Kas yra Kopenhagos interpretacija?

Tikriausiai nėra nė vienos mokslo srities, kuri būtų keistesnė ir painesnė už bandymą suprasti materijos ir energijos elgesį mažiausiais masteliais. XX amžiaus pradžioje fizikai, tokie kaip Maxas Planckas, Albertas Einšteinas, Nielsas Bohrasir daugelis kitų padėjo pagrindą suprasti šią keistą gamtos sferą: Kvantinė fizika.

Praėjusiame amžiuje buvo patobulintos kvantinės fizikos lygtys ir metodai, kurie padarė stulbinantį prognozės, kurios buvo patvirtintos tiksliau nei bet kuri kita mokslinė teorija pasaulis. Kvantinė mechanika veikia atlikdama kvantinių bangų funkcijos (apibrėžtos lygtimi, vadinama Šrodingero lygtis).

Problema ta, kad kvantinių bangų funkcijos veikimo taisyklė drastiškai prieštarauja intuicijai, kurią sukūrėme norėdami suprasti savo kasdienį makroskopinį pasaulį. Pabandyti suprasti pagrindinę kvantinės fizikos prasmę pasirodė daug sunkiau nei suprasti patį elgesį. Dažniausiai mokoma interpretacija yra žinoma kaip Kopenhagos kvantinės mechanikos interpretacija... bet kas tai iš tikrųjų?

Pagrindines Kopenhagos interpretacijos idėjas sukūrė pagrindinė kvantinės fizikos pradininkų grupė, sutelkta aplink Nielso Bohro Kopenhagą. Dešimtajame dešimtmetyje institutas aiškino kvantinę bangos funkciją, kuri tapo numatytąja kvantinės fizikos samprata. kursai.

Vienas iš pagrindinių šio aiškinimo elementų yra tas, kad Schrodingerio lygtis parodo tam tikro rezultato tikimybę, kai bus atliekamas eksperimentas. Jo knygoje Paslėpta tikrovė, fizikas Brianas Greene'as tai paaiškina taip:

"Standartinis požiūris į kvantinę mechaniką, kurį sukūrė Boras ir jo grupė ir pavadino Kopenhagos aiškinimas jų garbei numato, kad visada, kai bandai pamatyti tikimybės bangą, pats stebėjimo aktas sužlugdo tavo bandymą “.

Problema ta, kad bet kokius fizinius reiškinius mes kada nors stebime tik makroskopiniu lygmeniu, todėl tikrasis kvantinis elgesys mikroskopiniu lygmeniu mums nėra tiesiogiai prieinamas. Kaip aprašyta knygoje Kvantinė mįslė:

„Nėra jokio„ oficialaus “Kopenhagos aiškinimo. Bet kiekviena versija griebia jautį už ragų ir tvirtina stebėjimas sukuria stebimą savybę. Keblus žodis čia yra „stebėjimas“.

„Kopenhagos aiškinime nagrinėjamos dvi sritys: egzistuoja makroskopinė, klasikinė mūsų matavimo priemonių sritis, kurias reglamentuoja Niutono įstatymai; ir ten yra mikroskopinė, kvantinė atomų ir kitų smulkių dalykų sritis, valdoma pagal Schrodingerio lygtį. Tvirtinama, kad mes niekada nesusitvarkome tiesiogiai su mikroskopinės srities kvantiniais objektais. Todėl mums nereikia jaudintis dėl jų fizinės realybės ar jos stokos. Mums pakanka „egzistavimo“, kuris leidžia apskaičiuoti jų poveikį mūsų makroskopiniams instrumentams “.

Dėl to, kad trūksta oficialaus Kopenhagos vertimo žodžiu, yra problemiška, todėl sunku tiksliai apibrėžti aiškinimo detales. Kaip paaiškino Jonas G. Cramer straipsnyje „Transakcinis kvantinės mechanikos aiškinimas“:

"Nepaisant išsamios literatūros, kurioje minima, aptariama ir kritikuojama Kopenhagos interpretacija kvantinė mechanika, atrodo, kad niekur nėra jokio glaustaus teiginio, apibrėžiančio visą Kopenhagą interpretacija."

Cramer toliau bando apibrėžti kai kurias pagrindines idėjas, kurios nuosekliai taikomos kalbant apie Kopenhagos aiškinimą, pateikiant šį sąrašą:

• Neaiškumo principas: 1927 m. Sukūrė Werneris Heisenbergas, tai rodo, kad egzistuoja konjuguotų kintamųjų poros, kurių negalima išmatuoti iki savavališko tikslumo lygio. Kitaip tariant, kvantinė fizika nustato absoliučią ribą tam, kaip tiksliai tam tikros poros galima atlikti matavimus, dažniausiai tuo pačiu metu matuojant padėtį ir pagreitį laikas.
• Statistinis aiškinimas: Sukurtas Maxo Borno 1926 m., Tai aiškina Schrodingerio bangos funkciją kaip rezultato tikimybę bet kurioje valstybėje. Matematinis procesas šiam tikslui yra žinomas kaip Gimusi taisyklė.
• Papildomumo koncepcija: Nielsas Bohras sukūrė 1928 m., Tai apima idėją bangos dalelių dvilypumas ir kad bangos funkcijos žlugimas yra susijęs su matavimo aktu.
• Būsenos vektoriaus identifikavimas su „sistemos žiniomis“: Šrodingerio lygtyje yra būsenų vektorių serija, ir šie vektoriai laikui bėgant keičiasi ir su stebėjimais atspindi sistemos žinias bet kuriuo metu.
• Heisenbergo pozityvizmas: Tai reiškia, kad akcentuojama tik stebimų eksperimentų rezultatų aptarimas, o ne „prasmės“ ar „realybės“ pagrindimas. Tai yra numanomas (o kartais ir aiškus) filosofinės instrumentalizmo sampratos priėmimas.

Tai atrodo gana išsamus pagrindinių Kopenhagos aiškinimo taškų sąrašas, tačiau interpretacija nekelia gana rimtų problemų ir sukėlė daugelį kritika... į kuriuos verta kreiptis atskirai.

Kaip minėta pirmiau, tikslus Kopenhagos aiškinimo pobūdis visada buvo šiek tiek miglotas. Viena iš pirmųjų nuorodų į šią idėją buvo Wernerio Heisenbergo 1930 m. Knygoje Fiziniai kvantinės teorijos principai, kuriame jis paminėjo „Kopenhagos kvantų teorijos dvasią“. Bet tuo metu tai taip pat iš tikrųjų buvo tik kvantinės mechanikos interpretacija (nors tarp jos šalininkų buvo ir tam tikrų skirtumų), todėl nereikėjo jos atskirti savo vardu.

Tai buvo pradėta vadinti „Kopenhagos interpretacija“ tik tada, kai atsirado alternatyvių metodų, tokių kaip Davido Bohmo paslėptų kintamųjų požiūris ir Hugh Everett'o požiūris. Daugybės pasaulių aiškinimas, kilo, kad ginčytų nusistovėjusį aiškinimą. Terminas „Kopenhagos interpretacija“ paprastai priskiriamas Verneriui Heisenbergui, kai jis šeštajame dešimtmetyje kalbėjo prieš šias alternatyvias interpretacijas. Paskaitos, kuriose naudojama frazė „Copenhagen Interpretation“, pasirodė 1958 m. Heisenbergo esė rinkinyje, Fizika ir filosofija.