Суперпозиции

В начале февраля 2018 года в  Брюссельском университете  Фрэнсис Хейлиген опубликовал свою знаменитую статью "Entanglement, symmetry breaking and collapse: correspondences between quantum and self-organizing dynamics". Она, скорее всего, ознаменовала научную революцию посредством перехода от исследования физических процессов посредством открытых неравновесных систем, которые ещё называют диссипативными, к применению этой методологии в гуманитарных науках.

Сам Фрэнсис занимался моделированием компьютерных систем и так пришел к исследованиям открытых неравновесных систем.

Я же всю жизнь занимался психологической топологией и через неё уперся в открытые неравновесные системы. То есть, хочешь жни, хочешь куй - всё равно окажешься в неравновесном состоянии.

Далее в переведенной мной статье он рассказывает сначала о переходе от классической физики Ньютона к квантовой теории, затем рассказывает о соответствии её методологии для изучения макропроцессов. Разумеется, он, как настоящий математик не смог обойтись без математических символов, которые могут для не подготовленных читателей вызвать некоторое недоумение.

Дорогие друзья! Когнитивный (мыслительный) процесс нелинеен. Он тоже является открытой неравновесной системой, поэтому тупо запомните рассуждения Фрэнсиса и его символическое изложение. Спустя время ваше подсознание их перелопатит и вернет вам в приемлемом для вас виде.

Поскольку слово суперпозиция тоже сильно отталкивает, я расскажу вам сначала несколько примеров из мыслительных процессов посредством символов, а затем при помощи психологической топологии. Этот термин станет совершенно простым как вечерняя чашечка ароматного чая с кусочком песочного печенья. А есть некоторые процессы, которые можно сравнить только с оргазмом но о них я напишу в завершающей статье через пять дней.

Типичная загадка частных школ для отсева дебилов, у которых не возникают даже символы вовремя когнитивного процесса: у нас пять птичек. Воробей, синица, утка, голубь и соловей. Какая лишняя в списке?

Типичный дебил рассуждает так: птичка должна быть маленькой, поэтому правильный ответ утка, она жирная, толстая, к тому же плавает. Скорее всего она не птичка. Правда голубь тоже великоват, но предположим что разбухший воробушек. Это знаковый когнитивный процесс. В каждом последующем знаке мысль благополучно умирает не оставляя следа. Поэтому идиотов с такими рассуждениями берут только в российские частные школы за деньги. Ведь им не нужно образование! Если папа начальник, то должность сынку - дебилу/дочери-дуры всегда найдется.

Нормальный ребенок, как моя дочь с символическими структурами в голове ответит совершенно машинально вопросом на вопрос: какая утка? газетная или больничная? У неё в голове символ газетной утки и больничной находятся в одно и то же мгновение, причем эти противоречивые мысли длятся во времени вытесняя друг друга. 

Утка одновременно является медицинской, которую она видела в больнице, где я лежал с перебитым позвоночником и газетной, которые активно собирает моя жена, совершенно не подвергая их верификации. А я в присутствии дочери регулярно рассказываю своей любимой жене, что газетная утка не стоит ломанного яйца и выеденного гроша.

В голове моей дочери длятся два взаимоисключающих друг друга символа. То утка становится отхожим местом, то сплетней. Вот это нестабильное состояние символа утки прыгающее от символа больничной боли и нужды к вранью и лжи называется суперпозицией. 

А процесс превращения утки из больничной в газетную и обратно называется коллапсом. Мысль не получив определенность не может прекратиться и мечется переходя из одного состояния в другое.

Это описание элементарного квантового когнитивного взаимодействия. Совсем интересно становится когда между ушами начинают коллапсировать не просто символы, а пространства. Тогда мы плавно переходим к психологической топологии.

Я воспринимаю утку как нескончаемую боль перебитого позвоночника, постоянные попытки воспользоваться уткой, опостылевшее пространство палаты, отбираюшие у меня семью. И несмотря на то, что дом всего в нескольких остановках, он разорван с моим местом мучения. Палата и квартира находятся в совершенно разных пространствах и боль вызывает не столько сломанный позвонок, сколько разрыв в топологии моей психической жизни - я не могу находиться в двух местах одновременно. 

В это же самое время мой мозг, удерживая первое состояние в виде множества точек двух не пересекающихся множеств коллапсирует в сторону газетной утки и рисует пространство лжи, в котором нет места для здоровой мыли. Несправедливость вранья и невозможность избавиться от него создают страшное напряжение.

Сколько пространств я создал? 

1. Пространство больничной палаты.

2. Пространство семьи

3. Пространство лжи

4. Пространство добра и справедливости

Не одно из них не имеет общих точек пересечения, идет мгновенный переход из одного пространства в другое. 

Так суперпозиция порождает коллапс мыслительного процесса, который ещё можно назвать когнитивным диссонансом.

Например:

1. Летчик люфтваффе, бомбивший Киев во время второй мировой войны, где гибли женщины и дети -последний мерзавец, а летчик ВКС, бомбивший сирийский город, где гибли женщины и дети - герой России.         

2. Киев мать городов русских. Почему он мать если он он?

3. Защитники Белого дома атаковали телестудию Останкино. Либо они не защитники, либо они ничего не атакуют.

4. Москва - столица пяти морей. Где? В каком пространстве? 

Всё это примеры когнитивного диссонанса или коллапсирования мыслительного процесса. Если человек пользуется инструментом между ушами путем создания знаков, уничтожающих мысль, он не впадает в когнитивный диссонанс для рождения новой мысли, и тем более, он не способен видеть топологию своего процесса мышления и создавать архитектуру систем.

Утка не может быть у меня в голове и газетной и больничной. Между ними нет никакого взаимного перехода. Они не только находятся в различных пространствах не имеющих общих точек пересечения, так ещё и не могут существовать одновременно. Этот процесс называется нелокальностью. Ведь больничная утка никогда не сможет стать газетной и наоборот!

Это конечно примитивный пример. Несколько отвлеченный от жизни. Но когда мы переходим в экономические неравновесные системы, то каждый из нас превращается в экономического агента, делающего выбор из использования собственных ресурсов. Вы начинаете принимать решения от которых зависит ваше благосостояние. Когда же вы делаете переход в политические процессы, то на карту ставится ваша жизнь, потому что последнее политическое события всегда являются первыми событиями войны.

Так что, казалось бы, птичий бред архитектора систем а результаты могут весьма многообещающими.  

Короче идите и поинтересуйтесь у своего дитя насчет утки. Если начнет гнать дуру, то в старости есть будет нечего. Заставляйте читать мои тексты. Я всегда начинаю свои рассказы разрушая знаки, перехожу на символические структуры, включаю движок времени, рассыпаю мысль по точкам локализации для создания топологического пространства и толкаю людей к включению лампочки между ушами. А эти подонки мне ещё флаги ставят! 

  Основа квантовой концепции

 

"Вероятно, самое фундаментальное различие между квантовой теорией и классической теорией некоторой физической системы состоит в том, что квантовая модель подчиняется принципу суперпозиции. 

Это означает, что для любых двух состояний a и b системы, которую можно выделить, существует некоторое третье состояние a + b, называемое суперпозицией a и b. Это состояние суперпозиции обладает свойствами, которые каким-то образом объединяют свойства a с свойствами b.

 Другими словами, это состояние не находится между a и b, это как-то как a, так и b. 

Например, предположим, что возможными состояниями вашей системы являются | black> и | white>. Классически вы можете ожидать, что существует отдельное состояние «inbetween», такое как | серый>. Но в квантовой теории всегда будет состояние суперпозиции | black> + | white>, которое иногда будет казаться черным, а иногда и белым, но никогда не серым. 

Название «суперпозиция» происходит от представления квантовых состояний как волновых функций. Здесь квантовые системы рассматриваются как волны, распространяющиеся по пространству с разной интенсивностью (в конечном счете определяющие вероятности нахождения системы) в разных положениях. 

Наложение двух волн означает, что вы добавляете интенсивности для каждой из позиций, чтобы получить общую третью интенсивность комбинированной волны для этой позиции. 

Если бы одна волна имела бы ненулевую интенсивность только в области a (что означает, что вероятность ее нахождения вне этой области равна нулю), а другая в области b, то наложенная волна будет присутствовать как в a, так и в b, но нигде иначе - независимо от того, насколько далеко расположены эти два пространства.

 Это означает, что частица в определенном смысле распределена по этим двум регионам, как бы находящаяся в обоих одновременно. Эта операция сложения волновых функций прямо обобщается на добавление векторов, которые образуют эквивалентное математическое представление квантовых состояний.

 Тогда принцип суперпозиции может быть выражен тем фактом, что множество всех состояний квантовой системы определяет конкретный тип векторного пространства, называемый «гильбертовым пространством».

 Это означает, что любая линейная комбинация состояний (векторов) определяет другое возможное состояние (вектор) в пространстве состояний системы. Тем не менее нам не нужен формализм пространства Гильберта, чтобы понять основное понятие суперпозиции: для любых двух разных состояний системы существует по крайней мере одно другое состояние, которое не является ни тем, ни другим, но которое каким-то образом обладает свойствами и то и другое.

 Эта амбивалентность создает внутреннюю неопределенность в основе любой квантовой теории. Но как может быть что-то одновременно черно-белое? В конечном счете, двусмысленность разрешается процессом наблюдения.

 Когда выполняется эксперимент, чтобы определить, какой цвет системы, результатом может быть только один из цветов. Это означает, что состояние суперпозиции black + white даст либо результат «белый», либо результат «черный». Однако мы не можем заранее предсказать, какой результат он будет.

 Это подводит нас к еще одной ключевой черте квантовой теории: неопределенности.

 Состояние, в котором свойство, подлежащее наблюдению, имеет определенное значение, называется «собственным состоянием».

 Если система не находится в состоянии суперпозиции, но в таком собственном состоянии (например, она находится в состоянии черного), тогда вероятность результата черного будет равна 1. Однако, поскольку существует множество суперпозиций, чем собственные состояния, в большинстве случаев общий случай, квантовая система будет находиться в состоянии суперпозиции для конкретной функции, которую мы хотим определить.

 Поэтому мы не можем сказать, какой результат будет производить наблюдение. Учитывая конкретную форму векторной или волновой функции, мы можем просто вычислить вероятности различных результатов. С другой стороны, если наблюдение повторяется, результат не изменится: черный остается черным. Это объясняется в квантовом формализме проекционным постулатом. Вектор черный + белый ортогонален ни черному вектору, ни вектору белого.

Когда наблюдение сделано, оно каким-то образом проецируется на один из его векторов.

 После проецирования на, скажем, черного цвета, состояние фактически становится идентичным тому, над которым оно было спроецировано (поскольку состояние зависит только от направления вектора, а не от его длины). Так что теперь он на 100% черный, без двусмысленности. Этот процесс традиционно называют коллапсом волновой функции.

Коллапс волновой функции

 Предположим, что волновая функция (представляющая собой состояние, эквивалентное векторному представлению) распределена по двум отдельным областям, одна соответствует черному, от одного до белого. Выполнение операции наблюдения заставляет волну выбрать один из двух возможных исходов: белый или черный. 

Это означает, что после наблюдения он полностью сосредоточен в одном регионе, скажем, на черном, в то время как он исчез из другого региона. Волна «рухнула» из более широкой области, покрывающей как черно-белую, так и меньшую, покрытую только черным. Эта «проекция» или «коллапс» представлена в квантовой механике как абстрактная математическая операция, а не как конкретный физический процесс. 

Поэтому коллапс предполагается происходить мгновенно, хотя на практике эксперимент, необходимый для наблюдения, конечно, потребуется некоторое время. Тем не менее, квантовая теория ничего не говорит о том, что должно произойти за это время; он только описывает состояние до (состояние суперпозиции) и после (прогнозируемого состояния) этой операции.

 Таким образом, коллапс волновой функции является еще одним весьма таинственным и противоречивым квантовым свойством: он как бы мгновенно «скачет» из одной области в другую, не проходя через какие-либо промежуточные области.

 Это приведет нас к еще одной причудливой квантовой функции: нелокальности.

Нелокальность 

 Entanglement (запутывание) - это квантовое свойство, которое следует прямо из суперпозиции. 

Предположим, что у вас есть две квантовые системы (обычно частицы), x и y. Каждый из них может находиться в определенном состоянии, например. | x -black> и | y -white>. Состояние составной системы тогда | x -black> | y -white>. Но это составное состояние, описывающее систему, состоящую из x и y, также подчиняется принципу суперпозиции. Поэтому составная система может находиться в состоянии суперпозиции: | x -black> | y -white> + | x -white> | y -black>.

 Это означает, что если вы наблюдаете x и находите результат черного цвета, составное состояние будет свернуто в первую часть суммы: | x -black> | y -white>. Поэтому любое дальнейшее наблюдение y обязательно приведет к результату белого цвета. Однако, если первое наблюдение x получило белый результат, коллапс волновой функции заставил бы наблюдать, что y производит черный цвет.

 В этом случае мы говорим, что компоненты x и y запутаны, потому что наблюдение одного не может быть отделено от наблюдения другого. Перед наблюдением как х, так и y могли получить результат белый или черный. Но как только результат для одного из компонентов определяется, определяется и для другого.

 Результаты взаимно определяют друг друга и не могут быть распущены. Конечной квантовой концепцией, которую нам нужно ввести, является нелокальность. 

Предположим, что компоненты x и y разделены расстоянием в пространстве. Например, х может находиться в Брюсселе, а в Токио. Предположим, что обе системы запутаны, т. е. их составное состояние представляет собой суперпозицию двух состояний, каждая из которых характеризуется различными индивидуальными значениями (черный, белый) для каждого из компонентов. 

Наблюдение x в Брюсселе определит ценность его собственности (скажем, черного). Но поскольку крах волновой функции мгновенен, это означает, что в то же время значение y в Токио станет определяемым (в данном случае - белым). Результаты двух экспериментов коррелированы: всякий раз, когда один из них приводит к черному, другой должен обязательно приводить к белому.

Расстояние между двумя компонентами системы совершенно не имеет отношения к этому процессу. Следовательно, это не зависит от их локальности: коллапс не локален. Как будто квантовые процессы наблюдения игнорируют расстояние или пространство.

 Состояние неравновесной системы просто размазано или распределено в разных местах, независимо от того, насколько далеко или как близко расположены места друг от друга.

 На первый взгляд, нелокальность противоречит основному принципу теории относительности, в котором говорится, что сигналы не могут двигаться быстрее скорости света. В мгновенности коллапса подразумевается, что состояние y сводится к черному в тот самый момент, когда один из х определяется как белый. Это не оставляет времени для сигнала для поездки из Брюсселя в Токио, который «скажет» частице, что она должна рухнуть до своего черного состояния.

 Тем не менее, многочисленные эксперименты с запутанными системами, которые наблюдаются одновременно, подтвердили, что такой свернутый результат действительно возникает, прежде чем любой сигнал, движущийся со скоростью не быстрее, чем свет, мог достигнуть второго компонента.

 Разрушает ли квантовая теория доказательство теории относительности?

 Совсем нет, потому что все, что передается между этими двумя компонентами, не является «сигналом», в том смысле, что оно не может использоваться для передачи информации из одного местоположения в другое. Это было доказано математически с использованием различных вариантов квантового формализма.

 Мы можем понять этот результат более интуитивно, отметив, что наблюдатель в Токио не может определить, разрушился ли компонент на той стороне из-за некоторых измерений в Брюсселе. Когда Токийский наблюдатель измеряет свойство компонента, он / она найдет «черный» с вероятностью 50%, независимо от того, было ли предыдущее измерение проведено или не было выполнено в Брюсселе.

 Поиск «черного» в Токио может означать, что наблюдатель из Брюсселя обнаружил «белый» и, таким образом, свернул компонент Токио в «черное» состояние перед экспериментом в Токио. Но это может также означать, что наблюдатель из Токио разрушил систему до своего «черного» состояния в Токио, прежде чем произошел какой-либо эксперимент в Брюсселе.

 Местный эксперимент в Токио или Брюсселе не может определить, проводился или не проводился эксперимент в другом месте. Только после того, как мы соберем результаты нескольких таких экспериментов в обоих местах, мы сможем сделать вывод о корреляциях между их результатами, что компоненты были запутаны.

 И для этого вместе требуется передача информации со скоростью, не превышающей скорость света, что означает, что теория относительности не противоречит нелокальности.

 Итак, что нам нужно запомнить из квантовой теории, состоит в том, что системы могут находиться в некотором неопределенном состоянии суперпозиции, которая не является ни одной вещью, ни ее противоположностью, ни чем-то промежуточным, но в некотором смысле обе вещи в одно и то же время. 

Более того, результат наблюдения такого состояния суперпозиции принципиально не определен и может быть предсказан только статистически. После наблюдения состояние суперпозиции «сворачивается» к собственному состоянию, которое соответствует измеренному значению, и остается в этом состоянии, когда наблюдение повторяется.  Этот коллапс мгновенен, даже когда компоненты системы наблюдаются сколь угодно далеко друг от друга. Компоненты системы в состоянии суперпозиции называются запутанными.

 Коллапс означает, что запутанные компоненты мгновенно влияют друг на друга, независимо от расстояния между ними. Эта функция  называется нелокальной."  

Можно конечно предположить, что есть такое пространство, где пьяница Калашников с семью классами образования, не имеющий представления о технологии металлов, баллистики и опыта создания оружия смог свинтить автомат калашникова с уникальным сплавом. Который до сих пор в мире никто не смог повторить и создать  тут же не отходя от бутылки уникальный автоматный патрон калибром 7,62 более короткий чем винтовочный. Но вероятность существования такого пространства в физическом мире стремиться к нулю. Это пространство может существовать только в мозгах производителей уток.

А вот нахождение Хуго Шмайсера и 200 немецких оружейников в шарашке, где жрал водку комсорг Калашников и лез к изобретателям со своим идиотскими советами как раз говорит о вероятности близкой к ста процентам, что уникальный сплав и уникальный патрон сделали немцы.

Да и вообще почему утка не птица? И с чего вы решили что утка может быть газетной или больничной? Может это разбухший туалетный утенок?