Kodaňská interpretace je vysvětleníkvantová mechanika, kterou formulovali Niels Bohr a Werner Heisenberg v roce 1927, kdy vědci pracovali společně v Kodani. Bohr a Heisenberg dokázali vylepšit pravděpodobnostní interpretaci funkce, kterou formuloval M. Born, a pokusili se odpovědět na řadu otázek, jejichž vznik je dán dualismem vln částic. Tento článek se bude zabývat hlavními myšlenkami kodaňské interpretace kvantové mechaniky a jejich dopadem na moderní fyziku.
Byly volány interpretace kvantové mechanikyfilozofické pohledy na podstatu kvantové mechaniky jako teorie popisující hmotný svět. S jejich pomocí bylo možné odpovědět na otázky týkající se podstaty fyzikální reality, metody jejího studia, povahy kauzality a determinismu, jakož i podstaty statistiky a jejího místa v kvantové mechanice. Kvantová mechanika je považována za nejzvučnější teorii v historii vědy, ale v jejím nejhlubším porozumění stále neexistuje shoda. Existuje celá řada interpretací kvantové mechaniky a dnes se podíváme na nejoblíbenější z nich.
Jak víte, fyzický svět se skládá z kvantapředměty a klasické měřicí přístroje. Změna stavu měřicích zařízení popisuje nevratný statistický proces změny charakteristik mikroobjektů. Když mikroobjekt interaguje s atomy měřicího zařízení, superpozice se sníží do jednoho stavu, to znamená, že se sníží vlnová funkce měřeného objektu. Schrödingerova rovnice tento výsledek nepopisuje.
Pokud jde o kodaňský výklad,Kvantová mechanika sama o sobě nepopisuje mikroobjekty, ale jejich vlastnosti, které se projevují v makropodmínách vytvořených typickými měřicími přístroji během pozorování. Chování atomových objektů nelze odlišit od jejich interakce s měřicími přístroji, které zaznamenávají podmínky vzniku jevů.
Kvantová mechanika je statická teorie. To je způsobeno skutečností, že měření mikroobjektu vede ke změně jeho stavu. Takto vzniká pravděpodobnostní popis počáteční polohy objektu, popsaný vlnovou funkcí. Funkce komplexní vlny je ústředním pojmem v kvantové mechanice. Vlnová funkce se změní na novou dimenzi. Výsledek tohoto měření závisí pravděpodobnostním způsobem na vlnové funkci. Fyzikální význam má pouze druhá mocnina modulu vlnové funkce, což potvrzuje pravděpodobnost, že studovaný mikroobjekt je na určitém místě v prostoru.
V kvantové mechanice zákon kauzalityje splněna s ohledem na vlnovou funkci, která se mění v čase v závislosti na počátečních podmínkách, a nikoli s ohledem na souřadnice rychlosti částic, jak je tomu v klasické interpretaci mechaniky. Vzhledem k tomu, že pouze druhá mocnina modulu vlnové funkce má fyzickou hodnotu, nelze její počáteční hodnoty v zásadě určit, což vede k určité nemožnosti získání přesných znalostí o počátečním stavu systému kvant.
Z filozofického hlediska jsou základem kodaňské interpretace epistemologické principy:
V kvantové fyzice jsou informace o atomových objektechzískané pomocí experimentálních instalací jsou ve zvláštním vztahu. Ve Werner Heisenbergových vztazích nejistoty je pozorována inverzní proporcionalita mezi nepřesnostmi stanovení kinetických a dynamických proměnných, které určují stav fyzického systému v klasické mechanice.
Významná výhoda Kodaněinterpretací kvantové mechaniky je skutečnost, že nepracuje s podrobnými výroky přímo o fyzikálně nepozorovatelných veličinách. Kromě toho s minimem předpokladů buduje koncepční systém, který komplexně popisuje experimentální fakta dostupná v tuto chvíli.
Podle kodaňské interpretace může být vlnová funkce podrobena dvěma procesům:
Tangenciální první proces na akademické půděnikdo nepochyboval a druhý proces vyvolal diskuse a vedl k řadě interpretací, a to i v rámci samotné kodaňské interpretace vědomí. Na jedné straně existují všechny důvody domnívat se, že vlnová funkce není nic jiného než skutečný fyzický objekt a že během druhého procesu prochází kolapsem. Na druhou stranu vlnová funkce nemůže fungovat jako skutečná entita, ale jako pomocný matematický nástroj, jehož jediným účelem je poskytnout příležitost k výpočtu pravděpodobnosti. Bohr zdůraznil, že jediné, co lze předvídat, je výsledek fyzikálních experimentů, proto by se všechny sekundární otázky neměly vztahovat k exaktní vědě, ale k filozofii. Ve svém vývoji vyznával filozofický koncept pozitivismu, který vyžaduje, aby věda diskutovala jen o skutečně měřitelných věcech.
V experimentu s dvojitou štěrbinou světlo procházející dvěmaštěrbina padá na obrazovku, na které se objevují dva interferenční proužky: tmavý a světlý. Tento proces je vysvětlen skutečností, že světelné vlny se mohou na některých místech vzájemně zesilovat a na jiných zase vzájemně zhasínat. Na druhé straně experiment ilustruje, že světlo má vlastnosti toku části a elektrony mohou vykazovat vlnové vlastnosti, což dává interferenční obrazec.
Lze předpokládat, že experiment se provádí proudemfotony (nebo elektrony) s tak nízkou intenzitou, že štěrbinami pokaždé prochází pouze jedna částice. Když se však přidají body dopadající na fotony na obrazovce, získá se stejný interferenční obrazec ze superponovaných vln, a to navzdory skutečnosti, že experiment se týká údajně samostatných částic. To se vysvětluje skutečností, že žijeme v „pravděpodobnostním“ vesmíru, ve kterém má každá budoucí událost redistribuovaný stupeň možnosti, a pravděpodobnost, že se v příštím okamžiku stane něco zcela nepředvídaného, je poměrně malá.
Slotový experiment vyvolává následující otázky:
Kodaňská teorie kvantové interpretace odpovídá na položené otázky takto:
Znění kodaňského výkladu vpůvodní podoba přinesla několik variací. Nejběžnější z nich je založen na přístupu konzistentních událostí a na konceptu jako kvantová dekoherence. Decoherence umožňuje výpočet fuzzy hranice mezi makro- a mikrosvěty. Zbytek variant se liší v míře „realismu vlnového světa“.
Úplnost kvantové mechaniky (odpověďHeisenberg a Bohr k první otázce) byl zpochybněn v myšlenkovém experimentu, který provedli Einstein, Podolsky a Rosen (paradox EPR). Vědci tedy chtěli dokázat, že existence skrytých parametrů je nezbytná, aby teorie nevedla k okamžité a nelokální „akci na velké vzdálenosti“. Během ověřování paradoxu EPR, které umožnily Bellovy nerovnosti, se však ukázalo, že kvantová mechanika je správná, a různé teorie skrytých parametrů nemají žádné experimentální potvrzení.
Nejproblematičtější však byla odpověď Heisenberga a Bohra na třetí otázku, která stavěla měřicí procesy do zvláštního postavení, ale neurčila přítomnost rozlišovacích znaků v nich.
Mnoho vědců, fyziků i filozofů,rozhodně odmítl přijmout kodaňskou interpretaci kvantové fyziky. Prvním důvodem bylo, že interpretace Heisenberga a Bohra nebyla deterministická. A druhým je, že zavedla vágní představu o měření, která proměnila funkce pravděpodobnosti ve spolehlivé výsledky.
Einstein byl přesvědčen, že popis fyzickérealita daná kvantovou mechanikou, jak ji interpretovali Heisenberg a Bohr, je neúplná. Podle Einsteina našel v kodanské interpretaci zrnko logiky, ale jeho vědecké instinkty to odmítly přijmout. Einstein proto nemohl opustit hledání komplexnějšího konceptu.
Ve svém dopise Bornovi Einstein uvedl: „Jsem si jist, že Bůh nehází kostkami!“ Niels Bohr, komentující tuto frázi, řekl Einsteinovi, aby neříkal Bohu, co má dělat. A ve svém rozhovoru s Abrahamem Piceem Einstein zvolal: „Opravdu si myslíte, že Měsíc existuje, jen když se na něj podíváte?“
Erwin Schrödinger vynalezl myšlenkový experimentkterým chtěl demonstrovat podřadnost kvantové mechaniky při přechodu od subatomárních systémů k mikroskopickým. Zároveň bylo považováno za nutné nutné zhroucení vlnové funkce v prostoru. Podle Einsteinovy teorie relativity má okamžitost a simultánnost smysl pouze pro pozorovatele, který je ve stejném referenčním rámci. Neexistuje tedy čas, který by se mohl stát pro všechny stejný, což znamená, že okamžitý kolaps nelze určit.
Neformální průzkum provedený na akademické půděv roce 1997 ukázal, že dříve dominantní kodaňský výklad, krátce diskutovaný výše, podporuje méně než polovina respondentů. Má však více stoupenců než jiné interpretace jednotlivě.
Mnoho fyziků je blíže jiné interpretacikvantová mechanika, která se nazývá „žádná“. Podstata této interpretace je vyčerpávajícím způsobem vyjádřena v výroku Davida Mermina: „Sklapni a počítej!“, Což se často připisuje Richardu Feynmanovi nebo Paulovi Diracovi.
