Mange-Verden fortolkningen (MWI) er en tilgang til kvantemekanikken, ifølge hvilken der foruden den verden vi kender direkte, er mange andre tilsvarende verdener som eksisterer parallelt på samme sted og tid. Eksistensen af de andre verdener gør det muligt at fjerne tilfældighed og virkning på afstand fra kvanteteorien og dermed fra al fysik.
Den grundliggende ide i MWI, der går tilbage til H. Everett, er at der er myriader af verdener i universet ved siden af den vi kender til. Det betyder specielt, at hver gang der udføres et kvante-eksperiment, der har flere mulige udfald, hver med en sandsynlighed forskellig fra nul, så virkeliggøres alle de mulige udfald, men i hver sin verden - selv om vi kun observerer udfaldet i vores egen verden. Begrebet "kvante-eksperiment" skal i den forbindelse forstås meget bredt, som noget der finder sted overalt, og ikke kun i laboratoriet.
MWI består af to dele:
- i. En matematisk teori der beskriver udviklingen i tid for hele universets kvantetilstand.
- ii. En forskrift der angiver forholdet mellem universets kvantetilstand og vore erfaringer.
En verden er totaliteten af makroskopiske objekter: stjerner, byer, mennesker, sandkorn osv. - i en udelukkende klassisk beskrevet tilstand.
Denne definition er baseret på den almindelige opfattelse af begrebet verden, som vi mennesker har.
Begrebet "verden" hører i MWI til teoriens del (ii) - dvs. det er ikke en præcist defineret matematisk størrelse, men et ord der defineres af os selv som sansende væsener, idet vi beskriver vore erfaringer. Når vi refererer til den "klassisk beskrevne tilstand" af f.eks. en kat, så betyder det at positionen og tilstanden af katten (levende, død, smilende osv.) er maksimalt specificeret i overensstemmelse med vor evne til at skelne mellem alternativer, og at denne specifikation svarer til et klassisk billede - f.eks. er en superposition som "både levende og død" ikke tilladt i en enkelt verden.
I MWI er selve begrebet "verden" altså grundliggende i overensstemmelse med almindelige menneskers dagligdags oplevelse af verden - men der er nogle ret vigtige forskelle:
Opfattelsen af verden som værende alt hvad der eksisterer gælder ikke i MWI. Her er "alt hvad der eksisterer" identisk med universet, og der er kun et univers. Dette univers omfatter mange verdener svarende til den vi lever i.
I vore dage ved alle, at objekter består af mikroskopiske elementarpartikler, og man er derfor tilbøjelig til at tro, at verden kan defineres mere præcist som totaliteten af alle disse partikler. I MWI er dette imidlertid ikke korrekt. Mikroskopiske partikler kan være i en superposition, mens objekter i en verden ikke kan være det!
De fleste mennesker tror, at vores nuværende verden har en unik fortid og fremtid. Men i MWI er det anderledes: den nuværende verden er ganske vist forbundet med en enkelt unik verden i fortiden, men til en flerhed af verdener i fremtiden.
"Jeg" er et objekt, som Jorden, en kat osv. "Jeg" er defineret på et bestemt tidspunkt ved en komplet (klassisk) beskrivelse af tilstanden i min krop og hjerne. "Jeg" og "Mogens" betegner ikke det samme. For øjeblikket er der mange forskellige "Mogens'er" i forskellige verdener (en i hver) - men det er meningsløst at sige, at der er et andet "jeg" i dette øjeblik. Jeg har en bestemt, veldefineret fortid: jeg er forbundet med en bestemt "Mogens" i 2005. Men jeg har ikke nogen veldefineret fremtid: jeg er forbundet med en flerhed af "Mogens'er" i 2010. Inden for rammerne af MWI er det meningsløst at spørge: hvilken Mogens vil jeg være i 2010? Jeg er forbundet med dem alle. Hver gang jeg udfører et kvante-eksperiment (med flere mulige resultater) ser det ud til for mig, at jeg får et enkelt, bestemt resultat. Men kun den Mogens, der får dette resultat, tænker sådan. Imidlertid kan denne Mogens ikke identificeres som den eneste Mogens efter eksperimentet. Den Mogens der var før eksperimentet, er forbundet med alle Mogens'er, der får alle de mulige resultater.
Grundlaget for overensstemmelsen mellem universets kvantetilstand (bølgefunktionen) og vores erfaring er den beskrivelse fysikerne giver inden for rammerne af standard kvanteteori for objekter der består af elementarpartikler. Samme slags elementarpartikler er identiske. Derfor er essensen af et objekt kvantetilstanden af dets partikler, og ikke partiklerne selv. Et sæt elementarpartikler kan i den ene kvantetilstand være en kat, og i en anden være et lille bord. Vi kan dog ikke nedskrive en nøjagtig bølgefunktion for en kat. Vi kender med rimelig tilnærmelse bølgefunktionen for visse elementarpartikler, der findes i atomkernen. Bølgefunktionen for elektronerne og atomkernerne, der tilsammen udgør et atom, kendes med endnu større præcision. Molekylers bølgefunktion er ret godt udforsket. Meget vides også om biologiske celler, så fysikere kan nedskrive en skitse af en celles kvantetilstand. Dette er naturligvis vanskeligt, fordi der er et utal af molekyler i en celle. Ved hjælp af celler kan vi konstruere forskelligt væv, og endelig hele legemet af en kat.
I denne konstruktion drejer det sig om kvantetilstanden af et objekt i en bestemt tilstand og position. I overensstemmelse med vores definition af en verden, er katten i en bestemt tilstand i hver af disse verdener: enten levende eller død. Schrödinger's berømte eksperiment med katten fører her til en opsplitning i forskellige verdener allerede inden boksen åbnes.
Der eksisterer altså mange verdener parallelt i universet. Selv om alle verdener er af samme fysiske størrelse, og sansende væsener i hver verden føler sig akkurat lige så virkelige som i enhver anden verden, er nogle verdener i en vis forstand større end andre. Denne egenskab kan vi kalde målet af eksistens af en verden. Målet af eksistens af en verden kvantificerer dens evne til at interferere med andre verdener i et tankeeksperiment, og er basis for at introducere sandsynlighed i MWI.
"Jeg" har også et mål af eksistens. Det udgøres af summen af "mål af eksistens" for de forskellige verdener hvori jeg eksisterer. På samme måde kan man definere målet af eksistens for den verden jeg iagttager. Læg mærke til, at jeg ikke direkte erfarer målet af min eksistens. Jeg føler den samme vægt, ser det samme lys osv. - uanset hvor lille mit mål af eksistens måtte være.
Der er en alvorlig vanskelighed med begrebet sandsynlighed i MWI - i en deterministisk teori som denne, er den eneste mulige mening med sandsynlighed et spørgsmål om uvidenhed, men der er ikke nogen relevant information, en iagttager der udfører et kvante-eksperiment kan være uvidende om! Universets kvantetilstand på et bestemt tidspunkt specificerer kvantetilstanden på et hvilket som helst andet tidspunkt. Hvis jeg har tænkt mig at udføre et kvante-eksperiment med to mulige udfald, således at standard kvantemekanik forudsiger sandsynligheden 1/3 for udfaldet A og 2/3 for udfaldet B - så følger det af MWI, at der både vil eksistere en verden hvori udfaldet er A, og en verden hvori udfaldet er B; det er meningsløst at spørge: "Hvad er sandsynligheden for at jeg vil få udfaldet A frem for B?". Det er det, fordi "jeg" vil være forbundet med begge "Mogens'er" - den ene der observerer A, og den anden der observerer B.
Den fornuftige grund til at antage MWI er, at den undgår bølgefunktionens kollaps. Postulatet om bølgefunktionens kollaps er en fysisk lov der adskiller sig fra al anden fysik med hensyn til to aspekter: der er tale om egentlig tilfældighed, og det indebærer en eller anden form for virkning over afstand. Ifølge kollaps-postulatet er resultatet af et kvante-eksperiment ikke determineret af begyndelsestilstanden af universet før eksperimentet: kun sandsynlighederne er bestemt af begyndelsestilstanden. Men vi behøver ikke antage at "naturen spiller terninger".
MWI er en deterministisk teori for et fysisk univers der forklarer hvorfor en verden forekommer at være indeterministisk for menneskelige iagttagere.
Mogens Michaelsen
http://mogmichs.blogspot.com/
Ingen kommentarer:
Send en kommentar