Interpretarea de la Copenhaga - Copenhagen interpretation

O parte dintr-o serie de articole despre
Mecanica cuantică
${\ displaystyle i \ hbar {\ frac {\ partial} {\ partial t}} | \ psi (t) \ rangle = {\ hat {H}} | \ psi (t) \ rangle}$ Ecuația Schrödinger
Introducere Glosar Istorie
fundal Mecanica clasică Vechea teorie cuantică Notare Bra – ket Hamiltonian Interferență
Fundamente Complementaritate Decoerență Încurcătură Nivel de energie Măsurare Nonlocalitate Număr cuantic Stat Suprapunere Simetrie Tunelare Incertitudine Funcția de undă Colaps
Experimente Inegalitatea lui Bell Davisson – Germer Dublă fantă Elitzur – Vaidman Franck – Hertz Inegalitatea Leggett – Garg Mach – Zehnder Popper Radieră cuantică Alegere întârziată Pisica lui Schrödinger Stern – Gerlach Alegerea întârziată a roții
Formulări Prezentare generală Heisenberg Interacţiune Matrice Faza-spațiu Schrödinger Sum-over-history (cale integrală)
Ecuații Dirac Klein – Gordon Pauli Rydberg Schrödinger
Interpretări Prezentare generală Bayesian Istorii consistente Copenhaga de Broglie – Bohm Ansamblu Ascuns-variabil Local Multe lumi Colaps obiectiv Logica cuantică Relațional Tranzacțional
Subiecte avansate Mecanica cuantică relativistă Teoria câmpului cuantic Știința informației cuantice Calcul cuantic Haos cuantic Matricea densității Teoria împrăștierii Mecanica statistică cuantică Învățare cuantică cu mașini
Oamenii de știință Aharonov clopot Blackett Bloch Bohm Bohr Născut Bose de Broglie Candlin Compton Dirac Davisson Debye Ehrenfest Einstein Everett Fock Fermi Feynman Glauber Gutzwiller Heisenberg Hilbert Iordania Kramers Pauli miel Landou Laue Moseley Millikan Onnes Planck Rabi Raman Rydberg Schrödinger Sommerfeld von Neumann Weyl Wien Wigner Zeeman Zeilinger
v t e

Interpretarea de la Copenhaga este o colecție de opinii cu privire la sensul mecanicii cuantice în principal atribuite Niels Bohr și Werner Heisenberg . Este una dintre cele mai vechi dintre numeroasele interpretări propuse ale mecanicii cuantice , deoarece caracteristicile acesteia datează dezvoltării mecanicii cuantice în perioada 1925-1927 și rămâne una dintre cele mai frecvent predate. 

Nu există o declarație istorică definitivă despre ceea ce este interpretarea de la Copenhaga. Există câteva acorduri și dezacorduri fundamentale între punctele de vedere ale lui Bohr și Heisenberg. De exemplu, Heisenberg a subliniat o „tăietură” ascuțită între observator (sau instrument) și sistemul observat, în timp ce Bohr a oferit o interpretare care este independentă de un observator subiectiv sau de măsurare sau colaps, care se bazează pe un „ireversibil” sau efectiv. proces ireversibil, care ar putea avea loc în cadrul sistemului cuantic.

Caracteristicile comune interpretărilor de tip Copenhaga includ ideea că mecanica cuantică este intrinsec nedeterministă, cu probabilități calculate utilizând regula Born și principiul complementarității , care afirmă că obiectele au anumite perechi de proprietăți complementare care nu pot fi toate observate sau măsurate simultan. Mai mult, actul de „observare” sau „măsurare” a unui obiect este ireversibil, niciun adevăr nu poate fi atribuit unui obiect decât în ​​conformitate cu rezultatele măsurării sale . Interpretările de tip Copenhaga susțin că descrierile cuantice sunt obiective, în sensul că sunt independente de arbitrariul mental al fizicienilor.

De-a lungul anilor, au existat multe obiecții față de aspecte ale interpretărilor de tip Copenhaga, inclusiv natura discontinuă și stocastică a procesului de „observare” sau „măsurare”, subiectivitatea aparentă a necesității unui observator , dificultatea de a defini ceea ce ar putea conta ca un dispozitiv de măsurare și dependența aparentă de fizica clasică în descrierea unor astfel de dispozitive.

fundal

Începând din 1900, investigațiile asupra fenomenelor atomice și subatomice au forțat o revizuire a conceptelor de bază ale fizicii clasice . Cu toate acestea, abia după ce a trecut un sfert de secol, revizuirea a atins statutul unei teorii coerente. În perioada intermediară, acum cunoscută sub numele de „ vechea teorie cuantică ”, fizicienii au lucrat cu aproximări și corecții euristice la fizica clasică. Rezultatele notabile din această perioadă includ Max Planck „Calculul lui de radiații corpuluinegru spectrul, Albert Einstein “ explicația lui a efectului fotoelectric , Einstein și Peter Debye lucrarea lui pe căldura specifică a solidelor, Niels Bohr și Hendrika Johanna van Leeuwen 's dovadă că fizica clasică nu poate explica diamagnetismul , modelul lui Bohr al atomului de hidrogen și extensia lui Arnold Sommerfeld a modelului Bohr pentru a include efecte relativiste . Din 1922 până în 1925, această metodă de corectare euristică a întâmpinat dificultăți tot mai mari; de exemplu, modelul Bohr – Sommerfeld nu a putut fi extins de la hidrogen la următorul caz cel mai simplu, atomul de heliu .

Tranziția de la vechea teorie cuantică la fizica cuantică cu drepturi depline a început în 1925, când Werner Heisenberg a prezentat un tratament al comportamentului electronilor bazat pe discutarea numai a unor cantități „observabile”, adică pentru Heisenberg frecvențele de lumină pe care atomii le-au absorbit și emis. Max Born a realizat atunci că în teoria lui Heisenberg, variabilele clasice ale poziției și impulsului ar fi reprezentate în schimb de matrici , obiecte matematice care pot fi înmulțite împreună ca numere cu diferența crucială că ordinea înmulțirii contează. Erwin Schrödinger a prezentat o ecuație care a tratat electronul ca pe o undă, iar Born a descoperit că modul de interpretare cu succes a funcției de undă care a apărut în ecuația Schrödinger a fost un instrument pentru calcularea probabilităților .

Mecanica cuantică nu poate fi ușor reconciliată cu limbajul și observația de zi cu zi și a părut adesea contra-intuitivă fizicienilor, inclusiv inventatorilor săi. Ideile grupate împreună ca interpretarea de la Copenhaga sugerează o modalitate de a gândi cum se leagă matematica teoriei cuantice de realitatea fizică.

Originea și utilizarea termenului

Institutul Niels Bohr din Copenhaga

Werner Heisenberg fusese asistent al lui Niels Bohr la institutul său din Copenhaga în timpul anilor 1920, când au contribuit la originea teoriei mecanice cuantice. La Conferința Solvay din 1927, o discuție duală a lui Max Born și Heisenberg a declarat că „considerăm că mecanica cuantică este o teorie închisă, ale cărei ipoteze fizice și matematice fundamentale nu mai sunt susceptibile de nicio modificare”. În 1929, Heisenberg a susținut o serie de prelegeri invitate la Universitatea din Chicago explicând noul domeniu al mecanicii cuantice. Prelegerile au servit apoi ca bază pentru manualul său, Principiile fizice ale teoriei cuantice , publicat în 1930. În prefața cărții, Heisenberg a scris:

În ansamblu, cartea nu conține nimic care să nu se regăsească în publicațiile anterioare, în special în investigațiile lui Bohr. Scopul cărții mi se pare a fi împlinit dacă contribuie oarecum la difuzarea acelui „Kopenhagener Geist der Quantentheorie” [adică spiritul Copenhagen al teoriei cuantice] dacă aș putea să mă exprim astfel, care a condus întreaga dezvoltare a modernității moderne. fizica atomică.

Termenul „interpretare de la Copenhaga” sugerează ceva mai mult decât un simplu spirit, cum ar fi un set definit de reguli pentru interpretarea formalismului matematic al mecanicii cuantice, probabil datând din anii 1920. Cu toate acestea, nu există un astfel de text, iar scrierile lui Bohr și Heisenberg se contrazic reciproc cu privire la mai multe probleme importante. Se pare că termenul special, cu sensul său mai clar, a fost inventat de Heisenberg în anii 1950, în timp ce critica „interpretările” alternative (de exemplu, cele ale lui David Bohm ) care au fost dezvoltate. Conferințele cu titlurile „Interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice” și „Critici și contrapropuneri la interpretarea de la Copenhaga”, pe care Heisenberg le-a susținut în 1955, sunt retipărite în colecția Fizică și filosofie . Înainte ca cartea să fie lansată spre vânzare, Heisenberg și-a exprimat în mod privat regretul pentru că a folosit termenul, datorită sugestiei sale privind existența altor interpretări, pe care le considera a fi „prostii”.

Principii

Nu există o declarație definitivă a interpretării de la Copenhaga. Termenul cuprinde punctele de vedere dezvoltate de un număr de oameni de știință și filosofi în al doilea sfert al secolului al XX-lea. Bohr și Heisenberg nu au fost niciodată de acord cu privire la modul de a înțelege formalismul matematic al mecanicii cuantice, iar Bohr s-a distanțat de ceea ce el considera interpretarea mai subiectivă a lui Heisenberg. Bohr a oferit o interpretare care este independentă de un observator subiectiv, de măsurare sau de colaps; în schimb, un proces „ireversibil” sau efectiv ireversibil determină decăderea coerenței cuantice care conferă comportamentul clasic de „observare” sau „măsurare”.

Diferiti comentatori și cercetători au asociat diverse idei cu termenul. Asher Peres a remarcat faptul că puncte de vedere foarte diferite, uneori opuse, sunt prezentate ca „interpretarea de la Copenhaga” de către diferiți autori. N. David Mermin a inventat expresia „Taci și calculează!” pentru a rezuma punctele de vedere de la Copenhaga, o vorbă adesea atribuită greșit lui Richard Feynman și pe care Mermin a găsit-o ulterior insuficient nuanțată.

Unele principii de bază general acceptate ca parte a interpretării includ următoarele:

1. Mecanica cuantică este intrinsec nedeterministă.
2. Principiul corespondenței : în limita corespunzătoare, teoria cuantică ajunge să semene cu fizica clasică și reproduce predicțiile clasice.
3. Regula Born : a funcției de undă a unui sistem randamentele probabilități pentru rezultatele măsurătorilor asupra acestui sistem.
4. Complementaritate : anumite proprietăți nu pot fi definite în comun pentru același sistem în același timp. Pentru a vorbi despre o proprietate specifică a unui sistem, acel sistem trebuie luat în considerare în contextul unui aranjament de laborator specific. Cantitățile observabile corespunzătoare aranjamentelor de laborator care se exclud reciproc nu pot fi prezise împreună, dar luarea în considerare a mai multor astfel de experimente care se exclud reciproc este necesară pentru a caracteriza un sistem.

Hans Primas și Roland Omnès oferă o defalcare mai detaliată care, pe lângă cele de mai sus, include următoarele:

1. Fizica cuantică se aplică obiectelor individuale. Probabilitățile calculate de regula Born nu necesită un ansamblu sau o colecție de sisteme „pregătite identic” pentru a înțelege.
2. Rezultatele furnizate de dispozitivele de măsurare sunt în esență clasice și ar trebui descrise într-un limbaj obișnuit. Acest lucru a fost subliniat în special de Bohr și a fost acceptat de Heisenberg.
3. Conform punctului de mai sus, dispozitivul utilizat pentru a observa un sistem trebuie descris în limbaj clasic, în timp ce sistemul sub observație este tratat în termeni cuantici. Aceasta este o problemă deosebit de subtilă pentru care Bohr și Heisenberg au ajuns la concluzii diferite. Potrivit lui Heisenberg, granița dintre clasic și cuantic poate fi mutată în ambele direcții, la discreția observatorului. Adică, observatorul are libertatea de a mișca ceea ce ar deveni cunoscut sub numele de „ tăietura lui Heisenberg ” fără a schimba previziuni semnificative fizic. Pe de altă parte, Bohr a susținut că o specificație completă a aparatului de laborator ar rezolva „tăietura” în loc. Mai mult, Bohr a susținut că cel puțin unele concepte ale fizicii clasice trebuie să fie semnificative pe ambele părți ale „tăieturii”.
4. În timpul unei observații , sistemul trebuie să interacționeze cu un dispozitiv de laborator. Când dispozitivul face o măsurare, funcția de undă a sistemelor se prăbușește , reducându-se ireversibil la o stare proprie a observabilului care este înregistrat. Rezultatul acestui proces este o înregistrare tangibilă a evenimentului, realizată de o potențialitate devenită o realitate.
5. Afirmațiile despre măsurători care nu sunt efectiv făcute nu au sens. De exemplu, nu există nicio semnificație pentru afirmația că un foton a traversat calea superioară a unui interferometru Mach-Zehnder, cu excepția cazului în care interferometrul a fost construit în așa fel încât calea luată de foton este detectată și înregistrată.
6. Funcțiile valurilor sunt obiective, în sensul că nu depind de opiniile personale ale fizicienilor individuali sau de alte astfel de influențe arbitrare.

O altă problemă importantă în care Bohr și Heisenberg nu au fost de acord sunt dualitatea undă-particulă . Bohr a susținut că distincția dintre o vedere de undă și o vedere a particulelor a fost definită de o distincție între aranjamente experimentale, în timp ce Heisenberg a susținut că a fost definită de posibilitatea de a vizualiza formulele matematice ca referindu-se la unde sau particule. Bohr a crezut că o anumită configurație experimentală ar afișa fie o imagine de undă, fie o imagine de particulă, dar nu și ambele. Heisenberg a crezut că fiecare formulare matematică este capabilă atât de interpretarea undelor cât și a particulelor.

O dificultate în a discuta poziția filosofică a „interpretării de la Copenhaga” este că nu există o singură sursă autoritară care să stabilească care este interpretarea. O altă complicație este că fundalul filosofic cunoscut lui Einstein, Bohr, Heisenberg și contemporani este mult mai puțin atât pentru fizicieni, cât și pentru filosofii fizicii din vremurile mai recente.

Natura funcției undei

O funcție de undă este o entitate matematică care oferă o distribuție de probabilitate pentru rezultatele fiecărei măsurători posibile pe un sistem. Cunoașterea stării cuantice, împreună cu regulile pentru evoluția sistemului în timp, epuizează tot ceea ce poate fi prezis despre comportamentul sistemului. În general, interpretările de tip Copenhaga neagă faptul că funcția de undă oferă o imagine direct de înțeles a unui corp material obișnuit sau a unei componente discernibile a unor astfel de lucruri sau orice altceva decât un concept teoretic.

Probabilități prin regula Born

Regula Born este esențială pentru interpretarea de la Copenhaga. Formulat de Max Born în 1926, oferă probabilitatea ca o măsurare a unui sistem cuantic să dea un rezultat dat. În forma sa cea mai simplă, afirmă că densitatea probabilității de a găsi o particulă într-un punct dat, atunci când este măsurată, este proporțională cu pătratul mărimii funcției de undă a particulei în acel punct.

Colaps

O percepție comună a „interpretării” de la Copenhaga este că o parte importantă a acesteia este „prăbușirea” funcției unde. În actul măsurării, se postulează, funcția de undă a unui sistem se poate schimba brusc și discontinuu. Înainte de o măsurare, o funcție de undă implică diferitele probabilități pentru diferitele rezultate potențiale ale acelei măsurători. Dar când aparatul înregistrează unul dintre aceste rezultate, nu rămân urme ale celorlalte.

Heisenberg a vorbit despre funcția de undă ca reprezentând cunoștințele disponibile ale unui sistem și nu a folosit termenul „colaps”, ci a numit-o „reducere” a funcției de undă la o nouă stare reprezentând schimbarea cunoștințelor disponibile care are loc odată ce un anumit sistem fenomen este înregistrat de aparat. Potrivit lui Howard și Faye , scrierile lui Bohr nu menționează colapsul funcției unde.

Deoarece afirmă că existența unei valori observate depinde de mijlocirea observatorului, interpretările de tip Copenhaga sunt uneori numite „subiective”. Acest termen este respins de mulți copenagieni, deoarece procesul de observare este mecanic și nu depinde de individualitatea observatorului. Wolfgang Pauli , de exemplu, a insistat că rezultatele măsurătorilor ar putea fi obținute și înregistrate prin „aparate de înregistrare obiective”. După cum a scris Heisenberg,

Desigur, introducerea observatorului nu trebuie înțeleasă greșit pentru a implica faptul că un anumit fel de trăsături subiective urmează să fie aduse în descrierea naturii. Observatorul are, mai degrabă, doar funcția de a înregistra deciziile, adică procesele în spațiu și timp și nu contează dacă observatorul este un aparat sau o ființă umană; dar înregistrarea, adică trecerea de la „posibil” la „actual”, este absolut necesară aici și nu poate fi omisă din interpretarea teoriei cuantice.

În anii 1970 și 1980, teoria decoerenței a ajutat la explicarea apariției realităților cvasiclasice care ies din teoria cuantică, dar a fost insuficientă pentru a oferi o explicație tehnică pentru colapsul funcției undei aparente.

Finalizare prin variabile ascunse?

În termeni metafizici, interpretarea de la Copenhaga consideră mecanica cuantică ca oferind cunoașterea fenomenelor, dar nu ca indicând „obiecte existente cu adevărat”, pe care le consideră ca reziduuri ale intuiției obișnuite. Acest lucru îl face o teorie epistemică . Acest lucru poate fi în contrast cu punctul de vedere al lui Einstein, potrivit căruia fizica ar trebui să caute „obiecte existente cu adevărat”, făcându-se o teorie ontică .

Întrebarea metafizică este uneori pusă: „S-ar putea extinde mecanica cuantică prin adăugarea așa-numitelor„ variabile ascunse ”la formalismul matematic, pentru ao converti de la o epistemie la o teorie ontică?” Interpretarea de la Copenhaga răspunde la acest lucru cu un „Nu” puternic. Uneori se pretinde, de exemplu de JS Bell , că Einstein s-a opus interpretării de la Copenhaga, deoarece credea că răspunsul la această întrebare a „variabilelor ascunse” era „da”. Prin contrast, Max Jammer scrie „Einstein nu a propus niciodată o teorie a variabilelor ascunse”. Einstein a explorat posibilitatea unei teorii variabile ascunse și a scris o lucrare care descrie explorarea sa, dar a retras-o din publicare pentru că a considerat că este defectă.

Acceptarea în rândul fizicienilor

În anii 1930 și 1940, punctele de vedere despre mecanica cuantică atribuite lui Bohr și subliniind complementaritatea au devenit obișnuite în rândul fizicienilor. Manualele timpului au menținut în general principiul că valoarea numerică a unei mărimi fizice nu este semnificativă sau nu există până când nu este măsurată. Fizicienii de seamă asociați cu interpretările de tip Copenhaga au inclus Lev Landau , Wolfgang Pauli , Rudolf Peierls , Asher Peres și Léon Rosenfeld .

Pe tot parcursul secolului al XX-lea, tradiția de la Copenhaga a avut o acceptare copleșitoare în rândul fizicienilor. Potrivit unui sondaj foarte informal (unii oameni au votat pentru interpretări multiple) efectuat la o conferință de mecanică cuantică în 1997, interpretarea de la Copenhaga a rămas cea mai larg acceptată etichetă pe care fizicienii au aplicat-o propriilor opinii. Un rezultat similar a fost găsit într-un sondaj efectuat în 2011.

Consecințe

Natura interpretării de la Copenhaga este expusă luând în considerare o serie de experimente și paradoxuri.

1. Pisica lui Schrödinger

Acest experiment de gândire evidențiază implicațiile pe care le are acceptarea incertitudinii la nivel microscopic asupra obiectelor macroscopice. O pisică este pusă într-o cutie sigilată, cu viața sau moartea sa dependentă de starea unei particule subatomice. Astfel, o descriere a pisicii în timpul experimentului - fiind încurcată cu starea unei particule subatomice - devine o „estompare” a „pisicii vii și moarte”. Dar acest lucru nu poate fi exact, deoarece înseamnă că pisica este de fapt atât moartă, cât și vie, până când se deschide cutia pentru a o verifica. Dar pisica, dacă va supraviețui, își va aminti doar că era în viață. Schrödinger se opune „atât de naiv să accepte ca valid un„ model neclar ”pentru reprezentarea realității”. Cum poate pisica să fie în viață și moartă?

Interpretarea de la Copenhaga : Funcția de undă reflectă cunoștințele noastre despre sistem. Funcția de undă înseamnă că, odată ce pisica este observată, există 50% șanse să fie moartă și 50% șanse să fie vie.${\ displaystyle (| {\ text {dead}} \ rangle + | {\ text {alive}} \ rangle) / {\ sqrt {2}}}$

2. Prietenul lui Wigner

Wigner își pune prietenul cu pisica. Observatorul extern crede că sistemul este în stare . Cu toate acestea, prietenul său este convins că pisica este în viață, adică pentru el, pisica este în stare . Cum pot Wigner și prietenul său să vadă diferite funcții de undă?${\ displaystyle (| {\ text {dead}} \ rangle + | {\ text {alive}} \ rangle) / {\ sqrt {2}}}$${\ displaystyle | {\ text {alive}} \ rangle}$

Interpretarea de la Copenhaga : Răspunsul depinde de poziționarea tăieturii Heisenberg , care poate fi plasată în mod arbitrar (cel puțin conform lui Heisenberg, deși nu pentru Bohr). Dacă prietenul lui Wigner este poziționat pe aceeași parte a tăieturii ca și observatorul extern, măsurătorile sale colapsează funcția de undă pentru ambii observatori. Dacă este poziționat pe partea pisicii, interacțiunea sa cu pisica nu este considerată o măsurătoare.

3. Difracție cu două fante

Lumina trece prin fante duble și pe un ecran rezultând un model de difracție. Lumina este o particulă sau o undă?

Interpretarea de la Copenhaga : Lumina nu este niciuna. Un anumit experiment poate demonstra proprietățile particulelor (fotonului) sau ale undelor, dar nu ambele în același timp ( principiul complementarității lui Bohr ).

Același experiment poate fi efectuat în teorie cu orice sistem fizic: electroni, protoni, atomi, molecule, viruși, bacterii, pisici, oameni, elefanți, planete etc. În practică, acesta a fost efectuat pentru lumină, electroni, buckminsterfullerene și unele atomi. Datorită micității constantei lui Planck, este practic imposibil să realizăm experimente care dezvăluie direct natura undelor oricărui sistem mai mare decât câțiva atomi; dar în general mecanica cuantică consideră că toată materia posedă atât comportamente de particule cât și de unde. Sistemele mai mari (cum ar fi virușii, bacteriile, pisicile etc.) sunt considerate ca fiind „clasice”, dar numai ca o aproximare, nu exactă.

4. Paradoxul Einstein – Podolsky – Rosen

„Particulele” încâlcite sunt emise într-un singur eveniment. Legile de conservare asigură că rotația măsurată a unei particule trebuie să fie opusă rotației măsurate a celeilalte, astfel încât, dacă rotația unei particule este măsurată, rotația celeilalte particule este acum cunoscută instantaneu. Deoarece acest rezultat nu poate fi separat de întâmplarea cuantică, nu pot fi trimise informații în acest mod și nu există nici o încălcare a relativității speciale sau a interpretării de la Copenhaga.

Interpretarea de la Copenhaga : Presupunând că funcțiile de undă nu sunt reale, colapsul funcției de undă este interpretat subiectiv. În momentul în care un observator măsoară rotația unei particule, ei știu rotația celeilalte. Cu toate acestea, un alt observator nu poate beneficia până când rezultatele măsurării nu le-au fost transmise, la o viteză mai mică sau egală cu viteza luminii.

Critică

Incompletitudine și indeterminism

Niels Bohr și Albert Einstein , prezenți aici la casa lui Paul Ehrenfest din Leiden (decembrie 1925), au avut o dispută colegială de lungă durată cu privire la ce implica mecanica cuantică pentru natura realității.

Einstein a fost un critic timpuriu și persistent al școlii de la Copenhaga. Bohr și Heisenberg au avansat poziția că nicio proprietate fizică nu poate fi înțeleasă fără un act de măsurare, în timp ce Einstein a refuzat să accepte acest lucru. Abraham Pais și-a amintit de o plimbare cu Einstein când cei doi au discutat despre mecanica cuantică: „Einstein s-a oprit brusc, s-a întors spre mine și m-a întrebat dacă chiar cred că luna există doar atunci când o privesc”. În timp ce Einstein nu s-a îndoit că mecanica cuantică era o teorie fizică corectă prin faptul că oferea previziuni corecte, el a susținut că nu ar putea fi o teorie completă . Cel mai faimos produs al eforturilor sale de a argumenta incompletitudinea teoriei cuantice este experimentul de gândire Einstein – Podolsky – Rosen , care a fost menit să arate că proprietățile fizice precum poziția și impulsul au valori chiar dacă nu sunt măsurate. Argumentul EPR nu a fost în general convingător pentru alți fizicieni.

Carl Friedrich von Weizsäcker , în timp ce participa la un colocviu la Cambridge, a negat că interpretarea de la Copenhaga afirma că „ceea ce nu poate fi observat nu există”. În schimb, el a sugerat că interpretarea de la Copenhaga urmează principiul „Ceea ce este observat există cu siguranță; despre ceea ce nu este observat suntem încă liberi să facem presupuneri adecvate. Folosim această libertate pentru a evita paradoxurile”.

De asemenea, Einstein a fost nemulțumit de indeterminismul teoriei cuantice. În ceea ce privește posibilitatea naturii aleatorii, Einstein a spus că este „convins că El [Dumnezeu] nu aruncă zaruri”. Bohr, ca răspuns, a spus cu reputație că „nu poate fi pentru noi să-i spunem lui Dumnezeu cum trebuie să conducă lumea”.

„Despărțirea schimbătoare”

Multe critici asupra interpretărilor de tip Copenhaga s-au concentrat asupra necesității unui domeniu clasic în care să poată locui observatorii sau dispozitivele de măsurare și imprecizia modului în care ar putea fi definită granița dintre cuantică și clasică. John Bell a numit acest lucru „despărțirea schimbătoare”. Așa cum este portretizat de obicei, interpretările de tip Copenhaga implică două tipuri diferite de evoluție a timpului pentru funcțiile de undă, fluxul determinist în conformitate cu ecuația Schrödinger și saltul probabilistic în timpul măsurării, fără un criteriu clar pentru când se aplică fiecare tip. De ce ar trebui să existe aceste două procese diferite, când fizicienii și echipamentele de laborator sunt fabricate din aceeași materie ca și restul universului? Și dacă există cumva o divizare, unde ar trebui să fie plasată? Steven Weinberg scrie că prezentarea tradițională nu oferă „nici o modalitate de a localiza granița dintre tărâmurile în care [...] mecanica cuantică se aplică sau nu”.

Problema gândirii în termeni de măsurători clasice ale unui sistem cuantic devine deosebit de acută în domeniul cosmologiei cuantice , unde sistemul cuantic este universul. Cum stă un observator în afara universului pentru a-l măsura și cine era acolo pentru a observa universul în primele sale etape? Avocații interpretărilor de tip Copenhaga au contestat gravitatea acestor obiecții. Rudolf Peierls a remarcat că „observatorul nu trebuie să fie contemporan cu evenimentul”; de exemplu, studiem universul timpuriu prin fundalul cosmic cu microunde și putem aplica mecanica cuantică la fel de bine ca și la orice câmp electromagnetic. La fel, Asher Peres a susținut că fizicienii sunt , conceptual, în afara acelor grade de libertate pe care cosmologia le studiază, iar aplicarea mecanicii cuantice pe raza universului, în timp ce neglijează fizicienii din el, nu este diferită de cuantificarea curentului electric într-un supraconductor, în timp ce neglijează detalii la nivel atomic.

Puteți obiecta că există un singur univers, dar la fel există un singur SQUID în laboratorul meu.

ET Jaynes , un susținător al probabilității bayesiene , a susținut că probabilitatea este o măsură a unei stări de informații despre lumea fizică și, prin urmare, privirea ei ca fenomen fizic ar fi un exemplu de eroare a proiecției minții . Jaynes a descris formalismul matematic al fizicii cuantice ca fiind „un amestec particular care descrie parțial realitățile naturii, în parte informațiile umane incomplete despre natură - toate amestecate împreună de Heisenberg și Bohr într-o omletă pe care nimeni nu a văzut cum să o desfacă”.

Alternative

Interpretarea ansamblu este similară; oferă o interpretare a funcției de undă, dar nu și pentru particule individuale. Interpretarea consecventă a istoriei se face publicitate ca „Copenhaga făcută bine”. Deși interpretarea de la Copenhaga este adesea confundată cu ideea că conștiința provoacă prăbușirea , ea definește un „observator” doar ca ceea ce prăbușește funcția de undă. Mai recent, interpretările inspirate din teoria informației cuantice precum QBism și mecanica cuantică relațională au atras sprijin.

Sub realism și determinism , dacă funcția de undă este privită ca fiind ontologic reală, iar colapsul este respins în totalitate, rezultă o teorie a multor lumi . Dacă colapsul funcției de undă este considerat și ontologic real, se obține o teorie a colapsului obiectiv . Mecanica bohmiană arată că este posibilă reformularea mecanicii cuantice pentru a o face deterministă, la prețul de a o face explicit non-locală. Atribuie nu numai o funcție de undă unui sistem fizic, ci, în plus, o poziție reală, care evoluează deterministic sub o ecuație de ghidare nelocală. Evoluția unui sistem fizic este dată în orice moment de ecuația Schrödinger împreună cu ecuația de ghidare; nu există niciodată un colaps al funcției de undă. Interpretarea tranzacțional este , de asemenea , în mod explicit nelocal.

Unii fizicieni au susținut puncte de vedere în „spiritul de la Copenhaga” și apoi au pledat pentru alte interpretări. De exemplu, David Bohm și Alfred Landé au scris ambele manuale care au prezentat idei în tradiția Bohr-Heisenberg și au promovat ulterior variabile ascunse nelocale și , respectiv, o interpretare a ansamblului . John Archibald Wheeler și-a început cariera ca „apostol al lui Niels Bohr”; apoi a supravegheat teza de doctorat a lui Hugh Everett care propunea interpretarea multor lumi. După ce a susținut munca lui Everett timp de câțiva ani, a început să se distanțeze de interpretarea multor lumi din anii 1970. La sfârșitul vieții, el a scris că, deși interpretarea de la Copenhaga ar putea fi numită destul de bine „ceața din nord”, „rămâne cea mai bună interpretare a cuanticii pe care o avem”.

Alți fizicieni, deși influențați de tradiția de la Copenhaga, și-au exprimat frustrarea cu privire la modul în care a luat formalismul matematic al teoriei cuantice ca dat, mai degrabă decât încercând să înțeleagă cum ar putea apărea din ceva mai fundamental. Această nemulțumire a motivat noi variante interpretative, precum și lucrări tehnice în fundații cuantice .

Vezi si

Note

Referințe

Lecturi suplimentare

• Folse, H .; Faye, J. , eds. (2017). Niels Bohr și filosofia fizicii . Londra: Bloomsbury. ISBN 978-1-350-03511-9. OCLC  1006344483 .
• van der Waerden, BL , ed. (2007). Surse ale mecanicii cuantice . Dover. ISBN 978-0-486-45892-2. OCLC  920280519 .
• Bine, Arthur (1986). Jocul Shaky: Einstein, realismul și teoria cuantică . Universitatea din Chicago Press. ISBN 978-0-226-24946-9. OCLC  988425945 .
• Wheeler, JA ; Zurek, WH , eds. (1983). Teoria și măsurarea cuantică . Princeton University Press. ISBN 978-0-691-08316-2. OCLC  865311103 .
• Petersen, A. (1968). Fizica cuantică și tradiția filosofică . Apăsați MIT. OCLC  43596 .
• Petersen, A. (1963). „Filosofia lui Niels Bohr”. Buletinul Oamenilor de Știință Atomici . 19 (7): 8-14. Cod Bib : 1963BuAtS..19g ... 8P . doi : 10.1080 / 00963402.1963.11454520 .
• Margeneau, H. (1950). Natura realității fizice . McGraw-Hill. OCLC  874550860 .