Mis on Kopenhaageni tõlgendus?

Tõenäoliselt pole ühtegi teadusvaldkonda, mis oleks veidram ja segadusse ajavam, kui proovida mõista mateeria ja energia käitumist kõige väiksema skaalaga. Kahekümnenda sajandi algul olid sellised füüsikud nagu Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohrja paljud teised panid aluse selle veidra looduse mõistmiseks: kvantfüüsika.

Kvantfüüsika võrrandid ja meetodid on viimase sajandi jooksul viimistletud, muutes hämmastavaks ennustused, mis on täpsemini kinnitatud kui ükski teine ​​teadusteooria maailm. Kvantmehaanika toimib kvantlainefunktsiooni (mida defineerib võrrand, mida nimetatakse Schrodingeri võrrand).

Probleem on selles, et kvantlainefunktsiooni toimimise reegel tundub drastiliselt vastuolus intuitsioonidega, mille oleme välja töötanud oma igapäevase makroskoopilise maailma mõistmiseks. Kvantfüüsika põhitähenduse mõistmine on osutunud palju raskemaks kui käitumise enda mõistmine. Kõige sagedamini õpetatavat tõlgendust tuntakse kui kvantmehaanika Kopenhaageni tõlgendust... aga mis see tegelikult on?

Kopenhaageni tõlgenduse kesksed ideed töötas välja Niels Bohri Kopenhaageni ümber tegutsev kvantfüüsika pioneeride tuumikgrupp Instituut läbi 1920-ndate aastate, juhtides kvantlainefunktsiooni tõlgendamist, mis on muutunud kvantfüüsika õpetatavaks vaikekontseptsiooniks kursused.

Selle tõlgenduse üks põhielemente on see, et Schrodingeri võrrand esindab konkreetse tulemuse vaatlemise tõenäosust katse läbiviimisel. Tema raamatus Varjatud reaalsus, selgitab füüsik Brian Greene seda järgmiselt:

"Bohri ja tema grupi poolt välja töötatud ja kvantmehaanika standardmeetod, mida nimetatakse Kopenhaageni tõlgendus arvab nende auks, et alati, kui proovite näha tõenäosuslainet, nurjab vaatluse tegemine teie katse. "

Probleem on selles, et me jälgime füüsikalisi nähtusi kunagi ainult makroskoopilisel tasemel, nii et tegelik kvantkäitumine mikroskoopilisel tasemel pole meile otseselt kättesaadav. Nagu raamatus kirjeldatud Quantum Enigma:

"Kopenhaageni" ametlikku "tõlgendust pole. Kuid iga versioon haarab härjal sarvist ja kinnitab seda vaatlus annab vaadeldava omaduse. Keerukas sõna on siin vaatlus.

"Kopenhaageni tõlgenduses vaadeldakse kahte valdkonda: eksisteerib meie mõõtevahendite makroskoopiline, klassikaline piirkond, mida reguleerivad Newtoni seadused; ja seal on aatomite ja muude väikeste asjade mikroskoopiline kvantvaldkond, mida reguleerib Schrodingeri võrrand. See väidab, et me ei tegele kunagi otse koos mikroskoopilise valdkonna kvantobjektidega. Seetõttu ei pea me muretsema nende füüsilise reaalsuse ega selle puudumise pärast. "Olemasolu", mis võimaldab arvutada nende mõju meie makroskoopilistele instrumentidele, on meie jaoks piisav, et kaaluda. "

Kopenhaageni ametliku tõlke puudumine on problemaatiline, mis muudab tõlgenduse täpsed üksikasjad raskeks. Nagu selgitas John G. Cramer artiklis "Kvantmehaanika transaktsionaalne tõlgendamine":

"Vaatamata ulatuslikule kirjandusele, mis viitab, arutab ja kritiseerib Kopenhaageni tõlgendust kvantmehaanika, ei paista kusagil olevat ühtegi lakoonilist lauset, mis määratleks kogu Kopenhaageni tõlgendamine. "

Cramer püüab määratleda mõned kesksed ideed, mida Kopenhaageni tõlgendusest rääkides järjekindlalt rakendatakse, jõudes järgmisse loendisse:

• Määramatuse põhimõte: Werner Heisenbergi poolt 1927. aastal välja töötatud see näitab, et on olemas konjugeeritud muutujate paare, mida mõlemad ei saa mõõta suvalise täpsusastmega. Teisisõnu, kvantfüüsika kehtestab absoluutse ülempiiri teatud paaride täpsusele mõõtmisi saab teha kõige sagedamini asukoha ja impulsi mõõtmisel samal viisil aeg.
• Statistiline tõlgendus: Max Borni poolt 1926. aastal välja töötatud tõlgendab see Schrodingeri lainefunktsiooni kui tulemuse tõenäosust mis tahes olekus. Matemaatilist protsessi selleks nimetatakse Sündinud reegel.
• Vastastikuse täiendavuse kontseptsioon: Niels Bohri poolt 1928. aastal välja töötatud idee hõlmab järgmist: laineosakeste duaalsus ja et lainefunktsiooni kokkuvarisemine on seotud mõõtmise toiminguga.
• Olekvektori tuvastamine "süsteemi tundmaõppimisega": Schrodingeri võrrand sisaldab seisu olekvektoreid ja need vektorid muutuvad aja jooksul ning vaatlustega esindamaks süsteemi teadmisi igal ajahetkel.
• Heisenbergi positivism: See tähendab rõhuasetust üksnes katsete jälgitavate tulemuste arutamisele, mitte "tähenduse" või "tegelikkuse" aluseks olemisele. See on instrumentalismi filosoofilise kontseptsiooni kaudne (ja mõnikord ka selgesõnaline) omaksvõtt.

See näib olevat üsna põhjalik loetelu Kopenhaageni tõlgenduse taga olevatest põhipunktidest, kuid tõlgendus ei ole ilma üsna tõsiste probleemideta ja on paljusid õhutanud kriitika... millega tasub eraldi tegeleda.

Nagu eespool mainitud, on Kopenhaageni tõlgenduse täpne olemus alati olnud pisut hägune. Üks varasemaid viiteid selle ideele oli Werner Heisenbergi 1930. aasta raamatus Kvantteooria füüsikalised põhimõtted, kus ta viitas "Kopenhaageni kvantteooria vaimule". Kuid sel ajal oli see ka tegelikult see ainult kvantmehaanika tõlgendamine (kuigi selle järgijate vahel oli mõningaid erinevusi), mistõttu ei olnud vaja seda oma nimega eristada.

Seda hakati nimetama "Kopenhaageni tõlgenduseks" alles siis, kui alternatiivsed lähenemised, nagu David Bohmi varjatud muutujate lähenemisviis ja Hugh Everett Paljude maailmade tõlgendamine, tekkis väljakujunenud tõlgenduse vaidlustamiseks. Mõistet "Kopenhaageni tõlgendus" omistatakse üldiselt Werner Heisenbergile, kui ta rääkis 1950ndatel nende alternatiivsete tõlgenduste vastu. Loenguid, mis kasutavad fraasi "Kopenhaageni tõlgendus", ilmus Heisenbergi 1958. aasta esseekogus, Füüsika ja filosoofia.