Теоремы физики: Основная теорема физики

Основная теорема физики

Бывают ли теоремы в физике? Да, мы знаем, что 1) учащимся и учителям непривычно воспринимать слово “теорема” применительно к физике. Но, что делать, если здесь будет много геометрии. 2) Мы знаем, что теорема – это суждение, справедливость которого требуется доказать и придется доказывать, потому что с нашей стороны доказательств не будет, мы лишь опишем те наблюдения, которые нам удалось сделать. 3) Задача, которую мы вам предложим, содержит геометрический чертеж, а это еще один мотив для нашего заголовка. Речь идет о задаче № 1.2 из “Сборника избранных задач по физике” М.П. Шаскольский и Э.А. Эльцина стр.(5, 67): “Какую экспозицию нужно делать при фотографировании автомобиля, движущегося со V=36 км/ч, чтобы его изображение на негативе не размывалось, если для этого смещение X изображения должно быть не более 0,1 мм (рис.1).

Рис. 1

Для автомобиля L=3м, а размер изображения на негативе получается равным l=1,5 см.

Пусть искомое время равно t секунд, тогда автомобиль успеет проехать за это время расстояние, равное V•t. За это же время смещение изображения должно быть не более 0,1 мм. Отношение этих величин должно, очевидно, равняться отношению длины автомобиля к размеру его изображения, т.е. L/l=300/1,5=200. Следовательно, t=(200•0,01)/10³=0,002 с. Такое решение задачи дано её авторами. Но, что если пойти чуть дальше и записать решение в буквенных обозначениях.

• или

Если подменить слагаемое V•t другим , то равенство нарушится

Введем обозначение X^‘ и запишем равенство

или

Предположим, что существует такое V^‘, что справедливо равенство

Мы видим, что появление новой величины влечет за собой появление новой величины ^.

Теперь получается формула

(1)

Если, теперь, открыть справочник по физике, содержащий данные по СТО, там найдется формула Эйнштейна

(2)

Как пишут в детективных в детективных романах “все совпадения считать случайными”. Но мы и не претендуем на многое, а всего лишь отмечаем, что оба равенства (1) и (2) имеют одинаковую структуру. “Основная теорема” теперь может быть сформулирована. Можно ли вывести (2) из (1), и наоборот (1) из (2)?

Если вам не нравятся новые элементы и , то заметим, что в их появлении состоит эвристический прием, который называется: введение вспомогательных элементов. Приведем пример: решим уравнение

+12•=10

Сразу видно, что выражение нельзя преобразовать в более простой вид. Однако, зная, что

+=1

и что 5²+12²=13², разделив все члены уравнения на 13, получим

+•=

Введем вспомогательный элемент , где 0<<90^°

Тогда . Уравнение принимает такой вид

+=  или

Это один из методов решения задач. Всего их три: разбиение задачи на подзадачи, преобразование (моделирование) задачи и уже упоминавшимся методом вспомогательных элементов. Так, во всяком случае, утверждается в книге Л.М. Фридмана и Е.Н. Турецкого “Как научиться решать задачи”. Процитируем из книги Л.М. Фридмана и Е.Н. Турецкого: Психология уже свыше ста лет занимается исследованием процессов решения задач человеком. В результате этих исследований открыто много интересных закономерностей и найдены важные характеристики процессов решения задач. Особый интерес представляет общая характеристика этого процесса, данная известным советским психологом С.В. Рубинштейном (1889-1960). Он характеризовал решение задач человеком как

процесс их переформулирования, в котором непрерывно производится анализ условий и требований задачи через синтетический акт соотнесения.

Естественно возникает вопрос: а в чем состоит это переформулирование? Что получаем? Какими средствами производится переформулирование?”. Речь в этом отрывке шла о моделировании, как методе решения задачи. Применительно к нашему случаю переформулирвание (моделирование) может осуществляться вращением фотоаппарата вокруг собственной оси (воображаемой конечно).

Но, что говорят авторы о подзадачах. Они приводят такой пример.

Найти чему равна разность

  –

Подзадачи получаются из вопросов:

1. Почему под знаком первого квадратного корня стоит модуль разности ?

2. Нельзя ли избавиться от этого модуля, что для этого нужно сделать?

3. Каким числом: положительным или отрицательным является заданная разность?

Авторы исходят из концепции (способ понимания), что анализ это задавание вопросов вычленяющих какую-либо особенность. Анализ и есть вычленение. Применительно к нашему случаю можно предложить подзадачу. Что будет, если автомобиль будет двигаться по синусоидальному закону, а фотографирование производится в произвольные промежутки времени, т.е. случайно? Так и хочется забросить этот вопрос специалистам по квантовой механике (начинающим).

Подведем краткий итог нашему рассказу. На интересной проблемной задаче мы рассказали учащимся о средствах и приемах, которые помогут им осознанно ориентироваться в учебном материале.

Теорема Геделя о неполноте и физика : Пургаторий (Ф)

epros в сообщении #479634 писал(а): Dialectic в сообщении #479588 писал(а): Эти знания могут вообще не подлежать ни какой формализации Это сильно спорный тезис. Как правило всё то, что “неформализуемо”, в итоге оказывается просто бредом и при дальнейшем развитии и стабилизации теории отметается. Но в процессе первоначальной генерации идей человеческий разум, конечно же, имеет свойство генерировать такой “неформализуемый” бред и это вполне нормально. Насколько мне известно, существует бесконечное количество неформализуемых понятий. Ведь ещё Тарский показал, что понятие арифметической истины не может быть выражено средствами арифметики. Т.е. не существует непротиворечивой теории способной формализовать в себе не просто часть метаязыка а вообще весь метаязык. Иными словами – часть понятий просто пролетит мимо любой теории как фанера над Парижем, не имея совершенно никакой возможности быть формально -представленной в этой теории. Данная теорема может быть обобщена на любую иную достаточно сложную систему. Невозможность полной формализации даже чисто математических содержательно определенных теорий – это объективный факт, неустранимый никакой концепцией. А в меморандуме американских математиков сказано: « Математическое мышление не сводится к дедуктивным рассуждениям, оно не состоит только в формальных доказательствах. Мыслительные процессы, подсказывающие нам, что доказывать и как доказывать, также составляют часть математического мышления, как и само доказательство которым они завершаются. Выделять понятие приспособленное к конкретной ситуации , обобщать исходя из наблюдаемых частных случаев, рассуждать по индукции, по аналогии и находить интуитивные доводы для выделяемой догадки – все это математические способы мышления ». А вообще: довольно странно пытаться надеяться все формализовать, а то, что неформализуемо подозревать на бредовость. epros в сообщении #479634 писал(а): Dialectic в сообщении #479588 писал(а): Самое главно в ФАС – это её модель Употребив слово “модель”, Вы не вносите ничего нового в структуру теоретического знания. По существу, Вы просто рассматриваете теорию с позиций более содержательной (имеющей больше нетривиальных аксиом) теории. Когда мы начинаем копаться в этой моделирующей теории, то если она не оказывается бредом, то в конечном итоге тоже становится формализованной. Я в данном случае имел в виду не то, что мы одной теорией моделируем другую теорию. Наша задача гораздо более колоссальна: мы должны смоделировать все явления физического мира. Понимаете – мир первичен по отношению к нам самим. Мир уже был, а ни человека ни его сознания ещё не было (ведь по сообщениям Библии он был сотворен только на шестой день). Мир уже собой представляет нечто, и наша задача не в том состоит чтобы «измыслить мир» а в том, чтобы постичь то, что уже есть. Понимаете? Оно УЖЕ есть. А для постижения того, что есть, нам может вообще не хватить ни каких формальных средств. Кто Вам сказал, что мирозданье обязано вписываться в какой бы то ни было формализм? Во-первых, современная физика вырастает из антиаристотелизма, она собой представляет некий «обрубок» Аристотелевской теории познания. Если по Аристотелю «познать предмет» – это познать 4-е его причины: материальную, движущую, сущностную и целевую, то современная физика исследует только первые две, избавившись от сущностной и целевой. А что такое сущность? А сущность – это то, о чем сказывается, т.е. субъект в предикате. Сущность есть «то , что» – т.е. в гносеологическом смысле – идея вещи, суть бытия вещи. Или в более грубом выражении – «понятие о вещи». Но вы попробуйте формализовать понятие кошки, или тем более человека, иными словами – самого себя… epros в сообщении #479634 писал(а): Dialectic в сообщении #479588 писал(а): Это значит, что встретившись с некоторым явлением на практике мы могли бы и вовсе не найти никакого ему объяснения, так как ей может соответствовать такая формула системы, которая вообще не выводима в ней. Попробую пояснить про “необъяснимые явления”: Проблема теоретической неразрешимости на практике сводится к тому, что когда мы определяем некое свойство объектов (конструктивно это означает, что мы создаём устройство или процедуру, определяющую наличие данного свойства у предъявленного объекта), то для некоторых объектов факт наличия данного свойства оказывается неопределим (т. е. устройство или алгоритм не заканчивают работу). “Явление” это или нет? По-моему, не совсем, потому что само свойство определяется теорией , т.е. факт наличия оного “в природе” независимо от нашего теоретического знания – довольно спорен. Главное не нужно путать онтологический план и гносеологический. Вещи не тоже самое что знание о них (мысли о них), иначе весь мир был бы порождением нашего сознания. Однако существует бытие, и бытие не есть порождение нашего сознания поскольку оно по своей сущности вообще непостижимо. (не вздумайте только бытие приравнять миру, это совершенно разные вещи; для родоначальника онтологии –Парменида, как и для всех элеатов, сказать что мир это Бытие – это повредиться в уме. Платон бы, конечно, выражался несколько мягче, но и для него – наш наблюдаемый в чувствах мир, есть не более чем «мир теней», и в отличии от «мира идей» имеет некое «не вполне достоверное» бытие). Нам в плане познания чего бы то ни было, как и показывает Аристотель необходимо познать в любом предмете 4-е его причины, только в познании всех 4-х причин, у нас наступает состояние которое именуется «познание» т. е. у нас из незнания рождается знание. Когда рождается в человеке знание, то в нем что-то самом происходит, в нем было одно состояние «незнание» а стало состояние «знание» и такая перемена есть перемена в том, что существует реально, а потому есть перемена в реальном «фрагменте» сущего. Но так как вещи не есть мысли о них, то в самих вещах есть нечто, что отличает каждую вещь, от нашей мысли о ней. Иными словами – для любого нашего акта познания любой вещи, в самой вещи существует непреодолимая для нашего познания глубина, которая и является признаком её реальности а не измышленности нами. Это означает, что вот это вот «О- малое» всегда ускользает от любого акта познания, не схватывается им, и не может быть познано, тем более как-то там «формализовано». Что касается «Явление это или нет?» – то явлением называется в философии все то, что дано нам в акте чувственного познания. Затем мы о том, что получили в таком акте познания начинаем строить суждение. Суждение – это уже есть то, что реализуется «в царстве разума». А в царстве разума, существует 4-е важные вопроса, на которые наш разум жаждет получить ответ, это: 1. Что это вообще такое? (сущностная причина) 2. Из чего это сделано? (материальная причина) 3. Для чего это нужно? (целевая причина) 4. Как оно работает? (движущая причина) Например: 1. Что это такое? – Автомобиль. 2. Из чего он сделан? – из железа, резины и других материалов. 3. Для чего это нужно? – чтобы ездить на работу. 4. Как оно работает? Есть двигатель, в нем сгорает бензин, а энергия от этого сгорания передается через систему трансмиссии на колесо и заставляет его вращаться. А вообще – фиг знает, спросите у профессионалов… И пока наш разум не получит понятные ответы на эти вопросы, он не будет удовлетворен никогда в жизни.

Влияют ли теоремы Гёделя негативно на физику? | Пол Остин Мерфи

Точная связь между теоремами Курта Гёделя о неполноте и физикой часто обсуждалась физиками и философами. (Обычно в этом отношении считается релевантной первая теорема о неполноте.)

Итак, вот пример (от Джона М. Майерса и Ф. Хади Маджида) того, что можно считать очень касательной (или просто слабой) связью между Первая теорема Гёделя о неполноте и (квантовая) физика:

«Мы показываем, как у первой теоремы Гёделя о неполноте есть аналог в квантовой теории… связанный с набором объяснений имеющихся данных. Мы доказываем, что набор объяснений данных фактов неисчислимо бесконечен, тем самым показывая, как контакт между теорией и экспериментом зависит от деятельности за пределами вычислений и измерений».

Далее научный журналист Давиде Кастельвекки сообщает нам, что физики «пытались» применить теоремы Гёделя к «конкретным задачам»:

«С 1990-х годов физики-теоретики пытались воплотить работу Тьюринга в идеализированных моделях физических явлений. Но «неразрешимые вопросы, которые они породили, не соответствовали напрямую конкретным проблемам, интересующим физиков», — говорит Маркус Мюллер, физик-теоретик из Западного университета в Лондоне, Канада».

Наконец, Джон Д. Бэрроу (о котором речь пойдет позже) занимает в этом вопросе осмотрительную позицию. Он пишет:

«Мы вводим некоторые ранние рассуждения о физической и математической невозможности как прелюдии к теоремам Гёделя о неполноте… Мы утверждаем, что нет оснований ожидать, что неполнота Гёделя помешает поиску описания законов Природы, но мы действительно ожидайте, что это ограничит то, что мы можем предсказать о последствиях этих законов, и приведены примеры».

Возьмем эти два утверждения:

1) Математические системы содержат недоказуемые утверждения.
2) Физика использует и зависит от математики.

Тогда из приведенных выше 1) и 2) мы можем построить следующую (простую) форму общего аргумента: применимы к математическим системам,
ii) тогда теоремы Гёделя должны также применяться к физике.

Таким образом, физические теории (или даже Теория Всего) должны быть либо полными и непоследовательными, либо непротиворечивыми и неполными. В любом случае физика проигрывает… Или проигрывает?

Британско-американский физик-теоретик и математический физик Фриман Дайсон действительно видел сильную связь между неполнотой Гёделя и физикой. Во-первых, он объяснил неполноту Гёделя следующим образом:

” [N] o конечное множество аксиом и правил вывода может когда-либо охватить всю математику; учитывая любой набор аксиом, мы можем найти важные математические вопросы, которые аксиомы оставляют без ответа».

Затем Дайсон применил свое объяснение неполноты Гёделя к «физическому миру»:

«Я надеюсь, что аналогичная ситуация существует в физическом мире. Если мой взгляд на будущее верен, значит, мир физики и астрономии также неисчерпаем; независимо от того, как далеко мы зайдем в будущее, всегда будут происходить новые вещи, поступать новая информация, новые миры для исследования, постоянно расширяющаяся область жизни, сознания и памяти».

Действительно, в определенном смысле слово «неполнота» может быть применено к проблемам в физике. Но является ли это гёделевской неполнотой? Не совсем. Приведенный выше отрывок (от Дайсона) действительно следует читать как утверждение научной незавершенности , а не гёделевской неполноты. (В философии также проводится соответствующее различие между неполнотой и неразрешимостью .) Другими словами, слова Дайсона не касаются гёделевского отсутствия доказательств в рамках системы — или даже во всех системах. Они о (если использовать собственное выражение Дайсона) «неисчерпаемом» характере «физики и астрономии». Да; слова «неисчерпаемый» и «неполный» почти синонимы; хотя это все же не отсылка к Гёделю неполнота . Другими словами, неполнота по Гёделю и научная неполнота — две совершенно разные вещи.

Другой родственный вид неполноты в физике просто применяется к ситуации, в которой новые наблюдения не могут быть объяснены старыми теориями. Таким образом, старые теории должны быть неполными и все же содержать некоторую — или даже большую — истину. Опять же, это не имеет прямой или сильной связи с неполнотой Гёделя.

Помимо всего этого, сам Фримен Дайсон признал, что связи между теоремами Гёделя и физикой, которые он выделил, составляют лишь «аналогическую» (т. е. не логическую) связь. (См. мою связанную статью о Стивене Хокинге, в которой он также использует производное слово «аналогия»: «Дефляция гёделизированной физики: со Стивеном Хокингом».)

Английский космолог, физик-теоретик и математик Джон Д. полностью гёделизированную физику в следующем:

” [I] Ни в коем случае не очевидно, что Гёдель прямо ограничивает возможности физики в понимании природы Вселенной только потому, что физика использует математику”.

Здесь мы можем выделить слово «понимать». Если выразить то, что я считаю позицией Барроу, простым утверждением:

Научное понимание не требует полноты Гёделя.

Все это может просто означать, что понимание физической теории — даже полное понимание физической теории — не зависит от теорем Гёделя. (Это, конечно, поднимает вопрос о том, что научное понимание есть.) Это может также означать, что мы можем описать (или объяснить) физическую теорию (или саму природу) без возможности того, что неполнота Гёделя окажет какое-либо существенное влияние на это описание или объяснение. И, возможно, это потому, что неполнота Гёделя будет иметь отношение только к математике, необходимой для объяснения или описания Природы — или, что более вероятно, любого аспекта Природы.

Последний пункт.

Джон Бэрроу также делает техническое замечание, что даже принимая во внимание необходимую и жизненно важную роль, которую математика играет в физике, все еще может быть так, что

«Математика, которую использует Природа, может быть меньше и проще, чем это необходимо для неполноты и [] неразрешимого, чтобы поднять голову».

Это явное утверждение о том, что неполнота Гёделя применима не ко всей математике. И этот математический остаток может быть всем, что требуется для физики.

Так является ли неполнота Гёделя отрицательным выводом для физики?

Что ж, любой ответ на этот вопрос, очевидно, будет зависеть от целого ряда факторов.

Как только что было сказано, физике может не требоваться вся математика. Более того, для этого могут потребоваться только те части математики, на которые не влияют теоремы Гёделя. И даже если теоремы Гёделя и каким-то образом повлияют на математику, используемую в физике, то это все же может не нанести (сильного) вреда физике в целом.

Подытожим все это тремя утверждениями:

1) Физика не может (или не использует) всю математику.
2) Физика может использовать только те части математики, на которые не распространяются теоремы Гёделя.
3) Физика может выжить — или даже процветать — даже если она есть в какой-то степени затронутая теоремами Гёделя.

Ниже приводится еще один аргумент, который, тем не менее, связан с тремя приведенными выше утверждениями:

i) Физика не нуждается (или не имеет) строгих доказательств.
ii) Первая теорема Гёделя о неполноте прежде всего касается доказательства — или различия между доказательством и истиной.
iii) Следовательно, этот наиболее важный аспект первой теоремы Гёделя не может быть непосредственно применим к физике.

С другой стороны, (слабый) гёделев аргумент можно выразить следующим образом:

i) Математические системы содержат недоказуемые утверждения.
ii) Физика основана на математике.
iii) Следовательно, физика не сможет открыть «все, что истинно».

Открытие все не то же самое, что доказывает все. И что это за претензия (или цель) «открыть все»?

Физика, строго говоря, не нуждается в доказательствах. Однако математика, включенная в физику, вполне может нуждаться в доказательстве. Так неужели недостаток доказательств математических систем распространяется и на физические теории?

Более того, как уже говорилось, дело в том, что к физической реальности применяются только определенные аспекты математики. И, как утверждается, этих аспектов 9.0027 разрешимое (или вычислимое ).

Возможно, принятие законов физики как точных эквивалентов логических и математических аксиом лежит в основе этой геделевской проблемы. В конце концов, если принять какие-то физические законы за аксиомы, то где-то дальше по линии вполне может быть неполнота и/или непоследовательность Гёделя.

Это правда, что физические законы могут быть использованы как аксиомы или им может быть придан аксиоматический статус. На самом деле в качестве аксиона можно использовать почти что угодно — любое утверждение, фразу, уравнение и т. д. (Например, научный писатель Филип Болл говорит, что «коллапс» волновых функций — часто молчаливо — считается «аксиомой» в том смысле, что физики обычно «принимают [это] без вопросов».)

Тем не менее, физические законы не являются самоочевидными или «интуитивно приемлемыми». Одна из причин этого заключается в том, что физические законы — это вещи, которые не могут — даже в принципе — быть интуитивно очевидными, потому что интуитивные представления неприменимы к законам (даже если они считаются аксиоматическими), которые порождают и управляют всеми теориями и утверждениями физики. (В частности, теории или утверждения о вещах в космологическом и квантовом масштабах.) Вдобавок к этому, если физические законы являются аксиомами, и то, что мы выводим из этих законов, является теоремами, то как насчет непредсказуемых следствий (или предсказаний), которые мы выводим из них? наши аксиоматические физические законы?

Более того, если бы физические законы были чисто и строго похожи на аксиомы, то мы могли бы перейти от

«неопровержимых предпосылок [т. е. аксиоматических законов] к приемлемому заключению [т. умозаключения».

Но можно ли это утверждение (т. е. за вычетом слов в квадратных скобках) полностью применить к физическим законам и вытекающим из них теоремам? В самом деле, правильно ли вообще употреблять слово «аксиома» в физике? То есть может ли какой-либо закон физики быть таким же простым и чистым, как аксиома в логической или математической системе?

Есть еще одно следствие такого гёделевского мышления.

Теоремы Гёделя требуют, чтобы аксиомы системы были «перечислимыми». Можно ли сказать, что все законы физики можно (или можно) перечислить? И даже если бы их можно было перечислить, будут ли теоремы, которые мы выводим из таких физических законов, сильно похожими на теоремы, выводимые из аксиом логической или математической системы?

Другими словами, есть ли у нас следствие (или строгая дедукция) из физических аксиом (или законов) в физические теоремы? И имеем ли мы метафизическое или логическое следствие, когда речь идет о физических законах и предсказаниях, экспериментах и ​​наблюдениях (т. е. квазитеоремах), которые из них выводятся?

Сильная отрицательная теорема о парадоксе друга Вигнера

• Статья
• Опубликовано: 17 августа 2020 г.

• Кок-Вей Бонг ^{1 na1} ,
• Анибал Утрерас-Аларкон ^{1 na1} ,
• Фарзад Гафари ORCID: orcid. org/0000-0003-1844-9765 ¹ ,
• Йонг-Чернг Лян ² ,
• Нора Тишлер ORCID: orcid.org/0000-0002-4048-2185 ¹ ,
• Эрик Г. Кавальканти ORCID: orcid.org/0000-0001-9627-0520 ³ ,
• Джефф Дж. Прайд ORCID: orcid.org/0000-0003-3324-6579 ¹ и
• …
• Говард М. Уайзман ORCID: orcid.org/0000-0001-6815-854X ¹  

Физика природы том 16 , страницы 1199–1205 (2020)Процитировать эту статью

• 19 тыс. обращений

• 43 Цитаты

• 550 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Квантовая информация
• Квантовая оптика

Abstract

Применима ли квантовая теория на всех масштабах, включая масштабы наблюдателей? Новый свет на этот фундаментальный вопрос недавно был пролит благодаря возрождению интереса к давнему парадоксу друга Вигнера. Это мысленный эксперимент, направленный на решение проблемы квантового измерения — сложности согласования (унитарной, детерминированной) эволюции изолированных систем и (неунитарного, вероятностного) обновления состояния после измерения. Здесь, опираясь на сценарий с двумя разделенными, но запутанными друзьями, представленный Брукнером, мы доказываем, что если квантовая эволюция управляема в масштабе наблюдателя, то один из вариантов «не-супердетерминизма», «локальности» или «абсолютности наблюдаемых событий» «— что каждое наблюдаемое событие существует абсолютно, а не относительно, — должно быть ложным. Мы показываем, что, хотя нарушения неравенств типа Белла в таких сценариях в общем случае недостаточно, чтобы продемонстрировать противоречие между этими тремя предположениями, можно вывести новые неравенства, не зависящие от теории, которые нарушаются квантовыми корреляциями. Это продемонстрировано в экспериментальном эксперименте, где путь фотона считается наблюдателем. Мы обсудим, как эта новая теорема накладывает на физическую реальность строго более сильные ограничения, чем теорема Белла.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Реляционная квантовая механика касается фактов, а не состояний: ответ Пиенаару и Брукнеру

  • Андреа Ди Бьяджо
  • и Карло Ровелли

  Основы физики Открытый доступ 07 июня 2022 г.

• Друг Вигнера и реляционная квантовая механика: ответ Лаудизе

  • Никки Вестстейн

  Основы физики Открытый доступ 06 августа 2021 г.

• Непреодолимая теорема для устойчивой реальности восприятия друга Вигнера

  • Филипп Аллар Герен
  • , Вероника Бауманн
  •  … Часлав Брукнер

  Физика коммуникаций Открытый доступ 13 мая 2021 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

99,00 €

всего 8,25 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить артикул

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

$32,00

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рис. 1: Концепция расширенного сценария друга Вигнера. Рис. 2: Конкретный двудольный эксперимент друга Вигнера. Рис. 3: Двумерный срез пространства корреляций, иллюстрирующий корреляции, обсуждаемые в этой работе. Рис. 4: Результаты для левых частей неравенств Белла и ЛФ для различных квантовых состояний. Рис. 5: Экспериментальная установка.

Доступность данных

Данные, подтверждающие графики в этой статье и другие результаты этого исследования, можно получить у соответствующих авторов по обоснованному запросу. Исходные данные приводятся вместе с настоящей статьей.

Доступность кода

Числовые коды, используемые для определения неравенств и выбора настроек измерения, можно получить у соответствующих авторов по обоснованному запросу.

Каталожные номера

1. Вигнер, EP в The Scientist Speculates (изд. Good, IJ) 284–302 (Heinemann, 1961).

2. Шлоссхауэр, М. Декогеренция, проблема измерения и интерпретации квантовой механики. Ред. Мод. физ. 76 , 1267–1305 (2005).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

3. Леггетт А. Дж. Проблема квантовых измерений. Наука 307 , 871–872 (2005).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

4. Эверетт, Х. Формулировка квантовой механики «относительное состояние». Ред. Мод. физ. 29 , 454–462 (1957).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

5. Ровелли, К. Реляционная квантовая механика. Междунар. Дж. Теор. физ. 35 , 1637–1678 (1996).

   Артикул MathSciNet Google ученый

6. Фукс, К.А. и Шак, Р. Квантово-байесовская когерентность. Ред. Мод. физ. 85 , 1693–1715 (2013).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

7. Мермин Н.Д. Физика: QBism возвращает ученого в науку. Природа 507 , 421–423 (2014).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

8. Бом, Д. Предлагаемая интерпретация квантовой теории с точки зрения «скрытых» переменных. I. Физ. 85 , 166–179 (1952).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

9. Бом, Д. Предлагаемая интерпретация квантовой теории с точки зрения «скрытых» переменных. II. Физ. Ред. 85 , 180–193 (1952).

   Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

10. Цена, кг. Игрушечные модели для ретрокаузальности. Шпилька. История Филос. науч. Б Мод. физ. 39 , 752–761 (2008).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

11. ’t Hooft, G. Постулат свободы воли в квантовой механике. Препринт на https://arxiv.org/abs/quant-ph/0701097 (2007 г.).

12. Bassi, A. & Ghirardi, G. Модели динамической редукции. Физ. Отчет 379 , 257–426 (2003).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

13. Пенроуз Р. О роли гравитации в уменьшении квантового состояния. Генерал Рел. Гравит. 28 , 581–600 (1996).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

14. “>

    Брукнер, Ч. Теорема о запрете для независимых от наблюдателя фактов. Энтропия 20 , 350 (2018).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

15. Брукнер, Ч. в Quantum [ Un ] Speakables II : Полвека теоремы Белла (ред. Bertlmann, R. & Zeilinger, A.) 95–117 (Springer, 2017).

16. Frauchiger, D. & Renner, R. Квантовая теория не может последовательно описать использование самой себя. Нац. коммун. 9 , 3711 (2018).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

17. Proietti, M. et al. Экспериментальная проверка независимости местного наблюдателя. науч. Доп. 5 , eaaw9832 (2019).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

18. Бауманн В. и Вольф С. О формализмах и интерпретациях. Quantum 2 , 99 (2018).

    Артикул Google ученый

19. Хили, Р. Квантовая теория и пределы объективности. Найдено. физ. 48 , 1568–1589 (2018).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

20. Бауманн В., Дель Санто Ф. и Брукнер Ч. Прокомментируйте «Квантовую теорию и пределы объективности» Хили. Найдено. физ. 49 , 741–749 (2019).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

21. Shimony, A. в Foundations of Quantum Mechanics in the Light of New Technology (ed. Kamefuchi, S.) 225–230 (Физическое общество Японии, 1984).

22. Кохен С. и Спекер Э. П. Проблема скрытых переменных в квантовой механике. Дж. Матем. мех. 17 , 59–87 (1967).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

23. Лян, Ю.-К., Спеккенс, Р. В. и Уайзман, Х. М. Притча Спекера о сверхопекающем провидце: путь к контекстуальности, нелокальности и дополнительности. Физ. Отчет 506 , 1–39 (2011).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

24. Wiseman, H.M. & Cavalcanti, EG в Quantum [ Un ] Speakables II : Полвека теоремы Белла (редакторы Бертлманн, Р. и Цайлингер, А.) 119–142 (Спрингер, 2017).

25. Кавальканти, Э. Г. Классические причинно-следственные модели для нарушений неравенства Белла и Кохена-Спеккера требуют тонкой настройки. Физ. Ред. X 8 , 021018 (2018 г.).

    Google ученый

26. “>

    Хили, Р. Ответ на комментарий к «Квантовая теория и пределы объективности». Найдено. физ. 49 , 816–819 (2019).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

27. Перес А. Непроведенные эксперименты не дали результатов. утра. Дж. Физ. 46 , 745–747 (1978).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

28. Белл, Дж. С. О парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена. Физика 1 , 195–200 (1964).

    Артикул MathSciNet Google ученый

29. Бруннер Н., Кавальканти Д., Пиронио С., Скарани В. и Венер С. Нелокальность Белла. Ред. Мод. физ. 86 , 419–478 (2014).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

30. Джустина, М. и др. Свободная от существенных лазеек проверка теоремы Белла с запутанными фотонами. Физ. Преподобный Летт. 115 , 250401 (2015).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

31. Хенсен, Б. и др. Нарушение неравенства Белла без лазеек с использованием спинов электронов, разделенных расстоянием 1,3 км. Природа 526 , 682–686 (2015).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

32. Шалм Л.К. и др. Сильный тест на местный реализм без лазеек. Физ. Преподобный Летт. 115 , 250402 (2015).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

33. Вудхед, Э. Несовершенства и самотестирование в распределении квантовых ключей «Подготовка и измерение» . Кандидатская диссертация, Univ. свободный Брюссель (2014).

34. “>

    Колбек, Р. Квантовые и релятивистские протоколы для безопасных многосторонних вычислений . Кандидатская диссертация, Univ. Кембриджа (2006).

35. Пиронио, С. и др. Случайные числа, подтвержденные теоремой Белла. Природа 464 , 1021–1024 (2010).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

36. Асин А. и Масанес Л. Сертифицированная случайность в квантовой физике. Природа 540 , 213–219 (2016).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

37. Коллинз, Д. и Гизин, Н. Соответствующее двухкубитное неравенство Белла, неэквивалентное неравенству CHSH. J. Phys. А 37 , 1775–1787 (2004).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Google ученый

38. Клаузер, Дж. Ф., Хорн, М. А., Шимони, А. и Холт, Р. А. Предлагаемый эксперимент для проверки локальных теорий скрытых переменных. Физ. Преподобный Летт. 23 , 880–884 (1969).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

39. Barrett, J. et al. Нелокальные корреляции как теоретико-информационный ресурс. Физ. Ред. A 71 , 022101 (2005 г.).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

40. Бонг, К.-В. и другие. Проверка реальности опыта друга Вигнера. Проц. SPIE 11200 , 112001C (2019 г.).

    Google ученый

41. Лёрвальд, С. и Рейнельт, Г. PANDA: программа для многогранных преобразований. ЕВРО J. Вычисл. Оптим. 3 , 297–308 (2015).

    Артикул MathSciNet Google ученый

42. “>

    Альтепетер, Дж. Б., Джеффри, Э. Р. и Квиат, П. Г. Сверхяркий источник запутанных фотонов с фазовой компенсацией. Опц. Экспресс 13 , 8951–8959 (2005 г.).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Эта работа была поддержана Центром передового опыта Австралийского исследовательского совета (ARC) CE170100012, Министерство науки и технологий, Тайвань (гранты № 107-2112-M-006-005- MY2 и 107-2627-E-006-001), ARC Future Fellowship FT180100317 и грант №. FQXi-RFP-1807 от Института фундаментальных вопросов и Фонда Фетцера Франклина, донорского фонда Фонда сообщества Силиконовой долины. А.У.-А., К.-В.Б. и Ф.Г. признательны за финансовую поддержку через стипендии Австралийской государственной исследовательской программы обучения и N.T. признает поддержку Схемы постдокторских стипендий Университета Гриффита. Мы благодарим А. Асина за предоставление исх. ³³ и благодарим Слюсаренко С. за полезные обсуждения. Аватары на рис. 1 и 2 адаптированы из Eucalyp Studio, доступной по лицензии Creative Commons (Attribution 3.0 Unported), https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/, https://www.iconfinder.com/iconsets/avatar. -55.

Информация об авторе

Примечания автора

1. Эти авторы внесли равный вклад: Кок-Вей Бонг, Анибал Утрерас-Аларкон.

Авторы и филиалы

1. Центр квантовых вычислений и коммуникационных технологий (Австралийский исследовательский совет), Центр квантовой динамики Университета Гриффита, Брисбен, Квинсленд, Австралия

   Кок-Вей Бонг, Анибал Утрерас-Аларкон, Фарзад Гафари, Нора Тишлер, Джефф Дж. Pryde & Howard M. Wiseman

2. Факультет физики и Центр квантовых исследований и технологий (QFort), Национальный университет Ченг Кунг, Тайнань, Тайвань

   Yeong-Cherng Liang

3. Центр квантовых вычислений и коммуникационных технологий (Австралийский исследовательский совет), Центр квантовой динамики Университета Гриффита, Саутпорт, Квинсленд, Австралия публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Aníbal Utreras-Alarcón

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Farzad Ghafari

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Yeong-Cherng Liang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Нора Тишлер

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Eric G. Cavalcanti

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Джефф Дж. Прайд

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

10. Howard M. Wiseman

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Взносы

A.U.-A., E.G.C., Y.-C.L. и H.M.W. выполнил теоретическую работу. К.-В.Б., Н.Т., Х.М.В. и Г.Дж.П. разработали эксперимент, который был реализован К.-В.Б., Н.Т., Ф.Г. и Г.Дж.П. Все авторы внесли свой вклад в подготовку рукописи, а Н.Т. и Э.Г.К. взял на себя ответственность за его окончательную форму.

Авторы переписки

Переписка с Нора Тишлер или Эрик Г. Кавальканти.

Декларации этики

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.