La interpretación de Copenhague es una explicaciónmecánica cuántica formulada por Niels Bohr y Werner Heisenberg en 1927, cuando los científicos trabajaron juntos en Copenhague. Bohr y Heisenberg pudieron mejorar la interpretación probabilística de la función formulada por M. Born, y trataron de responder una serie de preguntas, cuya ocurrencia se debe a la dualidad onda-partícula. Este artículo discutirá las ideas principales de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica y su impacto en la física moderna.
Las interpretaciones de la mecánica cuántica se llamanpuntos de vista filosóficos sobre la naturaleza de la mecánica cuántica, como una teoría que describe el mundo material. Con su ayuda, fue posible responder preguntas sobre la esencia de la realidad física, el método de estudio, la naturaleza de la causalidad y el determinismo, así como la esencia de la estadística y su lugar en la mecánica cuántica. La mecánica cuántica se considera la teoría más resonante en la historia de la ciencia, pero todavía no hay consenso en su comprensión más profunda. Hay varias interpretaciones de la mecánica cuántica, y hoy conoceremos las más populares.
Como sabes, el mundo físico consiste en cuánticaobjetos e instrumentos clásicos para medir. Un cambio en el estado de los instrumentos de medición describe un proceso estadístico irreversible para cambiar las características de los microobjetos. Cuando un microobjeto interactúa con los átomos del dispositivo de medición, la superposición se reduce a un estado, es decir, la función de onda del objeto de medición se reduce. La ecuación de Schrödinger no describe este resultado.
En términos de la interpretación de Copenhague,la mecánica cuántica no describe los microobjetos per se, sino sus propiedades, que se manifiestan en macrocondiciones creadas por instrumentos de medición típicos durante la observación. El comportamiento de los objetos atómicos no se puede distinguir de su interacción con instrumentos de medición que registran las condiciones para el origen de los fenómenos.
La mecánica cuántica es una teoría estática.Esto se debe al hecho de que la medición de un microobjeto conduce a un cambio en su estado. Entonces hay una descripción probabilística de la posición inicial del objeto descrito por la función de onda. La función de onda compleja es el concepto central de la mecánica cuántica. La función de onda cambia hasta una nueva medición. El resultado de esta medición depende de la función de onda, de manera probabilística. Solo el cuadrado del módulo de la función de onda tiene significación física, lo que confirma la probabilidad de que el micro objeto en estudio se encuentre en un determinado lugar del espacio.
En mecánica cuántica, la ley de causalidad.se realiza en relación con la función de onda, que varía en el tiempo según las condiciones iniciales, y no en relación con las coordenadas de la velocidad de la partícula, como en la interpretación clásica de la mecánica. Debido al hecho de que solo el cuadrado del módulo de la función de onda está dotado de valor físico, sus valores iniciales no pueden determinarse en principio, lo que conduce a cierta imposibilidad de obtener un conocimiento preciso sobre el estado inicial del sistema cuántico.
Desde un punto de vista filosófico, la base de la interpretación de Copenhague son los principios epistemológicos:
En física cuántica, información sobre objetos atómicos,obtenidos a través de instalaciones experimentales, están en una relación peculiar entre sí. En las relaciones de incertidumbre de Werner Heisenberg, existe una proporcionalidad inversa entre las imprecisiones en la fijación de variables cinéticas y dinámicas que determinan el estado de un sistema físico en la mecánica clásica.
Una ventaja significativa de CopenhagueLa interpretación de la mecánica cuántica es el hecho de que no opera con declaraciones detalladas directamente sobre cantidades físicamente no observables. Además, con un mínimo de requisitos previos, construye un sistema conceptual que describe exhaustivamente los hechos experimentales disponibles en este momento.
Según la interpretación de Copenhague, la función de onda puede estar sujeta a dos procesos:
Primer proceso tangencial en la academianadie tenía dudas, y el segundo proceso provocó discusiones y generó una serie de interpretaciones, incluso dentro del marco de la interpretación de Copenhague de la conciencia misma. Por un lado, hay muchas razones para creer que la función de onda no es más que un objeto físico real, y que sufre un colapso durante el segundo proceso. Por otro lado, la función de onda puede no ser una entidad real, sino una herramienta matemática auxiliar, cuyo único propósito es proporcionar una oportunidad para calcular la probabilidad. Bohr enfatizó que lo único que se puede predecir es el resultado de experimentos físicos, por lo que todos los problemas secundarios no deberían estar relacionados con la ciencia exacta, sino con la filosofía. En su trabajo, confesó el concepto filosófico del positivismo, exigiendo que la ciencia discuta solo cosas realmente medibles.
En un experimento de dos rendijas, la luz pasa a través de doshendidura, cae en la pantalla en la que aparecen dos franjas de interferencia: oscura y clara. Este proceso se explica por el hecho de que las ondas de luz pueden amplificarse mutuamente en algunos lugares y cancelarse mutuamente en otros. Por otro lado, el experimento ilustra que la luz tiene las propiedades de un flujo parcial, y los electrones pueden exhibir propiedades de onda, dando un patrón de interferencia.
Можно допустить, что опыт проводится с потоком fotones (o electrones) de tan baja intensidad que solo una partícula pasa a través de las rendijas cada vez. Sin embargo, al agregar los puntos de los fotones que ingresan a la pantalla, las ondas superpuestas producen el mismo patrón de interferencia, a pesar de que el experimento se refiere a partículas supuestamente individuales. Esto se explica por el hecho de que vivimos en un universo "probabilístico", en el que cada evento futuro tiene un grado de posibilidad redistribuido, y la probabilidad de que ocurra algo completamente imprevisto en el próximo momento es bastante pequeña.
La experiencia en rendijas plantea tales preguntas:
La teoría de la interpretación cuántica de Copenhague responde a las preguntas formuladas de la siguiente manera:
Формулировка копенгагенской интерпретации в La forma original dio lugar a varias variaciones. El más común de ellos se basa en el enfoque de eventos consistentes y en un concepto como la decoherencia cuántica. La decoherencia le permite calcular el límite difuso entre macro y micromundos. Otras variaciones varían en el grado de "realismo del mundo de las olas".
El valor total de la mecánica cuántica (respuestaHeisenberg y Bohr a la primera pregunta) fueron interrogados en el experimento mental realizado por Einstein, Podolsky y Rosen (paradoja de EPR). Por lo tanto, los científicos querían demostrar que la existencia de parámetros ocultos es necesaria para que la teoría no conduzca a un "largo alcance" instantáneo y no local. Sin embargo, durante la verificación de la paradoja EPR, que se hizo posible debido a las desigualdades de Bell, se demostró que la mecánica cuántica es correcta, y varias teorías de parámetros ocultos no tienen confirmación experimental.
Pero lo más problemático fue la respuesta de Heisenberg y Bohr a la tercera pregunta, que puso los procesos de medición en una posición especial, pero no determinó la presencia de características distintivas en ellos.
Muchos científicos, tanto físicos como filósofos,se negó rotundamente a aceptar la interpretación de Copenhague de la física cuántica. La primera razón fue que la interpretación de Heisenberg y Bohr no era determinista. Y el segundo es que introdujo un concepto indefinido de medición, que convirtió las funciones probabilísticas en resultados confiables.
Einstein estaba seguro de que la descripción del físicoLa realidad dada por la mecánica cuántica en la interpretación de Heisenberg y Bohr es inferior. Según Einstein, encontró una parte de lógica en la interpretación de Copenhague, pero sus instintos científicos se negaron a aceptarla. Por lo tanto, Einstein no pudo abandonar la búsqueda de un concepto más completo.
En su carta a Born, Einstein dijo:"¡Estoy seguro de que Dios no tira los dados!" Niels Bohr, al comentar esta frase, le dijo a Einstein que no le dijera a Dios qué hacer. Y en su conversación con Abraham País, Einstein exclamó: "¿Realmente crees que la Luna existe solo cuando la miras?"
Эрвин Шредингер придумал мысленный эксперимент с cat, a través del cual quería demostrar la inferioridad de la mecánica cuántica durante la transición de los sistemas subatómicos a los microscópicos. Al mismo tiempo, el colapso necesario de la función de onda en el espacio se consideró problemático. Según la teoría de la relatividad de Einstein, lo instantáneo y simultáneo solo tienen sentido para un observador en el mismo marco de referencia. Por lo tanto, no hay tiempo que pueda convertirse en uno para todos, lo que significa que no se puede determinar el colapso instantáneo.
Encuesta no oficial realizada en academiaen 1997, mostró que la interpretación dominante de Copenhague, anteriormente discutida anteriormente, es apoyada por menos de la mitad de los encuestados. Sin embargo, ella tiene más seguidores que otras interpretaciones individualmente.
Muchos físicos tienen una interpretación más cercana.mecánica cuántica, que se llamaba "no". La esencia de esta interpretación se expresa plenamente en el dicho de David Mermin: "¡Cállate y descúbrelo!", Que a menudo se atribuye a Richard Feynman o Paul Dirac.
