Tumačenje iz Kopenhagena

Kopenhagensko tumačenje je “standardno” tumačenje kvantne mehanike koju su formulirali Niels Bohr i Werner Heisenberg tijekom suradnje u Kopenhagenu oko 1927. godine. Bohr i Heisenberg produžili su probabilističku interpretaciju valne funkcije koju je izvorno predložio Max Born. Kopenhaško tumačenje odbacuje pitanja poput “gdje je bila čestica prije nego što sam izmjerila njen položaj?” kao besmislena. Proces mjerenja nasumično odabire točno jednu od mnogobrojnih mogućnosti dopuštenih valnim funkcijama stanja na način koji je u skladu s dobro definiranim vjerojatnostima koje su dodijeljene svakom mogućem stanju. Prema tumačenju, interakcija promatrača ili aparata koja je izvan kvantnog sustava uzrokuje propadanje valnih funkcija, pa prema Paul Davies – u “stvarnost je u opažanjima, a ne u elektronu”. Ono što se srušilo u ovom tumačenju je znanje promatrača, a ne “objektivna” valna funkcija.

Mnogi svjetovi

Tumačenje mnogih svjetova je interpretacija kvantne mehanike u kojoj univerzalna valna funkcija poštuje isti determinističke , reverzibilne zakone u svako doba; naročito ne postoji (neodređeni i nepovratni) kolaps valne funkcije povezan s mjerenjem. Pretpostavlja se da se fenomeni povezani s mjerenjem objašnjavaju dekoherentnošću, što se događa kada stanja stupaju u interakciju s okolinom koja proizvodi zaplet, ponavljajući “razdvajanje” svemira u međusobno neprimjetljive alternativne povijesti – učinkovito različite svemire unutar većeg multiversa. U tom tumačenju valna funkcija ima objektivnu stvarnost.

Konzistentne povijesti

Interpretacija dosljednih povijesti generalizira konvencionalno tumačenje Kopenhagena i pokušava pružiti prirodno tumačenje kvantne kozmologije. Teorija se temelji na kriteriju dosljednosti koji omogućuje da se povijest sustava opisuje tako da vjerojatnosti za svaku povijest budu pokorene aditivnim pravilima klasične vjerojatnosti. Tvrdi se da je u skladu s Schrödingerovom jednadžbom. Prema ovom tumačenju, svrha kvantno-mehaničke teorije jest predvidjeti relativne vjerojatnosti raznih alternativnih povijesti (na primjer, čestice).

Statistička interpretacija

Ova interpretacija ože se promatrati kao minimalističko tumačenje. To jest, ona tvrdi da čini najmanje pretpostavki povezanih sa standardnom matematikom. U najvećoj mjeri uzima statističku interpretaciju Maxa Borna. Tumačenje navodi da se valna funkcija ne primjenjuje na pojedini sustav – na primjer, jednu česticu – nego da je apstraktna statistička veličina koja se odnosi samo na ansambl (veliko mnoštvo) slično pripremljenih sustava ili čestica. Vjerojatno najznačajniji podupiratelj takvog tumačenja bio je Einstein: Pokušaj da se kvantno-teorijski opis opisuje kao potpuni opis pojedinačnih sustava dovodi do neprirodnih teorijskih interpretacija, koja odmah postaju nepotrebna ako se prihvati tumačenje da se opis odnosi na ansamble sustava, a ne pojedinačnih sustava.

Najistaknutiji aktualni zagovornik tumačenja ansambla je Leslie E. Ballentine, profesor na Sveučilištu Simon Fraser, autor knjige Kvantna mehanika, moderni razvoj. Eksperiment koji ilustrira tumačenje ansambla je uradio Akira Tonomura. Očito je iz ovog eksperimenta s dvostrukim prorezom sa skupom pojedinih elektrona koji, budući da kvantno mehanička valna funkcija (apsolutni kvadrat) opisuje dovršeni uzorak interferencije, mora opisati ansambl. Nova verzija tumačenja ansambla koja se oslanja na preoblikovanje teorije vjerojatnosti uvela je Raed Shaiia

Teorija De Broglie-Bohma

De Broglie-Bohmova teorija kvantne mehanika je teorija Louis de Brogliea i kasnije ju je proširio David Bohm za uključivanje mjerenja. Čestice, koje uvijek imaju položaje, upravljaju valnom funkcijom. Valna funkcija se razvija prema Schrödingerovoj valnoj jednadžbi, a valna funkcija nikad ne propada. Teorija se odvija u jednom prostor-vrijemenu, nije lokalna, a deterministička je. Istodobno određivanje položaja i brzine čestice podložno je uobičajenom ograničenju načela nesigurnosti. Teorija se smatra teorijom skrivene varijable, a prihvaćanjem ne-lokaliteta zadovoljava Bellovu nejednakost. Mjerni problem je riješen, jer čestice imaju određene položaje u svakom trenutku. Količina je objašnjena kao fenomenološka

Relacijska kvantna mehanika

Zaštitna ideja iza relacijske kvantne mehanike, koja slijedi presedan posebne relativnosti, jest da različiti promatrači mogu dati različite račune o istom nizu događaja: Na primjer, jednom promatraču u određenom vremenskom trenutku, sustav može biti u jednom “srušenom” svojstvenom stanju, a drugom promatraču istodobno može biti u superpoziciji dva ili više stanja. Prema tome, ako je kvantna mehanika cjelovita teorija, relacijska kvantna mehanika tvrdi da pojam “stanja” opisuje ne samo promatrani sustav nego odnos, ili korelacije, između sustava i njegovog promatrača. Vektor stanja konvencionalne kvantne mehanike postaje opis korelacije nekih stupnjeva slobode u promatraču, s obzirom na promatrani sustav. Međutim, relacijska kvantna mehanika tvrdi da se to odnosi na sve fizičke objekte, bez obzira jesu li svjesni ili makroskopski. Bilo koji “događaj mjerenja” vidi se jednostavno kao obična fizička interakcija, uspostavljanje vrste korelacije. Stoga se fizički sadržaj teorije ne mora odnositi samo sa samim objektima već s međusobnim odnosima. Samostalni relacijski pristup kvantnoj mehanici razvijen je analogno David Bohm – ovom objašnjavanju specijalne relativnosti u kojem se detekcija događaja smatra uspostavljanjem odnosa između kvantiziranog polja i detektora.

Transakcijsko tumačenje

Tranzakcijsko tumačenje kvantne mehanike (TIQM) od strane Johna G. Cramera je interpretacija kvantne mehanike koja je inspirirana Wheeler- Feynmanovaom teorijom apsorbera. Ona opisuje kvantnu interakciju u smislu stacionarnog vala koji je stvoren zbrojem usporenog (naprijed-u-vremenu) i naprednog (unatrag-u-vremenu) vala. Autor tvrdi da izbjegava filozofske probleme s tumačenjem iz Kopenhagena i ulogom promatrača i rješava različite kvantne paradokse.

Stochastička mehanika

Potpuno klasičnu izvedbu interpretacije Schrödingerove valne jednadžbe analognu Brownianovom gibanju predložio je 1966. profesor Edward Nelsona sa Sveučilišta Princeton. Slična razmatranja prethodno su objavljena, primjerice, R. Fürth (1933), I. Fényes (1952) i Walter Weizel (1953), koji su navedeni u Nelsonovom radu. Noviji rad na stohastičkom tumačenju učinio je M. Pavon. Alternativno stohastičko tumačenje je razvio Roumen Tsekov.

Teorija objektivnog kolapsa

Teorije objektivnog kolapsa se razlikuju od Kopenhagenskog tumačenja u pogledu i valne funkcije i procesa kolapsa kao ontološki objektivne. U objektivnim teorijama kolaps se događa nasumce (“spontana lokalizacija”) ili kada se postigne neki fizikalni prag, s promatračima koji nemaju posebnu ulogu. Dakle, one su realne, neodređene, teorije s ne-skrivenim varijablama. Mehanizam kolapsa nije određen standardnom kvantnom mehanikom, koji treba proširiti ako je to korektan, što znači da je objektivni kolaps više teorija od interpretacije. Primjeri uključuju teoriju Ghirardi-Rimini-Weber i Penroseovo tumačenje.

Svijest uzrokuje propast

U svojoj raspravi Matematički temelji kvantne mehanike, John von Neumann duboko je analizirao tzv. mjerni problem. Zaključio je da se cijeli fizički svemir može podvrgnuti Schrödingerovoj jednadžbi (funkcija univerzalnog vala). Također je opisao kako bi mjerenje moglo uzrokovati kolaps valne funkcije. Eugene Wigner, koji je tvrdila da je ljudska eksperimentalna svijest (ili čak i pseća svijest) bila ključna za kolaps, kasnije je napustio ovo tumačenje. Varijacije svijesti uzrokuju kolaps Tumačenje uključuje: subjektivno smanjenje istraživanja
Ovo načelo, da svijest uzrokuje kolaps, je točka križanja između kvantne mehanike i problema uma / tijela; i istraživači rade na otkrivanju svjesnih događaja povezanih s fizičkim događajima koji bi, prema kvantnoj teoriji, trebali uključivati kolaps valnih funkcija;

Sudjelujući antropski princip

Sudjelujuće antropijsko načelo Johna Archibalda Wheeler kaže da svijest igra određenu ulogu u stvaranju svemira. Drugi fizičari imaju razrađene vlastite varijacije kako svijest uzrokuje kolaps valne funkcije; uključujući: Henry P. Stapp (Mindful Universe: Kvantna mehanika i promatrač koji sudjeluje) Bruce Rosenblum i Fred Kuttner (Kvantna Enigma: Fizika susreće svijest), Amit Goswami (Svjesni Svemir)

Mnogi umovi

Tumačenje kvantne mehanike mnogih umova proširuje tumačenje mnogih svjetova predlažući da se razlika između svjetova treba vršiti na razini uma pojedinog promatrača. Pitanje logičke kvantne logike može se smatrati nekom vrstom propozicionalne logike prikladne za razumijevanje prividnih anomalija u pogledu kvantnog mjerenja, većina koje se odnose na sastav mjernih operacija komplementarnih varijabli. Ovo istraživačko područje i njegovo ime potječu od papira 1936. Garrett Birkhoff i John von Neumann, koji su pokušali pomiriti neke od prividnih nedosljednosti klasične logike sa činjenicama vezanim uz mjerenje i promatranje kvantne mehanike.

Teorije kvantnih informacija

Kvantno informacijski pristupi privukli su rastuću potporu. Oni se dijele na dvije vrste Informacijske ontologije, kao što je J. A. Wheelerova “ono iz bita”. Ti pristupi opisani su kao oživljavanje nematerijalizma. Tumačenja gdje se kaže da kvantna mehanika opisuje znanje promatrača o svijetu, a ne sami svijet. Ovaj pristup ima neku sličnost s Bohrovim razmišljanjem. Kolaps (također poznat kao smanjenje) često se tumači kao promatrač koji stječe informacije iz mjerenja, a ne kao objektivni događaj. Ti su pristupi procijenjeni kao slični instrumentalizmu. Stanje nije objektivno svojstvo pojedinog sustava, već je ta informacija dobivena znanjima o tome kako je sustav pripremljen, a koji se može koristiti za izradu predviđanja o budućim mjerenjima. Kvantno mehaničko stanje sažetak informacija promatrača o pojedinom fizičkom sustavu mijenja se i dinamičkim zakonima i kad god promatrač dobije nove informacije o sustavu kroz proces mjerenja. Postojanje dva zakona za evoluciju vektora stanja … postaje problematično samo ako se smatra da je vektor stanja objektivno svojstvo sustava … “Smanjenje valnog paketa” odvija se u svijesti promatrač, ne zbog bilo kakvog jedinstvenog fizičkog procesa koji se odvija tamo, već samo zato što je stanje konstrukcija promatrača, a ne objektivno svojstvo fizičkog sustava

Modalna interpretacija kvantne teorije

Modalna interpretacija kvantne mehanika je prvi put zamišljen u 1972. godine od strane B. van Fraassen, u njegovom radu “Formalni pristup filozofiji znanosti”. Međutim, ovaj pojam sada se koristi za opisivanje većeg skupa modela koji su se razvili iz ovog pristupa. Stanfordova enciklopedija filozofije opisuje nekoliko inačica: Kopenhagena varijanta, Kochen-Dieks-Healey tumačenja, Motiviranje ranih modalnih tumačenja, zasnovano na radu R. Cliftona, M. Dicksona i J. Bub.

Vremenski-simetrične teorije

Nekoliko teorija su predložene koje modificiraju jednadžbe kvantne mehanike da budu simetrične s obzirom na vremensku promjenu.To stvara retrouzročnost: događaji u budućnosti mogu utjecati na one u prošlosti, baš kao što događaji u prošlosti mogu utjecati na one u budućnosti. U tim teorijama, jedno mjerenje ne može u potpunosti odrediti stanje sustava (što ih čini tipom teorije skrivene varijable), ali s obzirom na dva mjerenja izvedena u različitim vremenima, moguće je izračunati točno stanje sustava u svim srednjim vremenima , Kolaps valne funkcije nije stoga fizička promjena u sustavu, već samo promjena u našem znanju zbog drugog mjerenja. Slično tome, objašnjavaju zapletenost kao da nisu istinska fizikalna situacija, već samo iluzija stvorena ignoriranjem retrokauzalnosti. Točka u kojoj dvije čestice izgledaju da se “zapletu” jednostavno je točka u kojoj se u svakoj čestici utječe događaji koji se događaju na drugim česticama u budućnosti. Ne vole svi zagovornici vremenski simetrične uzročnosti modificirati jedinstvenu dinamiku standardne kvantne mehanike. Tako vodeći eksponent vektorskih formalizma, Lev Vaidman, naglašava koliko je dobro vektorski formalizam usklađen s Hugh Everettovim tumačenjima mnogih svjetova.

Teorije razgranatog prostor – vremena

BST teorije nalikuju tumačenju mnogih svjetova; međutim, “glavna je razlika u tome što tumačenje BST-a uzima razgraničenje povijesti kao svojstvo topologije skupa događaja sa svojim uzročnim odnosima … umjesto posljedicom odvojenog razvoja različitih komponenti vektora stanja. ” U MWI val se grana, dok u BST-u sama toplologija prostor – vremena se grana. BST ima aplikacije na Bellovom teoremu, kvantnom računanju i kvantnoj gravitaciji. Također ima neke sličnosti sa teorijama skrivenih varijabli i interpretacijom ansambla: čestice u BST-u imaju više dobro definiranih putanja na mikroskopskoj razini. To se može samo stohastički tretirati na grubo zrnatoj razini, u skladu s tumačenjem ansambla.

Ostale interpretacije

Kao i glavne interpetacije koja su gore navedena postoje još mnoga druge koja nisu imale  veliki naučni utjecaj zbog bilo kojih razloga.

Izvor: https://en.wikipedia.org/wiki/Interpretations_of_quantum_mechanics

Advertisements