تفسیر مکانیک کوانتومی کپنهاگ

2

تفسیر مکانیک کوانتومی کپنهاگ

احتمالاً هیچ حوزه علمی عجیب و گیج کننده تر از تلاش برای درک رفتار ماده و انرژی در کوچکترین مقیاس وجود ندارد. در اوایل قرن بیستم ، فیزیکدانانی چون مکس پلانک ، آلبرت انیشتین ، نیلز بور و بسیاری دیگر پایه و اساس فهم این قلمرو عجیب و غریب از طبیعت را تشکیل دادند: فیزیک کوانتومی .

معادلات و روشهای فیزیک کوانتومی در طول قرن گذشته اصلاح شده است و پیش بینی های حیرت انگیزی را ارائه می دهد که دقیقاً از هر نظریه علمی دیگری در تاریخ جهان تأیید شده اند. مکانیک کوانتومی با انجام تجزیه و تحلیل عملکرد موج کوانتومی (توسط معادله ای به نام معادله شرودینگر تعریف شده است ) کار می کند.

مشکل این است که قاعده در مورد نحوه عملکرد عملکرد موج کوانتومی به شدت با شهودهایی که ما ایجاد کرده ایم مغایر با دنیای ماکروسکوپی روزانه ما است. تلاش برای درک معنای اساسی فیزیک کوانتومی ثابت شده است که بسیار دشوارتر از درک خود رفتارهاست. متداول ترین تفسیر به عنوان تفسیر کپنهاگ از مکانیک کوانتومی شناخته می شود … اما واقعاً چیست؟

پیشگامان تفسیر مکانیک کوانتومی کپنهاگ

تفسیر مکانیک کوانتومی کپنهاگ ،  The Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics ایده های اصلی تفسیر کپنهاگ توسط یک گروه اصلی پیشگامان فیزیک کوانتومی با محوریت مؤسسه کپنهاگ نیلز بور تا دهه 1920 با محوریت تفسیری از عملکرد موج کوانتومی ایجاد شده است که به مفهوم پیش فرض در دوره های فیزیک کوانتومی آموزش داده شده است.

یکی از عناصر اصلی این تفسیر این است که معادله شرودینگر بیانگر احتمال مشاهده نتیجه خاص هنگام انجام آزمایش است. فیزیکدان فیزیکدان برایان گرین در کتاب واقعیت پنهان ، اینگونه توضیح می دهد:

“رویکرد استاندارد به مکانیک کوانتومی ، توسعه یافته توسط بور و گروهش ، و تعبیر کپنهاگ را به افتخار آنها نامید ، پیش بینی می کند که هر وقت سعی می کنید موج احتمال را ببینید ، همان عمل مشاهده ، تلاش شما را خنثی می کند.”

مشکل این است که ما فقط تاکنون هیچ پدیده جسمی را در سطح ماکروسکوپی مشاهده می کنیم ، بنابراین رفتار کوانتومی واقعی در سطح میکروسکوپی به طور مستقیم در دسترس ما نیست. همانطور که در کتاب Quantum Enigma شرح داده شده است :

“تفسیر کپنهاگ” رسمی “وجود ندارد. اما هر نسخه گاو را شاخ می زند و ادعا می کند که یک مشاهده ، خاصیت مشاهده شده را تولید می کند . کلمه حیله گر در اینجا” مشاهده “است.

“تفسیر کپنهاگ دو قلمرو را در نظر می گیرد: قلمرو ماکروسکوپی ، کلاسیک ابزارهای اندازه گیری ما حاکم بر قوانین نیوتن است ؛ و قلمرو میکروسکوپی ، کوانتومی اتم ها و چیزهای کوچک دیگری وجود دارد که توسط معادله شرودینگر کنترل می شود.”

ما به طور مستقیم با اجسام کوانتومی قلمرو میکروسکوپی نگران نیستیم. بنابراین ، بنابراین ما نباید نگران واقعیت جسمی آنها یا عدم وجود آنها باشیم. وجودی که امکان محاسبه اثرات آنها بر روی دستگاههای ماکروسکوپی ما را فراهم می کند ، کافی است که ما آن را در نظر بگیریم. “

فقدان تفسیر رسمی کپنهاگ مشکل ساز است و جزئیات دقیق این تفسیر را سخت می کند. همانطور که توسط جان G. کرامر در مقاله ای با عنوان “تفسیر تراکنش مکانیک کوانتومی” توضیح داده شده است:

“با وجود ادبیات گسترده ای که به تفسیر مکانیک کوانتومی به کپنهاگ اشاره می کند ، بحث می کند ، و انتقاد می کند ، به نظر نمی رسد در هیچ کجای جمله ای مختصر وجود داشته باشد که تعبیر کامل کپنهاگ را تعریف کند.”

کرامر در ادامه سعی در تعریف برخی از ایده های اصلی دارد که هنگام صحبت از تفسیر کپنهاگ ، به طور پیوسته اعمال می شود و به لیست زیر می آید:

    • اصل عدم قطعیت – طراحی و توسعه توسط ورنر هایزنبرگ در سال 1927، این نشان می دهد که وجود جفت از متغیرهای مزدوج که نمی تواند هر دو را به یک سطح دلخواه از دقت اندازه گیری می شود وجود دارد. به عبارت دیگر ، یک کلاه مطلق وجود دارد که توسط فیزیک کوانتومی در مورد چگونگی اندازه گیری دقیق جفت ها مشخص می شود ، که معمولاً اندازه گیری موقعیت و حرکت در همان زمان است.
    • تفسیر آماری – که توسط Max Born در سال 1926 ایجاد شده است ، این عملکرد موج شرودینگر را تفسیر می کند که احتمال دستیابی به نتیجه را در هر حالت معین دارد. فرآیند ریاضی برای انجام این کار به عنوان قانون متولد شده شناخته می شود .
    • مفهوم مکمل – که توسط نیلز بور در سال 1928 ایجاد شده است ، این شامل ایده دوگانگی ذرات موج است و اینکه سقوط عملکرد موج با عمل اندازه گیری مرتبط است.
    • شناسایی بردار حالت با “دانش سیستم” – معادله شرودینگر شامل یک سری از بردارهای حالت است و این بردارها با گذشت زمان و با مشاهدات تغییر می کنند تا دانش یک سیستم را در هر زمان معین نشان دهند.
  • پوزیتیویسم هایزنبرگ – این نشان دهنده تأکید بر بحث در مورد تنها نتایج قابل مشاهده آزمایشها است ، نه اینکه بر “معنی” یا زیربنای “واقعیت” باشد. این یک پذیرش ضمنی (و گاه صریح) از مفهوم فلسفی ابزار گرایی است.

به نظر می رسد این لیست کاملاً جامع از نکات کلیدی در تفسیر کپنهاگ است ، اما این تفسیر بدون برخی مشکلات نسبتاً جدی نیست و انتقادات بسیاری را برانگیخته است … که ارزش پرداختن به صورت جداگانه را دارند.

منشأ عبارت “تفسیر کپنهاگ”

همانطور که در بالا ذکر شد ، ماهیت دقیق تفسیر کپنهاگ همیشه کمی سحابی بوده است. یكی از نخستین اشاراتی كه در مورد این ایده وجود داشت ، در كتاب «ورنس فیزیكی تئوری كوانتوم» در سال 1930 به ورنر هایزنبرگ بود  كه در آن او به “روح كپنهاگ نظریه كوانتومی” اشاره داشت. اما در آن زمان – و چندین سال پس از آن – در واقع تنها تفسیر مکانیک کوانتومی بود (حتی اگر اختلافاتی بین طرفداران آن وجود داشته باشد) ، بنابراین نیازی به تفکیک آن با نام خود نبود.

این فقط هنگامی که رویکردهای بدیل مانند رویکرد متغیرهای پنهان دیوید بوهم و تفسیر بسیاری از جهان های هیو اورت به عنوان “تفسیر کپنهاگ” از آن یاد می شود ، به چالش کشیدن تفسیر تأسیس شده است. اصطلاح “تفسیر کپنهاگ” به طور کلی به ورنر هایزنبرگ منتسب می شود که او در دهه 1950 علیه این تعابیر بدیل صحبت می کرد. سخنرانی هایی با استفاده از عبارت “تفسیر کپنهاگ” در مجموعه مقالات ، فیزیک و فلسفه هایزنبرگ در سال 1958 ظاهر شد  .

2 نظرات
  1. […] فکر کلاسیک کوانتومی ، گربه شرودینگر ، الگوریتم مکانیک کوانتومی منجر به یک گربه غیرمستقیم می شود که به طور همزمان زنده […]

  2. […] فکر کلاسیک کوانتومی ، گربه شرودینگر ، الگوریتم مکانیک کوانتومی منجر به یک گربه غیرمستقیم می شود که به طور همزمان زنده […]

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.