Beth yw'r dehongliad Copenhagen?

dehongliad Copenhagen - esboniad o mecaneg cwantwm, a luniwyd gan Niels Bohr a Werner Heisenberg yn 1927, pan fydd gwyddonwyr wedi gweithio gyda'i gilydd yn Copenhagen. Roedd Bohr a Heisenberg gallu gwella swyddogaeth dehongliad tebygol, a luniwyd gan M. Born, ac yn ceisio ateb cyfres o gwestiynau, yr achosion o sydd i tonnau-gronynnau ddeuoliaeth. Bydd Mae'r erthygl hon yn trafod y prif syniadau y dehongliad Copenhagen o mecaneg cwantwm, a'u dylanwad ar ffiseg modern.

problemau

Dehongliadau o mecaneg cwantwm a elwir barn athronyddol o natur y mecaneg cwantwm yw'r theori sy'n disgrifio'r byd materol. Gyda'u cymorth, gallwch ateb cwestiynau am natur y realiti corfforol, y broses o'i hastudiaeth, natur achosiaeth a phenderfyniaeth, yn ogystal â natur ystadegau a'i lle mewn mecaneg cwantwm. mecaneg cwantwm yn cael ei ystyried i fod y ddamcaniaeth mwyaf cyseiniant yn hanes gwyddoniaeth, fodd bynnag, mae consensws ar ei ddealltwriaeth ddofn o dal ddim yn bodoli. Mae yna nifer o ddehongliadau o mecaneg cwantwm, a heddiw rydym yn edrych ar y mwyaf poblogaidd ohonynt.

Y prif syniadau

Mae'n hysbys bod y byd ffisegol yn cynnwys gwrthrychau cwantwm ac offerynnau clasurol ar gyfer mesur. Mae'r newid yn offeryniaeth wladwriaeth disgrifio proses ystadegol newidiadau anghildroadwy nodweddion microsgopig. Pan fydd y micro-gwrthrych rhyngweithio ag atomau y ddyfais mesur, mae'n lleihau i arosodiad o un, hy mae gostyngiad o swyddogaeth ton y mesur gwrthrych. Nid yw hafaliad Schrödinger yn disgrifio canlyniad hwn.

O safbwynt y dehongliad Copenhagen o mecaneg cwantwm nid yw'n disgrifio eu micro-gwrthrychau eu hunain a'u heiddo, sy'n cael eu hamlygu mewn macroconditions, creu'r dyfeisiau mesur yn y pen draw o dan oruchwyliaeth. Ni all y ymddygiad o wrthrychau atomig yn cael eu gwahaniaethu oddi wrth eu rhyngweithio gyda'r dyfeisiau ar gyfer mesur, sy'n pennu amodau tarddiad y ffenomenau.

Golwg ar mecaneg cwantwm

mecaneg cwantwm yn y theori statig. Mae hyn oherwydd y ffaith bod y mesur micro-gwrthrych yn arwain at newid yn ei gyflwr. Felly mae disgrifiad tebygol o safle gwreiddiol y gwrthrych a ddisgrifir gan swyddogaeth tonnau. Cymhleth swyddogaeth tonnau - y cysyniad canolog mecaneg cwantwm. Mae'r swyddogaeth don ei newid i fesur newydd. Canlyniad y mesuriad hwn yn dibynnu ar y swyddogaeth tonnau, dull tebygol. Mae gan y gwerth corfforol yn unig y modwlws sgwâr y swyddogaeth tonnau, sy'n cadarnhau'r tebygolrwydd bod y astudiwyd micro-gwrthrych mewn pwynt penodol yn y gofod.

Mewn mecaneg cwantwm, y gyfraith o achosiaeth yn perfformio mewn perthynas â'r swyddogaeth tonnau, yn dibynnu ar yr amodau cychwynnol, ac nid mewn perthynas â cyfesurynnau'r chyflymder gronynnau, fel yn y dehongliad clasurol o fecaneg amrywio amser. Oherwydd y ffaith bod gwerth corfforol yn cynysgaeddir â dim ond y sgwâr y swyddogaeth tonnau, ei werth cychwynnol na ellir ei benderfynu, mewn egwyddor, sy'n arwain at anallu penodol i gael gwybodaeth gywir am y system cwantwm wladwriaeth cychwynnol.

Y sail athronyddol

O bwynt athronyddol o farn, yn sail i'r dehongliad Copenhagen o'r egwyddorion epistemolegol yw:

1. Gweladwyedd. Ei hanfod yn gorwedd yn gwahardd y ddamcaniaeth ffisegol y datganiadau na ellir eu gwirio trwy arsylwi uniongyrchol.
2. Ychwanegedd. Mae'n awgrymu bod y don a disgrifiad corpuscular o'r gwrthrychau microworld ategu ei gilydd.
3. Ansicrwydd. Mae'n dweud bod y cydlynu y micro-gwrthrychau ac ni ellir eu momentwm yn cael ei benderfynu ar wahân, ac yn fanwl gywir absoliwt.
4. penderfyniaeth Static. Nid yn awgrymu bod y cyflwr presennol y system gorfforol ei bennu gan ei gyflwr blaenorol yn unigryw, ond dim ond gyda thebygolrwydd o'r tueddiadau sy'n gynhenid yn y gorffennol.
5. Cydymffurfiaeth. Yn ôl yr egwyddor hon, cyfreithiau mecaneg cwantwm yn cael eu trosi i gyfreithiau mecaneg glasurol, pan fydd yn bosibl i esgeuluso gwerth y cwantwm o weithredu.

manteision

Mewn ffiseg cwantwm, gwybodaeth am y gwrthrychau a geir drwy atomig setups arbrofol mewn fath o berthynas â'i gilydd. Mae ansicrwydd o gysylltiadau Werner Heisenberg yn cael ei weld cymesuredd gwrthdro rhwng gwallau gosod newidynnau cinetig a deinamig sy'n pennu cyflwr system corfforol mewn mecaneg glasurol.

Mantais sylweddol o'r dehongliad Copenhagen o mecaneg cwantwm yw'r ffaith nad yw'n gweithredu'n uniongyrchol ar y datganiadau manwl o symiau unobservable gorfforol. Yn ogystal, gyda lleiafswm o ragofynion mae'n adeiladu system cysyniadol, yn gynhwysfawr yn disgrifio'r dystiolaeth arbrofol ar gael ar hyn o bryd.

Mae ystyr y swyddogaeth tonnau

Yn ôl y dehongliad Copenhagen, y swyddogaeth tonnau yn gallu bod yn destun dwy broses:

1. esblygiad unedol, a ddisgrifir gan yr hafaliad Schrödinger.
2. Mesur.

Nid oedd gan y tangiad y broses gyntaf unrhyw un i amau y gymuned wyddonol, a'r ail broses wedi achosi dadl ac wedi esgor ar nifer o ddehongliadau, hyd yn oed o fewn y rhan fwyaf o'r dehongliad Copenhagen o ymwybyddiaeth. Ar y naill law, mae pob rheswm i gredu bod y swyddogaeth tonnau oes unrhyw beth arall na gwrthrych corfforol go iawn, a'i fod yn mynd drwy cwymp yn ystod yr ail broses. Ar y llaw arall, gall y swyddogaeth tonnau fod nid yn endid go iawn, ac yn offeryn mathemategol ategol, yr unig ddiben yw rhoi y posibilrwydd i gyfrifo'r tebygolrwydd. pwysleisiodd Bohr y ffaith mai'r unig beth y gellir eu rhagweld - yn ganlyniad o brofiadau corfforol, felly dylai holl faterion eilaidd yn cyfeirio at beidio wyddor fanwl, ac athroniaeth. Mae'n cyfaddef yn eu hamser gweithredu athroniaeth positifiaeth, yn mynnu bod gwyddoniaeth yn cael ei drafod yn unig mewn gwirionedd pethau mesuradwy.

profi dwbl-hollt

Yn y dwbl-hollt arbrofi golau pasio trwy ddau holltau, syrthio oddi ar y sgrin ar yr ymddengys y ddau ymylon: tywyll a golau. Mae'r broses hon oherwydd y ffaith y gall tonnau golau fod mewn rhai mannau atgyfnerthu ei gilydd, ac mewn achosion eraill - i ganslo ei gilydd. Ar y llaw arall, yr arbrawf yn dangos bod y goleuni yn cael cyfran o'r eiddo llif a'r electronau gall arddangos priodweddau tonnau, gan ganiatáu patrwm ymyrraeth.

Gellir tybio bod y profiad yn cael ei wneud gyda fflwcs ffoton (neu'r electron) yn dwysedd mor isel, bod ar ôl bob tro slot yn pasio dim ond un gronyn. Fodd bynnag, drwy ychwanegu pwyntiau o ffotonau taro'r sgrin, a osodwyd ar y tonnau yr un patrwm ymyrraeth, er gwaethaf y ffaith bod profiad i gronynnau yn ôl pob golwg ar wahân. Mae hyn oherwydd y ffaith ein bod yn byw mewn "tebygolrwydd" y bydysawd, lle mae pob digwyddiad yn y dyfodol yw peredelennuyu graddau y bo modd, a'r tebygolrwydd bod y tro nesaf y bydd rhywbeth hollol annisgwyl, yn eithaf bach.

cwestiynau

Profiad hollt yn codi cwestiynau fel:

1. Beth fydd y rheolau ymddygiad o ronynnau unigol? Mae cyfreithiau mecaneg cwantwm yn cyfeirio at y lleoliad sgrin lle bydd gronynnau yn ystadegol. Maent yn caniatáu i chi gyfrifo y lleoliad y stribedi golau y mae, yn debygol o fod yn llawer o ronynnau, a bandiau tywyll, sy'n debygol o gael gronynnau llai. Fodd bynnag, ni all y deddfau sy'n rheoli y mecaneg cwantwm rhagweld ble ewyllys gwirioneddol o ronynnau unigol.
2. Beth sy'n digwydd i'r gronyn ar y pryd rhwng y gollyngiad a chofrestru? Yn seiliedig ar ganlyniadau arsylwadau, gall rhoi'r argraff bod gronyn yn byw yn y rhyngweithio gyda'r ddau slot. Mae'n ymddangos bod hyn yn groes i gyfreithiau ymddygiad gronyn pwynt. Mae'r holl fwy felly pan fydd yn dod yn bwynt canfod gronynnau.
3. O dan ddylanwad y mae'r gronyn yn newid ei ymddygiad o sefydlog i bobl nad ydynt-sefydlog, ac i'r gwrthwyneb? Pan fydd gronyn yn mynd trwy'r bwlch, ei ymddygiad yn cael ei achosi gan wavefunction heb lleol pasio ar yr un pryd yn y ddwy agennau. Ar adeg cofrestru o ronynnau ei gofnodi bob amser fel pwynt, a byth yn cael eu golchi allan o'r pecyn tonnau.

ymatebion

Mae dehongliad Copenhagen o theori cwantwm i ateb cwestiynau fel a ganlyn:

1. Mewn egwyddor, nid oes modd i gael gwared ar natur tebygol o rhagfynegiadau mecaneg cwantwm. Hynny yw, ni all ddangos yn gywir y cyfyngiad o wybodaeth ddynol am unrhyw newidynnau cudd. ffiseg glasurol yn cyfeirio at y tebygolrwydd yn yr achosion hynny pan fydd angen i ddisgrifio'r broses fel taflu dis. Hynny yw, mae'r tebygolrwydd yn disodli gwybodaeth anghyflawn. Mae dehongliad Copenhagen o mecaneg cwantwm, Heisenberg a Bohr, ar y llaw arall, yn dadlau bod y canlyniad fesur mewn mecaneg cwantwm yn sylfaenol nad ydynt yn benderfynedig.
2. Ffiseg yw'r wyddoniaeth sy'n astudiaethau canlyniadau prosesau mesur. I fyfyrio ar yr hyn sy'n digwydd yn eu hymchwiliad yn anghyfreithlon. Yn ôl y dehongliad Copenhagen, y cwestiwn o ble oedd y gronyn cyn iddo gael ei gofrestru, ac anwireddau eraill o'r fath yn ddiystyr, ac felly dylid eu heithrio o feddwl.
3. Digwyddiad mesur yn arwain at y cwymp uniongyrchol y swyddogaeth tonnau. O ganlyniad, mae'r broses fesur yn dewis ar hap dim ond un o'r posibiliadau, sy'n caniatáu i'r swyddogaeth don o statws hwn. Ac i adlewyrchu dewis hwn, mae'n rhaid i'r swyddogaeth tonnau yn cael ei newid ar unwaith.

iaith

Mae geiriad y dehongliad Copenhagen yn ei ffurf wreiddiol spawned nifer o amrywiadau. Y mwyaf cyffredin o'r rhain yn seiliedig ar y dull o ddigwyddiadau cyson a chysyniadau megis decoherence cwantwm. Decoherence yn eich galluogi i gyfrifo'r terfyn fuzzy rhwng y macro-a microcosmau. amrywiadau eraill yn wahanol o ran y radd o "realaeth y don y byd."

beirniadaeth

Defnyddioldeb mecaneg cwantwm (Heisenberg a Bohr ateb i'r cwestiwn cyntaf) cael eu holi mewn arbrawf meddwl, a gynhaliwyd gan Einstein, Podolsky a Rosen (paradocs EPR). Felly, mae'r gwyddonwyr yn awyddus i brofi bod bodolaeth paramedrau cudd yn angenrheidiol er mwyn sicrhau nad yw'r ddamcaniaeth yn arwain at "hir-amrywiaeth" unwaith ac nad ydynt yn lleol. Fodd bynnag, yn ystod yr arolygiad o'r EPR-paradocs, sydd wedi ei wneud yn bosib diolch i anghydraddoldebau Bell, yr oedd yn profi bod mecaneg cwantwm yn gywir, a gwahanol ddamcaniaethau o baramedrau cudd cael cadarnhad arbrofol.

Ond y mwyaf problemus oedd yr ymateb i Heisenberg a Bohr ar y trydydd cwestiwn a ofynnwyd gan y broses fesur mewn sefyllfa arbennig, ond nid yw'n canfod nodweddion arbennig ynddynt.

Mae llawer o wyddonwyr, ffisegwyr a athronwyr, flatly gwrthod derbyn y dehongliad Copenhagen ffiseg cwantwm. Y rheswm cyntaf oedd y ffaith nad oedd dehongliad Heisenberg a Bohr oedd benderfynedig. A'r ail - yw ei fod yn cyflwyno'r cysyniad o dimensiwn amhenodol sy'n trawsnewid swyddogaethau tebygolrwydd yn y canlyniadau dibynadwy.

Einstein yn argyhoeddedig bod y disgrifiad o realiti corfforol a roddwyd gan mecaneg cwantwm wrth ddehongli Heisenberg a Bohr, yn ddiffygiol. Yn ôl Einstein, cafodd cyfran y rhesymeg yn y dehongliad Copenhagen, ond mae ei reddfau gwyddonol gwrthod derbyn hynny. Felly, ni allai Einstein rhoi'r gorau i'r chwilio cysyniad mwy cynhwysfawr.

Yn ei lythyr at eni, meddai Einstein: "Rwy'n siwr nad yw Duw yn taflu dis!". Niels Bohr, sylwadau ar yr ymadrodd hwn, dywedodd Einstein nad oedd yn cyfeirio at Dduw beth i'w wneud. Yn ei sgwrs gyda Abraham Paysom Eynshteyn meddai, "i chi ac yn wir yn meddwl y lleuad yn bodoli dim ond pan fyddwch yn edrych arno?".

Erwin Schrödinger feddyliodd am y gath meddwl arbrawf gan y mae ef eisiau dangos israddoldeb mecaneg cwantwm yn ystod y cyfnod pontio o'r is-atomig i systemau microsgopig. Fodd bynnag, ystyriwyd bod y broblem cwymp angenrheidiol o'r swyddogaeth don yn y gofod. Yn ôl y ddamcaniaeth Einstein perthynoledd, yn syth ac ar yr un pryd yn gwneud synnwyr yn unig ar gyfer sylwedydd mewn un ffrâm. Felly, nid oes unrhyw amser, a fyddai'n fod yr un fath i bawb, ac felly, ni all y cwymp sydyn yn cael ei benderfynu.

lledaeniad

Dangosodd arolwg anffurfiol a gynhaliwyd gan y gymuned wyddonol yn 1997, bod y llywydd cyn y dehongliad Copenhagen, a drafodir yn fyr uchod, yn cael ei chefnogi gan lai na hanner yr ymatebwyr. Fodd bynnag, mae wedi mwy na rhai ymlynwyr o ddehongliadau eraill ar wahân.

amgen

Mae llawer o ffisegwyr yn agosach at bob dehongliad o mecaneg cwantwm, a ddaeth yn adnabyddus fel "dim." Hanfod y dehongliad hwn a fynegwyd yn glir yn y dywediad David Mermin-: "Shut i fyny ac i gyfrifo!", Pa yn aml yn cael ei briodoli i Richard Feynman neu Paul Dirac.