автор различает два вида простоты: простота теории и простота сопоставления теории с реальностью.
В ньютоновской физике это сопоставление очевидно, в общей теории относительности сложнее, а в квантовой механике и "многих мирах" сложнее всего.
Недостаток простоты проявляется в том, как мы используем теорию для сопоставления с реальностью.

Разработка многомировой квантовой механики

53:54

Разработка многомировой квантовой механики направлена на сопоставление с реальным миром.
Скептицизм по поводу этой теории оправдан, если нет альтернатив.
Существуют альтернативы, которые ближе к наблюдаемому миру.

Альтернативы в квантовой механике

54:31

Копенгагенская интерпретация и "многие миры" имеют свои различия.
В квантовой механике проходят демократические дебаты с множеством кандидатов.
Лидером является теория скрытых переменных, утверждающая, что волновая функция реальна, но есть и другие элементы реальности.

Теории спонтанного коллапса

56:13

Теории спонтанного коллапса утверждают, что у каждой частицы есть шанс на спонтанный коллапс волновой функции.
Эти теории сложнее, чем "многие миры", но ближе к наблюдаемому миру.
Существуют теории индуцированного разрушения, где волновая функция разрушается при определенных условиях.

Эпистемологические интерпретации

57:34

Эпистемологические интерпретации утверждают, что волновая функция - это способ предсказания результатов экспериментов.
Волновая функция не отображает реальность, а является механизмом предсказания.
Онтические интерпретации утверждают, что волновая функция реальна.

Привлекательность "многих миров"

59:34

"Многие миры" привлекательны из-за своей простоты и соответствия современной физике.
Другие версии квантовой механики предвзяты к классической реальности.
"Многие миры" позволяют легко адаптировать теории к реальности, что важно для понимания квантовой гравитации и пространства-времени.

Введение в квантовую гравитацию

1:01:39

Гравитация искривляет пространство-время, создавая поле, пронизывающее Вселенную.
Квантование классической теории, как в квантовой электродинамике, сталкивается с проблемами бесконечности.
Кен Уилсон предложил не беспокоиться о бесконечностях, но это не решает всех проблем.

Проблемы квантования гравитации

1:02:36

Квантование общей теории относительности сталкивается с непреодолимыми трудностями.
Квантовая теория гравитации не является теорией поля и имеет нелокальные свойства.
Возможно, стоит начать с квантовой механики и искать классический предел.

Локальность и поле

1:03:51

Локальность важна для понимания взаимодействия в пространстве.
Поле позволяет взаимодействовать только локально, что объясняет гравитационное поле Солнца.
Черные дыры нарушают локальность, что требует новых подходов к квантованию гравитации.

Голография и черные дыры

1:05:43

Голография описывает черные дыры как двумерные поверхности, заключающие трехмерное пространство.
Нелокальность информации в черных дырах требует новых подходов к квантованию гравитации.
Пространство-время и квантовая механика взаимодействуют сложным образом.

Множественные миры и коллапс волновой функции

1:08:31

Теория многих миров объясняет коллапс волновой функции в квантовой механике.
Волновая функция остается важной, но не единственной реальностью.
Перепрыгнуть из одного мира в другой невозможно, что подчеркивает детерминированный характер реальности.

Перемотка назад и память Вселенной

1:10:44

Перемотка назад в квантовой механике невозможна, как и в реальном мире.
Вселенная не имеет памяти о себе, что делает путешествие во времени невозможным.
Переигровка прошлого возможна, но не через путешествие во времени.

Квантовая механика и стрела времени

1:12:13

В квантовой механике все происходит так же, как и в классической механике.
Фундаментальные законы физики сохраняют информацию, но на практике невозможно перевести часы назад.
Стрела времени в квантовой механике отличается от стрелы времени в термодинамике.

Эмерджентность времени и пространства

1:14:20

Время и пространство являются эмерджентными явлениями.
Стрела времени указывает на разницу между прошлым и будущим.
В макроскопическом мире стрела времени указывает в одном направлении.

Фундаментальные аспекты вселенной

1:16:17

Фундаментальным в нашей вселенной является волновая функция в гильбертовом пространстве.
Квантовые компьютеры могут моделировать квантово-механические системы.
Вопросы о множестве миров и эмерджентном пространстве-времени остаются открытыми.

Квантовая механика и человеческий разум

1:19:53

Квантовая механика не может научить нас о природе человеческого разума.
Разум имеет классическую структуру, и явления запутанности не имеют решающего значения для его работы.
Сознание и наблюдатель не являются фундаментальными для вселенной.

Подкаст Mindscape

1:21:51

Подкаст Mindscape исследует вопросы, выходящие за рамки компетенции.
В подкасте обсуждаются вопросы морали и другие интересные темы.
Автор делится своими мыслями и опытом из бесед в подкасте.

Несправедливый вопрос

1:22:44

Автор обсуждает, как его работы по физике и философии помогают людям узнавать новое.
Он подчеркивает важность общения с людьми из разных областей, таких как джаз, вино, политика и психология.
Приводит примеры интересных бесед с различными экспертами, включая режиссера Скотта Дерриксона и психолога Кэрол Таварез.

Интервью с теистами

1:23:42

Автор хотел бы провести больше бесед с высокообразованными теистами.
Он чувствует себя комфортно обсуждая религиозные вопросы и имеет опыт общения с атеистами, такими как Алан Лайтман и Алекс Розенберг.
Интервью с авторами книг помогло ему прочитать их, что изменило его подход к чтению.

Интервью и дебаты

1:24:31

Автор делится, что интервью с авторами книг помогло ему лучше понять их работы.
Он стремится быть хорошим интервьюером, но признает, что ему еще есть чему учиться.
Обсуждает важность баланса между активным участием в беседе и предоставлением возможности высказаться гостю.

Структура дебатов

1:25:20

Автор подчеркивает важность уважения к собеседнику в дебатах.
Он не заинтересован в привлечении людей, к которым не испытывает интеллектуального уважения.
Призывает приглашать только тех, кто может внести что-то интересное и не является шарлатаном.

Эволюция и альтернативные теории

1:27:15

Автор обсуждает людей, которые считают, что теория эволюции имеет много изъянов.
Он признает, что трудно судить о таких теориях, и предпочитает общаться с уважаемыми экспертами.
Подчеркивает важность учета альтернативных точек зрения и избегания пренебрежительного отношения к ним.

Разнообразие тем

1:29:12

Автор старается не возвращаться к одной и той же теме несколько раз.
Он наслаждается разнообразием тем и подходов в своих эпизодах.
Благодарит за возможность общаться с Шоном и выражает надежду на продолжение их сотрудничества.