many worlds
DESCRIPTION
En bild av vårt universum. Many Worlds. Ingvar Lindgren. Einsteins Nobelföreläsning på Liseberg, 11 juli 1923. Einstein. Bohr. disputerar om kvantmekanikens tolkning. Köpenhamnsskolan. Bohr, Heisenberg, Pauli. Mätprocessen enligt Köpenhamnsskolan. Resultat. Vågfunktion. i. M. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Many Worlds
En bild av vårt universum
Ingvar Lindgren
Einsteins Nobelföreläsning på Liseberg, 11 juli 1923
Einstein
disputerar om kvantmekanikens tolkning
Bohr
Köpenhamnsskolan
Bohr, Heisenberg, Pauli
Vågfunktion
cii
Resultat
iM
Vågfunktionen för ett system kan uttryckas som en överlagring (superposition – entanglement) av egentillstånd till en viss storhet (observabel).
Mätprocessen enligt Köpenhamnsskolan
Vid mätning av observabeln övergår systemet momentant och slumpmässigt till ett egentillstånd till observabeln ().
Sannolikheten för ett visst mätresultat är |ci|2 ”God plays dice”
Max Borns sannolikhetstolkning
Kollaps av vågfunktionen
EPR-paradoxenEinstein-Podolsky-Rosen 1935
Gömda variabler? Bells olikhet
Tvåfotonsönderfall
J=0
J=0
Fotonerna har motriktad polarisation. Enligt Köp.tolkningen har fotonerna ingen bestämd polarisation, innan polarisationsriktningen har mätts. Överlagring av egentillstånd
cii iVid mätning får fotonen en bestämd polarisation. Mätning på detektor 1 avgör vilket resultatet på detektor 2 blir.
Schrödingers katt
Strålning från ett radioaktivt material utlöser en laddning som dödar katten.
Innan man gör en observation, är katten enligt Köp. tolkningen i en överlagring av dött och levande tillstånd.
Problem med Köpenhamnstolkningen
• Mätprocessen kräver en extern observatör Kan inte tillämpas på hela universum
• Kollaps av vågfunktionen följer inga kända lagar
• Borns statistiska tolkning extra antagande,följer inte av modellen.
• Artificiell gräns mellan mikroskopiska och makroskopiska system
Mätsystemet kvantmekaniskt
påverkas av växelverkan med systemet.
Hugh Everett
Hugh Everetts tolkningRev. Mod. Physics 29, 454 (1957)
S M
S1 M1
S2 M2
John Wheeler
En observatör är kopplad till en specifik gren – ser inte andra grenar. Alla grenar finns kvar efter mätningen. Ingen kollaps av vågfunktionen.
Everett kallade detta ”relative-state model”
DeWitt införde omkr 1970 termen ”Multiple Worlds”.
Hugh Everetts tolkningRev. Mod. Physics 29, 454 (1957)
S M
S1 M1
S2 M2
O1
O1
Växelverkan med omgivningen leder till ”stabila grenar”, som inte har kontakt med varandra – ”Separata världar”. Alla komponenter av vågfunktionen finns kvar, men enskild observatör uppfattar det som kollaps av vågfunktionen.
”Quantum Darvinism”
M E
S1 M1
S2 M2
E
E
S
O1
O2
Vitalt att ta hänsyn till växelverkan med omgivningen
Dekoherens (W.H. Zurek, H.D. Zeh ~1980)
Fördelar med Everett-DeWitt-modellen(med dekoherens)
Ingen makroskopisk observatör erfordras
Ingen kollaps av vågfunktionen
Ingen gräns mellan mikro- och makrokosmos
Borns statistiska tolkning följer logiskt (Zurek 2005)
Många experter anser detta vara den mest konskventa tolkningen av kvantmekaniken som hittills presenterats
Mätprocessen (enligt Köp. skolan) kräver en irreversibel process (räkneverk, fotografisk plåt)
Finns det helt irreversibla processer?I mikrikosmos är alla processer reversibla. Var går gränsen?
Reversibilitet ett statistiskt fenomenAlla processer har ngn grad av reversibilitet (om än mkt liten)
Då finns ingen absolut mätprocess och ingen absolut kollaps av vågfunktionen
Personlig betraktelse
I princip finns alla komponenter av vågfunktionen kvar – superposition, entanglement (sedan urminnes tider) – men vissa komp. kan vara ytterst små.
Har sådana små sannolikheter någon praktisk betydelse?
Tage Danielssons statistik
”Jag menar, före Harrisburg så var det ju ytterst osannolikt att det som hände i Harrisburg skulle hända, men så fort det hade hänt, rakade ju sannolikheten upp till inte mindre än 100 procent, så det var nästan sant att det hade hänt.”
Tage Danielssons statistik
”Risken för en upprepning är så liten att den är försumbar. Med det menas att risken finns inte, fast bara lite.”
Tage Danielssons statistik
”Tala alltid sanning, barn, sa våra föräldrar till oss. Det får vi inte säga till våra barn utan vi måste lära dom att alltid tala sannolikt. Att säga sannolikheten, hela sannolikheten och ingenting annat än sannolikheten.”
Liv
..............
Homosapiens
Universum – ett bifurkationsträd
..............
Sannolikheten för Liv Hom.sap. I.L otroligt liten.
(”Försumbar: Den finns inte - fast bara lite”)
. . . . . .
”Men när det väl har hänt, är sannolikheten 100 %, och det är nästan sant att det har hänt.”
I.L.
Liv
..............
Homosapiens
Universum – ett bifurkationsträd
..............
. . . . . .
Alla grenar på trädet finns kvar – ingen kollaps av vågfunktionen
”MANY WORLDS”
I.L.
..............
. . . . . .
LivHomosapiens
Mitt universum
”Antropiska principen””Quantum Darvinism”
Alla grenar på trädet finns kvar – ingen kollaps av vågfunktionen
”MANY WORLDS”
Men jag ser bara en gren av trädet – ”Min värld” För mig VERKAR det som kollaps av vågfunktionen
I.L.
Antropiska principen
Antropiska principen
Ingen tillfällighet att universum har de egenskaper det har.
Enligt den antropiska principen har universum just dessa egenskaper
för att vi människor ska ha kunnat skapas och utvecklas”
Om universum inte hade dessa egenskaper, skulle vi inte finnas till och inte kunna grubbla över saken.
(Dicke 1961, Brandon Carter, 1973)
Barrow and Frank, Oxford 1988
Brandon Carter
Hawking: A Brief History of Time (1988)
Hur startade det hela?
Så?
Big Bang
Eller så?
Cobe
satellit
Mikrovågs-bakgrundsstrålning
Cobe
WMAP
Avgörande ”bevis” för Big-Bang-hypotesen
Singularitet ~10-43 sek.
Vad innebär singularitet i tid och rum?
Att tiden kan skapas vid en viss tidpunkt är lika orimligt som att rummet kan skapas på en viss plats.
Logisk kullerbytta
Kräver yttre referens
När började tiden?
Big Bang
Här startar tid och rum
Universum ett svart hål?
Ett ”hål” i vad?
nature
Nature 246, 396 - 397 (14 December 1973); doi:10.1038/246396a0
Is the Universe a Vacuum Fluctuation?EDWARD P. TRYONDepartment of Physics and Astronomy, Hunter College of the City University of New York, New York, New York 10021
The author proposes a big bang model in which our Universe is a fluctuation of the vacuum, in the sense of quantum field theory. The model predicts a Universe which is homogeneous, isotropic and closed, and consists equally of matter and anti-matter. All these predictions are supported by, or consistent with, present observations.
Hawking-Hartle: The wave function of the universe Phys. Rev D28, 2960 (1983)
Hawking: A Brief History of Time (1988)
Ya. B. Zeldovich (~1970)
Vakuum-fluktuation i ett
Super-universum
Big Bang
Här startar tid och rum
Vakuumfluktuation sker spontant.
Ingen orsak
Totala energi-innehållet i universum exakt noll.
”Flat universe”
Det kan finnas parallella universa i ett
SUPERUNIVERSUM
Hugh Ross: Fingerprint of God Creator and the Cosmos
Martin Rees: Before the beginning
Barrow-Silk: The left hand of creation
I.L. Interpretation of Quantum Mechanics, http://fy.chalmers.se/~f3ail/
Peter Byrne: The Many Worlds of Hugh Everett, Sci. Amer. Nov. 2007
Stephen Hawking: A Brief History of Time
The universe in a nutshell
Life in the Universe
Hugh Ross: Fingerprints of God
Creation of the Cosmos
Henry F. Schaefer: Stephen Hawking, The Big Bang, and God
Martin Rees: Before the beginning
Barrow-Silk: The left hand of creation
Max Tegmark: Many lives in many worlds, Nature 448, 23 (2007)