Standart kuantum mekaniğinde ölçüm sırasında dalga fonksiyonunun "çöktüğü" kabul edilir, ama bu kural Schrödinger denkleminden çıkmaz ve ölçümün ne zaman olduğu belirsizdir; bu soruna ölçüm problemi denir. Çöküş modelleri denklemin kendisini değiştirir: küçük sistemlerde ihmal edilecek kadar nadir, büyük sistemlerde sık ve rastgele "kendiliğinden" çöküşler ekler. Böylece çöküş fiziksel bir süreç olur ve deneyle sınanabilir. Konunun iki makalesi bu modellerin ilkini ve gravitasyona bağlı bir önerisini içerir.
Bu sayfada58. Çöküş Modelleri · Ghirardi 1986 — Unified dynamics for mic · Penrose 1996 — On Gravity's role in Quan …
Schrödinger denklemine rastgele "kendiliğinden yerelleşme" süreçleri ekleyerek mikroskobik ve makroskobik sistemleri tek bir dinamikle anlatan model (GRW modeli).
Kuantum mekaniğinde Schrödinger denklemi doğrusaldır ve süperpozisyonları korur. Ölçüm sonucunda ise tek bir sonuç gözlenir. Standart anlatım bunun için denkleme ek bir "çöküş" kuralı koyar ve ölçümün ne zaman olduğunu belirsiz bırakır. Ghirardi, Rimini ve Weber iki ayrı kuralı tek bir birleşik dinamikle değiştirmeyi önerdi.
Modelde her parçacık, rastgele zamanlarda, kendiliğinden yerelleşmeye uğrar. Önerilen sayılarla bir parçacık için bu olay ortalama olarak saniyede 10⁻¹⁶ sıklıkla gerçekleşir; yani tek bir mikroskobik parçacıkta yaklaşık yüz milyon yılda bir. Yerelleşmede dalga fonksiyonu seçilen bir konum çevresinde yaklaşık 10⁻⁵ cm genişliğinde bir yapı ile çarpılıp yeniden normalleştirilir.
Tek bir elektron ya da atom için bu etki gözlenemeyecek kadar nadirdir; böylece girişim gibi olgular standart kuramla uyumlu kalır. Makroskobik bir cisim ise çok sayıda bileşenden oluşur ve bir bileşenin yerelleşmesi dolanık durum yoluyla bütün cisme yayılır. Bu nedenle makroskobik bir süperpozisyon yaklaşık 10⁻⁷ saniye gibi kısa bir sürede tek bir konuma çöker. Böylece ibre ya da kedi için belirli bir konum elde edilir.
Yerelleşme merkezi rastgele seçilir ve bu seçimin olasılığı standart kuramın ölçüm olasılıklarıyla uyumlu olacak biçimde kurulur; böylece model ölçüm istatistiklerini yeniden üretir. Kuramın standart kuramdan ayrıldığı yer, süperpozisyonların büyük sistemlerde sonsuza kadar korunmamasıdır; bu da deneyle sınanabilir küçük sapmalar öngörür.
Sınır: yerelleşme sıklığı ve genişliği kuramın serbest parametreleridir; yukarıdaki değerler önerilen seçimdir ve sonradan deneyle sınanmıştır.
Sonra: Modelin sürekli sürümü (CSL) ve deneylerle sınanması Stanford Encyclopedia of Philosophy'deki "Collapse Theories" girdisinde derlenmiştir: bu girdiye göre deneyler, 10⁻⁷ m genişliğinde yerelleşme için sıklığa bugün 10⁻¹³ s⁻¹ dolayında bir üst sınır koymaktadır.
Kuantum durum indirgenmesini (çöküşü), iki kütle dağılımının uzay-zamana verdiği geometri farkına bağlayarak anlatan öneri.
Penrose'un çıkış noktası ölçüm problemidir: kuantum kuramı bir sistemi birden çok durumun süperpozisyonu olarak tanımlayabilir, ama ölçüm tek bir sonuç verir. Penrose'a göre bu, kuantum kuramı ile genel göreliliğin birlikte ele alınmasını gerektirir. Gerekçesi şudur: iki ayrı konumda bulunan bir kütlenin süperpozisyonu, iki farklı uzay-zaman geometrisinin süperpozisyonu anlamına gelir.
Öneri şudur: bu iki geometri arasındaki fark büyüdükçe süperpozisyon kararsız hâle gelir ve belirli bir süre sonra iki durumdan birine çöker. Süre, iki kütle dağılımı arasındaki gravitasyonel öz-enerji farkına, E_G, bağlıdır: yaklaşık τ ≈ ħ/E_G. Sözle: fark küçükse (küçük kütle, küçük yer değiştirme) süre çok uzundur ve süperpozisyon fiilen korunur; fark büyükse (büyük kütle, büyük yer değiştirme) süre çok kısadır.
Böylece çöküşün gerçekleşme zamanı bir kütle ve yer değiştirme ölçeğine bağlanır; bu ölçekler ölçüm aygıtının ya da çevrenin özellikleriyle değil, durumun kendi uzay-zaman yapısıyla tanımlanır.
Penrose bu sürecin ölçüm aygıtından bağımsız ve nesnel olduğunu savunur: çöküş, bir gözlemciyi ya da çevreyle dolanmayı (dekoherensi) gerektirmez. Öneri bu yönüyle çöküşü çevresel dekoherensle anlatan yaklaşımlardan ayrılır. Penrose çöküşü, durumun kendi geometrik farkından doğan bir olay sayar; ölçüm düzeneğinin ayrıntıları bu hesapta rol oynamaz.
Sınır: bu bir kuramsal öneridir, deneysel bir sonuç değildir; çöküş süresi hesabının tam biçimi ve hangi durumlara çökeceği sorusu makalenin ele aldığı sorunlar arasındadır. Benzer bir gravitasyon bağlantılı yerelleşme önerisi Diósi tarafından da yapılmıştır.
Bu özet makalenin kendi özetine ya da metnine bakılmadan, bilinen bir anlatıma dayanarak yazıldı; kaynağa bakarak gözden geçirilmelidir.
Sonra: Bu öneri Diósi–Penrose modeli olarak da anılır; Stanford Encyclopedia of Philosophy'ye göre modelin basit biçimi 2021'de bir yeraltı laboratuvarında yapılan deneyle (Donadi ve ark.) çürütülmüştür.
59. İlişkisel Kuantum Mekaniği ve QBism
Ana soru: Durum gözlemciye göre mi tanımlanır, öznel olasılık mıdır?
Kuantum durumu (dalga fonksiyonu) neyi tanımlar: dünyayı mı, bir gözlemcinin bilgisini mi, bir ajanın beklentisini mi? İlişkisel kuantum mekaniği durumu iki sistem arasındaki ilişkiye bağlı sayar; her sistem başka sistemler için ayrı bir durum taşıyabilir. QBism ise Born kuralının olasılıklarını ölçümü yapan ajanın öznel, kişisel olasılıkları olarak alır. İkisi de durumun gözlemciden bağımsız olduğu fikrini bırakır, ama gözlemcinin rolünü farklı yerleştirir.
Kuantum durumunun gözlemciden bağımsız olmadığını, bir sistemin başka bir sisteme göre tanımlandığını savunan ilişkisel kuantum mekaniği önerisi.
Rovelli ölçüm problemi diye anılan rahatsızlığı, Einstein öncesi Lorentz dönüşümlerinin yarattığı rahatsızlığa benzetir. O rahatsızlık gözlemciden bağımsız zaman kavramından geliyordu. Rovelli, kuantum mekaniğindeki rahatsızlığın da yanlış bir kavramdan, gözlemciden bağımsız bir sistem durumu (ya da fiziksel niceliklerin gözlemciden bağımsız değerleri) kavramından kaynaklandığını öne sürer.
Bu yüzden "kuantum mekaniğinin yorumu" sorusunu başka biçimde kurar: amaç, kuramın biçimciliğini birkaç basit fiziksel postülattan türetmektir. Bunun için kuantum mekaniğini bilgi kuramı terimleriyle yeniden formüle etmeyi ele alır.
Önerilen çerçevede bütün sistemler eşdeğerdir. Gözlemleyen ve gözlemlenen arasında ayrım yoktur; herhangi bir fiziksel sistem bir başka sistem için "gözlemci" olabilir. Kuram yalnızca sistemlerin birbiri hakkında sahip oldukları bilgiyi, yani birbirlerine göre durumlarını, anlatır. Buna rağmen makale kuramın tam olduğunu savunur.
Makale ayrıca, bu bilgi kuramsal formülasyonun dalga fonksiyonunun çökmesini ek bir fiziksel süreç saymadan anlatabileceğini savunur: ölçüm, ölçen sistemin ölçülen sistem hakkında bilgi edinmesidir ve bu bilgi o ölçen sisteme göredir. Aynı iki sistem, ölçüme katılmayan üçüncü bir gözlemci için dolanık bir süperpozisyon olarak betimlenebilir. Bu iki betim çelişki değil, iki ayrı bakış noktasına aittir. Yazar bu yüzden 'sistemin durumu' sözünün her zaman bir başka sisteme göre söylendiğini vurgular.
Sınır: bu bir yorum önerisidir; kuramın deneysel öngörülerini değiştirmez. Ayrıca iki gözlemcinin aynı olaya farklı durumlar atfetmesi, bu çerçevede çelişki sayılmaz; bu nokta sonraki tartışmaların konusu olmuştur.
Sonra: Yaklaşımın ayrıntılı bir dökümü Stanford Encyclopedia of Philosophy'deki "Relational Quantum Mechanics" girdisindedir. Wigner'ın arkadaşı türü düşünce deneyleri bu yorumun sınandığı başlıca zemin olmuştur.
Kuantum durumunu ajanın öznel olasılıklarına bağlayan QBist yorumunu tanıtan ve kuantum "yerel olmama"sının bu yorumda nasıl ortadan kalktığını gösteren makale.
Makale kuantum mekaniğinin QBist yorumuna bir giriştir. Yazarlar, bu yorumun son doksan yılda kuantum temellerini uğraştıran paradoksları, bilmeceleri ve sözde sorunları kaldırdığını öne sürer. Örnek olarak kuantum "yerel olmama" sorununun bu yorumda nasıl ortadan kalktığını ayrıntılı biçimde gösterirler.
QBism'in çıkış noktası şudur: Born kuralının verdiği olasılıklar, ölçümü yapan ajanın kendi öznel (Bayesçi) olasılık değerleridir; kuantum durumu da dünyanın gözlemciden bağımsız bir betimi olarak değil, ajanın kendi beklentilerinin bir özeti olarak ele alınır. Ölçüm ajanın dünyaya yaptığı bir eylem, sonuç ise ajanın deneyimidir. Ölçümden sonra durumun değişmesi, ajanın bilgisini güncellemesidir.
Yerel olmama tartışmasında makale şunu savunur: Bell testlerinde bir taraftaki ölçüm sonucunun öbür taraftaki ajanın beklentisini güncellemesi, uzakta bir şeyin anında etkilendiği anlamına gelmez; çünkü güncellenen şey fiziksel bir durum değil, ajanın kişisel olasılıklarıdır.
Yazarlar QBism'i bir yorum olarak sunar; kuantum mekaniğinin matematiksel biçimciliğinde değişiklik önermezler. Değişen, biçimciliğin neyi tasvir ettiği sorusuna verilen cevaptır. Bu yüzden Bell eşitsizliklerinin ihlali gibi deneysel sonuçlar QBism için de aynen geçerlidir ve yorum bunları kendi diliyle yeniden anlatır. Makalenin amacı bir okur için giriş sağlamaktır; ayrıntılı matematiksel türetmelerin yerine yorumun temel hareketlerini ve yerel olmama örneğini sunar.
Sınır: QBism bir yorumdur; kuramın öngörüleri standart kuantum mekaniğininkilerle aynı kalır, deneyle diğer yorumlardan ayrılamaz. Yaklaşıma yöneltilen başlıca eleştiriler, kuantum durumunun öznelliğinin nasıl bir fiziksel gerçeklik anlayışıyla uyuşacağı üzerinedir; bu tartışmalıdır.
Sonra: Yaklaşımın diğer pragmatist yorumlarla birlikte derlemesi Stanford Encyclopedia of Philosophy'deki "Quantum-Bayesian and Pragmatist Views of Quantum Theory" girdisindedir.