Транзакционная интерпретация квантовой механики: волны прошлого и будущего.

Введение

Интерпретация квантовой механики

Транзакционная интерпретация квантовой механики (TIQM) рассматривает волновую функцию стандартного квантового формализма и её комплексное сопряжение как запаздывающие (движущиеся вперед во времени) и опережающие (движущиеся назад во времени) волны, которые формируют квантовое взаимодействие как «рукопожатие» или транзакцию Уиллера — Фейнмана. Она была впервые предложена в 1986 году Джоном Г. Крамером, который утверждает, что она помогает развить интуитивное понимание квантовых процессов. Он также полагает, что она позволяет избежать философских проблем, связанных с копенгагенской интерпретацией и ролью наблюдателя, а также разрешает различные квантовые парадоксы. TIQM послужила незначительным сюжетным элементом в его научно-фантастическом романе «Мост Эйнштейна». В последнее время он также утверждал, что TIQM согласуется с экспериментом Афшара, в то время как копенгагенская интерпретация и интерпретация множества миров — нет. Существование как опережающих, так и запаздывающих волн в качестве допустимых решений уравнений Максвелла было исследовано в теории поглотителей Уиллера — Фейнмана. Крамер возродил их идею о двух волнах для своей транзакционной интерпретации квантовой теории. В то время как обычное уравнение Шрёдингера не допускает опережающих решений, его релятивистская версия допускает, и именно эти опережающие решения используются в TIQM. В TIQM источник излучает обычную (запаздывающую) волну, движущуюся вперед во времени, но также излучает опережающую волну, движущуюся назад во времени; более того, приемник, находящийся в более поздний момент времени, также излучает опережающую волну, движущуюся назад во времени, и запаздывающую волну, движущуюся вперед во времени. Квантовое событие происходит, когда «рукопожатие» — обмен опережающими и запаздывающими волнами — запускает формирование транзакции, в ходе которой передаются энергия, импульс, угловой момент и т. д. Квантовый механизм, лежащий в основе формирования транзакций, был явно продемонстрирован на примере передачи фотонов между атомами в разделе 5.4 книги Карвера Мида «Коллективная электродинамика». В этой интерпретации коллапс волновой функции не происходит в какой-либо конкретный момент времени, а является «невременным» и происходит на протяжении всей транзакции, а процесс излучения/поглощения является симметричным по времени. Волны рассматриваются как физически реальные, а не просто как математический инструмент для записи знаний наблюдателя, как в некоторых других интерпретациях квантовой механики. Философ и писатель Рут Кастнер утверждает, что волны существуют как возможности вне физического пространства-времени и, следовательно, необходимо принимать эти возможности как часть реальности. Крамер использовал TIQM при обучении квантовой механике в Университете Вашингтона в Сиэтле.

The transactional interpretation of quantum mechanics (TIQM) takes the wave function of the standard quantum formalism, and its complex conjugate, to be retarded (forward in time) and advanced (backward in time) waves that form a quantum interaction as a Wheeler–Feynman handshake or transaction. It was first proposed in 1986 by John G. Cramer, who argues that it helps in developing intuition for quantum processes. He also suggests that it avoids the philosophical problems with the Copenhagen interpretation and the role of the observer, and also resolves various quantum paradoxes. TIQM formed a minor plot point in his science fiction novel Einstein's Bridge. More recently, he has also argued TIQM to be consistent with the Afshar experiment, while claiming that the Copenhagen interpretation and the many worlds interpretation are not. The existence of both advanced and retarded waves as admissible solutions to Maxwell's equations was explored in the Wheeler–Feynman absorber theory. Cramer revived their idea of two waves for his transactional interpretation of quantum theory. While the ordinary Schrödinger equation does not admit advanced solutions, its relativistic version does, and these advanced solutions are the ones used by TIQM. In TIQM, the source emits a usual (retarded) wave forward in time, but it also emits an advanced wave backward in time; furthermore, the receiver, who is later in time, also emits an advanced wave backward in time and a retarded wave forward in time. A quantum event occurs when a "handshake" exchange of advanced and retarded waves triggers the formation of a transaction in which energy, momentum, angular momentum, etc. are transferred. The quantum mechanism behind transaction formation has been demonstrated explicitly for the case of a photon transfer between atoms in Sect. 5.4 of Carver Mead's book Collective Electrodynamics. In this interpretation, the collapse of the wavefunction does not happen at any specific point in time, but is "atemporal" and occurs along the whole transaction, and the emission/absorption process is time symmetric. The waves are seen as physically real, rather than a mere mathematical device to record the observer's knowledge as in some other interpretations of quantum mechanics. Philosopher and writer Ruth Kastner argues that the waves exist as possibilities outside of physical spacetime and that therefore it is necessary to accept such possibilities as part of reality. Cramer has used TIQM in teaching quantum mechanics at the University of Washington in Seattle.

Прогресс по сравнению с предыдущими интерпретациями

TIQM явно нелокальна и, как следствие, логически согласуется с контрафактной определенностью (CFD) – минимальным реалистическим допущением. Утверждается, что транзакционная интерпретация предполагает физический коллапс и является симметричной относительно времени. Транзакционная интерпретация поверхностно похожа на двухвекторный формализм (TSVF), берущий начало в работе Якира Ахаронова, Питера Бергмана и Джоэла Лебовица 1964 года. Однако, существуют важные различия: TSVF лишен подтверждения и, следовательно, не может предоставить физический референт для правила Борна (в отличие от TI). Кастнер критиковал некоторые другие интерпретации, симметричные относительно времени, включая TSVF, за онтологически непоследовательные утверждения. Кастнер разработал новую релятивистскую транзакционную интерпретацию (RTI), также называемую возможностной транзакционной интерпретацией (PTI), в которой само пространство-время возникает посредством транзакций. Предполагается, что эта релятивистская транзакционная интерпретация может обеспечить квантовую динамику для программы причинных множеств.

Обсуждение

В 1996 году Тим Модлин предложил мысленный эксперимент, основанный на эксперименте Уилера с запаздывающим выбором, который обычно рассматривается как опровержение TIQM. Однако Кастнер показал, что аргумент Модлина не является смертельным для TIQM. В своей книге "Квантовое рукопожатие" Крамер добавил иерархию в описание псевдо-времени, чтобы парировать возражение Модлина, и отметил, что некоторые аргументы Модлина основаны на некорректном применении интерпретации знания Гейзенберга к транзакционному описанию. Транзакционная интерпретация подвергается критике. Ниже представлен частичный список критики и некоторые ответы на нее: