Mikä on Kööpenhaminan tulkinta?

Ei ole luultavasti yhtäkään outoa ja hämmentävää tieteen alaa kuin yritetään ymmärtää aineen ja energian käyttäytymistä pienimmissä mittakaavoissa. 1900-luvun alkupuolella fyysikot, kuten Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, ja monet muut loivat perustan tämän omituisen luonnonvaltakunnan ymmärtämiselle: kvanttifysiikka.

Kvantfysiikan yhtälöt ja menetelmät on viimeistelty viime vuosisadalla, mikä on hämmästyttävää ennusteet, jotka on vahvistettu tarkemmin kuin mikään muu tieteellinen teoria historiassa maailman. Kvanttimekaniikka toimii analysoimalla kvanttiaaltofunktio (määritellään yhtälöllä, jota kutsutaan Schrodingerin yhtälö).

Ongelmana on, että kvanttaaltofunktiota koskeva sääntö näyttää olevan ristiriidassa niiden intuitioiden kanssa, jotka olemme kehittäneet ymmärtääksesi päivittäistä makroskooppista maailmaa. Yrittäminen ymmärtää kvanttifysiikan taustalla oleva merkitys on osoittautunut paljon vaikeammaksi kuin itse käyttäytymisen ymmärtäminen. Yleisimmin opetettava tulkinta tunnetaan kvanttimeklanttisena kvantimekaniikan tulkintana... mutta mikä se oikeastaan ​​on?

Kööpenhaminan tulkinnan keskeiset ideat kehitti kvantifysiikan pioneereiden ydinryhmä, joka keskittyi Niels Bohrin Kööpenhaminan ympärille Instituutti kautta 1920-luvun, ohjaamalla tulkinta kvantti-aaltofunktiosta, josta on tullut kvanttifysiikan opetettava oletuskäsitys. kurssit.

Yksi tämän tulkinnan avaintekijöistä on, että Schrodingerin yhtälö edustaa todennäköisyyttä havaita tietty lopputulos, kun koe suoritetaan. Hänen kirjassaan Piilotettu todellisuus, fyysikko Brian Greene selittää sen seuraavasti:

"Bohrin ja hänen ryhmänsä kehittelemä ja nimeltään standardimenetelmä kvantimekaniikkaan Kööpenhaminan tulkinta heidän kunniakseen, ajattelee, että aina kun yrität nähdä todennäköisyysaallon, havainnon teko heikentää yritystäsi. "

Ongelmana on, että havaitsemme vain fysikaalisia ilmiöitä vain makroskooppisella tasolla, joten todellinen kvantikäyttäytyminen mikroskooppisella tasolla ei ole suoraan saatavissa meille. Kuten kirjassa kuvataan Quantum Enigma:

"Kööpenhaminassa ei ole 'virallista' tulkintaa. Mutta jokainen versio tarttuu härkäin sarveen ja vakuuttaa sen havainto tuottaa havaitun ominaisuuden. Hankala sana tässä on 'havainto.' ...

"Kööpenhaminan tulkinnassa tarkastellaan kahta valtakuntaa: Newtonin laeilla on mittauslaitteidemme makroskooppinen, klassinen valtakunta; ja siellä on atomien ja muiden pienten asioiden mikroskooppinen kvanttivaltakunta, jota Schrodinger-yhtälö hallitsee. Se väittää, että emme koskaan käsittele suoraan mikroskooppisen alueen kvanttiobjekteilla. Siksi meidän ei tarvitse huolehtia heidän fyysisestä todellisuudestaan ​​tai siitä, ettei heillä ole sitä. "Oleminen", joka mahdollistaa niiden vaikutusten laskemisen makroskooppisiin instrumentteihimme, riittää, jotta voimme harkita ".

Kööpenhaminan virallisen tulkinnan puuttuminen on ongelmallista, mikä tekee tulkinnan yksityiskohtaisista yksityiskohdista vaikeaa selvittää. Kuten John G. selitti Cramer artikkelissaan "Kvanttimekaniikan transaktionaalinen tulkinta":

"Huolimatta laajasta kirjallisuudesta, jossa viitataan Kööpenhaminan tulkintaan, keskustellaan siitä ja kritisoidaan sitä kvantimekaniikka, missään ei näytä olevan mitään tiivistä lausuntoa, joka määrittelee Kööpenhaminan koko tulkinta."

Cramer jatkaa yrittäessään määritellä joitain keskeisiä ideoita, joita sovelletaan johdonmukaisesti Kööpenhaminan tulkinnan yhteydessä, saaden seuraavan luettelon:

• Epävarmuusperiaate: Werner Heisenbergin vuonna 1927 kehittämä, tämä osoittaa, että on olemassa paria konjugaattimuuttujia, joita ei voida kumpaakin mitata mielivaltaiselle tarkkuustasolle. Toisin sanoen, kvanttifysiikka asettaa absoluuttisen rajan tiettyjen parien tarkkuudelle voidaan tehdä mittauksia, yleisimmin sijainnin ja vauhdin mittaukset samalla aika.
• Tilastollinen tulkinta: Max Bornin vuonna 1926 kehittämä, tämä tulkitsee Schrodingerin aaltofunktion tuottavan tuloksen todennäköisyyden missä tahansa tietyssä tilassa. Matemaattinen prosessi tämän suorittamiseksi tunnetaan nimellä Syntynyt sääntö.
• Täydentävyyskonsepti: Niels Bohrin vuonna 1928 kehittämä tämä sisältää idean aaltohiukkasten kaksinaisuus ja että aaltofunktion romahtaminen liittyy mittauksen tekoon.
• Tilavektorin tunnistaminen "järjestelmän tuntemuksella": Schrodingerin yhtälö sisältää sarjan tilavektoreita, ja nämä vektorit muuttuvat ajan myötä ja havaintojen avulla edustamaan järjestelmän tietyn ajankohdan tietoa.
• Heisenbergin positivismi: Tämä edustaa painotusta keskittymiseen pelkästään kokeiden havaittavissa olevista tuloksista sen sijaan, että "merkitys" tai "todellisuus" perustuisi. Tämä on implisiittinen (ja joskus eksplisiittinen) hyväksyntä instrumentalismin filosofiselle käsitteelle.

Tämä näyttää melko kattavalta luettelolta Kööpenhaminan tulkinnan taustalla olevista avainkohdista, mutta tulkinta ei ole ilman joitain melko vakavia ongelmia ja on herättänyt monia kritiikkiä... jotka kannattaa käsitellä yksinään.

Kuten edellä mainittiin, Kööpenhaminan tulkinnan tarkka luonne on aina ollut hieman sumuinen. Yksi aikaisimmista viittauksista ajatukseen tästä oli Werner Heisenbergin 1930-kirjassa Kvanttiteorian fysikaaliset periaatteet, jossa hän viittasi "Kööpenhaminan kvantiteorian henkeen". Mutta tuolloin se oli todellakin vain kvantimekaniikan tulkinta (vaikka sen kannattajien välillä oli joitain eroja), joten sitä ei ollut tarpeen erottaa omalla nimellään.

Sitä alettiin kutsua nimellä "Kööpenhaminan tulkinta" vasta kun vaihtoehtoiset lähestymistavat, kuten David Bohmin piilotetut muuttujat -lähestymistapa ja Hugh Everettin Monien maailmojen tulkinta, nousi vakiinnuttamaan vakiintuneen tulkinnan. Termi "Kööpenhaminan tulkinta" katsotaan yleensä Werner Heisenbergiin puhuessaan 1950-luvulla näitä vaihtoehtoisia tulkintoja vastaan. Luennot, joissa käytetään ilmausta "Kööpenhaminan tulkinta", ilmestyivät Heisenbergin vuonna 1958 kirjoittamassa esseekokoelmassa, Fysiikka ja filosofia.