Ang Copenhagen Interpretation ay isang paliwanag ng quantum mechanics na binuo nina Niels Bohr at Werner Heisenberg noong 1927 nang ang mga siyentipiko ay nagtutulungan sa Copenhagen. Nagawa nina Bohr at Heisenberg na mapabuti ang probabilistikong interpretasyon ng function na binalangkas ni M. Born at sinubukang sagutin ang ilang tanong na lumabas dahil sa wave-particle duality. Isasaalang-alang ng artikulong ito ang mga pangunahing ideya ng interpretasyon ng Copenhagen ng quantum mechanics, at ang epekto nito sa modernong pisika.
Problems
Mga interpretasyon ng quantum mechanics na tinatawag na pilosopikal na pananaw sa kalikasan ng quantum mechanics bilang isang teorya na naglalarawan sa materyal na mundo. Sa kanilang tulong, posible na sagutin ang mga tanong tungkol sa kakanyahan ng pisikal na katotohanan, ang paraan ng pag-aaral nito, ang likas na katangian ng sanhi at determinismo, pati na rin ang kakanyahan ng mga istatistika at ang lugar nito sa quantum mechanics. Ang quantum mechanics ay itinuturing na pinakamatunog na teorya sa kasaysayan ng agham, ngunit wala pa ring pinagkasunduan sa malalim na pag-unawa nito. Mayroong ilang mga interpretasyon ng quantum mechanics, atngayon ay makikilala natin ang pinakasikat sa kanila.
Mga Pangunahing Ideya
Tulad ng alam mo, ang pisikal na mundo ay binubuo ng mga quantum object at classical na mga instrumento sa pagsukat. Ang pagbabago sa estado ng mga instrumento sa pagsukat ay naglalarawan ng isang hindi maibabalik na istatistikal na proseso ng pagbabago ng mga katangian ng mga micro-object. Kapag ang isang micro-object ay nakikipag-ugnayan sa mga atomo ng pagsukat na aparato, ang superposisyon ay nabawasan sa isang estado, iyon ay, ang wave function ng pagsukat na bagay ay nabawasan. Hindi inilalarawan ng Schrödinger equation ang resultang ito.
Mula sa pananaw ng interpretasyon ng Copenhagen, hindi inilalarawan ng quantum mechanics ang mga micro-object mismo, ngunit ang mga katangian ng mga ito, na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa mga macro na kondisyon na nilikha ng mga tipikal na instrumento sa pagsukat sa panahon ng pagmamasid. Ang pag-uugali ng mga atomic na bagay ay hindi maaaring makilala mula sa kanilang pakikipag-ugnayan sa mga instrumento sa pagsukat na nag-aayos ng mga kondisyon para sa paglitaw ng mga phenomena.
Pagtingin sa quantum mechanics
Ang
Quantum mechanics ay isang static na teorya. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagsukat ng isang micro-object ay humahantong sa isang pagbabago sa estado nito. Kaya mayroong isang probabilistikong paglalarawan ng paunang posisyon ng bagay, na inilarawan ng function ng wave. Ang complex wave function ay isang sentral na konsepto sa quantum mechanics. Ang wave function ay nagbabago sa isang bagong dimensyon. Ang resulta ng pagsukat na ito ay nakasalalay sa pag-andar ng alon, sa isang probabilistikong paraan. Tanging ang parisukat ng modulus ng wave function ay may pisikal na kahalagahan, na nagpapatunay sa posibilidad na ang pinag-aralanang micro-object ay matatagpuan sa isang tiyak na lugar sa kalawakan.
Sa quantum mechanics, ang batas ng causality ay natutupad patungkol sa wave function, na nag-iiba-iba sa oras depende sa mga paunang kondisyon, at hindi tungkol sa particle velocity coordinate, tulad ng sa klasikal na interpretasyon ng mekanika. Dahil sa ang katunayan na ang parisukat lamang ng modulus ng wave function ay pinagkalooban ng isang pisikal na halaga, ang mga paunang halaga nito ay hindi maaaring matukoy sa prinsipyo, na humahantong sa ilang imposibilidad na makakuha ng tumpak na kaalaman tungkol sa paunang estado ng quantum system..
Batayang pilosopikal
Mula sa pilosopikal na pananaw, ang batayan ng interpretasyon ng Copenhagen ay mga prinsipyong epistemolohiko:
- Pagmamasid. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa pagbubukod mula sa pisikal na teorya ng mga pahayag na iyon na hindi mapapatunayan sa pamamagitan ng direktang pagmamasid.
- Mga Extra. Ipinapalagay na ang wave at corpuscular na paglalarawan ng mga bagay ng microworld ay nagpupuno sa isa't isa.
- Kawalang-katiyakan. Sinasabi na ang coordinate ng mga micro-object at ang momentum ng mga ito ay hindi maaaring matukoy nang hiwalay, at may ganap na katumpakan.
- Static determinism. Ipinapalagay nito na ang kasalukuyang estado ng pisikal na sistema ay natutukoy ng mga nakaraang estado nito nang hindi malabo, ngunit sa isang tiyak na antas ng posibilidad ng pagpapatupad ng mga uso ng pagbabago na inilatag sa nakaraan.
- Pagtutugma. Ayon sa prinsipyong ito, ang mga batas ng quantum mechanics ay binago sa mga batas ng classical mechanics kapag posibleng mapabayaan ang magnitude ng quantum of action.
Mga Benepisyo
Sa quantum physics, ang impormasyon tungkol sa mga atomic na bagay, na nakuha sa pamamagitan ng mga pang-eksperimentong setup, ay nasa isang kakaibang relasyon sa isa't isa. Sa uncertainty relations ni Werner Heisenberg, mayroong inverse proportionality sa pagitan ng mga kamalian sa pag-aayos ng kinetic at dynamic na mga variable na tumutukoy sa estado ng isang pisikal na sistema sa classical na mechanics.
Ang isang makabuluhang bentahe ng interpretasyon ng Copenhagen ng quantum mechanics ay ang katotohanang hindi ito gumagana nang direkta sa mga detalyadong pahayag tungkol sa mga pisikal na hindi napapansing dami. Bilang karagdagan, na may pinakamababang mga kinakailangan, ito ay bubuo ng isang konseptong sistema na lubos na naglalarawan sa mga eksperimentong katotohanan na magagamit sa ngayon.
Ang kahulugan ng wave function
Ayon sa interpretasyon ng Copenhagen, ang wave function ay maaaring sumailalim sa dalawang proseso:
- Unitary evolution, na inilalarawan ng Schrödinger equation.
- Pagsukat.
Walang sinuman ang nag-alinlangan tungkol sa unang proseso sa komunidad ng siyentipiko, at ang pangalawang proseso ay nagdulot ng mga talakayan at nagbunga ng maraming interpretasyon, kahit na sa loob ng balangkas ng Copenhagen interpretasyon ng kamalayan mismo. Sa isang banda, mayroong lahat ng dahilan upang maniwala na ang wave function ay walang iba kundi isang tunay na pisikal na bagay, at ito ay bumagsak sa panahon ng pangalawang proseso. Sa kabilang banda, ang wave function ay maaaring hindi isang tunay na entity, ngunit isang auxiliary mathematical tool, ang tanging layunin kung saanay upang magbigay ng kakayahang kalkulahin ang posibilidad. Binigyang-diin ni Bohr na ang tanging bagay na mahulaan ay ang resulta ng mga pisikal na eksperimento, kaya ang lahat ng pangalawang isyu ay hindi dapat nauugnay sa eksaktong agham, ngunit sa pilosopiya. Ipinahayag niya sa kanyang mga pag-unlad ang pilosopikal na konsepto ng positivism, na nangangailangan na ang agham ay talakayin lamang ang mga bagay na talagang masusukat.
Double slit experiment
Sa isang two-slit experiment, ang liwanag na dumadaan sa dalawang slit ay nahuhulog sa screen, kung saan lumalabas ang dalawang interference fringes: madilim at maliwanag. Ang prosesong ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga liwanag na alon ay maaaring magkaparehong palakasin sa ilang lugar, at kanselahin ang isa't isa sa iba. Sa kabilang banda, inilalarawan ng eksperimento na ang liwanag ay may mga katangian ng isang bahagi ng daloy, at ang mga electron ay maaaring magpakita ng mga katangian ng wave, habang nagbibigay ng pattern ng interference.
Maaaring ipagpalagay na ang eksperimento ay isinasagawa gamit ang isang stream ng mga photon (o mga electron) na may mababang intensity na isang particle lang ang dumadaan sa mga puwang sa bawat pagkakataon. Gayunpaman, kapag nagdaragdag ng mga punto kung saan tumama ang mga photon sa screen, ang parehong pattern ng interference ay nakukuha mula sa mga superimposed na alon, sa kabila ng katotohanan na ang eksperimento ay may kinalaman sa diumano'y hiwalay na mga particle. Ito ay dahil nakatira tayo sa isang "probabilistic" na uniberso, kung saan ang bawat kaganapan sa hinaharap ay may muling ipinamamahagi na antas ng posibilidad, at ang posibilidad na may ganap na hindi inaasahang mangyayari sa susunod na sandali ng panahon ay medyo maliit.
Mga Tanong
Slit experience ang naglalagay ng ganyanmga tanong:
- Ano ang magiging mga panuntunan para sa pag-uugali ng mga indibidwal na particle? Ang mga batas ng quantum mechanics ay nagpapahiwatig ng lokasyon ng screen kung saan ang mga particle ay magiging, ayon sa istatistika. Pinapayagan ka nitong kalkulahin ang lokasyon ng mga light band, na malamang na naglalaman ng maraming particle, at dark band, kung saan mas kaunting mga particle ang malamang na mahulog. Gayunpaman, hindi mahuhulaan ng mga batas na namamahala sa quantum mechanics kung saan talaga mapupunta ang isang indibidwal na particle.
- Ano ang nangyayari sa particle sa sandaling nasa pagitan ng paglabas at pagpaparehistro? Ayon sa mga resulta ng mga obserbasyon, ang impresyon ay maaaring malikha na ang particle ay nakikipag-ugnayan sa parehong mga slits. Tila ito ay sumasalungat sa mga regularidad ng pag-uugali ng isang point particle. Bukod dito, kapag ang isang particle ay nakarehistro, ito ay nagiging isang punto.
- Sa ilalim ng impluwensya ng kung ano ang binabago ng isang particle ang pag-uugali nito mula sa static patungo sa non-static, at kabaliktaran? Kapag ang isang particle ay dumaan sa mga slits, ang pag-uugali nito ay tinutukoy ng isang non-localized wave function na dumadaan sa parehong slits nang sabay. Sa sandali ng pagpaparehistro ng isang particle, ito ay palaging naayos bilang isang punto, at isang blur na wave packet ay hindi kailanman nakuha.
Mga Sagot
Ang teorya ng Copenhagen ng quantum interpretation ay sumasagot sa mga tanong na ibinibigay tulad ng sumusunod:
- Sa panimula imposibleng alisin ang probabilistikong katangian ng mga hula ng quantum mechanics. Iyon ay, hindi nito tumpak na ipahiwatig ang limitasyon ng kaalaman ng tao tungkol sa anumang mga nakatagong variable. Ang klasikal na pisika ay tumutukoy saprobabilidad sa mga kasong iyon kung kailan kinakailangan upang ilarawan ang isang proseso tulad ng paghagis ng dice. Ibig sabihin, pinapalitan ng probabilidad ang hindi kumpletong kaalaman. Ang interpretasyon ng Copenhagen ng quantum mechanics nina Heisenberg at Bohr, sa kabilang banda, ay nagsasaad na ang resulta ng mga sukat sa quantum mechanics ay sa panimula ay hindi deterministiko.
- Physics ay isang agham na nag-aaral ng mga resulta ng mga proseso ng pagsukat. Maling mag-isip tungkol sa kung ano ang mangyayari bilang resulta ng mga ito. Ayon sa interpretasyon ng Copenhagen, ang mga tanong tungkol sa kung nasaan ang particle bago ang sandali ng pagpaparehistro nito, at iba pang katulad na mga gawa ay walang kabuluhan, at samakatuwid ay dapat na hindi kasama sa pagmuni-muni.
- Ang pagkilos ng pagsukat ay humahantong sa isang agarang pagbagsak ng function ng wave. Samakatuwid, random na pinipili ng proseso ng pagsukat ang isa lamang sa mga posibilidad na pinapayagan ng wave function ng isang partikular na estado. At para ipakita ang pagpipiliang ito, dapat magbago kaagad ang wave function.
Ang
Mga Form
Ang pagbabalangkas ng interpretasyon ng Copenhagen sa orihinal nitong anyo ay nagbunga ng ilang mga pagkakaiba-iba. Ang pinakakaraniwan sa mga ito ay batay sa diskarte ng pare-parehong mga kaganapan at tulad ng isang konsepto bilang quantum decoherence. Binibigyang-daan ka ng Decoherence na kalkulahin ang malabo na hangganan sa pagitan ng macro- at microworlds. Ang natitirang mga variation ay naiiba sa antas ng "realism of the wave world."
Pagpuna
Ang bisa ng quantum mechanics (sagot ni Heisenberg at Bohr sa unang tanong) ay tinanong sa isang thought experiment na isinagawa nina Einstein, Podolsky atRosen (EPR kabalintunaan). Kaya, nais ng mga siyentipiko na patunayan na ang pagkakaroon ng mga nakatagong mga parameter ay kinakailangan upang ang teorya ay hindi humantong sa madalian at hindi lokal na "mahabang aksyon". Gayunpaman, sa panahon ng pag-verify ng kabalintunaan ng EPR, na ginawang posible sa pamamagitan ng hindi pagkakapantay-pantay ni Bell, napatunayang tama ang quantum mechanics, at ang iba't ibang mga nakatagong variable na teorya ay walang pang-eksperimentong kumpirmasyon.
Ngunit ang pinakaproblemadong sagot ay ang sagot nina Heisenberg at Bohr sa ikatlong tanong, na naglagay ng mga proseso ng pagsukat sa isang espesyal na posisyon, ngunit hindi natukoy ang pagkakaroon ng mga natatanging tampok sa mga ito.
Maraming scientist, parehong physicist at philosophers, ang tahasang tumanggi na tanggapin ang Copenhagen interpretation ng quantum physics. Ang unang dahilan para dito ay ang interpretasyon ng Heisenberg at Bohr ay hindi deterministiko. At ang pangalawa ay nagpakilala ito ng hindi malinaw na ideya ng pagsukat na ginawang mga wastong resulta ang mga probability function.
Sigurado si Einstein na hindi kumpleto ang paglalarawan ng pisikal na realidad na ibinigay ng quantum mechanics na binibigyang-kahulugan nina Heisenberg at Bohr. Ayon kay Einstein, nakakita siya ng ilang lohika sa interpretasyon ng Copenhagen, ngunit ang kanyang mga instinct na pang-agham ay tumanggi na tanggapin ito. Kaya hindi napigilan ni Einstein na maghanap ng mas kumpletong konsepto.
Sa kanyang liham kay Born, sinabi ni Einstein: "Natitiyak kong hindi naghahagis ng dice ang Diyos!". Niels Bohr, nagkomento sa pariralang ito, sinabi kay Einstein na huwag sabihin sa Diyos kung ano ang gagawin. At sa kanyang pakikipag-usap kay Abraham Pais, si Einstein ay bumulalas: "Talagang iniisip mo na ang buwan ay umiiralkapag tiningnan mo lang?".
Si Erwin Schrödinger ay nakabuo ng isang pag-iisip na eksperimento sa isang pusa, kung saan nais niyang ipakita ang kababaan ng quantum mechanics sa panahon ng paglipat mula sa subatomic patungo sa microscopic system. Kasabay nito, ang kinakailangang pagbagsak ng pag-andar ng alon sa espasyo ay itinuturing na may problema. Ayon sa teorya ng relativity ni Einstein, ang instantaneity at simultaneity ay may katuturan lamang para sa isang observer na nasa parehong frame of reference. Kaya, walang oras na maaaring maging isa para sa lahat, na nangangahulugan na ang agarang pagbagsak ay hindi matukoy.
Pamamahagi
Isang impormal na sarbey na isinagawa sa akademya noong 1997 ay nagpakita na ang dating nangingibabaw na interpretasyon ng Copenhagen, na maikling tinalakay sa itaas, ay suportado ng wala pang kalahati ng mga respondente. Gayunpaman, mas marami itong tagasunod kaysa sa iba pang mga interpretasyon nang paisa-isa.
Alternatibong
Maraming physicist ang mas malapit sa isa pang interpretasyon ng quantum mechanics, na tinatawag na "wala". Ang diwa ng interpretasyong ito ay lubusang ipinahayag sa diktum ni David Mermin: "Tumahimik ka at kalkulahin!", na kadalasang iniuugnay kay Richard Feynman o Paul Dirac.
