Interpretarea de la Copenhaga

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Niels Bohr

Interpretarea de la Copenhaga este cea mai veche și mai răspândită interpretare a mecanicii cuantice . [1] [2] Este inspirat de lucrările efectuate în capitala daneză în principal de Niels Bohr și Werner Heisenberg în jurul anului 1927 și privește teoria măsurării cuantice, principiul complementarității și dualitatea undă-particulă .

În special, cei doi cercetători au extins interpretarea probabilistică a funcției de undă propusă de Max Born , luând în considerare întrebări fără sens despre valorile cantităților unui sistem fizic înainte de a fi măsurat, deoarece procesul de măsurare extrage aleatoriu una dintre valori Permis de funcția de undă care descrie starea cuantică a sistemului. Această interpretare a primit o formulare mai bine definită începând cu anii 1950 , în principal datorită lui Wolfgang Pauli .

Expresia „Interpretarea de la Copenhaga” a fost introdusă de Heisenberg în 1955. [3] [4]

Fundamente

În experimentul clasic în care lumina trece printr-o fantă dublă realizată într-un ecran opac, benzile alternative de culoare deschisă și întunecată sunt obținute pe o placă plasată dincolo de ecran, care sunt interpretate ca zonele în care undele luminoase interferează constructiv sau distructiv . Cu toate acestea, în alte situații, lumina prezintă comportamente care pot fi explicate doar presupunând că are o natură corpusculară. Pe de altă parte, corpusculi precum electronii (și, de asemenea, cu o masă relativ mult mai mare, cum ar fi protonii și macromoleculele [5] ) prezintă proprietăți de undă, producând la rândul lor modele de interferență în experimentul cu dublă fantă . În această variantă, posibilă datorită utilizării plăcilor ultra-sensibile moderne, experimentul se desfășoară prin reducerea intensității fasciculului în așa fel încât să emită particulele (inclusiv fotonii ) pe rând: acestea vor atinge placa unul câte unul, venind detectat ca puncte luminoase unice și, prin urmare, ca corpusculi, dar, repetând trimiterea pentru un anumit număr de ori, figura de interferență tipică undelor deja văzute anterior va fi recuperată pe ansamblu.

Întrebările puse de acest experiment sunt:

  1. Mecanica cuantică determină numai probabilistic locul în care fiecare particulă va atinge ecranul, specificând nivelul de probabilitate mare sau mică, dar nu poate face o predicție exactă.
  2. Ce se întâmplă cu particulele din calea de la sursă la ecran? Fiecare particulă este descrisă printr-o funcție de undă non-localizată și pare să interacționeze cu ambele fante producând un fel de interferență cu ea însăși, dar dacă este considerată ca punctiformă, poate trece doar printr-o singură fântână.
Werner Heisenberg

Interpretarea de la Copenhaga abordează aceste întrebări după cum urmează:

  • Afirmațiile probabiliste ale mecanicii cuantice sunt ireductibile, în sensul că nu reflectă cunoașterea noastră limitată a unei variabile ascunse . În fizica clasică , probabilitatea este utilizată chiar dacă procesul este determinist (de exemplu, aruncarea unui zar), pentru a compensa cunoștințele noastre incomplete despre datele inițiale (în exemplu: cunoașterea înălțimii de la care este aruncat zarul, viteza, unghiul de înclinare ar fi posibil să se calculeze rezultatul, adică să știm a priori cum va fi plasată matrița pe masă: acestea sunt doar legi mecanice). Prin contrast, interpretarea de la Copenhaga susține că în mecanica cuantică rezultatele măsurătorilor variabilelor conjugate sunt fundamental nedeterministe, adică chiar cunoașterea tuturor datelor inițiale este imposibil să se prevadă rezultatul unui singur experiment.
  • Întrebări precum „Unde era particula înainte de a-i măsura poziția?” Sunt lipsite de sens, deoarece mecanica cuantică studiază numai cantități observabile, care pot fi obținute prin procese de măsurare. Actul de măsurare determină „ prăbușirea funcției de undă ”, în sensul că aceasta din urmă este forțată de procesul de măsurare să își asume una dintre valorile permise, conform unei probabilități care nu poate fi verificată decât prin mai multe măsurători.

Există numeroase variante ale interpretării de la Copenhaga (de exemplu cea a așa-numitelor povești consistente ), care diferă între ele și în funcție de gradul de „realitate” atribuit funcției de undă.

Critici

Mulți fizicieni și filosofi s-au opus interpretării de la Copenhaga și faimoaselor fraze ale lui Albert Einstein : „ Dumnezeu nu joacă zaruri ” [6] și „ Chiar crezi că luna nu este acolo dacă nu te uiți la ea?” » [7] sunt un exemplu în acest sens.

În special, completitudinea mecanicii cuantice a fost atacată de experimentul de gândire cunoscut sub numele de paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen ( paradoxul EPR), menit să arate că variabilele ascunse trebuie să existe dacă efectele de distanță instantanee „paradoxale” care contravin principiului trebuie să fie de localitate , considerată inviolabilă ca cea a realității . Ulterior, teorema lui Bell a demonstrat, în contextul unei teorii cu variabile ascunse care reproduc predicțiile mecanicii cuantice, incompatibilitatea dintre cele două principii cardinale ale fizicii clasice. O serie de experimente , menite să determine care dintre scenariile teoretice ipotezate de teorema lui Bell are loc de fapt, a indicat că descrierea cuantică a realității este cea corectă, respingând postulatul realismului local la baza paradoxului EPR.

Aspectele care încă stârnesc mai multă nedumerire sunt:

  • discontinuitatea dintre procesul determinist care reglementează evoluția funcției de undă și fenomenul nedeterminist al colapsului ;
  • lipsa de claritate în definirea conceptelor de „măsură” și „observator”.

Interpretări alternative

În urma formulării interpretării de la Copenhaga, mulți fizicieni au propus alte interpretări ale mecanicii cuantice pentru a rezolva așa-numita problemă de măsurare . Unele dintre acestea au subscris la „interpretarea ordinii zero” a mecanicii cuantice, rezumată în celebrul zical: „Taci și calculează!”, De obicei (dar poate incorect [8] [9] ) atribuit lui Feynman .

Notă

  1. ^ Hermann Wimmel, Fizica cuantică și realitatea observată: o interpretare critică a mecanicii cuantice , World Scientific, 1992, p. 2, ISBN 978-981-02-1010-6 .
  2. ^ Shabnam Siddiqui și Chandralekha Singh, Cât de diverse sunt atitudinile și abordările instructorilor de fizică pentru predarea mecanicii cuantice la nivel universitar? , în Jurnalul European de Fizică , vol. 38, nr. 3, 2017, p. 035703, DOI : 10.1088 / 1361-6404 / aa6131 .
  3. ^ Manjit Kumar, Quantum , Mondadori, 2017, p. 271, ISBN 978-88-04-60893-6 .
  4. ^ Don Howard, Cine a inventat Interpretarea de la Copenhaga? Un studiu în mitologie ( PDF ), în Filosofia științei , vol. 71, nr. 5, 2004, pp. 669-682, DOI : 10.1086 / 425941 , JSTOR 10.1086 / 425941 .
  5. ^ A. Zeilinger, M. Arndt, O. Nairz, J. Vos-Andreae, C. Keller, G. van der Zouw, Dualitatea undă-particulă a moleculelor C60 , în Nature, vol. 401, nr. 6754, 14 octombrie 1999, pp. 680-682, DOI: 10.1038 / 44348.
  6. ^ Scrisoare către Max Born , 4 decembrie 1926 , Albert Einstein Archives Arhivat 19 august 2010 la Internet Archive . tambur 8, articolul 180
  7. ^ Abraham Pais : Einstein, Subtil este Domnul , Bollati-Boringhieri 1986
  8. ^ Cine a fost primul care a spus „Taci și calculează!”? , pe hsm.stackexchange.com . Adus pe 20 martie 2019 .
  9. ^ (RO) N. David Mermin, Feynman ar fi putut spune asta? , în Physics Today , vol. 57, nr. 5, 1 mai 2004, pp. 10-11, DOI : 10.1063 / 1.1768652 . Adus pe 20 martie 2019 .

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4359664-2
Cuantic Portal cuantic : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de cuantică
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Interpretation_of_Copenaghen&oldid=121910487 ”