Копенгагенская интерпретация
Часть серии статей о |
Квантовая механика |
---|
Копенгагенская интерпретация — это совокупность взглядов на смысл квантовой механики , вытекающих из работ Нильса Бора , Вернера Гейзенберга , Макса Борна и других. [ 1 ] Хотя слово «Копенгаген» относится к датскому городу, это использование в качестве «интерпретации», по-видимому, было придумано Гейзенбергом в 1950-х годах для обозначения идей, разработанных в период 1925–1927 годов, сглаживая его разногласия с Бором. [ 2 ] [ 3 ] Следовательно, не существует окончательного исторического утверждения о том, что влечет за собой эта интерпретация.
Особенности, общие для всех версий Копенгагенской интерпретации, включают идею о том, что квантовая механика по своей сути индетерминистична , с вероятностями, рассчитываемыми с использованием правила Борна , и принцип дополнительности , который утверждает, что объекты обладают определенными парами дополнительных свойств, которые не могут наблюдаться или измеряться одновременно. . [ 4 ] Более того, акт «наблюдения» или «измерения» объекта необратим, и никакая истина не может быть приписана объекту иначе, как по результатам его измерения (т. е. копенгагенская интерпретация отвергает контрфактическую определенность ). Интерпретации копенгагенского типа утверждают, что квантовые описания объективны, поскольку они независимы от личных убеждений физиков и других произвольных ментальных факторов. [ 5 ] : 85–90
На протяжении многих лет было много возражений против некоторых аспектов интерпретаций копенгагенского типа, в том числе прерывистой и стохастической природы процесса «наблюдения» или «измерения», сложности определения того, что можно считать измерительным прибором, а также кажущейся уверенности в том, что при классической физики описании таких устройств. Тем не менее, учитывая все варианты, интерпретация остается одной из наиболее распространенных. [ 6 ]
Фон
[ редактировать ]Начиная с 1900 года исследования атомных и субатомных явлений привели к пересмотру основных понятий классической физики . Однако только по прошествии четверти века пересмотренная версия достигла статуса последовательной теории. В течение прошедшего периода, известного сейчас как время « старой квантовой теории », физики работали над приближениями и эвристическими поправками к классической физике. Известные результаты этого периода включают Макса Планка расчеты спектра излучения абсолютно черного тела , Альбертом Эйнштейном объяснение фотоэлектрического эффекта Эйнштейна и Питера Дебая , работы по удельной теплоемкости твердых тел, работы Нильса Бора и Хендрики Йоханны ван Леувен . доказательство того, что классическая физика не может объяснить диамагнетизм Бора , модель атома водорода и Арнольдом Зоммерфельдом расширение модели Бора , включившее в нее релятивистские эффекты . С 1922 по 1925 год этот метод эвристической коррекции встречал все большие трудности; например, модель Бора – Зоммерфельда нельзя распространить с водорода на следующий простейший случай, атом гелия . [ 7 ]
Переход от старой квантовой теории к полноценной квантовой физике начался в 1925 году, когда Вернер Гейзенберг представил трактовку поведения электронов , основанную на обсуждении только «наблюдаемых» величин, означающих для Гейзенберга частоты света, который поглощают и излучают атомы. [ 8 ] Затем Макс Борн понял, что в теории Гейзенберга классические переменные положения и импульса вместо этого будут представлены матрицами , математическими объектами, которые можно перемножать, как числа, с той важной разницей, что порядок умножения имеет значение. Эрвин Шредингер представил уравнение, рассматривающее электрон как волну, а Борн обнаружил, что способ успешной интерпретации волновой функции , появившейся в уравнении Шредингера, заключается в использовании инструмента для расчета вероятностей . [ 9 ]
Квантовую механику нелегко согласовать с повседневным языком и наблюдениями, и она часто казалась физикам, включая ее изобретателей, противоречащей здравому смыслу. [ примечание 1 ] Идеи, сгруппированные в Копенгагенскую интерпретацию, предлагают способ задуматься о том, как математика квантовой теории связана с физической реальностью.
Происхождение и использование термина
[ редактировать ]
Часть термина «Копенгаген» относится к городу Копенгаген в Дании . В середине 1920-х годов Гейзенберг работал ассистентом Бора в его институте в Копенгагене. Вместе они помогли создать квантовомеханическую теорию. [ 10 ] [ 11 ] На Сольвеевской конференции 1927 года в двойном докладе Макс Борн и Гейзенберг заявили, что «мы считаем квантовую механику закрытой теорией, фундаментальные физические и математические предположения которой больше не подлежат никаким изменениям». [ 12 ] [ 13 ] В 1929 году Гейзенберг прочитал серию приглашенных лекций в Чикагском университете, объясняя новую область квантовой механики. Лекции затем послужили основой для его учебника « Физические принципы квантовой теории» , опубликованного в 1930 году. [ 14 ] В предисловии к книге Гейзенберг писал:
В целом книга не содержит ничего такого, чего нельзя было бы найти в предыдущих публикациях, особенно в исследованиях Бора. Цель книги кажется мне выполненной, если она будет способствовать некоторому распространению того «Копенгагенского духа квантовой теории», если можно так выразиться, который направлял все развитие современной атомной физики. .
Термин «копенгагенская интерпретация» предполагает нечто большее, чем просто дух, например некий определенный набор правил для интерпретации математического формализма квантовой механики, предположительно относящийся к 1920-м годам. [ 15 ] Однако такого текста не существует, а работы Бора и Гейзенберга противоречат друг другу по ряду важных вопросов. [ 3 ] Похоже, что этот конкретный термин в его более определенном смысле был введен Гейзенбергом примерно в 1955 году. [ 16 ] критикуя альтернативные «интерпретации» ( , например [ 17 ] ), который был разработан. [ 18 ] [ 19 ] Лекции под названиями «Копенгагенская интерпретация квантовой теории» и «Критика и контрпредложения копенгагенской интерпретации», прочитанные Гейзенбергом в 1955 году, переизданы в сборнике « Физика и философия» . [ 20 ] Прежде чем книга была выпущена в продажу, Гейзенберг в частном порядке выразил сожаление по поводу использования этого термина, поскольку он предполагал существование других интерпретаций, которые он считал «чепухой». [ 21 ] В рецензии на книгу Гейзенберга в 1960 году близкий соратник Бора Леон Розенфельд назвал этот термин «двусмысленным выражением» и предложил отказаться от него. [ 22 ] Однако этого не произошло, и термин вошел в широкое употребление. [ 16 ] [ 19 ]
Принципы
[ редактировать ]Не существует однозначного и однозначного утверждения Копенгагенской интерпретации. [ 3 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Этот термин охватывает взгляды, развитые рядом ученых и философов во второй четверти 20 века. [ 26 ] Отсутствие единого авторитетного источника, подтверждающего копенгагенскую интерпретацию, является одной из трудностей ее обсуждения; Еще одна сложность заключается в том, что философская основа, знакомая Эйнштейну, Бору, Гейзенбергу и современникам, в гораздо меньшей степени знакома физикам и даже философам физики в более поздние времена. [ 7 ] Бор и Гейзенберг никогда не соглашались полностью в том, как понимать математический формализм квантовой механики. [ 27 ] и Бор дистанцировался от того, что он считал более субъективной интерпретацией Гейзенберга. [ 2 ] Бор предложил интерпретацию, независимую от субъективного наблюдателя, измерения или коллапса; вместо этого «необратимый» или фактически необратимый процесс вызывает распад квантовой когерентности, который придает классическое поведение «наблюдения» или «измерения». [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
Разные комментаторы и исследователи связывали с этим термином разные идеи. [ 13 ] Ашер Перес отметил, что разные авторы представляют в качестве «копенгагенской интерпретации» очень разные, иногда противоположные точки зрения. [ примечание 2 ] Н. Дэвид Мермин придумал фразу «Заткнись и посчитай!» Чтобы обобщить взгляды копенгагенского типа, высказывание, которое часто ошибочно приписывают Ричарду Фейнману и которое Мермин позже нашел недостаточно детализированным. [ 33 ] [ 34 ] Мермин описал копенгагенскую интерпретацию как имеющую разные «версии», «разновидности» или «вкусы». [ 35 ]
Некоторые основные принципы, общепринятые в рамках толкования, включают следующее: [ 2 ]
- Квантовая механика по своей сути недетерминирована.
- Принцип соответствия : в соответствующем пределе квантовая теория становится похожей на классическую физику и воспроизводит классические предсказания.
- Правило Борна : волновая функция системы дает вероятности результатов измерений этой системы.
- Комплементарность : некоторые свойства не могут быть одновременно определены для одной и той же системы. Чтобы говорить о конкретном свойстве системы, эту систему необходимо рассматривать в контексте конкретной лабораторной установки. Наблюдаемые величины, соответствующие взаимоисключающим лабораторным установкам, не могут быть предсказаны вместе, но рассмотрение нескольких таких взаимоисключающих экспериментов необходимо для характеристики системы.
Ханс Примас и Роланд Омнес дают более подробную разбивку, которая, помимо вышеизложенного, включает следующее: [ 5 ] : 85
- Квантовая физика применима к отдельным объектам. Для понимания вероятностей, вычисленных по правилу Борна, не требуется ансамбль или совокупность «идентично подготовленных» систем.
- Результаты, предоставляемые измерительными приборами, по своей сути являются классическими и должны быть описаны обычным языком. Это особенно подчеркивалось Бором и было принято Гейзенбергом. [ примечание 3 ]
- Согласно вышеизложенному, устройство, используемое для наблюдения за системой, должно быть описано классическим языком, а наблюдаемая система трактуется в квантовых терминах. Это особенно тонкий вопрос, по которому Бор и Гейзенберг пришли к разным выводам. По мнению Гейзенберга, граница между классическим и квантовым может быть сдвинута в любую сторону по усмотрению наблюдателя. То есть наблюдатель имеет свободу перемещать то, что впоследствии стало известно как « разрез Гейзенберга », не меняя никаких физически значимых предсказаний. [ 5 ] : 86 С другой стороны, Бор утверждал, что обе системы в принципе являются квантовыми, а различие объекта и инструмента («разрез») продиктовано экспериментальной постановкой. Для Бора «разрез» был не изменением динамических законов, управляющих рассматриваемыми системами, а изменением языка, применяемого к ним. [ 3 ] [ 38 ]
- Во время наблюдения система должна взаимодействовать с лабораторным прибором. Когда это устройство производит измерение, волновая функция системы коллапсирует , необратимо сводясь к собственному состоянию наблюдаемой , которая регистрируется. Результатом этого процесса является осязаемая запись события, сделанная потенциальной возможностью, ставшей действительностью. [ примечание 4 ]
- Заявления об измерениях, которые на самом деле не производятся, не имеют смысла. не имеет смысла, Например, утверждение о том, что фотон прошел верхний путь интерферометра Маха – Цендера, если только интерферометр не был фактически построен таким образом, чтобы путь, пройденный фотоном, обнаруживался и регистрировался. [ 5 ] : 88
- Волновые функции объективны в том смысле, что они не зависят от личного мнения отдельных физиков или других подобных произвольных влияний. [ 5 ] : 509–512
Между взглядами Бора и Гейзенберга существуют некоторые принципиальные совпадения и разногласия. Например, Гейзенберг подчеркивал резкий «разрыв» между наблюдателем (или инструментом) и наблюдаемой системой. [ 39 ] : 133 в то время как Бор предложил интерпретацию, независимую от субъективного наблюдателя, измерения или коллапса, которая опирается на «необратимый» или фактически необратимый процесс, который может происходить внутри квантовой системы. [ 28 ]
Еще один важный вопрос, по которому Бор и Гейзенберг разошлись во мнениях, — это корпускулярно-волновой дуализм . Бор утверждал, что различие между представлениями о волнах и представлениями о частицах определяется различием между экспериментальными установками, тогда как Гейзенберг считал, что оно определяется возможностью рассматривать математические формулы как относящиеся к волнам или частицам. Бор считал, что конкретная экспериментальная установка будет отображать либо волновую картину, либо картину частиц, но не обе одновременно. Гейзенберг считал, что каждая математическая формулировка допускает как волновую, так и корпускулярную интерпретацию. [ 40 ] [ 41 ]
Природа волновой функции
[ редактировать ]Волновая функция — это математическая сущность, которая обеспечивает распределение вероятностей результатов каждого возможного измерения в системе. Знание волновой функции вместе с правилами эволюции системы во времени исчерпывает все, что можно предсказать о поведении системы. В целом интерпретации копенгагенского типа отрицают, что волновая функция дает непосредственно воспринимаемый образ обычного материального тела или различимого компонента какого-либо такого тела. [ 42 ] [ 43 ] или что-то большее, чем теоретическая концепция.
Вероятности по правилу Борна
[ редактировать ]Правило Борна имеет важное значение для копенгагенской интерпретации. [ 44 ] Сформулированный Максом Борном в 1926 году, он дает вероятность того, что измерение квантовой системы даст заданный результат. В своей простейшей форме он утверждает, что плотность вероятности обнаружения частицы в данной точке при измерении пропорциональна квадрату величины волновой функции частицы в этой точке. [ примечание 5 ]
Крах
[ редактировать ]Концепция коллапса волновой функции постулирует, что волновая функция системы может внезапно и прерывисто изменяться при измерении. До измерения волновая функция включает в себя различные вероятности различных потенциальных результатов этого измерения. Но когда аппарат регистрирует один из этих результатов, от других не остается и следа. Поскольку Бор не рассматривал волновую функцию как нечто физическое, он никогда не говорит о «коллапсе». Тем не менее, многие физики и философы связывают коллапс с копенгагенской интерпретацией. [ 2 ] [ 16 ]
Гейзенберг говорил о волновой функции как о представлении имеющихся знаний о системе и не использовал термин «коллапс», а вместо этого назвал это «приведением» волновой функции к новому состоянию, представляющему изменение имеющихся знаний, которое происходит после определенного события. явление регистрируется аппаратом. [ 49 ]
Роль наблюдателя
[ редактировать ]Поскольку они утверждают, что существование наблюдаемой ценности зависит от вмешательства наблюдателя, интерпретации копенгагенского типа иногда называют «субъективными». [ 50 ] Все первоначальные сторонники Копенгагена считали процесс наблюдения механическим и независимым от индивидуальности наблюдателя. [ 51 ] Вольфганг Паули , например, настаивал на том, что результаты измерений можно получить и записать с помощью «объективного регистрирующего аппарата». [ 39 ] : 117–123 Как писал Гейзенберг,
Конечно, введение наблюдателя не следует понимать ошибочно как подразумевающее привнесение в описание природы каких-то субъективных особенностей. У наблюдателя, скорее, есть только функция регистрации решений, т. е. процессов в пространстве и времени, и не имеет значения, является ли наблюдатель аппаратом или человеком; но регистрация, т. е. переход от «возможного» к «действительному», здесь совершенно необходима и не может быть исключена из интерпретации квантовой теории. [ 20 ] : 137
В 1970-х и 1980-х годах теория декогеренции помогла объяснить появление квазиклассических реалий, вытекающих из квантовой теории. [ 52 ] но этого было недостаточно, чтобы дать техническое объяснение кажущемуся коллапсу волновой функции. [ 53 ]
Завершение скрытыми переменными?
[ редактировать ]В метафизических терминах копенгагенская интерпретация рассматривает квантовую механику как обеспечивающую знание явлений, а не как указывающую на «реально существующие объекты», которые она рассматривает как остатки обычной интуиции. Это делает ее эпистемической теорией. Это можно противопоставить точке зрения Эйнштейна, согласно которой физика должна искать «реально существующие объекты», превращаясь в онтическую теорию. [ 54 ]
Иногда задают метафизический вопрос: «Можно ли квантовую механику расширить, добавив к математическому формализму так называемые «скрытые переменные», чтобы превратить его из эпистемической теории в онтическую?» Копенгагенская интерпретация отвечает на это категорическим «Нет». [ 55 ] Иногда утверждается, например, Дж. С. Беллом , что Эйнштейн выступал против копенгагенской интерпретации, потому что считал, что ответ на вопрос о «скрытых переменных» был «да». , напротив, Макс Джаммер пишет: «Эйнштейн никогда не предлагал теорию скрытых переменных». [ 56 ] Эйнштейн исследовал возможность теории скрытых переменных и написал статью, описывающую свое исследование, но отозвал ее из публикации, поскольку считал ее ошибочной. [ 57 ] [ 58 ]
Принятие среди физиков
[ редактировать ]В 1930-х и 1940-х годах взгляды на квантовую механику, приписываемые Бору и подчеркивающие дополнительность, стали обычным явлением среди физиков. В учебниках того времени обычно сохранялся принцип, согласно которому числовое значение физической величины не имеет смысла или не существует до тех пор, пока оно не будет измерено. [ 59 ] : 248 Среди выдающихся физиков, связанных с интерпретациями копенгагенского типа, были Лев Ландау , [ 59 ] [ 60 ] Вольфганг Паули , [ 60 ] Рудольф Пайерлс , [ 61 ] Ашер Перес , [ 62 ] Леон Розенфельд , [ 3 ] и Рэй Стритер . [ 63 ]
На протяжении большей части 20-го века копенгагенская традиция пользовалась подавляющим признанием среди физиков. [ 59 ] [ 64 ] Согласно весьма неформальному опросу (некоторые проголосовали за несколько интерпретаций), проведенному на конференции по квантовой механике в 1997 году, [ 65 ] Копенгагенская интерпретация оставалась наиболее широко распространенным ярлыком, который физики применяли к своим взглядам. Аналогичный результат был получен в ходе опроса, проведенного в 2011 году. [ 66 ]
Последствия
[ редактировать ]Природа копенгагенской интерпретации раскрывается на основе рассмотрения ряда экспериментов и парадоксов.
кот Шредингера
[ редактировать ]Этот мысленный эксперимент подчеркивает последствия, которые принятие неопределенности на микроскопическом уровне имеет для макроскопических объектов. Кота помещают в запечатанный ящик, и его жизнь или смерть зависит от состояния субатомной частицы. [ 5 ] : 91 Таким образом, описание кота в ходе эксперимента, запутанного в состоянии субатомной частицы, становится «размытием» «живого и мертвого кота». Но это не может быть точным, поскольку подразумевает, что кот на самом деле одновременно мертв и жив, пока коробку не откроют, чтобы проверить ее. Но кот, если выживет, будет помнить только то, что он жив. Шредингер сопротивляется «столь наивному признанию обоснованной «размытой модели» представления реальности». [ 67 ] Как кот может быть одновременно живым и мертвым?
Согласно взглядам Копенгагенского типа, волновая функция отражает наши знания о системе. Волновая функция означает, что при наблюдении за кошкой существует 50%-ная вероятность, что она умрет, и 50%-ная вероятность, что она будет жива. [ 62 ] (Некоторые версии Копенгагенской интерпретации отвергают идею о том, что волновая функция может быть приписана физической системе, которая соответствует повседневному определению «кошки»; с этой точки зрения правильное квантово-механическое описание системы кошка-частица должно включить правило суперотбора . [ 63 ] : 51 )
друг Вигнера
[ редактировать ]«Друг Вигнера» — это мысленный эксперимент, призванный сделать эксперимент с котом Шредингера более ярким за счет участия двух сознательных существ, традиционно известных как Вигнер и его друг. [ 5 ] : 91–92 (В более поздней литературе они также могут быть известны как Алиса и Боб , согласно соглашению о описании протоколов в теории информации . [ 68 ] ) Вигнер сажает своего друга с котом. Внешний наблюдатель полагает, что система находится в состоянии . Однако его друг убежден, что кот жив, т.е. для него кот находится в состоянии . Как Вигнер и его друг могут увидеть разные волновые функции?
С точки зрения Гейзенберга, ответ зависит от положения разреза Гейзенберга , который может быть расположен произвольно (по крайней мере, согласно Гейзенбергу, но не по Бору). [ 3 ] ). Если друг Вигнера находится на той же стороне разреза, что и внешний наблюдатель, его измерения разрушают волновую функцию для обоих наблюдателей. Если он расположен на стороне кошки, его взаимодействие с кошкой не считается измерением. [ 69 ] Различные интерпретации копенгагенского типа занимают разные позиции относительно того, можно ли разместить наблюдателей на квантовой стороне разреза. [ 69 ]
Двухщелевой эксперимент
[ редактировать ]В базовой версии этого эксперимента источник света, например лазерный луч, освещает пластинку, пронизанную двумя параллельными щелями, и свет, проходящий через щели, наблюдается на экране позади пластины. Волновая природа света заставляет световые волны, проходящие через две щели, интерферировать , создавая яркие и темные полосы на экране – результат, которого нельзя было бы ожидать, если бы свет состоял из классических частиц. Однако свет всегда поглощается экраном в отдельных точках в виде отдельных частиц (не волн); интерференционная картина проявляется за счет различной плотности попадания этих частиц на экран. Более того, версии эксперимента, включающие детекторы в щелях, показывают, что каждый обнаруженный фотон проходит через одну щель (как в случае с классической частицей), а не через обе щели (как в случае с волной). Такие эксперименты показывают, что частицы не образуют интерференционную картину, если определить, через какую щель они проходят. [ 70 ] : 73–76
Согласно принципу дополнительности Бора , свет не является ни волной, ни потоком частиц . Конкретный эксперимент может продемонстрировать поведение частицы (прохождение через определенную щель) или поведение волны (интерференция), но не то и другое одновременно. [ 71 ]
Тот же эксперимент был проведен для света, электронов, атомов и молекул. [ 72 ] [ 73 ] Чрезвычайно малая длина волны де Бройля у объектов с большей массой делает эксперименты все более трудными. [ 74 ] но в целом квантовая механика считает, что вся материя обладает как корпускулярным, так и волновым поведением.
Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена.
[ редактировать ]В этом мысленном эксперименте участвует пара частиц, находящихся в состоянии, которое более поздние авторы назовут запутанным состоянием . В статье 1935 года Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен указали, что в этом состоянии, если бы было измерено положение первой частицы, можно было бы предсказать результат измерения положения второй частицы. Если бы вместо этого был измерен импульс первой частицы, то можно было бы предсказать результат измерения импульса второй частицы. Они утверждали, что никакое действие, предпринятое над первой частицей, не может мгновенно повлиять на другую, поскольку это потребует передачи информации со скоростью, превышающей скорость света, что запрещено теорией относительности . Они ссылались на принцип, позже известный как «критерий реальности Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР)», утверждая, что «если, никоим образом не нарушая систему, мы можем предсказывать с уверенностью (т. е. с вероятностью , равной единице) ) значение физической величины, то существует элемент реальности, соответствующий этой величине». Из этого они сделали вывод, что вторая частица должна иметь определенное значение положения и импульса, прежде чем их можно будет измерить. [ 75 ]
Ответ Бора на статью ЭПР был опубликован в журнале Physical Review позже в том же году. [ 76 ] Он утверждал, что EPR рассуждала ошибочно. Поскольку измерения положения и импульса дополняют друг друга , выбор измерения одного исключает возможность измерения другого. Следовательно, факт, выведенный относительно одного расположения лабораторной аппаратуры, не мог быть объединен с фактом, выведенным с помощью другого, и, таким образом, вывод о заранее определенных значениях положения и импульса для второй частицы не был действительным. Бор пришел к выводу, что «аргументы ЭПР не оправдывают их вывод о том, что квантовое описание оказывается существенно неполным». [ 76 ]
Критика
[ редактировать ]Неполнота и индетерминизм
[ редактировать ]
Эйнштейн был одним из первых и настойчивых сторонников объективной реальности. Бор и Гейзенберг выдвинули точку зрения, согласно которой никакое физическое свойство невозможно понять без акта измерения, в то время как Эйнштейн отказался это принять. Авраам Паис вспоминал прогулку с Эйнштейном, когда они обсуждали квантовую механику: «Эйнштейн внезапно остановился, повернулся ко мне и спросил, действительно ли я верю, что Луна существует только тогда, когда я смотрю на нее». [ 77 ] Хотя Эйнштейн не сомневался в том, что квантовая механика является правильной физической теорией, поскольку она дает правильные предсказания, он утверждал, что она не может быть полной теорией. Самым известным продуктом его попыток доказать неполноту квантовой теории является мысленный эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена , целью которого было показать, что физические свойства, такие как положение и импульс, имеют значения, даже если они не измерены. [ примечание 6 ] Аргументы ЭПР в целом не были убедительными для других физиков. [ 59 ] : 189–251
Карл Фридрих фон Вайцзеккер , участвуя в коллоквиуме в Кембридже, отрицал, что копенгагенская интерпретация утверждает: «То, что нельзя наблюдать, не существует». Вместо этого он предположил, что копенгагенская интерпретация следует принципу: «То, что наблюдается, безусловно, существует; относительно того, что не наблюдается, мы все еще свободны делать подходящие предположения. Мы используем эту свободу, чтобы избежать парадоксов». [ 23 ]
Эйнштейн также был недоволен индетерминизмом квантовой теории. Что касается возможности случайности в природе, Эйнштейн сказал, что он «убежден, что Он [Бог] не бросает кости». [ 82 ] Бор в ответ якобы сказал, что «мы не можем говорить Богу, как ему управлять миром». [ примечание 7 ]
Вырез Гейзенберга
[ редактировать ]Большая часть критики интерпретаций копенгагенского типа сосредоточена на необходимости классической области, в которой могли бы находиться наблюдатели или измерительные устройства, а также на неточности того, как можно определить границу между квантовым и классическим. Эту границу стали называть разрезом Гейзенберга (а Джон Белл насмешливо называл ее «хитрым расколом»). [ 28 ] ). Как обычно изображается, интерпретации копенгагенского типа включают в себя два разных типа эволюции волновых функций во времени: детерминированный поток в соответствии с уравнением Шредингера и вероятностный скачок во время измерения, без четкого критерия, когда применим каждый вид. Почему должны существовать эти два разных процесса, если физики и лабораторное оборудование состоят из той же материи, что и остальная Вселенная? [ 83 ] А если какой-то раскол есть, то где его разместить? Стивен Вайнберг пишет, что традиционная презентация «не дает возможности определить границу между областями, в которых [...] квантовая механика применима или неприменима». [ 84 ]
Проблема мышления в терминах классических измерений квантовой системы становится особенно острой в области квантовой космологии , где квантовой системой является Вселенная. [ 85 ] [ 86 ] Как наблюдатель находится вне Вселенной, чтобы ее измерить, и кто должен был наблюдать Вселенную на самых ранних стадиях ее развития? Сторонники интерпретаций копенгагенского типа оспаривают серьезность этих возражений. Рудольф Пайерлс отметил, что «наблюдатель не обязательно должен быть одновременно с событием»; например, мы изучаем раннюю Вселенную посредством космического микроволнового фона и можем применить к ней квантовую механику так же, как и к любому электромагнитному полю. [ 61 ] Точно так же Ашер Перес утверждал, что физики концептуально находятся за пределами тех степеней свободы, которые изучает космология, и применение квантовой механики к радиусу Вселенной, пренебрегая физиками в ней, ничем не отличается от квантования электрического тока в сверхпроводнике , пренебрегая детали атомарного уровня. [ 38 ]
Вы можете возразить, что вселенная одна, но и кальмар только один. в моей лаборатории [ 38 ]
Альтернативы
[ редактировать ]Появилось большое количество альтернативных интерпретаций, разделяющих некоторые аспекты копенгагенской интерпретации, но предоставляющих альтернативы другим аспектам. Ансамблевая интерпретация аналогична; он предлагает интерпретацию волновой функции, но не для отдельных частиц. Последовательная интерпретация истории позиционирует себя как «Копенгаген сделал правильно». [ 87 ] Совсем недавно появились интерпретации, вдохновленные квантовой теорией информации, такие как QBism. [ 88 ] и реляционная квантовая механика [ 89 ] появились. Эксперты по фундаментальным вопросам квантовой теории продолжают отдавать предпочтение копенгагенской интерпретации другим альтернативам. [ 66 ] В число физиков, которые полагают, что копенгагенскую традицию необходимо развивать или расширять, входят Рудольф Хааг и Антон Цайлингер . [ 86 ] [ 90 ]
В условиях реализма и детерминизма , если волновая функция рассматривается как онтологически реальная, а коллапс полностью отвергается, возникает многомировая интерпретация . Если коллапс волновой функции также рассматривать как онтологически реальный, объективная теория коллапса получается . Механика Бома показывает, что можно переформулировать квантовую механику, сделав ее детерминированной, ценой того, что она станет явно нелокальной. Он приписывает физической системе не только волновую функцию, но и реальное положение, которое детерминировано развивается под действием нелокального ведущего уравнения. Эволюция физической системы всегда задается уравнением Шредингера вместе с ведущим уравнением; коллапса волновой функции никогда не происходит. [ 91 ] Транзакционная интерпретация также явно нелокальна. [ 92 ]
Некоторые физики придерживались взглядов в «копенгагенском духе», а затем стали защищать другие интерпретации. Например, Дэвид Бом и Альфред Ланде написали учебники, в которых излагались идеи в традиции Бора-Гейзенберга, а позже продвигали нелокальные скрытые переменные и ансамблевую интерпретацию соответственно. [ 59 ] : 453 Джон Арчибальд Уиллер начал свою карьеру как «апостол Нильса Бора»; [ 93 ] затем он руководил докторской диссертацией Хью Эверетта, в которой предлагалась многомировая интерпретация. Поддерживая работу Эверетта в течение нескольких лет, в 1970-х годах он начал дистанцироваться от многомировой интерпретации. [ 94 ] [ 95 ] В конце жизни он написал, что, хотя копенгагенскую интерпретацию можно справедливо назвать «туманом с севера», она «остается лучшей интерпретацией кванта, которая у нас есть». [ 96 ]
Другие физики, находящиеся под влиянием копенгагенской традиции, выразили разочарование тем, что математический формализм квантовой теории был принят как данность, вместо того, чтобы попытаться понять, как он может возникнуть из чего-то более фундаментального. ( Э. Т. Джейнс описал математический формализм квантовой физики как «своеобразную смесь, описывающую частично реалии Природы, частично неполную человеческую информацию о Природе - все это было собрано Гейзенбергом и Бором в омлет, который никто не видел, как расшифровать». [ 97 ] Эта неудовлетворенность мотивировала новые варианты интерпретации, а также техническую работу в области квантовых оснований . [ 64 ] [ 98 ]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Как писал Гейзенберг в «Физике и философии» (1958): «Я помню дискуссии с Бором, которые длились много часов до поздней ночи и закончились почти отчаянием; и когда в конце дискуссии я пошел один на прогулку в В соседнем парке я снова и снова повторял себе вопрос: может ли природа быть настолько абсурдной, какой она казалась нам в этих атомных опытах?»
- ^ «Похоже, что существует по крайней мере столько же различных копенгагенских интерпретаций, сколько людей, которые используют этот термин, а возможно, их больше. Например, в двух классических статьях об основах квантовой механики Баллентайн (1970) и Стапп (1972) дают диаметрально противоположные противоположные определения «Копенгагена». [ 32 ]
- ↑ Бор заявил: «Во-первых, мы должны признать, что измерение не может означать ничего иного, как однозначное сравнение некоторого свойства исследуемого объекта с соответствующим свойством другой системы, служащей измерительным инструментом и для которой это свойство можно непосредственно определить в соответствии с его определением на повседневном языке или в терминологии классической физики». [ 36 ] Гейзенберг писал: «Всякое описание явлений, экспериментов и их результатов опирается на язык как единственное средство общения. Слова этого языка представляют понятия обычной жизни, которые на научном языке физики могут быть уточнены до понятий Эти понятия являются единственными инструментами для однозначного сообщения о событиях, о постановке экспериментов и об их результатах». [ 37 ] : 127
- ↑ Гейзенберг писал: «Хорошо известно, что «редукция волновых пакетов» всегда появляется в копенгагенской интерпретации, когда завершается переход от возможного к фактическому. Функция вероятности, охватывающая широкий диапазон возможностей, внезапно становится сведено к гораздо более узкому диапазону тем, что эксперимент привел к определенному результату, что действительно произошло определенное событие. В формализме это сведение требует так называемой интерференции вероятностей, которая является наиболее характерным явлением [ sic]. ] квантовой теории разрушается частично неопределимыми и необратимыми взаимодействиями системы с измерительным прибором и остальным миром». [ 37 ] : 125 Бор предположил, что «необратимость» была «характерной для самой концепции наблюдения», идею, которую позже развил Вайцзеккер, пытаясь сформулировать строгое математическое понятие необратимости с помощью термодинамики и, таким образом, показать, что необратимость приводит к классическому приближению теории наблюдения. мир. [ 3 ] См. также Стенхольм. [ 30 ]
- ↑ Хотя сам Борн назвал свой вклад «статистической интерпретацией» волновой функции, [ 45 ] [ 46 ] Термин «статистическая интерпретация» также использовался как синоним ансамблевой интерпретации . [ 47 ] [ 48 ]
- ↑ Опубликованная форма аргумента ЭПР принадлежит Подольскому, и самого Эйнштейна она не удовлетворила. В своих публикациях и переписке Эйнштейн использовал другой аргумент, настаивая на том, что квантовая механика является неполной теорией. [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]
- ^ Бор вспомнил свой ответ Эйнштейну на Сольвеевском конгрессе 1927 года в своем эссе «Дискуссия с Эйнштейном об эпистемологических проблемах атомной физики», в книге « Альберт Эйнштейн, философ-ученый» , изд. Пол Артур Шилпп, Харпер, 1949, с. 211: «...несмотря на все расхождения в подходах и мнениях, дискуссии оживлялись в высшей степени юмористическим духом. Со своей стороны, Эйнштейн насмешливо спросил нас, можем ли мы действительно поверить, что провиденциальные власти прибегли к игре в кости (« об derliebe Gott würfelt »), на что я ответил, указав на большую осторожность, к которой уже призывали древние мыслители, при приписывании атрибутов Провидению в обыденном языке». Вернер Гейзенберг, который также присутствовал на конгрессе, вспоминал об этом разговоре в книге «Встречи с Эйнштейном» , Princeton University Press, 1983, стр. 117: «Но он [Эйнштейн] все еще придерживался своего лозунга, который он облек в слова: «Бог не играет в кости». На что Бор мог только ответить: «Но все же мы не можем говорить Богу, как ему управлять миром».
Ссылки
[ редактировать ]- ^ См., например:
- Прзибрам, К., изд. (2015) [1967]. Письма о волновой механике: Переписка с Х. А. Лоренцем, Максом Планком и Эрвином Шредингером . Перевод Кляйна, Философская библиотека Мартина Дж. / Open Road. ISBN 9781453204689 .
Копенгагенская интерпретация квантовой механики [была] разработана главным образом Гейзенбергом и Бором и основана на статистической интерпретации волновой функции Борна.
- Бакли, Пол; Пит, Ф. Дэвид; Бом; Дирак; Гейзенберг; Патти; Пенроуз; Пригожин; Розен; Розенфельд; Соморжай; Вайцзеккер; Уилер (1979). «Леон Розенфельд». В Бакли, Пол; Пит, Ф. Дэвид (ред.). Вопрос физики: Беседы по физике и биологии . Университет Торонто Пресс. стр. 17–33. ISBN 9781442651661 . JSTOR 10.3138/j.ctt15jjc3t.5 .
Копенгагенская интерпретация квантовой теории... выросла из дискуссий между Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом...
- Гбур, Грегори Дж. (2019). Падение кошек и фундаментальная физика . Издательство Йельского университета. стр. 264–290. дои : 10.2307/j.ctvqc6g7s.17 . S2CID 243353224 .
Гейзенберг работал под руководством Бора в институте в Копенгагене. Вместе они собрали все существующие знания по квантовой физике в целостную систему, известную сегодня как Копенгагенская интерпретация квантовой механики.
- Прзибрам, К., изд. (2015) [1967]. Письма о волновой механике: Переписка с Х. А. Лоренцем, Максом Планком и Эрвином Шредингером . Перевод Кляйна, Философская библиотека Мартина Дж. / Open Road. ISBN 9781453204689 .
- ^ Jump up to: а б с д Фэй, Ян (2019). «Копенгагенская интерпретация квантовой механики» . В Залте, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Камиллери, К.; Шлоссхауэр, М. (2015). «Нильс Бор как философ эксперимента: бросает ли теория декогеренции вызов доктрине классических концепций Бора?». Исследования по истории и философии современной физики . 49 : 73–83. arXiv : 1502.06547 . Бибкод : 2015ШПМП..49...73С . дои : 10.1016/j.shpsb.2015.01.005 . S2CID 27697360 .
- ^ Омнес, Роланд (1999). «Копенгагенская интерпретация». Понимание квантовой механики . Издательство Принстонского университета. стр. 41–54. дои : 10.2307/j.ctv173f2pm.9 . S2CID 203390914 .
Бор, Гейзенберг и Паули осознали ее основные трудности и предложили первый существенный ответ. Они часто встречались в Копенгагене... «Копенгагенская интерпретация не всегда означала одно и то же для разных авторов. Я оставлю его за доктриной, которой придерживались с небольшими отличиями Бор, Гейзенберг и Паули.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Омнес, Р. (1994). Интерпретация квантовой механики . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-03669-4 . OCLC 439453957 .
- ^ См., например:
- Сиддики, Шабнам; Сингх, Чандралеха (2017). «Насколько разнообразны взгляды и подходы преподавателей физики к преподаванию квантовой механики на уровне бакалавриата?» . Европейский журнал физики . 38 (3): 035703. Бибкод : 2017EJPh...38c5703S . дои : 10.1088/1361-6404/aa6131 .
- Стапп, Генри Пирс (1997). «Копенгагенская интерпретация». Журнал разума и поведения . 18 (2/3). Институт разума и поведения, Inc.: 127–54. JSTOR 43853817 .
под руководством Бора и Гейзенберга... была номинально принята почти всеми учебниками и практическими работниками в этой области.
- Белл, Джон С. (1987). Выразимое и невыразимое в квантовой механике . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
- ^ Jump up to: а б Шевалле, Кэтрин (1999). «Почему мы считаем Бора неясным?». В Гринбергере, Дэниел; Райтер, Вольфганг Л.; Цайлингер, Антон (ред.). Эпистемологические и экспериментальные перспективы квантовой физики . Springer Science+Business Media. стр. 59–74. дои : 10.1007/978-94-017-1454-9 . ISBN 978-9-04815-354-1 .
- ^ ван дер Варден, БЛ (1968). «Введение, часть II». Источники квантовой механики . Дувр. ISBN 0-486-61881-1 .
- ^ Бернштейн, Джереми (2005). «Макс Борн и квантовая теория» . Американский журнал физики . 73 (11): 999–1008. Бибкод : 2005AmJPh..73..999B . дои : 10.1119/1.2060717 .
- ^ Доллинг, Лиза М.; Джанелли, Артур Ф.; Статиле, Гленн Н., ред. (2003). "Введение". Испытания временем: материалы по развитию физической теории . Издательство Принстонского университета. стр. 359–370. дои : 10.2307/j.ctvcm4h07.52 .
Общепринятая интерпретация квантовой теории была сформулирована Нильсом Бором, Вернером Гейзенбергом и Вольфгангом Паули в начале двадцатого века в лаборатории Бора в Копенгагене, Дания. Этот отчет, обычно называемый «Копенгагенской интерпретацией»…
- ^ Браш, Стивен Г. (1980). «Химерический кот: философия квантовой механики в исторической перспективе». Социальные исследования науки . 10 (4). Sage Publications, Ltd.: 393–447. дои : 10.1177/030631278001000401 . JSTOR 284918 . S2CID 145727731 .
С другой стороны, Нильс Бор был ведущим представителем нового движения в физике, и поэтому оно получило название «Копенгагенская интерпретация».
- ^ Баччагалуппи, Гвидо; Валентини, Энтони (22 октября 2009 г.). Квантовая теория на перепутье: пересмотр Сольвеевской конференции 1927 года . Издательство Кембриджского университета. п. 408. ИСБН 978-0-521-81421-8 . (Эта книга содержит перевод всех официальных протоколов Сольвеевской конференции 1927 года с оригинальных стенограмм.)
- ^ Jump up to: а б Бокулич, Алиса (2006). «Гейзенберг встречает Куна: закрытые теории и парадигмы» . Философия науки . 73 (1): 90–107. дои : 10.1086/510176 . ISSN 0031-8248 . JSTOR 10.1086/510176 . S2CID 170902096 .
- ^ Мехра, Дж .; Рехенберг, Х. (2001). Историческое развитие квантовой теории: Том 4 . Спрингер-Верлаг. п. 266. ИСБН 9780387906423 . OCLC 928788723 .
- ^ См., например:
- Смит, Квентин (1997). «Онтологическая интерпретация волновой функции Вселенной». Монист . 80 (1). Издательство Оксфордского университета: 160–185. дои : 10.5840/monist19978015 . JSTOR 27903516 .
С конца 1920-х годов ортодоксальной интерпретацией стала Копенгагенская интерпретация.
- Вайнберг, Стивен (2018). «Проблема с квантовой механикой». Третьи мысли . Издательство Гарвардского университета. стр. 124–142. дои : 10.2307/j.ctvckq5b7.17 . ISBN 9780674975323 . JSTOR j.ctvckq5b7.17 .
Один из ответов на эту загадку был дан в 1920-х годах Нильсом Бором в рамках так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики.
- Хэнсон, Норвуд Рассел (1959). «Пять предостережений для критиков копенгагенской интерпретации». Философия науки . 26 (4). Издательство Чикагского университета, Ассоциация философии науки: 325–337. дои : 10.1086/287687 . JSTOR 185366 . S2CID 170786589 .
Фейерабенд и Бом почти исключительно озабочены неадекватностью интерпретации Бора (которая возникла в Копенгагене). Оба подчеркивают гораздо менее неосторожную точку зрения, которую я назову «Копенгагенской интерпретацией» (которая зародилась в Лейпциге и преобладает в Геттингене, Мюнхене, Кембридже, Принстоне, а также почти везде).
- Смит, Квентин (1997). «Онтологическая интерпретация волновой функции Вселенной». Монист . 80 (1). Издательство Оксфордского университета: 160–185. дои : 10.5840/monist19978015 . JSTOR 27903516 .
- ^ Jump up to: а б с Ховард, Дон (2004). «Кто изобрел Копенгагенскую интерпретацию? Исследование мифологии» (PDF) . Философия науки . 71 (5): 669–682. CiteSeerX 10.1.1.164.9141 . дои : 10.1086/425941 . JSTOR 10.1086/425941 . S2CID 9454552 . Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2022 г.
- ^ Бом, Дэвид (1952). «Предлагаемая интерпретация квантовой теории с точки зрения« скрытых »переменных. I и II». Физический обзор . 85 (2): 166–193. Бибкод : 1952PhRv...85..166B . дои : 10.1103/PhysRev.85.166 .
- ^ Краг, Х. (1999). Квантовые поколения: история физики двадцатого века . Издательство Принстонского университета. п. 210. ИСБН 978-0-691-01206-3 . OCLC 450598985 .
Фактически, термин «копенгагенская интерпретация» не использовался в 1930-х годах, а впервые вошел в словарь физиков в 1955 году, когда Гейзенберг использовал его для критики некоторых неортодоксальных интерпретаций квантовой механики.
- ^ Jump up to: а б Камиллери, Кристиан (май 2009 г.). «Построение мифа Копенгагенской интерпретации» . Перспективы науки . 17 (1): 26–57. дои : 10.1162/posc.2009.17.1.26 . ISSN 1063-6145 . S2CID 57559199 .
- ^ Jump up to: а б Гейзенберг, Вернер (1958). Физика и философия . Харпер.
- ^ «Я признаю, что термин «копенгагенская интерпретация» неудачен, поскольку он может предполагать существование других интерпретаций, как предполагает Бом. Мы, конечно, согласны, что другие интерпретации бессмысленны, и я считаю, что это ясно из моей книге и в предыдущих статьях. В любом случае, я, к сожалению, сейчас не могу изменить книгу, поскольку ее печать началась достаточно давно». Цитируется в Фрейре, Оливал младший (2005). «Наука и изгнание: Дэвид Бом, горячие времена холодной войны и его борьба за новую интерпретацию квантовой механики». Исторические исследования в области физических и биологических наук . 36 (1): 31–35. дои : 10.1525/hsps.2005.36.1.1 .
- ^ Розенфельд, Леон (1960). «Гейзенберг, физика и философия». Природа . 186 (4728): 830–831. Бибкод : 1960Natur.186..830R . дои : 10.1038/186830a0 . S2CID 12979706 .
- ^ Jump up to: а б Крамер, Джон Г. (1986). «Транзакционная интерпретация квантовой механики» . Обзоры современной физики . 58 (3): 649. Бибкод : 1986РвМП...58..647С . дои : 10.1103/revmodphys.58.647 . Архивировано из оригинала 08.11.2012.
- ^ Малех, Реза; Амани, Париса (декабрь 2013 г.). «Прагматизм, Бор и Копенгагенская интерпретация квантовой механики» . Международные исследования в философии науки . 27 (4): 353–367. дои : 10.1080/02698595.2013.868182 . ISSN 0269-8595 . S2CID 170415674 .
- ^ Боге, Флориан Дж. (2018). Квантовая механика между онтологией и эпистемологией . Чам: Спрингер. п. 2. ISBN 978-3-319-95765-4 . OCLC 1086564338 .
- ^ Шайбе, Эрхард (1973). Логический анализ квантовой механики . Пергамон Пресс. ISBN 9780080171586 . OCLC 799397091 .
[T]Нет смысла искать копенгагенскую интерпретацию как единую и непротиворечивую логическую структуру. Такие термины, как «Копенгагенская интерпретация» или «Копенгагенская школа», основаны на истории развития квантовой механики; они представляют собой упрощенный и часто удобный способ ссылки на идеи ряда физиков, сыгравших важную роль в становлении квантовой механики и которые были сотрудниками Бора в его Институте или принимали участие в дискуссиях в решающие годы. При ближайшем рассмотрении довольно легко увидеть, что эти идеи расходятся в деталях и что, в частности, взгляды Бора, духовного лидера школы, образуют отдельную целостность, которую теперь можно понять только путем тщательного изучения как можно большего числа соответствующих публикаций самого Бора.
- ^ Камиллери, Кристиан (сентябрь 2007 г.). «Бор, Гейзенберг и различные взгляды на дополнительность» . Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 38 (3): 514–528. Бибкод : 2007ШПМП..38..514С . дои : 10.1016/j.shpsb.2006.10.002 .
- ^ Jump up to: а б с Белл, Джон (1990). «Против «измерения» ». Мир физики . 3 (8): 33–41. дои : 10.1088/2058-7058/3/8/26 . ISSN 2058-7058 .
- ^ Бор, Нильс (1985) [16 мая 1947]. Калькар, Йорген (ред.). Нильс Бор: Собрание сочинений . Том. 6: Основы квантовой физики I (1926–1932). стр. 451–454.
- ^ Jump up to: а б Стенхольм, Стиг (1983). «Постичь пространство и время». В Мейстре, Пьер (ред.). Квантовая оптика, экспериментальная гравитация и теория измерений . Пленум Пресс. п. 121.
Роль необратимости в теории измерения подчеркивалась многими. Только так можно получить постоянную запись. Тот факт, что отдельные положения указателя должны иметь асимптотическую природу, обычно связанную с необратимостью, был использован в теории измерений Данери, Лойнгера и Проспери (1962). Розенфельд (1966) принял его как формальное представление идей Бора.
- ^ Хааке, Фриц (1 апреля 1993 г.). «Классическое движение метровых переменных в квантовой теории измерений». Физический обзор А. 47 (4): 2506–2517. Бибкод : 1993PhRvA..47.2506H . дои : 10.1103/PhysRevA.47.2506 . ПМИД 9909217 .
- ^ Перес, Ашер (2002). «Эксперимент Поппера и копенгагенская интерпретация». Исследования по истории и философии современной физики . 33 : 23. arXiv : quant-ph/9910078 . Бибкод : 1999quant.ph.10078P . дои : 10.1016/S1355-2198(01)00034-X .
- ^ Мермин, Н. Дэвид (1989). «Что не так с этой подушкой?». Физика сегодня . 42 (4): 9. Бибкод : 1989ФТ....42д...9Д . дои : 10.1063/1.2810963 .
- ^ Мермин, Н. Дэвид (2004). «Мог ли Фейнман сказать это?» . Физика сегодня . 57 (5): 10–11. Бибкод : 2004ФТ....57е..10М . дои : 10.1063/1.1768652 .
- ^ Мермин, Н. Дэвид (01 января 2017 г.). «Почему кбизм - это не копенгагенская интерпретация, и что об этом мог подумать Джон Белл». В Бертльманне, Рейнгольде; Цайлингер, Антон (ред.). Квантовые [Un]Speakables II . Коллекция «Границы». Международное издательство Спрингер. стр. 83–93. arXiv : 1409.2454 . дои : 10.1007/978-3-319-38987-5_4 . ISBN 9783319389851 . S2CID 118458259 .
- ^ Бор, Н. (1939). «Проблема причинности в атомной физике». Новые теории в физике . Париж: Международный институт интеллектуального сотрудничества. стр. 11–30. OCLC 923465888 .
- ^ Jump up to: а б Гейзенберг, Вернер (1971) [1959]. «Критика и контрпредложения копенгагенской интерпретации квантовой теории». Физика и философия: революция в современной науке . Лондон: Джордж Аллен и Анвин. стр. 114–128.
- ^ Jump up to: а б с Перес, Ашер (1 декабря 1998 г.). «Интерпретация квантового мира». Исследования по истории и философии современной физики . 29 (4): 611–620. arXiv : Quant-ph/9711003 . Бибкод : 1997quant.ph.11003P . дои : 10.1016/S1355-2198(98)00017-3 . ISSN 1355-2198 .
- ^ Jump up to: а б Паули, Вольфганг (1994) [1958]. «Альберт Эйнштейн и развитие физики». Энц , CP ; фон Мейенн, К. (ред.). Сочинения по физике и философии . Берлин: Springer-Verlag. Бибкод : 1994wpp..book.....P .
- ^ Камиллери, К. (2006). «Гейзенберг и корпускулярно-волновой дуализм». Исследования по истории и философии современной физики . 37 (2): 298–315. Бибкод : 2006SHPMP..37..298C . дои : 10.1016/j.shpsb.2005.08.002 .
- ^ Камиллери, К. (2009). Гейзенберг и интерпретация квантовой механики: физик как философ . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-88484-6 . OCLC 638813030 .
- ^ Бор, Н. (1928). «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории» . Природа . 121 (3050): 580–590. Бибкод : 1928Natur.121..580B . дои : 10.1038/121580a0 . , с. 586: «Не может быть и речи о непосредственной связи с нашими обычными представлениями».
- ^ Гейзенберг, В. (1959/1971). «Язык и реальность в современной физике», глава 10, стр. 145–160, в журнале «Физика и философия: революция в современной науке» , Джордж Аллен и Анвин, Лондон, ISBN 0-04-530016 X , с. 153: «Наши общие понятия не могут быть применены к строению атомов».
- ^ Бор, Н. (1928). «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории» . Природа . 121 (3050): 580–590. Бибкод : 1928Natur.121..580B . дои : 10.1038/121580a0 . , с. 586: «В этой связи [Борну] удалось получить статистическую интерпретацию волновых функций, позволившую вычислить вероятность отдельных переходных процессов, требуемых квантовым постулатом».
- ^ Борн, М. (1955). «Статистическая интерпретация квантовой механики». Наука . 122 (3172): 675–679. Бибкод : 1955Sci...122..675B . дои : 10.1126/science.122.3172.675 . ПМИД 17798674 .
- ^ Борн, М. (1953). «Интерпретация квантовой механики». Британский журнал философии науки . 4 (14): 95–106. дои : 10.1093/bjps/IV.14.95 .
... статистическая интерпретация, которую я впервые предложил и которая в самом общем виде была сформулирована фон Нейманом, ...
- ^ Баллентайн, Ле (1970). «Статистическая интерпретация квантовой механики» . Обзоры современной физики . 42 (4): 358–381. Бибкод : 1970РвМП...42..358Б . дои : 10.1103/revmodphys.42.358 . S2CID 120024263 .
- ^ Борн, М. (1949). «Статистические теории Эйнштейна». В Шилппе, Пенсильвания (ред.). Альберт Эйнштейн: философ-ученый . Том. 1. Ла Саль, Иллинойс: Открытый корт. стр. 161–177.
- ^ В. Гейзенберг «Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik», Zeitschrift für Physik , Volume 43, 172–198 (1927), в переводе Джона Уиллера и Войцеха Зурека, в Quantum Theory and Measurement (1983), p. 74. («[Определение] положения выбирает определенное « q » из совокупности возможностей и ограничивает варианты для всех последующих измерений. ... [Т]результаты более поздних измерений могут быть вычислены только тогда, когда снова приписывается электрону — «меньший» волновой пакет расширения λ (длина волны света, используемого при наблюдении). Таким образом, каждое определение положения уменьшает волновой пакет до его исходного расширения λ.")
- ^ Ховард, Дон (2008). «Запутанные квантовые истории». Природа . 456 : 706–707. дои : 10.1038/456706a .
- ^ «Конечно, введение наблюдателя не следует понимать неправильно, как подразумевающее, что в описание природы следует привнести какие-то субъективные особенности». Гейзенберг, В. (1959/1971). Критика и контрпредложения копенгагенской интерпретации квантовой теории, глава 8, стр. 114–128, в журнале «Физика и философия: революция в современной науке» , третье издание 1971 г., Джордж Аллен и Анвин, Лондон, стр. 121.
- ^ См., например:
- Зех, Х. Дитер (1970). «Об интерпретации измерения в квантовой теории». Основы физики . 1 (1): 69–76. Бибкод : 1970FoPh....1...69Z . дои : 10.1007/BF00708656 . S2CID 963732 .
- Журек, Войцех Х. (1981). «Указательная основа квантового аппарата: в какую смесь распадается волновой пакет?». Физический обзор D . 24 (6): 1516–1525. Бибкод : 1981PhRvD..24.1516Z . дои : 10.1103/PhysRevD.24.1516 .
- Журек, Войцех Х. (1982). «Правила суперотбора, обусловленные средой». Физический обзор D . 26 (8): 1862–1880. Бибкод : 1982PhRvD..26.1862Z . doi : 10.1103/PhysRevD.26.1862 .
- ^ Шлоссауэр, М. (2019). «Квантовая декогеренция». Отчеты по физике . 831 : 1–57. arXiv : 1911.06282 . Бибкод : 2019ФР...831....1С . дои : 10.1016/j.physrep.2019.10.001 . S2CID 208006050 .
- ^ Джаммер, М. (1982). «Эйнштейн и квантовая физика», стр. 59–76 в книге «Альберт Эйнштейн: исторические и культурные перспективы»; Симпозиум столетия в Иерусалиме под редакцией Г. Холтона, Ю. Элканы, Princeton University Press, Принстон, штат Нью-Джерси, ISBN 0-691-08299-5 . На стр. 73–74 Джаммер цитирует письмо Эйнштейна Бессо от 1952 года: «Современная квантовая теория не способна дать описание реального состояния физических фактов, а только (неполное) знание о них. само понятие реального фактического состояния отвергается ортодоксальными теоретиками. Полученная ситуация почти точно соответствует ситуации старого доброго епископа Беркли».
- ^ Гейзенберг, В. (1927). Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, Z. Phys. 43 : 172–198. Перевод как «Действительное содержание квантовой теоретической кинематики и механики» здесь : «Поскольку статистическая природа квантовой теории так тесно [связана] с неопределенностью во всех наблюдениях или восприятиях, можно было бы поддаться искушению заключить, что за наблюдаемыми, статистическими В мире скрыт «реальный» мир, в котором применим закон причинности. Мы хотим прямо заявить, что считаем подобные рассуждения бесплодными и бессмысленными. Единственная задача физики — описать связь между наблюдениями.
- ^ Джаммер, М. (1982). «Эйнштейн и квантовая физика», стр. 59–76 в книге «Альберт Эйнштейн: исторические и культурные перспективы»; Симпозиум столетия в Иерусалиме под редакцией Г. Холтона, Ю. Элканы, Princeton University Press, Принстон, штат Нью-Джерси, ISBN 0-691-08299-5 , с. 72.
- ^ Белоусек, Д.В. (1996). «Неопубликованная теория скрытых переменных Эйнштейна 1927 года: ее предыстория, контекст и значение». Исследования по истории и философии современной физики . 21 (4): 431–461. Бибкод : 1996ШПМП..27..437Б . дои : 10.1016/S1355-2198(96)00015-9 .
- ^ Холланд, П. (2005). «Что не так с интерпретацией квантовой механики Эйнштейном 1927 года со скрытыми переменными?». Основы физики . 35 (2): 177–196. arXiv : Quant-ph/0401017 . Бибкод : 2005FoPh...35..177H . дои : 10.1007/s10701-004-1940-7 . S2CID 119426936 .
- ^ Jump up to: а б с д и Джаммер, Макс (1974). Философия квантовой механики . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-43958-4 .
- ^ Jump up to: а б Мермин, Н. Дэвид (01 января 2019 г.). «Для лучшего понимания квантовой механики». Отчеты о прогрессе в физике . 82 (1): 012002. arXiv : 1809.01639 . Бибкод : 2019РПФ...82а2002М . дои : 10.1088/1361-6633/aae2c6 . ISSN 0034-4885 . ПМИД 30232960 . S2CID 52299438 .
- ^ Jump up to: а б Пайерлс, Рудольф (1991). «В защиту «измерения» ». Мир физики . 4 (1): 19–21. дои : 10.1088/2058-7058/4/1/19 . ISSN 2058-7058 .
- ^ Jump up to: а б Перес, Ашер (1993). Квантовая теория: концепции и методы . Клювер . стр. 373–374. ISBN 0-7923-2549-4 . ОСЛК 28854083 .
- ^ Jump up to: а б Стритер, РФ (2007). Потерянные причины в физике и за ее пределами . Берлин: Шпрингер. ISBN 978-3-540-36582-2 . OCLC 185022108 .
- ^ Jump up to: а б Эпплби, DM (2005). «Факты, ценности и кванты». Основы физики . 35 (4): 637. arXiv : quant-ph/0402015 . Бибкод : 2005FoPh...35..627A . дои : 10.1007/s10701-004-2014-6 . S2CID 16072294 .
- ^ Тегмарк, Макс (1998). «Интерпретация квантовой механики: много миров или много слов?». Fortschritte der Physik . 46 (6–8): 855–862. arXiv : Quant-ph/9709032 . Бибкод : 1998ForPh..46..855T . doi : 10.1002/(SICI)1521-3978(199811)46:6/8<855::AID-PROP855>3.0.CO;2-Q . S2CID 212466 .
- ^ Jump up to: а б Шлоссауэр, М.; Кофлер Дж.; Цайлингер, А. (2013). «Снимок фундаментального отношения к квантовой механике». Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 44 (3): 222–230. arXiv : 1301.1069 . Бибкод : 2013ШПМП..44..222С . дои : 10.1016/j.shpsb.2013.04.004 . S2CID 55537196 .
- ^ Триммер, Джон Д. (1980). «Современная ситуация в квантовой механике: перевод статьи Шрёдингера «Кошачий парадокс». Труды Американского философского общества . 124 (5): 323–338. ISSN 0003-049X .
- ^ Фукс, Кристофер А.; Мермин, Н. Дэвид ; Шак, Рюдигер (август 2014 г.). «Введение в кбизм с применением к локальности квантовой механики» . Американский журнал физики . 82 (8): 749–754. arXiv : 1311.5253 . Бибкод : 2014AmJPh..82..749F . дои : 10.1119/1.4874855 . ISSN 0002-9505 . S2CID 56387090 .
- ^ Jump up to: а б Нургалиева, Нурия; Реннер, Ренато (2 июля 2020 г.). «Проверка квантовой теории с помощью мысленных экспериментов» . Современная физика . 61 (3): 193–216. arXiv : 2106.05314 . Бибкод : 2020ConPh..61..193N . дои : 10.1080/00107514.2021.1880075 . ISSN 0010-7514 . S2CID 232313237 .
- ^ Плотницкий, Аркадий (2012). Нильс Бор и дополнительность: введение . США: Спрингер. стр. 75–76. ISBN 978-1461445173 .
- ^ Розенфельд, Л. (1953). «Спор о дополнительности» . Прогресс науки (1933–) . 41 (163): 393–410. ISSN 0036-8504 . JSTOR 43414997 .
- ^ Наирз, Олаф; Брезгер, Бьёрн; Арндт, Маркус; Цайлингер, Антон (2001). «Дифракция сложных молекул на структурах из света». Письма о физических отзывах . 87 (16): 160401. arXiv : quant-ph/0110012 . Бибкод : 2001PhRvL..87p0401N . doi : 10.1103/PhysRevLett.87.160401 . ПМИД 11690188 . S2CID 21547361 .
- ^ Брезгер, Бьёрн; Хакермюллер, Люсия; Уттенталер, Стефан; Петшинка, Юлия; Арндт, Маркус; Цайлингер, Антон (2002). «Материйно-волновой интерферометр для больших молекул». Письма о физических отзывах . 88 (10): 100404. arXiv : quant-ph/0202158 . Бибкод : 2002PhRvL..88j0404B . doi : 10.1103/PhysRevLett.88.100404 . ПМИД 11909334 . S2CID 19793304 .
- ^ Арндт, Маркус; Хорнбергер, Клаус (апрель 2014 г.). «Проверка пределов квантовомеханических суперпозиций» . Физика природы . 10 (4): 271–277. arXiv : 1410.0270 . Бибкод : 2014NatPh..10..271A . дои : 10.1038/nphys2863 . ISSN 1745-2473 . S2CID 56438353 .
- ^ Эйнштейн, А .; Подольский, Б. ; Розен, Н. (15 мая 1935 г.). «Можно ли квантово-механическое описание физической реальности считать полным?» (PDF) . Физический обзор . 47 (10): 777–780. Бибкод : 1935PhRv...47..777E . дои : 10.1103/PhysRev.47.777 . Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Бор, Н. (13 октября 1935 г.). «Можно ли квантово-механическое описание физической реальности считать полным?» (PDF) . Физический обзор . 48 (8): 696–702. Бибкод : 1935PhRv...48..696B . дои : 10.1103/PhysRev.48.696 . Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2022 г.
- ^ Паис, Авраам (1979). «Эйнштейн и квантовая теория». Обзоры современной физики . 51 (4): 863–914. Бибкод : 1979РвМП...51..863П . дои : 10.1103/RevModPhys.51.863 .
- ^ Харриган, Николас; Спеккенс, Роберт В. (2010). «Эйнштейн, неполнота и эпистемический взгляд на квантовые состояния». Основы физики . 40 (2): 125. arXiv : 0706.2661 . Бибкод : 2010FoPh...40..125H . дои : 10.1007/s10701-009-9347-0 . S2CID 32755624 .
- ^ Ховард, Д. (1985). «Эйнштейн о локальности и сепарабельности». Исследования по истории и философии науки . Часть A. 16 (3): 171–201. Бибкод : 1985SHPSA..16..171H . дои : 10.1016/0039-3681(85)90001-9 .
- ^ Зауэр, Тилман (1 декабря 2007 г.). «Рукопись Эйнштейна о парадоксе ЭПР для наблюдаемых спина» . Исследования по истории и философии науки. Часть B: Исследования по истории и философии современной физики . 38 (4): 879–887. Бибкод : 2007ШПМП..38..879С . CiteSeerX 10.1.1.571.6089 . дои : 10.1016/j.shpsb.2007.03.002 . ISSN 1355-2198 .
- ^ Эйнштейн, Альберт (1949). «Автобиографические заметки». В Шилппе, Пол Артур (ред.). Альберт Эйнштейн: философ-ученый . Издательство «Открытый суд».
- ↑ Письмо Максу Борну (4 декабря 1926 г.); Письма Борна-Эйнштейна . Перевод Борна, Ирен. Нью-Йорк: Уокер и компания. 1971. ISBN 0-8027-0326-7 . OCLC 439521601 .
- ^ Вайнберг, Стивен (ноябрь 2005 г.). «Ошибки Эйнштейна» . Физика сегодня . 58 (11): 31. Бибкод : 2005ФТ....58к..31Вт . дои : 10.1063/1.2155755 . S2CID 120594692 .
- ^ Вайнберг, Стивен (19 января 2017 г.). «Проблема с квантовой механикой» . Нью-Йоркское обозрение книг . Проверено 8 января 2017 г.
- ^ «Поскольку Вселенная естественным образом содержит всех своих наблюдателей, возникает проблема найти интерпретацию квантовой теории, которая не содержит классических областей на фундаментальном уровне». Клаус Кифер (2002). «К интерпретации квантовой теории – от Копенгагена до наших дней» . Время . п. 291. arXiv : quant-ph/0210152 . Бибкод : 2003tqi..conf..291K .
- ^ Jump up to: а б Хааг, Рудольф (2010). «Некоторые люди и некоторые проблемы встретились за полвека приверженности математической физике». Европейский физический журнал H . 35 (3): 263–307. Бибкод : 2010EPJH...35..263H . дои : 10.1140/epjh/e2010-10032-4 . S2CID 59320730 .
- ^ Хоэнберг, ПК (05 октября 2010 г.). «Коллоквиум: Введение в последовательную квантовую теорию» . Обзоры современной физики . 82 (4): 2835–2844. arXiv : 0909.2359 . Бибкод : 2010RvMP...82.2835H . дои : 10.1103/RevModPhys.82.2835 . ISSN 0034-6861 . S2CID 20551033 .
- ^ Хили, Ричард (2016). «Квантово-байесовский и прагматический взгляды на квантовую теорию» . В Залте, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета.
- ^ См., например:
- ван Фраассен, Бас К. (апрель 2010 г.). «Мир Ровелли» . Основы физики . 40 (4): 390–417. Бибкод : 2010FoPh...40..390В . дои : 10.1007/s10701-009-9326-5 . ISSN 0015-9018 . S2CID 17217776 .
- Прескод-Вайнштейн, Чанда (7 июля 2021 г.). «Ни один человек не является островом – первые дни квантовой революции» . Мир физики . Проверено 3 февраля 2022 г.
Короче говоря, реляционная интерпретация настаивает на том, что квантовое состояние системы зависит от наблюдателя, и эту концепцию Ровелли помог формализовать и превратить в область активных исследований.
- ^ Цайлингер, Антон (1999). «Основной принцип квантовой механики» . Основы физики . 29 (4): 631–643. дои : 10.1023/А:1018820410908 . S2CID 16514757 .
Достаточно сказать здесь, что, на мой взгляд, этот принцип естественным образом поддерживает и расширяет копенгагенскую интерпретацию квантовой механики. Очевидно, что одним из непосредственных последствий является то, что в физике мы не можем говорить о реальности независимо от того, что можно сказать о реальности. Точно так же не имеет смысла сводить задачу физики к простому вынесению субъективных утверждений, поскольку любые утверждения о физическом мире в конечном итоге должны подвергаться эксперименту. Таким образом, в то время как в классическом мировоззрении реальность является основным понятием, предшествующим и независимым от наблюдения со всеми его свойствами, в новом взгляде на квантовую механику понятия реальности и информации находятся на равном основании. Одно подразумевает другое, и ни одного из них недостаточно для полного понимания мира.
- ^ Гольдштейн, Шелдон (2017). «Бомовская механика» . Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета.
- ^ Кастнер, Р.Э. (май 2010 г.). «Квантовый эксперимент лжеца в транзакционной интерпретации Крамера». Исследования по истории и философии современной физики . 41 (2): 86–92. arXiv : 0906.1626 . Бибкод : 2010ШПМП..41...86К . дои : 10.1016/j.shpsb.2010.01.001 . S2CID 16242184 .
- ^ Глейк, Джеймс (1992). Гений: жизнь и наука Ричарда Фейнмана . Винтажные книги. ISBN 978-0-679-74704-8 . ОСЛК 223830601 .
- ^ Уиллер, Джон Арчибальд (1977). «Включить наблюдателя в волновую функцию?». В Лопесе, Дж. Лейте; Пати, М. (ред.). Квантовая механика: полвека спустя . Издательство Д. Рейделя.
- ^ Бирн, Питер (2012). Множество миров Хью Эверетта III: множественные вселенные, гарантированное взаимное уничтожение и распад нуклеарной семьи . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-199-55227-6 . OCLC 809554486 .
- ^ Уилер, Джон Арчибальд (12 декабря 2000 г.). « Практический инструмент, но и загадочный» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 декабря 2020 г.
- ^ Джейнс, ET (1990). «Вероятность в квантовой теории». В Журеке, штат Вашингтон (ред.). Сложность, энтропия и физика информации . Аддисон-Уэсли. стр. 381–404. ISBN 9780201515060 . OCLC 946145335 .
- ^ Фукс, Кристофер А. (2018). «Копенгагенская интерпретация Delenda Est?». Американский журнал физики . 87 (4): 317–318. arXiv : 1809.05147 . Бибкод : 2018arXiv180905147F . дои : 10.1119/1.5089208 . S2CID 224755562 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Фолс, Х.; Фэй, Дж. , ред. (2017). Нильс Бор и философия физики . Лондон: Блумсбери. ISBN 978-1-350-03511-9 . OCLC 1006344483 .
- ван дер Варден, Б.Л. , изд. (2007). Источники квантовой механики . Дувр. ISBN 978-0-486-45892-2 . OCLC 920280519 .
- Хорошо, Артур (1986). Шаткие игры: Эйнштейн, реализм и квантовая теория . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-24946-9 . OCLC 988425945 .
- Уиллер, Дж.А. ; Зурек, WH , ред. (1983). Квантовая теория и измерения . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-08316-2 . OCLC 865311103 .
- Петерсен, А. (1968). Квантовая физика и философская традиция . МТИ Пресс. OCLC 43596 .
- Петерсен, А. (1963). «Философия Нильса Бора». Бюллетень ученых-атомщиков . 19 (7): 8–14. Бибкод : 1963БуАтС..19г...8П . дои : 10.1080/00963402.1963.11454520 .
- Маржено, Х. (1950). Природа физической реальности . МакГроу-Хилл. OCLC 874550860 .