Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Копенгагенська інтерпретація


Перегляд цього шаблону

План:


Введення

Копенгагенська інтерпретація - це інтерпретація (тлумачення) квантової механіки, яку сформулювали Нільс Бор і Вернер Гейзенберг під час спільної роботи в Копенгагені близько 1927 [1]. Бор і Гейзенберг удосконалили імовірнісну інтерпретацію хвильової функції, дану М. Борном, і спробували відповісти на ряд питань, що виникають внаслідок властивого квантовій механіці корпускулярно-хвильового дуалізму, зокрема на питання про вимірі.


1. Поширеність серед учених

Вельми неофіційний опитування, зроблений в 1997 році на симпозіумі під егідою UMBC (Англ.) рос. , Показав [2], що колись домінувала Копенгагенська інтерпретація підтримується менш ніж половиною учасників. В цілому голоси учасників опитування розподілилися наступним чином:

Інтерпретація Віддано голосів
Копенгагенська інтерпретація 13
Многоміровая інтерпретація 8
Інтерпретація Бома 4
Несуперечливі історії (Англ.) рос. 4
Модифікована динаміка (GRW (Англ.) рос. ) 1
Нічого із запропонованого вище або не змогли відповісти 18

2. Сенс хвильової функції

Копенгагенська інтерпретація припускає, що на хвильову функцію можуть впливати два процеси:

З приводу першого процесу не виникає розбіжностей ні в кого, а з приводу другого є ряд різних інтерпретацій, навіть у межах самої копенгагенської інтерпретації. З одного боку, можна вважати, що хвильова функція є реальним фізичним об'єктом і що вона під час другого процесу зазнає колапс, з іншого боку, можна вважати, що хвильова функція - лише допоміжний математичний інструмент (а не реальна сутність), єдине призначення якої - це давати нам можливість розраховувати ймовірності. Бор підкреслював, що єдине, що можна передбачати - це результати фізичних дослідів, тому додаткові питання ставляться не до науки, а до філософії. Бор поділяв філософську концепцію позитивізму, яка вимагає, щоб наука говорила тільки про реально вимірних речах.

У класичному двохщілистих досвіді світло проходить через дві щілини і падає на екран, де з'являються темні і світлі інтерференційні смуги. Це можна пояснити тим, що в деяких місцях світлові хвилі взаємно посилюються, а в інших - гасяться. З іншого боку, експеримент показує, що світло має і властивостями потоку частинок, а такі об'єкти, як електрони можуть проявляти і хвильові властивості і теж можуть давати інтерференційну картину.

Це ставить кілька цікавих питань. Припустимо, двохщілистих експеримент проводиться з настільки низькою інтенсивністю потоку фотонів (або електронів), що кожен раз через щілини проходить тільки по одній частинці. Однак, коли експериментатор складе точки влучення всіх фотонів на екран, він отримає ту ж інтерференційну картину від накладаються хвиль, незважаючи на те, що начебто досвід стосувався окремих частинок. Це можна інтерпретувати так, що ми живемо в "возможностной" всесвіту - такий, що у ній з кожним майбутнім подією пов'язана певна ступінь можливості, а не в такий, що в кожний наступний момент може трапитися все що завгодно.


3. Слідства

Даний досвід ставить такі запитання:

  1. Закони квантової механіки говорять про те, де частинки потраплять в екран статистично і дають можливість розрахувати розташування світлих смуг, куди швидше за все потрапить багато частинок і місце розташування темних смуг, куди швидше за все потрапить мало частинок. Однак, для окремої частки, закони квантової механіки не здатні передбачити, де вона опиниться фактично. Які в такому випадку правила поведінки окремих частинок?
  2. Що відбувається з часткою між моментом випускання і моментом реєстрації? Створюється враження, що частинка зазнає взаємодія з обома щілинами і це здається суперечним того, як може себе вести точкова частинка, тим більше, що коли частка реєструється, вона виявляється точкової.
  3. Що змушує частинку перемикатися від статистичного до нестатистична поведінці і назад? Коли частка летить крізь щілини, її поведінка описується нелокалізованной хвильовою функцією, яка одночасно проходить через обидві щілини. Коли ж частка реєструється, ніколи не виходить розмитий хвильовий пакет, але завжди фіксується точкова частинка.

Копенгагенська інтерпретація відповідає на ці питання так:

  1. Імовірнісний характер пророкувань квантової механіки принципово неустранім, тобто, він зовсім не говорить про те, що наші знання обмежені, що ми не знаємо значень якихось прихованих змінних. У класичній фізиці ймовірність використовувалася для опису результатів типу підкидання гральної кістки, хоча фактично цей процес вважався детермінованим. Тобто, ймовірності використовувалися замість неповного знання. Навпаки, Копенгагенська інтерпретація стверджує, що в квантовій механіці результат вимірювання принципово недетермінованої.
  2. Фізика - це наука про результати вимірювальних процесів. Вигадки на тему того, що відбувається за ними, неправомірні. Копенгагенська інтерпретація відкидає питання типу "де була частинка до того, як я зареєстрував її місце розташування" як безглузді.
  3. Акт вимірювання викликає миттєве схлопування, " колапс хвильової функції ". Це означає, що процес вимірювання випадково вибирає в точності одну з можливостей, допустимих хвильовою функцією даного стану, а хвильова функція миттєво змінюється, щоб відбити цей вибір.

Оригінальна формулювання копегагенской інтерпретації породила ряд варіацій; найбільш шанована заснована на підході несуперечливих подій ("Копенгаген прав?") І понятті квантової декогеренції, яка дозволяє розраховувати нечітку межу між "мікро" і "макро" світами. Інші варіації розрізняються ступенем "реалістичності" хвильового світу.


4. Критика

Повнота квантової механіки (теза 1) була піддана сумніву в уявному експерименті Ейнштейна, Подільського і Розена (ЕПР-парадокс), який був призначений для того, щоб довести, що приховані параметри повинні існувати, щоб теорія не призводила до нелокальних та миттєвому "дальнодії". Однак, перевірка ЕПР-парадоксу на досвіді за допомогою нерівностей Белла, показала, що квантова механіка вірна і що різні теорії локальних прихованих параметрів не узгоджуються з експериментом.

З усіх трьох тез, з фізичної точки зору найбільш проблематичний останній, оскільки він ставить процеси вимірювання в особливе становище, але не визначає ясно, що вони таке, і не вказує на їх відмінні риси.

Багато фізики та філософи не погоджуються з копенгагенської інтерпретацією, як тому що вона не детерміністичного, так і тому, що вона вводить невизначене поняття вимірювання, яке перетворює імовірнісні функції в достовірні результати вимірювань. Ілюструючи це, Ейнштейн писав Бору, що "я переконаний, що Бог не кидає кістки", а також вигукував у бесіді з Абрахамом Пайса : "Ви і справді думаєте, що Місяць існує лише коли Ви на неї дивитеся?". Бор відповів йому "Ейнштейн, не вказуйте Богу, що робити". Ервін Шредінгер придумав знаменитий уявний експеримент про кота Шредінгера, яким він хотів показати неповноту квантової механіки при переході від субатомних систем до макроскопічними.

Аналогічно викликає проблеми необхідний "миттєвий" колапс хвильової функції у всьому просторі. Теорія відносності Ейнштейна говорить, що миттєвість, одночасність, має сенс тільки для спостерігачів, що знаходяться в одній системі відліку. Не існує єдиного для всіх часу, тому миттєвий колапс теж залишається невизначений.


5. Альтернативи

Багато фізики схиляються до так званої "ніякої" інтерпретації квантової механіки, ємко вираженою в афоризмі Девіда Мерміна: "Заткнися і обчислюється!" (Оріг. англ. "Shut up and calculate"), часто (мабуть, помилково) приписуваному Річарду Фейнману або Полю Дірака [3].

Примітки

  1. Gribbin J. Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics. - 2000. - С. 4-8. - ISBN 978-0684863153
  2. Tegmark M. (1997), "The Interpretation of Quantum Mechanics: Many Worlds or Many Words?", arΧiv : quant-ph/9709032v1 - www.arxiv.org/abs/quant-ph/9709032v1 [quant-ph]
  3. N. David Mermin Could Feynman Have Said This? - scitation.aip.org/journals/doc/PHTOAD-ft/vol_57/iss_5/10_1.shtml (Англ.) / / Physics Today. - 2004. - В. 5. - С. 10.


Перегляд цього шаблону Уявні експерименти
Персоналій
і персонажів

Лаплас : Демон Лапласа Максвелл : Демон Максвелла Шредінгер : Кіт Шредінгера Рассел : Чайник Рассела Ейнштейн : Парадокс Ейнштейна - Подольського - Розена

Апорії Зенона : Ахіллес і черепаха Дихотомія Стадіон Стріла Зенона
Фізичні Демон Лапласа Демон Максвелла Квантове безсмертя Квантове самогубство Кіт Шредінгера Парадокс Белла Парадокс субмарини Парадокс Ейнштейна - Подольського - Розена Парадокс близнюків Мікроскоп Гейзенберга Гарматне ядро ​​Ньютона Парадокс Еренфеста
Кібернетичні Завдання двох генералів Завдання візантійських генералів Китайська кімната Імітація реальності Мозок у колбі
Інші Теорема про нескінченних мавпах Парадокс Ньюкома Дилема ув'язненого Кімната Марії Парадокс Левинталя Філософський зомбі
Наукова методологія Мислення (філософія)

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Копенгагенська бій
Копенгагенська фондова біржа
Інтерпретація
Многоміровая інтерпретація
Інтерпретація (психоаналіз)
Інтерпретація квантової механіки
Структура та інтерпретація комп'ютерних програм
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru