Jaká je kodaňská interpretace?

Kodanská interpretace je vysvětlení kvantové mechaniky formulované Niels Bohr a Werner Heisenberg v roce 1927, kdy vědci společně pracovali v Kodani. Bohr a Heisenberg dokázali zlepšit pravděpodobnostní interpretaci funkce formulované M. Bornem a pokusili se odpovědět na řadu otázek, jejichž vznik je způsoben dualismem korpuskulárních vln. V tomto příspěvku se budeme zabývat základními myšlenkami kodanské interpretace kvantové mechaniky a jejich vlivu na moderní fyziku.

Problémy

Interpretace kvantové mechaniky s názvem filozofické názory na povahu kvantové mechaniky je teorie, která popisuje hmotný svět. S jejich pomocí bylo možné odpovědět na otázky týkající se podstaty fyzické reality, způsobu jejího studia, povahy kauzality a determinismu a rovněž podstaty statistik a jejich postavení v kvantové mechaniky. Kvantová mechanika je považována za nejvíce rezonanční teorii v dějinách vědy, ale v hlubokém pochopení stále neexistuje konsensus. Existuje řada interpretací kvantové mechaniky a dnes se seznámíme s nejoblíbenějšími.

Základní nápady

Jak je známo, fyzický svět se skládá z kvantových předmětů a klasických nástrojů pro měření. Změna stavu měřicích přístrojů popisuje nevratný statistický proces změny charakteristik mikroobjektů. Když se mikro-objekt interaguje s atomy měřicím zařízením, snižuje se superpozicí jedné, to znamená, že je snížení funkce vlnové měřeného objektu. Schrödingerova rovnice tento výsledek neopisuje.

Z hlediska kodanské interpretace kvantová mechanika nepopisuje samotné mikroobjekty, ale jejich vlastnosti, které se projevují v makroekonomických podmínkách vytvořených typickými měřicemi při pozorování. Chování atomových objektů nemůže být odděleno od jejich vzájemného působení s nástroji pro měření, které určují podmínky pro vznik jevů.

Pohled na kvantovou mechaniku

Kvantová mechanika je statická teorie. To je způsobeno skutečností, že měření mikroobjektu vede ke změně jeho stavu. Takže existuje pravděpodobnostní popis počáteční polohy objektu, který je popsán vlnovou funkcí. Komplexní vlnová funkce je ústředním pojetím kvantové mechaniky. Funkce vlny změny nové dimenze. Výsledek tohoto měření závisí pravděpodobně na vlnové funkci. Fyzická hodnota je pouze čtverec modulu vlnové funkce, což potvrzuje pravděpodobnost, že mikroobjekt, který se zkoumá, je na určitém místě ve vesmíru.

V kvantové mechanice se zákon o kauzalitě provádí s ohledem na vlnovou funkci, měnící se v čase, v závislosti na počátečních podmínkách, a nikoliv vzhledem k souřadnicím rychlosti částic, jako v klasickém zpracování mechaniky. Vzhledem k tomu, že pouze čtverec modulu vlnové funkce je přiřazen fyzické hodnotě, její počáteční hodnoty nelze v principu stanovit, což vede k určité nemožnosti získání přesné znalosti počátečního stavu kvantového systému.

Filozofický základ

Z filozofického hlediska jsou základem kodaňské interpretace epistemologické principy:

1. Pozorovatelnost. Jeho podstatou je vyloučení z fyzické teorie těch tvrzení, která nelze ověřit přímým pozorováním.
2. Doplňkovost. Předpokládá, že vlnový a korpuskulární popis objektů mikrosvěta se navzájem doplňují.
3. Nejistota. Říká se, že souřadnice mikroobjektů a jejich hybnost nelze určit samostatně a s absolutní přesností.
4. Statický determinismus. Předpokládá, že současný stav fyzického systému je určen jeho předcházejícími stavy ne jednoznačně, ale pouze s podílem na pravděpodobnosti provádění trendů změn stanovených v minulosti.
5. Shoda. Podle tohoto principu, zákony kvantové mechaniky jsou převedeny na zákony klasické mechaniky, kdy je možné zanedbat hodnotu kvanta akce.

Výhody

V kvantové fyzice jsou informace o atomových objektech získané experimentálními instalacemi ve zvláštním vztahu mezi sebou. V nejistých vztazích Wernera Heisenbergu je pozorována inverzní proporcionalita mezi nepřesnostmi při stanovení kinetických a dynamických proměnných, které určují stav fyzického systému v klasické mechaniky.

Významnou výhodou kodanské interpretace kvantové mechaniky je skutečnost, že nepracuje s podrobnými údaji přímo o fyzicky nepozorovaném množství. Kromě toho s minimálními předpoklady vytváří koncepční systém, který vyčerpávající popisuje experimentální skutečnosti, které jsou momentálně k dispozici.

Význam funkce vlny

Podle kodanské interpretace může být vlnová funkce předmětem dvou procesů:

1. Jednotný vývoj, který je popsán Schrodingerovou rovnicí.
2. Měření.

Nikdo pochyboval o dotyku prvního procesu ve vědeckých kruzích a druhý proces vyvolal spor a vyvolal řadu výkladů, dokonce i v rámci kodanské interpretace samotného vědomí. Na jedné straně existuje důvod domnívat se, že vlnová funkce není ničím jiným než skutečným fyzickým objektem a během druhého procesu projde kolapsem. Na druhou stranu funkce vln nemůže působit jako skutečná entita, ale jako pomocný matematický nástroj, jehož jediným účelem je poskytnout příležitost k výpočtu pravděpodobnosti. Bohr zdůraznil skutečnost, že jediná věc, která může být předpovězena - je výsledkem fyzikálních zkušeností, takže všechny vedlejší otázky by se měla týkat nebude exaktní vědě a filozofii. Ve svém díle přiznal filozofický koncept positivismu, který vyžaduje, aby věda diskutovala jen o realistických věcech.

Dvojitá záře

Při experimentu se dvěma mezerami prochází světlo procházející dvěma štěrbinami na obrazovce, na které se objevují dvě rušivé proužky: tmavé a světlé. Tento proces je způsobeno tím, že světelné vlny může být v některých místech vzájemně posilují, a v jiných - zrušit jeden druhého. Na druhé straně, tento experiment ukazuje, že světlo má část tokové vlastnosti a elektrony mohou vykazovat vlastnosti vln, což umožňuje interferenční obrazec.

Lze předpokládat, že zkušenosti se provádí s toku fotonů (nebo elektronů), je tak nízká intenzita, že po každém časovém slotu prochází pouze jednu částici. Přesto, když jsou na obrazovku přidány body zásahu fotonu, překrývající se vlny jsou stejné interferenční vzor, Navzdory skutečnosti, že zkušenost se týká údajně oddělených částic. To je způsobeno skutečností, že žijeme v „pravděpodobnost“ vesmíru, v němž každá budoucí událost je peredelennuyu v maximální možné míře, a pravděpodobnost, že příště tu bude něco zcela neočekávaného, ​​je poměrně malý.

Vaše dotazy

Skus zkušenosti vyvolává tyto otázky:

1. Jaká jsou pravidla chování jednotlivých částic? Zákony kvantové mechaniky označují místo obrazovky, ve kterém se částice objeví statisticky. Ty umožňují vypočítat umístění světelných pásů, ve kterých mohou být hodně částic, a tmavými pruhy, které by mohly mít menší částice. Avšak zákony, jimž kvantová mechanika dodržuje, nemohou předpovědět, kde se jednotlivé částice skutečně ukáží.
2. Co se stane s časticí v době mezi emisemi a registrací? Podle výsledků pozorování se může zdát, že částice jsou v interakci s oběma mezerami. Zdá se, že to odporuje zákonům upravujícím chování bodové částice. Kromě toho, když je registrována částic, je to bodové.
3. V čem spočívá částicka změna chování od statického na nestálá a naopak? Když částice prochází mezerou, jeho chování je způsobeno non-lokalizované vlnové funkce procházející současně oběma štěrbinami. V okamžiku registrace částice je vždy fixována jako bod a nikdy se nedosáhne rozostřeného vlnového paketu.

Odpovědi

Kodaňská teorie kvantové interpretace odpovídá na následující otázky:

1. Je zásadně nemožné eliminovat pravděpodobnostní charakter předpovědí kvantové mechaniky. To znamená, že nemůže přesně svědčit o omezení lidských znalostí o skrytých proměnných. Klasická fyzika se odvolává na pravděpodobnost v těch případech, kdy je třeba popsat proces typu házet kostky. To znamená, že pravděpodobnost nahrazuje neúplné znalosti. Kodanská interpretace kvantové mechaniky Heisenberga a Bohra naopak tvrdí, že výsledek měření v kvantové mechaniky je zásadně nedeterministický.
2. Fyzika je věda, která studuje výsledky měření. Nesprávné je přemýšlet o tom, co se děje při jejich vyšetřování. Podle kodanské interpretace jsou otázky o tom, kde byla částice před jejím zápisem, a další podobné výmysly jsou bezvýznamné, a proto by měly být vyloučeny z úvahy.
3. Měření způsobuje okamžité zhroucení funkce vln. Následně měřící proces náhodně vybírá pouze jednu z možností, kterou dovoluje vlnová funkce daného stavu. Aby se tato volba odrazila, musí se vlnová funkce okamžitě změnit.

Formulace

Formulář kodanského výkladu ve své původní podobě vyvolal několik změn. Nejběžnější z nich je založeno na přístupu nekompromisních událostí a takové koncepce, jako je kvantová dekoherence. Dekoherence umožňuje vypočítat fuzzy hranici mezi makro a mikro světy. Zbývající variace se liší ve stupni "realismu vlnového světa".

Kritika

Užitečnost kvantové mechaniky (Heisenbergův a Bohrův odpověď na první otázku) byla zpochybněna v myšlenkovém experimentu, který provedla Einstein, Podolsky a Rosen (EPR paradox). Vědci tak chtěli dokázat, že existence skrytých parametrů je nezbytná, aby teorie nevedla k okamžitému a ne-místnímu "dlouhému" zásahu. Během ověření paradoxu EPR, který se stal možným kvůli nerovnostem společnosti Bell, se ukázalo, že kvantová mechanika je správná a různé teorie skrytých parametrů nemají experimentální potvrzení.

Ale nejproblematičtější byla odpověď Heisenberga a Bohra na třetí otázku, která umístila měřicí procesy do zvláštního postavení, ale v nich neurčila přítomnost zvláštních rysů.

Mnoho vědců, fyziků i filosofů, jednoznačně odmítlo přijmout kodaňskou interpretaci kvantové fyziky. Prvním důvodem bylo, že interpretace Heisenberga a Bohra nebyla deterministická. Druhý - tím, že zavedl neurčitou koncepci měření, která přeměnila pravděpodobnostní funkce na spolehlivé výsledky.

Einstein byl přesvědčen, že popis fyzické reality, daný kvantovou mechanikou v interpretaci Heisenberg a Bohr, je nedostatečný. Podle Einsteina nalezl v kodanské interpretaci podíl logiky, ale jeho vědecké instinkty jej odmítly přijmout. Proto Einstein nemohl odmítnout hledat úplnější koncept.

Ve svém dopise Borneovi Einsteinovi řekl: "Jsem si jistý, že Bůh nehazuje kostky!". Niels Bohr, který komentoval tuto frázi, řekl Einsteinovi, že neřekl Bohu, co má dělat. A ve svém rozhovoru s Abrahamem Pichem Einstein vykřikl: "Myslíte si, že Měsíc existuje jen tehdy, když se na to podíváte?"

Erwin Schrödinger vynalezl myšlenkový experiment s kočkou, pomocí níž chtěl ukázat podřadnost kvantové mechaniky během přechodu od subatomických systémů k mikroskopickým. Současně bylo považováno za problematické zhroucení funkce vln ve vesmíru. Podle Einsteinovy ​​teorie relativity je okamžitost a souběžnost smysluplné pouze pro pozorovatele umístěného v jednom referenčním rámci. Není tedy čas, který by se stal jedním pro všechny, a proto nelze určit okamžitý kolaps.

Šíření

Neformální průzkum provedený ve vědeckých kruzích v roce 1997 ukázal, že převládající kodanská interpretace, stručně diskutovaná výše, je podporována méně než polovinou respondentů. Nicméně má více přívrženců než jiné interpretace jednotlivě.

Alternativa

Mnoho fyziků je blíž k další interpretaci kvantové mechaniky, která se nazývá "ne". Podstata této interpretace je vyčerpávajícím způsobem vyjádřena ve výroku Davida Mermina: "Drž hubu a vypočítat!", Což je často připisováno Richard Feynman nebo Paul Dirac.