Probabil nu există o zonă a științei mai bizară și confuză decât încercarea de a înțelege comportamentul materiei și al energiei la cele mai mici scale. În prima parte a secolului al XX-lea, fizicieni precum Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohrși mulți alții au pus bazele înțelegerii acestui tărâm bizar al naturii: fizică cuantică.
Ecuațiile și metodele fizicii cuantice au fost perfecționate în ultimul secol, făcând uimire preziceri care au fost confirmate mai precis decât oricare altă teorie științifică din istoria lume. Mecanica cuantică funcționează prin efectuarea unei analize a funcției de undă cuantică (definită de o ecuație numită Ecuația Schrodinger).
Problema este că regula despre modul de funcționare a undelor cuantice pare să intre în mod drastic cu intuițiile pe care le-am dezvoltat pentru a înțelege lumea noastră macroscopică de zi cu zi. Încercarea de a înțelege sensul de bază al fizicii cuantice s-a dovedit a fi mult mai dificilă decât înțelegerea comportamentelor în sine. Interpretarea cea mai frecvent predată este cunoscută sub numele de interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice... dar ce este cu adevărat?
Pionierii
Ideile centrale ale interpretării de la Copenhaga au fost dezvoltate de un grup central de pionieri în fizica cuantică, centrat în jurul Copenhaga din Niels Bohr Institutează prin anii 1920, realizând o interpretare a funcției de undă cuantică care a devenit concepția implicită predată în fizica cuantică cursuri.
Unul dintre elementele cheie ale acestei interpretări este faptul că ecuația Schrodinger reprezintă probabilitatea observării unui anumit rezultat atunci când se efectuează un experiment. În cartea sa Realitatea ascunsă, fizicianul Brian Greene o explică astfel:
"Abordarea standard a mecanicii cuantice, dezvoltată de Bohr și grupul său și numită" Interpretarea la Copenhaga în onoarea lor, prevede că ori de câte ori încerci să vezi un val de probabilitate, însăși actul de observație îți încurcă încercarea. "
Problema este că observăm vreodată orice fenomen fizic la nivel macroscopic, astfel încât comportamentul cuantic efectiv la nivel microscopic nu ne este direct disponibil. După cum este descris în carte Enigma cuantică:
„Nu există o interpretare„ oficială ”la Copenhaga. Dar fiecare versiune apucă taurul de coarne și afirmă că o observație produce proprietatea observată. Cuvântul complicat este „observație”.
„Interpretarea de la Copenhaga are în vedere două tărâmuri: există tărâmul macroscopic și clasic al instrumentelor noastre de măsurare guvernate de legile lui Newton; și există tărâmul microscopic, cuantic al atomilor și al altor lucruri mici guvernate de ecuația Schrodinger. Susține că nu ne ocupăm niciodată direct cu obiectele cuantice ale tărâmului microscopic. Prin urmare, nu trebuie să ne facem griji pentru realitatea lor fizică sau pentru lipsa lor. O „existență” care permite calcularea efectelor lor asupra instrumentelor noastre macroscopice este suficientă pentru a ne lua în considerare ”.
Lipsa unei interpretări oficiale de la Copenhaga este problematică, ceea ce face ca detaliile exacte ale interpretării să fie dificil de redus. După cum explică Ioan G. Cramer într-un articol intitulat "Interpretarea tranzacțională a mecanicii cuantice":
"În ciuda unei literaturi extinse care se referă la, discută și critică interpretarea din Copenhaga mecanica cuantică, nu pare nicăieri să existe vreo afirmație concisă care să definească Copenhaga completă interpretare."
Cramer continuă să încerce să definească unele dintre ideile centrale care sunt aplicate în mod constant atunci când vorbim despre interpretarea de la Copenhaga, ajungând la următoarea listă:
- Principiul incertitudinii: Dezvoltat de Werner Heisenberg în 1927, aceasta indică faptul că există perechi de variabile conjugate care nu pot fi măsurate la un nivel arbitrar de precizie. Cu alte cuvinte, există un plafon absolut impus de fizica cuantică asupra cât de exacte anumite perechi de măsurători pot fi făcute, cel mai adesea măsurători de poziție și impuls în același timp timp.
- Interpretarea statistică: Dezvoltat de Max Born în 1926, acest lucru interpretează funcția de undă Schrodinger ca producând probabilitatea unui rezultat în orice stare dată. Procesul matematic pentru realizarea acestui lucru este cunoscut sub numele de Născută regulă.
- Conceptul de complementaritate: Dezvoltat de Niels Bohr în 1928, include ideea de dualitatea undă-particule și că colapsul funcției de undă este legat de actul de efectuare a unei măsurători.
- Identificarea vectorului de stare cu „cunoașterea sistemului”: Ecuația Schrodinger conține o serie de vectori de stare, iar acești vectori se schimbă în timp și cu observații pentru a reprezenta cunoștințele unui sistem la un moment dat.
- Positivismul lui Heisenberg: Acest lucru reprezintă un accent pus pe discuția numai asupra rezultatelor observabile ale experimentelor, mai degrabă decât pe „sensul” sau „realitatea” care stă la baza acestora. Aceasta este o acceptare implicită (și uneori explicită) a conceptului filosofic de instrumentalism.
Aceasta pare o listă destul de cuprinzătoare a punctelor cheie din spatele interpretării de la Copenhaga, dar interpretarea nu este lipsită de niște probleme destul de grave și a stârnit multe critici... care merită abordate individual.
Originea frazei "Interpretarea Copenhaga"
Așa cum am menționat mai sus, natura exactă a interpretării de la Copenhaga a fost întotdeauna un pic nebuloasă. Una dintre primele referiri la ideea acestui lucru a fost în cartea din 1930 a lui Werner Heisenberg Principiile fizice ale teoriei cuantice, în care a făcut referire la „spiritul Copenhaga al teoriei cuantice”. Dar, la acea vreme, a fost, de asemenea, cu adevărat numai interpretarea mecanicii cuantice (chiar dacă au existat unele diferențe între adepții acesteia), deci nu a fost nevoie să o distingem cu numele propriu.
A început să fie denumită doar „interpretarea de la Copenhaga” atunci când abordări alternative, cum ar fi abordarea variabilelor ascunse ale lui David Bohm și Hugh Everett Interpretarea multor lumi, a apărut pentru a contesta interpretarea stabilită. Termenul „interpretare de la Copenhaga” este în general atribuit lui Werner Heisenberg când vorbea în anii ’50 împotriva acestor interpretări alternative. Prelegerile folosind sintagma „Interpretarea Copenhaga” au apărut în colecția de eseuri din Heisenberg din 1958, Fizică și filosofie.