Коротко — что происходит в опыте и как разные интерпретации это объясняют, затем какие эксперименты могли бы дать различимые предсказания.
1) Суть явления (очень сжато)
- Электрон в двухщелевом опыте описывается суперпозицией путей. Если нет информации о пути, амплитуды складываются и при накоплении появится интерференция.
- Если фиксируется «который-путь», частота фазовой связи (когерентность) между ветвями теряется и интерференция исчезает, потому что результирующая распределение — статистическая смесь, а не когерентная сумма.
2) Копенгагенская интерпретация
- Измерение — базовый, неделимый акт: волновая функция «коллапсирует» в один из собственных состояний наблюдаемой. Коллапс — недетерминированный, нелинейный и не описывается унитарной эволюцией Шрёдингера.
- Потеря интерференции объясняется самим фактом коллапса: наличие измерителя/регистрации приводит к переходу от суперпозиции к определённому пути.
3) Многомировая интерпретация (MWI)
- Универсальная унитарная эволюция: нет физического коллапса. При взаимодействии с детектором система+детектор становятся запутанными и «разветвляются» на некогерентные ветви, в каждой из которых наблюдатель видит конкретный результат.
- Интерференция исчезает для наблюдателя потому, что разные ветви больше не когерентны: координаты фазовой связи «перемещены» в степени свободы детектора/среды. Формально это та же динамика Шрёдингера, никаких дополнительных постулатов.
4) Декогеренция (теория, не отдельная «интерпретация»)
- Показывает механический путь утраты интерференции: взаимодействие с макросредой (детектором, фотонами и т.д.) приводит к экспоненциальному убыванию ненулевых элементов матрицы плотности в базисе путей. Для плотности системы $\rho$ офф‑диагонали гасятся: ${\rho }_{12}(t)\to 0$.
- Декогеренция объясняет практическое исчезновение интерференции и почему наблюдатель видит классическое исходное распределение, но сама по себе не даёт онтологического «коллапса» и не фиксирует происхождение вероятностей (не объясняет Born-правило полностью).
5) Что отличает эти объяснения одним предложением
- Копенгаген: коллапс — реальный, нереверсивный процесс.
- MWI+декогеренция: никакого физического коллапса — только унитарный запутанный рост среды; кажущаяся «редукция» — субъективная ветвь.
- Чистая декогеренция даёт механизм утраты видимой интерференции, но не утверждает о «конечном» коллапсе.
6) Какие эксперименты могли бы различить эти подходы
a) Эксперименты «восстановления когерентности» (quantum eraser, recoherence)
- Если можно стереть или инвертировать информацию о пути (quantum eraser, spin‑echo), интерференция восстанавливается. Это поддерживает унитарный сценарий (MWI/декогеренция). Если же информация регистрируется и даже теоретически невосстановима, а интерференция не восстанавливается — это тоже согласуется с декогеренцией, но не исключает фундаментального коллапса. Практически quantum eraser выполнен и показывает восстановление интерференции, что затрудняет интерпретацию с необратимым коллапсом на очень малых масштабах.
b) Тесты объективных моделей коллапса (GRW, CSL и им подобные)
- Эти модели вносят дополнительную нелинейность/стационарное разрушение когерентности с предсказуемыми скоростями и масштабной зависимостью. Типичная параметризация CSL: частота коллапса $\lambda$ и длина локализации $r_C$; скорость деградации когерентности растёт с массой (приблизительно как масса^2 в некоторых приближениях).
- Эксперименты: интерференция массивных молекул (OTIMA, Arndt и др.), вмешательство с левитируемыми наносфероидами, маcсовые макроскопические суперпозиции (оптокинетические резонаторы, микрокантилеверы). Если при достаточно малых шумовых фонах интерференция исчезает быстрее, чем предсказывает декогеренция от известной среды, это будет указанием на объективный коллапс. Уже существуют сильные ограничения на параметры CSL из молекулярных интерференций, а также из измерений спонтанного излучения/X‑ray и нагрева.
c) Гравитационные/Пенроузовские идеи
- Пенроse‑подобные сценарии предсказывают время разрушения суперпозиции $\tau \sim \hslash /E_G$, где $E_G$ — гравитационная «самоэнергия» разности масс‑распределений. Эксперименты с макромассивными массами и контролируемыми пространственными суперпозициями могут тестировать эту зависимость.
d) Тесты правил вероятностей (Born‑правило, мультиинтерференция)
- Проверки отсутствия более высоких порядков интерференции (Sorkin test, трёхщелевой эксперимент) ищут отклонения от квантовой линейности. Пока нет обнаруженных отклонений — ограничения на альтернативы. Формально измеряется параметр $I_3$ (третьего порядка) и он совместим с нулём в экспериментах.
e) Нерассеивающие/неинтерферометрические методы
- Измерения спонтанного нагрева, шума или излучения, предсказываемого моделями коллапса (например, некогерентное X‑излучение) даёт независимые верхние пределы на $\lambda$ и $r_C$.
7) Итог и текущий статус
- Для стандартных опытов с электронами и фотонами Copenhagen, MWI + декогеренция и формальная теория декогеренции даёт одинаковые предсказания для наблюдаемых статистик (они эмпирически эквивалентны), поэтому эти опыты сами по себе не различают интерпретации.
- Различия становятся существенными, если интерпретация добавляет новые физические процессы (объективный коллапс, гравитационная редукция). Такие дополнения могут быть экспериментально проверены: массовые интерференции, левитированные наночастицы, измерения спонтанного нагрева/излучения и тесты на восстановление когерентности.
- Практически: quantum eraser и многочисленные реконструкции когерентности подтверждают унитарную картину на микромасштабах; поиски объективного коллапса продолжаются и с каждым годом сужают допустимый параметрический простор альтернатив.
Если нужно, могу привести конкретные численные пределы для параметров CSL ($\lambda ,r_C$), примеры экспериментов (OTIMA, levitated nanosphere) и ссылки на результаты.