Ce este Interpretarea de la Copenhaga? Interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice.

· Experimentul lui Popper · Experimentul lui Stern-Gerlach · Experimentul lui Young · Verificarea inegalităților lui Bell · Efectul fotoelectric · Efectul Compton

Cuvântare
Reprezentare Schrödinger Reprezentare Heisenberg Reprezentare interacțiune Matrice mecanică cuantică Integrale de cale Diagrame Feynman

Ecuații
Ecuația Schrödinger Ecuația Pauli Ecuația Klein-Gordon Ecuația Dirac Ecuația Schwinger-Tomonaga Ecuația Von Neumann Ecuația Bloch Ecuația Lindblad Ecuația Heisenberg

Dezvoltarea teoriei
Teoria câmpului cuantic Electrodinamică cuantică Teoria Glashow-Weinberg-Salam Cromodinamică cuantică Model standard Gravitație cuantică

Oameni de știință de seamă
Planck Einstein Schrödinger Heisenberg Jordan Bohr Pauli Dirac Fock Născut de Broglie Landau Feynman Bohm Everett

Vezi si: Portal: Fizica

interpretare de la Copenhaga- interpretarea (interpretarea) mecanicii cuantice, care a fost formulată de Niels Bohr și Werner Heisenberg în timpul lucrului lor comun de la Copenhaga în jurul anului 1927. Bohr și Heisenberg au îmbunătățit interpretarea probabilistică a funcției de undă dată de M. Born și au încercat să răspundă la o serie de întrebări care decurg din dualismul undelor corpusculare inerent mecanicii cuantice, în special, problema măsurării.

Principalele idei ale interpretării de la Copenhaga

Lumea fizică este formată din obiecte cuantice (mici) și instrumente de măsură clasice.

Mecanica cuantică este o teorie statistică, datorită faptului că măsurarea condițiilor inițiale ale unui micro-obiect își schimbă starea și duce la probabilistică descrierea poziției inițiale a micro-obiectului, care este descrisă de funcția de undă. Conceptul central al mecanicii cuantice este funcția de undă complexă. Este posibil să se descrie schimbarea funcției de undă la o nouă dimensiune. Rezultatul său așteptat depinde probabil de funcția de undă. Semnificativ din punct de vedere fizic este doar pătratul modulului funcției de undă, ceea ce înseamnă probabilitatea de a găsi micro-obiectul studiat într-un loc din spațiu.

Legea cauzalității în mecanica cuantică este îndeplinită în raport cu funcția de undă, a cărei modificare în timp este complet determinată de condițiile sale inițiale, și nu în raport cu coordonatele și vitezele particulelor, ca în mecanica clasică. Datorită faptului că doar pătratul modulului funcției de undă are semnificație fizică, valorile inițiale ale funcției de undă nu pot fi găsite complet în principiu, ceea ce duce la incertitudinea cunoștințelor despre starea inițială a sistemului cuantic. .

… relațiile de incertitudine Heisenberg… dau o legătură (proporționalitate inversă) între inexactitățile fixării acelor variabile cinematice și dinamice care sunt admisibile în mecanica cuantică, care determină starea unui sistem fizic în mecanica clasică.

Un avantaj serios al interpretării de la Copenhaga este că nu utilizează declarații detaliate despre cantități direct neobservabile din punct de vedere fizic și, cu un minim de condiții prealabile utilizate, construiește un sistem de concepte care descriu exhaustiv faptele experimentale disponibile astăzi.

Semnificația funcției de undă

Interpretarea de la Copenhaga sugerează că două procese pot influența funcția de undă:

evoluţie unitară conform ecuaţiei Schrödinger
proces de măsurare

Nimeni nu este de acord cu privire la primul proces, iar cu privire la al doilea există o serie de interpretări diferite, chiar și în interpretarea de la Copenhaga în sine. Pe de o parte, putem presupune că funcția de undă este un obiect fizic real și că suferă colaps în timpul celui de-al doilea proces, pe de altă parte, putem presupune că funcția de undă este doar un instrument matematic auxiliar (și nu un real entitate), al cărui singur scop este că ne oferă capacitatea de a calcula probabilități. Bohr a subliniat că singurul lucru care poate fi prezis sunt rezultatele experimentelor fizice, așa că întrebările suplimentare nu aparțin științei, ci filosofiei. Bohr a împărtășit conceptul filozofic al pozitivismului, care cere ca știința să vorbească doar despre lucruri cu adevărat măsurabile.

Ilustrand acest lucru, Einstein i-a scris lui Born: „ Sunt convins că Dumnezeu nu aruncă zarurile", - și, de asemenea, a exclamat într-o conversație cu Abraham Pais:" Chiar crezi că luna există doar când te uiți la ea?". N. Bohr i-a răspuns: „Einstein, nu-i spune lui Dumnezeu ce să facă”. Erwin Schrödinger a venit cu celebrul experiment de gândire despre pisica lui Schrödinger, prin care a vrut să arate incompletitudinea mecanicii cuantice în trecerea de la sistemele subatomice la cele macroscopice.

În mod similar, colapsul „instantaneu” necesar al funcției de undă în tot spațiul cauzează probleme. Teoria relativității a lui Einstein spune că instantaneitatea, simultaneitatea, are sens numai pentru observatorii care se află în același cadru de referință - nu există un singur timp pentru toți, așa că colapsul instantaneu rămâne și el nedefinit.

Prevalența în rândul oamenilor de știință

Un sondaj informal realizat în 1997 la un simpozion sponsorizat de UMBC (Engleză)Rusă, a arătat că interpretarea de la Copenhaga, odată dominantă, a fost susținută de mai puțin de jumătate dintre participanți. În general, voturile participanților la sondaj au fost distribuite după cum urmează:

Interpretare	Voturi exprimate
interpretare de la Copenhaga	13
Interpretarea multor lumi	8
Interpretarea lui Bohm	4
Povești consistente (Engleză)Rusă	4
Dinamica modificată (GRW (Engleză)Rusă)	1
Niciuna dintre cele de mai sus sau nu a fost dificil să răspundă	18

Alternative

Mulți fizicieni înclină spre așa-numita interpretare „nu” a mecanicii cuantice, exprimată succint în aforismul lui David Mermin: „Taci și numără!” (orig. engleză „Shut up and calculate”), adesea (aparent din greșeală) atribuită lui Richard Feynman sau Paul Dirac.

Criticând această abordare, E. M. Chudinov a remarcat că

Un specialist care lucrează în domeniul fizicii are adesea iluzia independenței deplină a activității sale științifice față de filozofie. Acest lucru se datorează faptului că el intră în clădirea gata făcută a teoriei științifice cu stilul său inerent de gândire științifică, iar prin stilul gândirii științifice percepe anumite principii filozofice. Aceste premise filozofice ale teoriei științifice nu sunt întotdeauna recunoscute clar de oamenii de știință, dar acest lucru nu le împiedică să fie filozofice.

F. Engels observă o concepție greșită comună printre oamenii de știință naturală:

Naturaliștii își imaginează că sunt eliberați de filozofie atunci când o ignoră sau o certă. Dar, din moment ce nu pot face nici un pas fără să gândească, categoriile logice sunt necesare pentru gândire și împrumută fără critică aceste categorii fie din conștiința generală obișnuită a așa-zisului popor educat, care este dominată de rămășițele sistemelor filozofice demult moarte. , sau din firimiturile ascultate în cursurile universitare obligatorii de filozofie (care nu sunt doar viziuni fragmentare, ci și un amestec de păreri ale oamenilor aparținând celor mai diverse și în cea mai mare parte celor mai proaste școli), sau din necritice și citirea nesistematică a tot felul de lucrări filosofice - apoi până la urmă se găsesc încă subordonați filosofiei, dar, din păcate, în cea mai mare parte cele mai rele, iar cei care abuzează cel mai mult de filozofie sunt sclavii celor mai rele rămășițe vulgarizate ale celor mai rele. doctrinele filozofice.

Vezi si

Scrieți o recenzie despre articolul „Interpretarea de la Copenhaga”

Note

Comentarii

Surse și literatură folosită

Gribbin J. QIS PENTRU QUANTUM: O enciclopedie a fizicii particulelor. - 2000. - S. 4-8. - ISBN 978-0684863153.
Heisenberg W. Dezvoltarea interpretării teoriei cuantice // Niels Bohr și dezvoltarea fizicii / Sat. ed. Pauly W.- M: IL, 1958. - S. 23-45.
Heisenberg W. Amintiri ale erei dezvoltării mecanicii cuantice // Fizica teoretică a secolului XX / Sat. ed. Smorodinsky Ya. A.- M: IL, 1962. - S. 53-59.
, cu. nouăsprezece.
Bohr N. Discuţii cu Einstein asupra problemelor teoriei cunoaşterii în fizica atomică // Fizica atomică şi cunoaşterea umană - M .: IL, 1961. - p. 60
, cu. 20.
Născut M. Interpretarea statistică a mecanicii ondulatorii // Fizica atomică - M.: Mir, 1965. - pp. 172-178
Născut M. Interpretarea statistică a mecanicii cuantice // Fizica în viața generației mele - M.: IL, 1963. - pp. 301-315
Născut M. Fizica atomică - M.: Mir, 1965. - p. 125
, cu. 226.
Bohr N.// Progrese în științe fizice, nr. 1, 1959
, cu. 225.
Einstein A. Fizica și realitatea // Culegere de lucrări științifice, vol. IV. - M., 1966. - p. 223
Tegmark M. (1997), „Interpretarea mecanicii cuantice: multe lumi sau multe cuvinte?”, arΧiv:
N. David Mermin(engleză) // Fizica astăzi. - 2004. - Fasc. 5 . - P. 10 .
, cu. 300.
* Engels F. Dialectica naturii // Sobr. cit., ed. 2, vol. 20. - M .: Politizdat, 1959. - 524 p.

Literatură

Heisenberg W. Fizica si Filosofie. Parțial și întreg. - M .: Nauka, 1989. - 400 p. - ISBN 5-02-012452-9.
Chudinov E.M. Teoria relativității și filosofie. - M .: Politizdat, 1974. - 303 p.
Probleme de fizică: clasici și modernitate / ed. G. Comerciant. - M .: Mir, 1982. - 328 p.

Un fragment care caracterizează Interpretarea de la Copenhaga

Iar Mavra Kuzminishna a stat multă vreme cu ochii umezi în fața porții închise, clătinând gânditoare din cap și simțind un val neașteptat de tandrețe și milă maternă pentru ofițerul necunoscut.

În casa neterminată de pe Varvarka, în fundul căreia se afla o casă de băut, s-au auzit țipete și cântece de bețiv. Erau vreo zece muncitori din fabrică care stăteau pe băncile lângă mese într-o încăpere mică și murdară. Toți, beți, transpirați, cu ochii tulburi, încordându-se și deschizând gura larg, cântau un fel de cântec. Au cântat separat, cu greu, cu efort, evident nu pentru că ar fi vrut să cânte, ci doar pentru a demonstra că sunt beți și merg. Unul dintre ei, un blond înalt, într-o haină albastră curată, stătea deasupra lor. Fața lui, cu nasul subțire și drept, ar fi fost frumoasă dacă nu ar fi fost buzele subțiri, strânse, în mișcare constantă și ochii tulburi, încrunți, nemișcați. Stătea deasupra celor care cântau și, aparent imaginându-și ceva, le flutură solemn și unghiular peste cap o mână albă rostogolită până la cot, ale cărei degete murdare încercă în mod nefiresc să le întindă. Mâneca lui chuyka îi cobora constant, iar tipul o sufleca din nou cu sârguință cu mâna stângă, de parcă ar fi ceva deosebit de important în faptul că acest braț alb și nervos era mereu gol. În mijlocul cântecului, pe hol și pe verandă s-au auzit strigăte de luptă și lovituri. Bărbatul înalt își făcu mâna.
- Sabatul! strigă el poruncitor. - Luptă, băieți! - Iar el, fără să înceteze să-și sufle mâneca, a ieșit pe verandă.
Muncitorii fabricii l-au urmat. Muncitorii fabricii, care beau în acea dimineață în cârciumă, în frunte cu un tip înalt, aduceau din fabrică sărutătorului piele, și pentru aceasta li se dădea vin. Fierarii de la fierăriele vecine, auzind desfătarea din cârciumă și crezând că cârciuma s-a spart, au vrut să pătrundă cu forța în ea. Pe verandă a izbucnit o ceartă.
Sărutatorul se lupta cu fierarul la uşă, iar în timp ce muncitorii din fabrică plecau, fierarul s-a desprins de sărutator şi a căzut cu faţa în jos pe trotuar.
Un alt fierar s-a repezit pe uşă, sprijinindu-se de sărutator cu pieptul.
Tipul cu mâneca suflecată în mișcare l-a lovit încă în față pe fierar, care se repezi pe ușă, și a strigat sălbatic:
- Baieti! ai nostri sunt batuti!
În acest moment, primul fierar s-a ridicat de la pământ și, zgâriindu-și sângele pe fața zdrobită, a strigat cu glas plângând:
- Paznic! Ucis!.. Au ucis un om! fratilor!...
- O, părinți, uciși până la moarte, ucis un om! țipă femeia care a ieșit pe poarta alăturată. O mulțime de oameni s-a adunat în jurul fierarului însângerat.
„Nu a fost suficient că ai jefuit oamenii, ți-ai scos cămășile”, a spus o voce, întorcându-se către sărutator, „de ce ai ucis un bărbat? Jefuitor!
Bărbatul înalt, care stătea pe verandă, cu ochii tulburi a condus mai întâi la sărutator, apoi la fierari, parcă se gândea cu cine să lupte acum.
- Spărgătorul de suflete! a strigat deodată la sărutator. - Tricotați, băieți!
- Cum, am legat unul cutare și cutare! strigă sărutatorul, dând deoparte oamenii care îl atacaseră și smulgându-și pălăria, o aruncă la pământ. De parcă această acțiune ar avea o semnificație misterioasă amenințătoare, muncitorii fabricii, care l-au înconjurat pe sărutator, s-au oprit nehotărâți.
- Cunosc ordinea, frate, foarte bine. Voi intra in privat. Crezi că nu o voi face? Nimeni nu are ordin să jefuiască pe nimeni! strigă sărutatorul, ridicându-și pălăria.
- Și hai să mergem, tu du-te! Și hai să mergem... oh tu! sărutatorul și tipul înalt au repetat unul după altul și împreună au înaintat pe stradă. Fierarul însângerat mergea lângă ei. Muncitorii fabricii și străinii i-au urmat cu voce și strigăt.
La colțul Maroseyka, vizavi de o casă mare cu obloane încuiate, pe care era un panou pentru un cizmar, stăteau cu fețe deznădăjduite vreo douăzeci de cizmari, oameni slabi, obosiți, în halate și chuikki zdrențuite.
„Are dreptate pe oameni!” spuse un artizan subțire, cu barbă subțire și sprâncene brăzdate. - Ei bine, ne-a supt sângele - și a renunțat. Ne-a condus, ne-a condus - toată săptămâna. Și acum a adus-o la ultimul capăt și a plecat.
Văzând poporul și sângerosul, meșterul care vorbea a tăcut, iar toți cizmarii s-au alăturat mulțimii în mișcare cu o curiozitate grăbită.
- Unde se duc oamenii?
- Se știe unde se duce, la autorități.
- Ei bine, puterea noastră chiar nu a luat-o?
- Cum ai crezut? Uite ce spun oamenii.
Au fost întrebări și răspunsuri. Sărutatorul, profitând de creșterea mulțimii, a rămas în urmă oamenilor și s-a întors la cârciuma lui.
Bărbatul înalt, neobservând dispariția dușmanului său, sărutatorul, fluturând mâna goală, nu s-a oprit din vorbit, atrăgând astfel atenția tuturor asupra lui. Oamenii au apăsat în principal împotriva lui, presupunând de la el să obțină permisiunea de la toate întrebările care îi ocupau.
- Arată ordinea, arată legea, autoritățile au fost puse pe asta! Asta spun eu, ortodoxe? spuse tipul înalt, zâmbind uşor.
- Se gândește, și nu există șefi? Este posibil fără un șef? Și apoi fură nu este suficient de ei.
- Ce vorbă goală! – a răsunat în mulțime. - Ei bine, atunci vor pleca din Moscova! Ți-au spus să râzi și tu ai crezut. Câte dintre trupele noastre vin. Așa că l-au lăsat să intre! Pentru acel sef. Acolo, ascultă ce fac oamenii, - au spus ei, arătând spre un tip înalt.
La zidul China Town, un alt grup mic de oameni a înconjurat un bărbat într-o haină friză, ținând hârtie în mâini.
- Decret, decret citit! Decret citit! - s-a auzit în mulțime, iar oamenii s-au repezit la cititor.
Un bărbat într-un pardesiu friz citea un afiș datat 31 august. Când mulțimea l-a înconjurat, părea să fie stânjenit, dar la cererea înaltului care s-a strâns până la el, cu un ușor tremur în glas, a început să citească afișul de la început.
„Mâine mă duc devreme la cel mai senin prinț”, a citit el (luminos! - solemn, zâmbind cu gura și încruntându-și sprâncenele, repetă tipul înalt), „să vorbesc cu el, să acționeze și să ajute trupele să extermine răufăcători; vom deveni și noi un spirit din ei... - a continuat cititorul și s-a oprit („Ai văzut-o?” - strigă triumfător cel mic. - Îți va dezlănțui toată distanța...”)... - eradicați și trimiteți acești oaspeți în iad; Mă voi întoarce la cină și ne vom apuca de treabă, o vom face, o vom termina și o să oprim răufăcătorii.”
Ultimele cuvinte au fost citite de cititor într-o tăcere perfectă. Bărbatul înalt își lăsă capul în jos cu tristețe. Era evident că nimeni nu înțelegea aceste ultime cuvinte. În special, cuvintele: „Voi ajunge mâine la cină”, aparent chiar i-au supărat atât pe cititor, cât și pe ascultători. Înțelegerea oamenilor era acordată pe o melodie înaltă, iar acest lucru era prea simplu și inutil de înțeles; era chiar lucrul pe care fiecare dintre ei ar fi putut să-l spună și că, prin urmare, un decret al unei autorități superioare nu putea vorbi.
Toată lumea stătea într-o tăcere mohorâtă. Bărbatul înalt și-a mișcat buzele și s-a clătinat.
„Ar fi trebuit să-l întreb! .. Este el însuși? doi dragoni călare.
Șeful poliției, care a mers în acea dimineață la ordinul contelui să ardă șlepurele și, cu ocazia acestei comisii, a salvat o sumă mare de bani care se afla în buzunar în acel moment, văzând o mulțime de oameni înaintând spre el. , a ordonat coșerului să se oprească.
- Ce fel de oameni? a strigat la oameni, care se apropiau de droshky, risipiti si timidi. - Ce fel de oameni? Te intreb? repetă şeful poliţiei, care nu a primit niciun răspuns.
„Ei, cinstite voastre”, a spus grefierul într-un pardesiu friz, „ei, cinstea voastră, la anunțul celui mai ilustru conte, necruțându-și stomacul, au vrut să slujească și nu doar un fel de răzvrătire, așa cum a fost. spus de la cel mai ilustru conte...
„Contele nu a plecat, el este aici și va fi un ordin despre tine”, a spus șeful poliției. - A mers! îi spuse el cocherului. Mulțimea s-a oprit, înghesuindu-se în jurul celor care auziseră ce au spus autoritățile și uitându-se la droshky care pleacă.
În acel moment, șeful poliției s-a uitat speriat în jur, i-a spus ceva cocherului, iar caii lui au călărit mai repede.
- Înșeală, băieți! Condu-te spre tine! strigă vocea tipului înalt. - Nu vă lăsați, băieți! Lasă-l să depună un raport! Stai așa! strigau vocile, iar oamenii alergau după droshky.
Mulțimea l-a urmat pe șeful poliției cu o voce zgomotoasă către Lubyanka.
„Ei bine, domnii și negustorii au plecat și de aceea disparem?” Ei bine, suntem câini, eh! – s-a auzit mai des în mulțime.

În seara zilei de 1 septembrie, după întâlnirea sa cu Kutuzov, contele Rastopchin, supărat și ofensat că nu a fost invitat la consiliul militar, că Kutuzov nu a acordat nicio atenție propunerii sale de a lua parte la apărarea capitalei și surprins de noua înfățișare care i s-a deschis în tabără, în care întrebarea calmului capitalei și a dispoziției sale patriotice s-a dovedit a fi nu numai secundară, ci complet inutilă și nesemnificativă - supărată, ofensată și surprinsă de toate acestea, Contele Rostopchin s-a întors la Moscova. După cină, contele, fără să se dezbrace, s-a întins pe canapea și la ora unu a fost trezit de un curier care i-a adus o scrisoare de la Kutuzov. Scrisoarea spunea că, din moment ce trupele se retrăgeau pe drumul Ryazan dincolo de Moscova, ar fi plăcut contelui să trimită oficiali de poliție să conducă trupele prin oraș. Această știre nu era o știre pentru Rostopchin. Nu numai de la întâlnirea de ieri cu Kutuzov de pe Poklonnaya Gora, ci și de la însăși bătălia de la Borodino, când toți generalii care au venit la Moscova au spus în unanimitate că este imposibil să mai dai o bătălie și când, cu permisiunea contelui, declară proprietățile și locuitorii erau deja scoși în fiecare noapte până la jumătatea noastră, - contele Rostopchin știa că Moscova va fi abandonată; dar totuși această știre, relatată sub forma unei simple note cu un ordin de la Kutuzov și primită noaptea, în timpul primului vis, l-a surprins și l-a enervat pe conte.
Ulterior, explicându-și activitățile din acest timp, contele Rostopchin a scris de mai multe ori în însemnările sale că avea atunci două obiective importante: De maintenir la tranquillite a Moscou et d "en faire partir les habitants. admit acest dublu scop, orice acțiune a lui Rostopchin se dovedește a fi impecabilă.De ce nu au fost scoase altarul din Moscova, arme, cartușe, praf de pușcă, provizii de cereale, de ce mii de locuitori au fost înșelați de faptul că Moscova nu va fi predată, si ruinat?pentru a pastra calmul in capitala raspunde explicatia contelui Rostopchin.De ce s-au scos teancuri de hartii inutile din birourile guvernamentale si balul lui Leppich si alte obiecte?- Ca sa lase orasul gol, explicatia contelui. Rostopchin răspunde. Trebuie doar să presupunem că ceva a amenințat pacea oamenilor și fiecare acțiune devine justificată.
Toate ororile terorii s-au bazat doar pe preocuparea pentru pacea oamenilor.
Care a stat la baza fricii contelui Rostopchin de pacea publică la Moscova în 1812? Ce motiv a existat pentru a presupune o tendință de rebeliune în oraș? Locuitorii plecau, trupele, retrăgându-se, au umplut Moscova. De ce ar trebui să se revolte oamenii ca urmare a acestui fapt?
Nu numai la Moscova, ci în toată Rusia, când inamicul a intrat, nu a fost nimic care să semene cu indignarea. În zilele de 1 și 2 septembrie, mai mult de zece mii de oameni au rămas la Moscova și, în afară de mulțimea care se adunase în curtea comandantului șef și atrasă de acesta, nu era nimic. Este evident că și mai puțină neliniște în rândul oamenilor ar fi trebuit de așteptat dacă, după bătălia de la Borodino, când abandonarea Moscovei a devenit evidentă, sau cel puțin probabil, dacă atunci, în loc să deranjeze oamenii cu distribuirea de arme și afișe. , Rostopchin a luat măsuri pentru îndepărtarea tuturor lucrurilor sacre, praful de pușcă, taxele și banii și va anunța direct poporului că orașul era abandonat.
Rostopchin, un om înflăcărat, sangvin, care s-a mișcat mereu în cele mai înalte cercuri ale administrației, deși cu un sentiment patriotic, nu avea nici cea mai mică idee despre oamenii pe care credea că îi guvernează. Încă de la începutul intrării inamicului în Smolensk, Rastopchin și-a format în imaginația sa rolul de lider al sentimentelor poporului - inima Rusiei. Nu numai că i s-a părut (așa cum i se pare oricărui administrator) că controlează acțiunile exterioare ale locuitorilor Moscovei, dar i s-a părut că le dirija starea de spirit prin apelurile și afișele sale, scrise în acea limbă sarcinoasă, care în în mijlocul ei dispreţuieşte poporul şi pe care nu-l înţelege când îl aude de sus. Lui Rastopchin i-a plăcut atât de mult rolul frumos al liderului sentimentului popular, s-a obișnuit atât de mult încât nevoia de a ieși din acest rol, nevoia de a părăsi Moscova fără niciun efect eroic l-au luat prin surprindere și a pierdut brusc pământ pe care stătea de sub picioarele lui, în hotărâre nu știa ce să facă. Deși știa, nu a crezut din toată inima până în ultimul moment în plecarea din Moscova și nu a făcut nimic în acest sens. Locuitorii s-au mutat împotriva voinței lui. Dacă au fost scoase birouri guvernamentale, atunci doar la cererea oficialilor, cu care contele a fost de acord fără tragere de inimă. El însuși era ocupat doar cu rolul pe care și-l făcuse. Așa cum se întâmplă adesea cu oamenii înzestrați cu imaginație arzătoare, știa de multă vreme că Moscova va fi abandonată, dar știa doar prin raționament, dar nu credea în asta din toată inima, nu era transportat de el. imaginație la această nouă poziție.
Toată activitatea sa, sârguincioasă și energică (cât de utilă a fost și reflectată asupra oamenilor este o altă întrebare), toată activitatea sa a avut ca scop doar să trezească în locuitori sentimentul pe care el însuși l-a trăit - ura patriotică față de francezi și încrederea în sine.
Dar când evenimentul a căpătat dimensiunile sale reale, istorice, când s-a dovedit a fi insuficient pentru a-și exprima ura față de francezi numai în cuvinte, când a fost imposibil chiar să exprime această ură într-o luptă, când încrederea în sine s-a dovedit a fi fi inutil în legătură cu o întrebare a Moscovei, când întreaga populație, ca o singură persoană, aruncându-și proprietățile, a revărsat din Moscova, arătând prin această acțiune negativă toată puterea sentimentelor lor populare - atunci rolul ales de Rostopchin sa dovedit brusc. a fi lipsit de sens. Se simți brusc singur, slab și ridicol, fără pământ sub picioare.
După ce s-a trezit din somn, după ce a primit de la Kutuzov o notă rece și pregnantă, Rostopchin s-a simțit cu atât mai enervat, cu atât se simțea mai vinovat. La Moscova, a rămas tot ce i-a fost exact încredințat, tot ce era deținut de stat pe care trebuia să-l scoată. Nu a fost posibil să scoți totul.
„Cine este de vină pentru asta, cine a permis să se întâmple asta? el a crezut. „Desigur că nu eu. Aveam totul gata, am ținut Moscova așa! Și iată ce au făcut! Nemernici, trădători!” – se gândi el, nedefinind corect cine sunt acești ticăloși și trădători, ci simțind nevoia să-i urască pe acești trădători, care erau vinovați pentru poziția falsă și ridicolă în care se afla.
Toată noaptea, contele Rastopchin a dat ordine, pentru care au venit la el oameni din toate părțile Moscovei. Cei apropiați nu-l văzuseră niciodată pe contele atât de sumbru și iritat.
„Excelența dumneavoastră, au venit de la secția patrimonială, de la directorul pentru comenzi... De la consistoriu, de la senat, de la universitate, de la orfelinat, vicarul trimis... întreabă... Despre pompieri, ce comandati? Un gardian dintr-o închisoare... un gardian dintr-o casă galbenă...” – i-au raportat contelui toată noaptea fără încetare.
La toate aceste întrebări, contele a dat răspunsuri scurte și supărate, arătând că ordinele lui nu mai sunt necesare, că toată munca pe care o pregătise cu sârguință era acum stricată de cineva și că acest cineva va purta întreaga responsabilitate pentru tot ce se va întâmpla acum.
„Ei bine, spune-i acestui prost”, a răspuns el la o cerere din partea departamentului patrimonial, „să stea de pază pentru actele lui. Ce ceri prostii despre pompieri? Sunt cai - lasă-i să meargă la Vladimir. Nu-i lăsa pe francezi.
- Excelența Voastră, a sosit gardianul de la azilul de nebuni, așa cum comandați?
- Cum comand? Lasă toți să plece, asta-i tot... Și eliberează-i pe nebunii din oraș. Când avem armate nebune la comandă, asta a poruncit Dumnezeu.
Întrebat despre condamnații care stăteau în groapă, contele a strigat furios la îngrijitor:
— Ei bine, să vă dau două batalioane de escortă, care nu există? Lasă-le să plece și gata!
- Excelență, sunt și politici: Meșkov, Vereșchagin.
- Vereșchagin! Nu a fost încă spânzurat? strigă Rostopchin. - Adu-l la mine.

Pe la ora nouă dimineața, când trupele trecuseră deja prin Moscova, nimeni altcineva nu a venit să ceară ordinele contelui. Toți cei care puteau să călărească călăreau singuri; cei care au rămas au hotărât singuri ce au de făcut.
Contele a poruncit să se aducă caii să meargă la Sokolniki și, încruntat, galben și tăcut, a stat cu mâinile încrucișate în birou.
Într-o perioadă liniștită, nu furtunoasă, fiecărui administrator i se pare că numai prin eforturile sale se mișcă întreaga populație aflată sub controlul său, iar în această conștiință a necesității sale, fiecare administrator simte răsplata principală pentru ostenelile și eforturile sale. Este clar că atâta timp cât marea istorică este calmă, domnitorului-administrator ar trebui să i se pară, cu barca sa fragilă sprijinită de corabia poporului cu stâlpul și mișcându-se, că nava de care se sprijină se mișcă cu eforturile lui. Dar de îndată ce se ridică o furtună, marea este agitată și nava însăși se mișcă, atunci amăgirea este imposibilă. Nava se mișcă pe propriul său curs uriaș, independent, stâlpul nu ajunge la nava în mișcare, iar conducătorul dintr-o dată din poziția de riglă, sursă de forță, trece într-o persoană nesemnificativă, inutilă și slabă.

Cel mai important lucru despre principiul cuantic este că acesta

distruge ideea unei lumi „existând în afară” când

observatorul este separat de obiectul său printr-un pahar plat

ecran. Pentru a descrie ceea ce se întâmplă

trebuie să tăiați cuvântul „observator” și să scrieți

“participant". Într-un sens neprevăzut

universul nostru este un univers participant.

J. Wheeler

Știința naturii nu pur și simplu descrie și explică natura;

face parte din interacțiunea noastră cu el.

W. Heisenberg

Punctul de plecare al interpretării de la Copenhaga este împărțirea lumii fizice într-un sistem observabil, un obiect: un atom, o particulă subatomică, un proces atomic și un sistem de observare: echipament experimental și observatori. Aici apare un paradox: sistemele observabile nu sunt descrise folosind limbajul fizicii clasice. Până în prezent, nu există un model de limbaj general acceptat care să corespundă teoriei cuantice, deși modelul matematic a fost supus verificării experimentale de multe ori (Heisenberg 1989: 19; Capra 1994: 110).

Teoria cuantică descrie sisteme observabile probabilistic . Aceasta înseamnă că nu putem spune niciodată exact unde se află particula, cum are loc cutare sau cutare proces atomic atunci când particula se descompune. Se calculează o funcție de probabilitate care descrie nu cursul evenimentelor în sine, ci o tendință, posibilitatea unui eveniment. Formulările statistice ale legilor fizicii atomice nu reflectă ignoranța noastră, probabilitatea ar trebui luată ca o proprietate fundamentală a microcosmosului (Heisenberg 1989: 19-20; Capra 1994: 111-112).

Explicația paradoxurilor cuantice s-a bazat pe Principiul incertitudinii al lui W. Heisenberg . Fizicienii au repetat: se poate observa traiectoria unui electron într-o cameră cu nori. Cu toate acestea, nu a fost observat de fapt, ci urme discrete ale pozițiilor electronului determinate incorect. La urma urmei, doar picăturile individuale de apă sunt vizibile în camera cu nori, care sunt mult mai extinse decât un electron. Prin urmare, întrebarea corectă ar trebui să fie: este posibil în mecanica cuantică exact descrieți comportamentul unui electron?

Se poate vorbi, ca și în mecanica newtoniană, despre coordonatele și viteza unui electron. Aceste cantități pot fi atât observate, cât și măsurate. Dar este imposibil să măsurați ambele cantități simultan, cu exactitate. Este imposibil să descrii cu exactitate comportamentul unui electron, este imposibil să se măsoare simultan valorile exacte a doi parametri ai oricărei microparticule .

Verificarea unui număr colosal de experimente pentru măsurarea diferiților parametri ai microparticulelor a relevat incertitudinea. Incertitudinea în poziția particulei înmulțită cu incertitudinea în impulsul acesteia (viteza înmulțită cu masa) nu poate fi mai mică decât constanta lui Planck împărțită la masa particulei. Acest număr nu depinde de experiment și de particulă, ci este o proprietate fundamentală a lumii.

Δq(Е) Δр(t) ≥ h/m, unde:

Δ – increment de valori; q – impuls (V(viteza) m(masa)); E - energie;

p este poziția particulei; t – Вр; h este constanta lui Planck, egală cu 6,62·10 -27.

Este imposibil să se măsoare simultan parametrii unei microparticule, dar este posibil să se indice probabilitatea ca la un anumit moment următor electronul să se găsească într-un anumit punct din camera de nor. Este creat un model probabilistic al locației electronului în diferite regiuni ale atomului (Capra 1994: 112-113).

Într-un experiment de gândire, W. Heisenberg a arătat că realitatea din microcosmos diferă în funcție de faptul că o observăm sau nu. În principiu, este posibil să observați un electron pe orbita lui, pentru aceasta aveți nevoie de un microscop cu o putere de rezoluție mare. Cu toate acestea, o astfel de putere de rezoluție nu poate fi obținută la microscop folosind lumina obișnuită. În acest scop, va fi potrivit un microscop care utilizează raze γ cu o lungime de undă mai mică decât dimensiunea unui atom. În timpul procesului de observare, cel puțin un cuantum de raze γ va trece prin microscop și se va ciocni cu un electron, care își va schimba impulsul și viteza.

Evenimentul trebuie să se limiteze la observare. Rezultatul observației nu poate fi prezis, probabilitatea este prezisă (nu un anumit eveniment, ci un ansamblu de evenimente posibile). În descrierea proceselor atomice este introdus un element subiectiv, deoarece dispozitivul de măsurare este creat de observator. Trebuie să ne amintim că ceea ce observăm nu este natura însăși, ci natura care apare așa cum este revelată prin modul nostru de a pune întrebări.

În interiorul atomului, materia nu există în anumite locuri, ci mai degrabă „poate exista”. Fenomenele atomice nu apar în anumite locuri, ci mai degrabă „poate să apară”. Limbajul matematicii formale a teoriei cuantice numește aceste posibilități probabilități și le asociază cu mărimi matematice care apar ca unde. De fapt, nu putem vorbi deloc despre particule. Este oportun în multe experimente să vorbim despre unde de materie, despre o undă staționară în jurul nucleului. Dar acestea nu sunt adevărate unde tridimensionale, cum ar fi undele de la suprafața apei, de exemplu. Acestea sunt unde probabilistice - mărimi matematice abstracte care exprimă probabilitățile de existență a particulelor în anumite puncte Pr în anumite momente Bp. Toate legile fizicii atomice sunt exprimate în termenii acestor probabilități. Nu putem fi niciodată siguri despre un eveniment atomic, putem spune doar cât de probabil este să se întâmple (Heisenberg 1989: 22-27; Bome 1990; Capra 1994: 59-60).

O altă modalitate de a rezolva contradicțiile fenomenelor cuantice a fost asociată cu Principiul complementarității lui Bohr. Imaginea lui Schrödinger despre undele de materie și imaginea corpusculară conțin un grăunte de adevăr. N. Bohr, pe baza principiului incertitudinii, a rezolvat paradoxul undelor corpusculare. Conform principiului de incertitudine 2, caracteristicile unei particule dintr-un experiment nu pot fi observate simultan,  , există limbaje suplimentare pentru a descrie o realitate, fiecare poate fi doar parțial adevărată.

Un electron dintr-un atom este o undă de materie (L. de Broglie), dar un electron zboară dintr-un atom și este situat undeva, se manifestă ca o particulă. N. Bohr a sfătuit să folosească ambele imagini ca fiind complementare, ele se exclud reciproc (în același timp, același lucru nu poate fi atât o undă, cât și o particulă), dar se completează reciproc: o recunoaștere deschisă a nevoii de gândire metaforică în știință (V.V. Nalimov).

A. Einstein nu era pregătit să recunoască natura fundamental statistică a noii teorii și nu dorea să admită imposibilitatea cunoașterii tuturor momentelor definitorii necesare pentru determinarea completă a proceselor luate în considerare - Dumnezeu nu joacă zaruri (Kuznetsov 1968, 1968; Heisenberg 1989: 203-207).

În 1982, la Paris, A. Aspek a efectuat o serie de experimente pentru a măsura simultan direcția de polarizare a 2 fotoni emiși de un atom și care se mișcă în direcții opuse. Rezultatele nu au lăsat îndoieli: Einstein a greșit, incertitudinea cuantică nu poate fi ocolită. În ciuda acestui fapt, mecanica cuantică stă la baza științei și tehnologiei moderne, în centrul funcționării semiconductoarelor și a circuitelor integrate care sunt incluse în televizoare, computere (Davis 1989:53-54; Hawking 1990:54).

Teoria cuantică ne-a schimbat radical înțelegerea realității.

În primul rând, a fost dovedit unitate de obiect și subiect . În fizica atomică, un om de știință nu poate juca rolul unui observator exterior, el este o parte a lumii pe care o observă în așa măsură încât el însuși influențează proprietățile obiectelor observate.

Fenomenele atomice reprezintă o realitate mai complexă decât cea întâlnită în fizica macroscopică clasică. Sensibilitatea obiectului la intervenția dispozitivelor demonstrează proprietăți care nu sunt observate în obiectele de studii macroscopice. Aceasta înseamnă că descrierea obiectului nu poate fi considerată, ca înainte, „separată” de procesul de observare.

La nivel atomic, obiectele nu pot fi înțelese decât prin prisma interacțiunii dintre procesele de pregătire și observare. Conștiința va fi întotdeauna veriga finală a lanțului. Măsurătorile sunt astfel de interacțiuni care dau naștere la anumite senzații în minte: senzația vizuală a unui fulger de lumină sau a unui punct întunecat pe o placă fotografică. Legile fizicii atomice ne spun cât de probabil un micro-obiect va produce o anumită senzație dacă îi permitem să interacționeze cu noi. Un observator uman este necesar nu numai pentru a observa proprietățile unui obiect, ci și pentru a defini acele proprietăți în sine. V.V. Nalimov citează afirmațiile fizicienilor despre imposibilitatea de a opune conștiința materiei (Weisskopf 1977: 39-40; Boum 1990; Capra 1994: 60,118-119; Nalimov 1993: 36-37).

În al doilea rând, vechea idee despre interconexiuni ale tuturor fenomenelor naturale. Principalul adversar al interpretării de la Copenhaga a fost A. Einstein, mai târziu elevul său D. Bohm. Dar au recunoscut și una dintre principalele concluzii ale teoriei cuantice: unitatea cuantică indivizibilă a întregului univers este cea mai fundamentală realitate. Încercând să combine teoria cuantică și teoria relativității, Bohm a ajuns la concluzia că unitatea cunoașterii nu este în știință, ci în filosofie. Interpretările științifice duc la „fragmentarea” realității, care este integrală și indivizibilă. În orice experiment, integritatea este încălcată. Marea descoperire a fizicii cuantice a fost descoperirea unor stări cuantice individuale, fiecare dintre acestea fiind un întreg indivizibil, până când sunt expuse mijloacelor de observație.

În al treilea rând, percepția clasică, stereotipă, lipsită de ambiguitate a fost înlocuită cu viziune probabilistică a lumii . Ceea ce se deduce din experimente este o funcție de probabilitate care descrie nu un anumit eveniment, ci un set de evenimente posibile: tranziția posibilitate-realitate are loc în timpul observării.

În al patrulea rând, teoria cuantică a adus nu numai ideea de incertitudine, ci și ideea cuantizarea , identitate, identitate, acuratețe obiecte , definiții ale substanțelor naturale. În fizica clasică, toate proprietățile sunt continue (nu există două sisteme clasice care să fie la fel; din miliarde de sisteme planetare de stele, nu există două absolut identice). Comportarea obiectelor depinde de condițiile inițiale, care pot lua o serie continuă de valori. Fenomenele atomice, pe de altă parte, au forme definite, în contrast cu formele care se schimbă arbitrar din mecanica clasică. În fizica clasică, este greu de înțeles de ce nu există electroni cu o sarcină puțin mai mică sau cu o masă diferită?

În teoria cuantică, obiectele sunt cuantificate, nu sunt posibile orbite, ci anumite orbite. Identitatea atomilor unui element chimic, stabilitatea lor mecanică ridicată se datorează naturii ondulatorii a electronilor. Undele stătătoare pot avea un număr limitat de forme. Doi atomi de Fe sau O sunt identici, deoarece orbitele lor de electroni sunt cuantificate, contururile orbitelor de electroni sunt aceleași, iar distanța dintre ele este aceeași.

În fizica clasică - un număr nelimitat de opțiuni, nu există nicio explicație pentru certitudinea materiei. Dar certitudinea există doar până la un anumit prag, există niveluri de energie de prag peste care atomii sunt distruși, există un prag peste care nucleul se sparge și el în bucăți.

Și în sfârșit s-a deschis lumea complexă a particulelor subatomice și virtuale . Teoria cuantică demonstrează falsitatea ideilor clasice despre solide și microparticule mobile impenetrabile. I. Newton credea: atomii nu se uzează, nu se rup în bucăți, nu există nicio forță care să-i poată separa. Se dovedește că atomii pot fi împărțiți în componente mai „elementare”. Dar până acum, interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice nu este general acceptată din cauza negării posibilității unei interpretări ontologice a fenomenelor microlumii. Au fost prezentate și explicații alternative pentru comportamentul microparticulelor (Weisskopf 1977: 36-48; Heisenberg 1989:23-25; Nalimov, Drogalina 1995:16-27; Boum 1990; Bohm 1993: 7; Capra 1996: 7: , 113-117).

Mecanica cuantică este atât de neintuitivă încât au fost concepute mai multe „interpretări” în termeni pe care creierul nostru îi poate vizualiza mai ușor. Clasicul este Interpretarea de la Copenhaga, transmisă nouă de către părinții fondatori: Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Niels Bohr și alții.

Ideile principale ale interpretării de la Copenhaga sunt destul de simple, dar în același timp abstracte:

Funcția de undă () urmează o evoluție în timp unitară descrisă de .
Semnificația fizică a funcției de undă este amplitudinea probabilității, al cărui pătrat este probabilitatea de a detecta sistemul atunci când este măsurat într-o anumită stare. Când este măsurată, funcția „se prăbușește”, adică este concentrată într-un punct corespunzător rezultatului măsurării. Toate celelalte informații despre funcția originală se pierd.

Nu există nicio dispută cu privire la primul punct. Evoluția unitară este cel mai de neclintit principiu fizic fundamental în acest moment, care nu va fi abandonat în viitorul apropiat. Dar în al doilea punct, dezacordurile încă nu se potolesc. Parțial pentru că punctul 2 contrazice punctul 1. Colapsul funcției de undă nu este o operație unitară! Nu se supune ecuației Schrödinger. S-ar părea că paradoxul și inconsecvența teoriei cuantice în sine sunt evidente.

Există un punct subtil aici. După cum ne-au arătat Părinții Fondatori, rolul observatorului în mecanica cuantică este extrem de important. Mecanica cuantică este subiectivă. Își dă toate predicțiile cu privire la observator - subiectul care îl folosește. Experimentator. Tu și cu mine Să explicăm cu un exemplu. Imaginează-ți că ai aruncat o monedă și acum vei vedea rezultatul.

Înainte de a ridica mâna, rezultatul poate fi estimat doar folosind o distribuție de probabilitate. Dacă moneda este corectă, atunci cu o probabilitate de 50% va cădea cap și cu 50% cozi. Cam asta e tot ce poți spune despre sistem deocamdată. Dar de îndată ce ridici mâna și vezi rezultatul, distribuția probabilității „se prăbușește” într-un singur punct - în rezultatul care a căzut cu adevărat. Adică acum poți spune cu 100% probabilitate că au căzut capete.

Acest „colaps” este valabil și pentru distribuții de probabilitate mai complexe. De exemplu, dacă aruncați două zaruri și vă uitați la probabilitatea de a obține unul sau altul număr (suma numărului aruncat pe primul și pe al doilea zar este de la 2 la 12), obținem o distribuție gaussiană (șapte este cel mai probabil să vine sus). Dar când ne uităm cu adevărat la ceea ce a căzut într-un anumit caz, această distribuție se prăbușește în rezultatul real (să spunem că numărul șase a căzut în total).

Mecanica cuantică poate fi privită ca o generalizare a teoriei probabilităților, în același mod în care numerele complexe sunt o generalizare a numerelor reale. Funcția de undă este condiționat un fel de „rădăcină pătrată” a funcției de distribuție a probabilității. Pentru a găsi probabilitatea, funcția de undă trebuie să fie la pătrat. Mai mult, este complex. Amplitudinea probabilității este în general un număr complex. În caz contrar, ideea de „colaps” ca dobândirea de noi cunoștințe despre sistem și irelevanța informațiilor anterioare rămâne aceeași.

Să luăm un qubit situat în:

\(\displaystyle |\psi\rangle=\frac(1)(\sqrt(2))|0\rangle+\frac(1)(\sqrt(2))|1\rangle\)

La măsurare, vectorul de stare se prăbușește și obținem doar unul dintre cei doi termeni. Fie când măsurăm obținem zero și vectorul de stare se prăbușește în \(\displaystyle |\psi\rangle\rightarrow |0\rangle\), fie unul și vectorul intră în \(\displaystyle |\psi\rangle\rightarrow |1 \rangle \).

Diferența față de teoria probabilității clasice este, de asemenea, că, cu o monedă, știm subconștient că este deja fie cap, fie coadă înainte de a ridica mâna pentru a privi rezultatul. În cazul obiectelor cuantice. Sistemul dobândește proprietăți (caracteristici) clasice tocmai în momentul măsurării subiective. Nu se poate presupune că qubitul a fost în starea \(\displaystyle |0\rangle\) sau \(\displaystyle |1\rangle\) înainte de măsurare. Era exact în suprapunere. Dar această suprapunere neobservabile. Prin urmare cuvântul a fost poate fi aplicat numai condiționat. Vectorul de stare nu este o realitate obiectivă, la fel cum funcția de distribuție a probabilității nu este în cazul clasic.

Aceasta este rezoluția paradoxului și a altor așa-numite „paradoxuri” în cadrul interpretării de la Copenhaga - pisica nu este în viață la care se adauga mort. E ca și cum ai spune vultur la care se adauga cozi, interpretând funcția de distribuție de mai sus.

Pisică sauîn viaţă sau mort. Nu vom găsi nimic altceva în măsurare. Doar că mecanica cuantică ne interzice să tragem implicit orice concluzie înainte de măsurarea propriu-zisă și descrie sistemul ca o suprapunere. Ceea ce nu poate fi măsurat nu există. Ceea ce poate fi măsurat, dar nu este încă măsurat, nici nu există obiectiv.

Stările încurcate, care l-au îngrijorat atât de mult pe Einstein, sunt, de asemenea, interpretate din poziții probabilistice ca corelații cuantice. Fie sistemul de două rotiri să fie în:

\(\displaystyle |S\rangle=\frac(1)(\sqrt(2))(|\susus\downarrow\rangle-|\downarrow\sqrt(2))\)

Când măsurăm, vom găsi întotdeauna corelații: dacă o particulă este îndreptată în sus față de orice axă, atunci spinul celei de-a doua particule va fi în mod necesar îndreptat în jos față de aceeași axă. Si invers. Putem trage din nou o analogie cu teoria probabilității clasice. Luați pastilele roșii și albastre. Le amestecăm la spate și strângem câte unul în fiecare pumn. Fără să ne strângem mâinile, nu putem spune unde este albastrul și unde este roșul. Puteți construi un grafic de distribuție a probabilității similar cu cel dat pentru o monedă.

Dar de îndată ce deschidem un pumn și vedem că acolo, de exemplu, este albastru, recunoaștem instantaneu că celălalt pumn este roșu. Si invers. Această achiziție de informații prăbușește vectorul de stare de mai sus într-unul dintre sume. Tabletele pot fi distanțate la diferite capete ale Universului și totuși corelațiile statistice vor rămâne. Este evident că nu vorbim de viteza superluminală a transferului de informații, de simple corelații.

Singurul lucru nou în cazul mecanicii cuantice este imposibilitatea de a presupune că în mâna dreaptă a fost albastru si rosu in stanga înainte de măsurare. sau cel mai clar explicați-o. Exact măsurare un observator dat al unei proprietăți (culoarea în cazul nostru) o face reală (obiectivă) pentru acest observator.

Mecanica cuantică este subiectivă. Oferă predicții doar celor care îl folosesc. Doar pentru el există un colaps subiectiv al vectorului de stat asociat cu primirea de noi informații. Lumea obiectivă există doar în capul lui. Pentru toți ceilalți, el este aceeași parte a lumii fizice și se supune acelorași legi mecanicii cuantice cu suprapoziții, numere complexe și lucruri de genul ăsta. este o demonstrație clară a acestui principiu.

Funcția de undă (vector de stare) este neobservabilă. Acesta nu este un câmp clasic, cum ar fi temperatura sau puterea câmpului electric. Această funcție este mai aproape de funcția de distribuție a probabilității, mai precis, poate fi considerată ca un fel de generalizare a acesteia. Mecanica cuantică în sine poate fi văzută ca o generalizare a teoriei informației + teoria probabilității.

Interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice

W. Heisenberg

Interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice începe cu un paradox. Fiecare experiment fizic, fie că se referă la fenomenele vieții de zi cu zi sau la fenomenele fizicii atomice, trebuie descris în termenii fizicii clasice. Conceptele fizicii clasice formează limbajul prin care ne descriem experimentele și rezultatele. Nu putem înlocui aceste concepte cu nimic altceva, iar aplicabilitatea lor este limitată de relația de incertitudine. Trebuie să avem în vedere aplicabilitatea limitată a conceptelor clasice și să nu încercăm să depășim această limitare. Și pentru a înțelege mai bine acest paradox, este necesar să comparăm interpretarea experienței în fizica clasică și cuantică.

De exemplu, în mecanica cerească newtoniană, începem prin a determina poziția și viteza planetei a cărei mișcare o vom studia. Rezultatele observației sunt traduse în limbaj matematic datorită faptului că valorile coordonatelor și impulsului planetei sunt derivate din observații. Apoi, din ecuația mișcării, folosind aceste valori numerice ale coordonatelor și impulsului pentru un moment dat de timp, se obțin valorile coordonatelor sau alte proprietăți ale sistemului pentru momentele de timp ulterioare. În acest fel, astronomul prezice mișcarea sistemului. De exemplu, poate prezice ora exactă a unei eclipse de soare.

În teoria cuantică, lucrurile stau diferit. Să presupunem că suntem interesați de mișcarea unui electron într-o cameră cu nori și, prin unele observații, am determinat coordonatele și viteza electronului. Cu toate acestea, această definiție poate să nu fie precisă. Conține cel puțin inexactități datorate relației de incertitudine și probabil, în plus, va conține și mai mari inexactități din cauza dificultății experimentului. Primul grup de inexactități face posibilă traducerea rezultatului observației în schema matematică a teoriei cuantice. Funcția de probabilitate care descrie situația experimentală în momentul măsurării este înregistrată ținând cont de eventualele inexactități de măsurare. Această funcție de probabilitate este o combinație a două elemente diferite: pe de o parte, faptul, pe de altă parte, gradul de cunoaștere a faptului. Această funcție caracterizează efectivul de încredere, deoarece atribuie o probabilitate egală cu unu situației inițiale. Este de încredere că electronul în punctul observat se mișcă cu viteza observată. „Observabil” înseamnă aici -- observabil în limitele preciziei experimentale. Această funcție caracterizează gradul de acuratețe al cunoștințelor noastre, deoarece un alt observator, poate, ar determina și mai precis poziția electronului. Cel puțin într-o oarecare măsură, eroarea experimentală sau inexactitatea experimentală nu este văzută ca o proprietate a electronilor, ci ca un defect în cunoștințele noastre despre electron. Această lipsă de cunoștințe este exprimată și folosind o funcție de probabilitate.

În fizica clasică, erorile de observație sunt de asemenea luate în considerare în procesul de investigare exactă. Ca urmare, se obține o distribuție de probabilitate pentru valorile inițiale ale coordonatelor și vitezelor, iar aceasta are unele asemănări cu funcția de probabilitate a mecanicii cuantice. Cu toate acestea, nu există o inexactitate specifică din cauza relației de incertitudine din fizica clasică.

Dacă în teoria cuantică funcția de probabilitate pentru momentul inițial este determinată din datele observaționale, atunci este posibil să se calculeze funcția de probabilitate pentru orice moment ulterior de timp pe baza legilor acestei teorii. Astfel, este posibil să se determine în prealabil probabilitatea ca valoarea, atunci când este măsurată, să aibă o anumită valoare. De exemplu, puteți specifica probabilitatea ca, la un anumit moment ulterior, electronul să fie găsit într-un anumit punct al camerei de nori. Trebuie subliniat că funcția de probabilitate nu descrie cursul evenimentelor în timp însuși. Caracterizează tendința unui eveniment, posibilitatea unui eveniment sau cunoștințele noastre despre un eveniment. Funcția de probabilitate este asociată cu realitatea doar atunci când este îndeplinită o condiție esențială: pentru a identifica o anumită proprietate a sistemului, este necesar să se facă noi observații sau măsurători. Numai în acest caz, funcția de probabilitate vă permite să calculați rezultatul probabil al noii măsurători. Din nou, rezultatul măsurării este dat în termeni de fizică clasică. Prin urmare, interpretarea teoretică include trei etape diferite. În primul rând, situația experimentală inițială este tradusă într-o funcție de probabilitate. În al doilea rând, se stabilește modificarea acestei funcții în timp. În al treilea rând, se face o nouă măsurătoare, iar rezultatul ei așteptat este apoi determinat din funcția de probabilitate. Pentru prima etapă, o condiție necesară este fezabilitatea relației de incertitudine. A doua etapă nu poate fi descrisă în termenii fizicii clasice; nu se poate preciza ce se întâmplă cu sistemul între măsurarea inițială și cele ulterioare. Doar a treia etapă face posibilă trecerea de la posibil la real.

Vom explica acești trei pași cu un simplu experiment de gândire. S-a remarcat deja că un atom este format dintr-un nucleu atomic și electroni care se mișcă în jurul nucleului. S-a constatat, de asemenea, că noțiunea de orbită a electronilor este într-un anumit sens dubioasă. Totuși, contrar ultimei afirmații, se poate spune că, cel puțin în principiu, este posibil să se observe un electron pe orbita lui. Poate că am fi văzut mișcarea unui electron pe orbită dacă am putea observa un atom la microscop cu o rezoluție mare. Cu toate acestea, o astfel de putere de rezoluție nu poate fi obținută într-un microscop folosind lumină obișnuită, deoarece numai un microscop care utilizează raze r, cu o lungime de undă mai mică decât dimensiunea unui atom, va fi potrivit în acest scop. Un astfel de microscop nu a fost încă creat, dar dificultățile tehnice nu ar trebui să ne împiedice să discutăm despre acest experiment de gândire. Este posibil în prima etapă să convertim rezultatele observației într-o funcție de probabilitate? Acest lucru este posibil dacă relația de incertitudine este satisfăcută după experiment. Poziția electronului este cunoscută cu o precizie determinată de lungimea de undă a razelor r. Să presupunem că înainte de observație electronul este practic în repaus. În procesul de observare, cel puțin un cuantum de raze z va trece în mod necesar prin microscop și, ca urmare a unei coliziuni cu un electron, va schimba direcția mișcării acestuia. Prin urmare, electronul va fi, de asemenea, afectat de cuantă. Acest lucru îi va schimba impulsul și viteza. Se poate demonstra că incertitudinea acestei schimbări este de așa natură încât validitatea relației de incertitudine după impact este garantată. Prin urmare, primul pas nu conține dificultăți. În același timp, se poate demonstra cu ușurință că este imposibil să se observe mișcarea electronilor în jurul nucleului. A doua etapă - un calcul cantitativ al funcției de probabilitate - arată că pachetul de undă nu se mișcă în jurul nucleului, ci se îndepărtează de nucleu, deoarece primul cuantum de lumină scoate deja electronul din atom. Momentul cuantumului r este mult mai mare decât impulsul inițial al electronului, cu condiția ca lungimea de undă a razelor r să fie mult mai mică decât dimensiunile atomului. Prin urmare, primul cuantum de lumină este deja suficient pentru a scoate un electron dintr-un atom. Prin urmare, nu se poate observa niciodată mai mult de un punct în traiectoria unui electron; prin urmare, afirmația că nu există, în sensul obișnuit, traiectoria electronului, nu contrazice experiența. Următoarea observație, a treia etapă, detectează electronul în timp ce zboară din atom. Este imposibil de descris vizual ce se întâmplă între două observații succesive. Desigur, s-ar putea spune că electronul trebuie să fie undeva între cele două observații și că pare să descrie o aparență de traiectorie, chiar dacă este imposibil de stabilit această traiectorie. Un astfel de raționament are sens din punctul de vedere al fizicii clasice. În teoria cuantică, un astfel de raționament este un abuz nejustificat de limbaj. Deocamdată, putem lăsa deschisă întrebarea dacă această propoziție se referă la forma enunțului despre procesele atomice sau la procesele în sine, adică dacă se referă la epistemologie sau ontologie. În orice caz, atunci când formulăm propoziții referitoare la comportamentul particulelor atomice, trebuie să fim extrem de atenți.

De fapt, nu putem vorbi deloc despre particule. Este oportun în multe experimente să vorbim despre undele materiei, de exemplu, despre o undă staționară în jurul unui nucleu. O astfel de descriere ar contrazice, desigur, o altă descriere dacă nu sunt luate în considerare limitele stabilite de relația de incertitudine. Această restricție elimină contradicția. Aplicarea conceptului de „undă de materie” este recomandabilă în cazul în care vorbim de radiația atomului. Radiația, având o anumită frecvență și intensitate, ne oferă informații despre distribuția schimbătoare a sarcinilor în atom; în acest caz, modelul de undă este mai aproape de adevăr decât cel corpuscular. Prin urmare, Bohr a sfătuit să folosească ambele imagini. Le-a numit complementare. Ambele imagini, desigur, se exclud reciproc, deoarece un anumit obiect nu poate fi atât o particulă (adică o substanță limitată la un volum mic) cât și o undă (adică un câmp care se propagă într-un volum mare) în același timp. . Dar ambele imagini se completează reciproc. Dacă folosim ambele imagini, mergând de la una la alta și înapoi din nou, atunci în final ne facem ideea corectă a realității remarcabile care se află în spatele experimentelor noastre cu atomi.

Bohr folosește noțiunea de complementaritate în interpretarea teoriei cuantice în diverse aspecte. Cunoașterea poziției unei particule este în plus față de cunoașterea vitezei sau impulsului acesteia. Dacă cunoaștem o cantitate cu mare precizie, atunci nu putem determina o altă cantitate (suplimentară) cu aceeași acuratețe fără a pierde acuratețea primelor cunoștințe. Dar pentru a descrie comportamentul sistemului, trebuie să cunoașteți ambele cantități. Descrierea spațio-temporală a proceselor atomice pe lângă descrierea lor cauzală sau deterministă. Ca și funcția de coordonate din mecanica newtoniană, funcția de probabilitate satisface ecuația mișcării. Schimbarea sa în timp este complet determinată de ecuații mecanice cuantice, dar nu oferă nicio descriere spațio-temporală a sistemului. Pe de altă parte, observarea necesită o descriere spațiu-timp. Cu toate acestea, observația, prin schimbarea cunoștințelor noastre despre sistem, modifică comportamentul calculat teoretic al funcției de probabilitate.

În general, dualismul dintre două descrieri diferite ale aceleiași realități nu mai este privit ca o dificultate fundamentală, întrucât din formularea matematică a teoriei se știe că teoria nu conține contradicții. Dualismul ambelor imagini suplimentare este clar dezvăluit în flexibilitatea formalismului matematic. De obicei, acest formalism este scris în așa fel încât să fie similar cu mecanica newtoniană cu ecuațiile sale de mișcare pentru coordonatele și vitezele particulelor. Printr-o simplă transformare, acest formalism poate fi reprezentat printr-o ecuație de undă pentru undele tridimensionale ale materiei, doar că aceste unde au caracterul nu al unor cantități simple de câmp, ci al unor matrici sau operatori. Acest lucru explică faptul că posibilitatea utilizării diferitelor imagini suplimentare are analogia cu diverse transformări ale formalismului matematic și nu este asociată cu dificultăți în interpretarea de la Copenhaga. Dificultăți în înțelegerea interpretării de la Copenhaga apar întotdeauna când se pune întrebarea binecunoscută: ce se întâmplă de fapt în procesul atomic? În primul rând, după cum am menționat mai sus, măsurarea și rezultatul observației sunt întotdeauna descrise în termeni de fizică clasică. Ceea ce se deduce din observație este o funcție de probabilitate. Este expresia matematică că afirmațiile despre posibilitate și tendință sunt combinate cu afirmații despre cunoașterea noastră a unui fapt. Prin urmare, nu putem determina pe deplin rezultatul observației. Nu putem descrie ce se întâmplă între această observație și următoarea. În primul rând, se pare că am introdus un element subiectiv în teorie, că spunem că ceea ce se întâmplă depinde de modul în care îl observăm, sau cel puțin depinde de faptul că observăm că se întâmplă. Înainte de a aborda această obiecție, este necesar să lămurim exact de ce se întâlnesc astfel de dificultăți atunci când se încearcă descrie ce se întâmplă între două observații succesive. În acest sens, este recomandabil să discutăm despre următorul experiment de gândire. Să presupunem că o sursă punctuală de lumină monocromatică emite lumină pe un ecran negru care are două găuri mici. Diametrul găurii este comparabil cu lungimea de undă a luminii, iar distanța dintre găuri este mult mai mare decât lungimea de undă a luminii. La o anumită distanță în spatele ecranului, lumina transmisă cade pe placa fotografică. Dacă acest experiment este descris în termeni de un model de undă, atunci putem spune că unda primară trece prin ambele găuri. În consecință, se formează două unde sferice secundare, care, provenind de la găuri, interferează între ele. Interferența va produce benzi de intensitate puternică și slabă pe placa fotografică - așa-numitele franjuri de interferență. Înnegrirea pe placă este un proces chimic cauzat de cuante individuale de lumină.

Prin urmare, este, de asemenea, important să descriem experimentul în termeni de idei despre cuante de lumină. Dacă ar fi posibil să vorbim despre ce se întâmplă cu o cuantă de lumină individuală în intervalul dintre ieșirea sa din sursă și lovirea plăcii fotografice, atunci s-ar putea argumenta după cum urmează. O cuantă de lumină separată poate trece fie numai prin prima, fie numai prin a doua gaură. Dacă a trecut prin prima gaură, atunci probabilitatea ca acesta să lovească un anumit punct de pe placa fotografică nu depinde de faptul dacă a doua gaură este închisă sau deschisă. Distribuția probabilității pe placă va fi astfel încât doar prima gaură să fie deschisă. Dacă experimentul se repetă de mai multe ori și acoperă toate cazurile în care cuantumul luminii a trecut prin prima gaură, atunci înnegrirea de pe placă ar trebui să corespundă acestei distribuții de probabilitate. Dacă luăm în considerare doar acele cuante de lumină care au trecut prin a doua gaură, atunci înnegrirea va corespunde distribuției de probabilitate derivată din ipoteza că numai a doua gaură este deschisă. Prin urmare, înnegrirea totală ar trebui să fie suma exactă a ambelor înnegriri, cu alte cuvinte, nu ar trebui să existe un model de interferență. Dar știm că experimentul oferă un model de interferență. Prin urmare, afirmația că un cuantum de lumină trece fie prin prima, fie prin a doua gaură este îndoielnică și duce la contradicții. Acest exemplu arată că conceptul de funcție de probabilitate nu oferă o descriere spațio-temporală a unui eveniment care are loc între două observații. Orice încercare de a găsi o astfel de descriere duce la contradicții. Aceasta înseamnă că deja conceptul de „eveniment” ar trebui limitat la observație. Această concluzie este semnificativă deoarece pare să arate că observația joacă un rol decisiv într-un eveniment atomic și că realitatea diferă în funcție de faptul că o observăm sau nu. Pentru a face această afirmație mai clară, să analizăm procesul de observație.

Este oportun să reamintim că în știința naturii nu ne interesează Universul ca întreg, inclusiv pe noi înșine, ci doar o anumită parte a acestuia, din care facem obiectul studiului nostru. În fizica atomică, de obicei, această latură este un obiect extrem de mic, și anume particule atomice sau grupuri de astfel de particule. Dar nici măcar nu e vorba de mărime; ceea ce este esențial este că cea mai mare parte a Universului, inclusiv noi înșine, nu aparține subiectului de observație. Interpretarea teoretică a experimentului începe la nivelul ambelor etape, care au fost deja menționate. În prima etapă, o descriere a experimentului este dată în termeni de fizică clasică. Această descriere este eventual asociată în această etapă cu prima observație, iar apoi descrierea este formulată folosind o funcție de probabilitate. Funcția de probabilitate este supusă legilor mecanicii cuantice, modificarea ei în timp este continuă și se calculează folosind condițiile inițiale. Aceasta este a doua etapă. Funcția de probabilitate combină elemente obiective și subiective. Conține afirmații despre probabilitate, sau mai degrabă, despre o tendință (potențialitate în filosofia aristotelică), iar aceste afirmații sunt complet obiective. Nu depind de nicio observație. În plus, funcția de probabilitate conține afirmații despre cunoștințele noastre despre sistem, care sunt subiective deoarece pot fi diferite pentru diferiți observatori. În cazuri favorabile, elementul subiectiv al funcției de probabilitate devine neglijabil de mic în comparație cu elementul obiectiv, atunci se vorbește de „caz pur”.

Când ne referim la următoarea observație, al cărei rezultat este prezis din teorie, este important să aflăm dacă obiectul a fost înainte sau cel puțin în momentul observării în interacțiune cu restul lumii, de exemplu, cu un montaj experimental, cu un dispozitiv de măsurare etc. Aceasta înseamnă că ecuația de mișcare pentru funcția de probabilitate conține efectul de interacțiune exercitat asupra sistemului de către dispozitivul de măsurare. Această influență introduce un nou element de incertitudine, deoarece dispozitivul de măsurare este descris în termenii fizicii clasice. O astfel de descriere conține toate inexactitățile referitoare la structura microscopică a dispozitivului, cunoscute nouă din termodinamică. În plus, deoarece dispozitivul este conectat la restul lumii, descrierea conține de fapt inexactități cu privire la structura microscopică a întregii lumi. Aceste inexactități pot fi considerate obiective, deoarece sunt o simplă consecință a faptului că experimentul este descris în termeni de fizică clasică și pentru că nu depind în detaliu de observator. Ele pot fi considerate subiective deoarece indică cunoașterea noastră incompletă a lumii. După ce a avut loc o interacțiune, chiar dacă este un „caz pur”, funcția de probabilitate va conține un element obiectiv de tendință sau posibilitate și un element subiectiv de cunoaștere incompletă. Din acest motiv, rezultatul observației în ansamblu nu poate fi prezis cu acuratețe. Este prezisă doar probabilitatea unui anumit rezultat al unei observații, iar această declarație de probabilitate poate fi testată prin repetarea experimentului de mai multe ori. Funcția de probabilitate, spre deosebire de schema matematică a mecanicii newtoniene, descrie nu un eveniment anume, ci, cel puțin în procesul de observare, întreaga mulțime (ansamblu) de evenimente posibile. Observația în sine va schimba discontinuu funcția de probabilitate: îl alege dintre toate evenimentele posibile pe cel care s-a întâmplat efectiv. Întrucât cunoștințele noastre se modifică discontinuu sub influența observației, mărimile incluse în reprezentarea ei matematică se modifică și ele discontinuu și de aceea vorbim de un „salt cuantic”. Dacă cineva încearcă să construiască o critică a teoriei cuantice pe baza vechiului dicton „Natura non facit saltus”, răspunsul la aceasta poate fi dat, că cunoştinţele noastre se schimbă, fără îndoială, discontinuu. Acest fapt – schimbarea discontinuă a cunoștințelor noastre – justifică utilizarea termenului de „salt cuantic”. În consecință, trecerea de la posibilitate la realitate are loc în procesul de observație. Dacă trebuie să descriem ceea ce se întâmplă într-un eveniment atomic, atunci trebuie să presupunem că cuvântul „apare” se referă doar la observația în sine, și nu la situația dintre două observații. În același timp, înseamnă nu un proces de observație psihologic, ci fizic, și avem dreptul să spunem că trecerea de la posibilitate la realitate a avut loc de îndată ce obiectul a interacționat cu aparatul de măsurat, și cu ajutorul dispozitivul, cu restul lumii. Această tranziție nu este legată de înregistrarea rezultatului observației în mintea observatorului. Schimbarea discontinuă a funcției de probabilitate se datorează însă actului de înregistrare, întrucât în acest caz întrebarea se referă la schimbarea discontinuă a cunoștințelor noastre. Aceasta din urmă în momentul observării este reflectată de o modificare discontinuă a funcției de probabilitate. În ce măsură am ajuns în sfârșit la o descriere obiectivă a lumii și mai ales a fenomenelor atomice? Fizica clasică s-a bazat pe presupunerea - sau, s-ar putea spune, pe iluzie - că este posibil să descriem lumea, sau măcar o parte din lume, fără a vorbi despre noi înșine. Într-adevăr, în mare măsură a fost posibil. De exemplu, știm că orașul Londra există indiferent dacă îl vedem sau nu. Putem spune că fizica clasică dă tocmai idealizarea lumii, cu ajutorul căreia se poate vorbi despre lume sau despre partea ei, fără a ține cont de noi înșine. Succesul său a condus la idealul universal al unei descrieri obiective a lumii. Obiectivitatea a fost mult timp cel mai înalt criteriu de valoare a descoperirilor științifice. Interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice corespunde acestui ideal? După toate probabilitățile, suntem îndreptățiți să spunem că, pe cât posibil, teoria cuantică se conformează acestui ideal. Cu siguranță, teoria cuantică nu conține nicio trăsătură cu adevărat subiectivă și nu consideră deloc mintea sau conștiința fizicianului ca parte a evenimentului atomic. Dar ea începe prin a împărți lumea în obiecte și restul lumii și prin a presupune că acest rest al lumii este descris în termenii fizicii clasice. Împărțirea în sine este oarecum arbitrară. Dar din punct de vedere istoric este o consecință directă a metodei științifice din secolele trecute. Aplicarea conceptelor clasice este, prin urmare, în cele din urmă rezultatul dezvoltării spirituale generale a omenirii. Într-un fel, acest lucru ne afectează pe noi înșine și, prin urmare, descrierea noastră nu poate fi numită complet obiectivă.

S-a spus de la început că interpretarea de la Copenhaga a teoriei cuantice începe cu un paradox. Ea pornește, pe de o parte, de la poziția că trebuie să descriem experimentele în termenii fizicii clasice și, pe de altă parte, de la recunoașterea faptului că aceste concepte nu corespund exact naturii. Inconsecvența acestor poziții inițiale determină natura statistică a teoriei cuantice. Din această cauză, s-a propus abandonarea completă a conceptelor clasice, aparent sperând că o schimbare radicală a conceptelor care descriu experimentul va duce la o descriere nestatistică, complet obiectivă a naturii. Cu toate acestea, aceste considerații se bazează pe o neînțelegere. Conceptele fizicii clasice sunt concepte rafinate ale vieții noastre de zi cu zi și formează cea mai importantă componentă a limbajului, care este o condiție prealabilă pentru toate știința naturii. Poziția noastră actuală în știința naturii este de așa natură încât folosim sau ar trebui să folosim concepte clasice pentru a descrie un experiment. Altfel, nu ne vom înțelege. Sarcina teoriei cuantice este tocmai de a explica experimentul pe această bază. Nu are sens să interpretăm ce s-ar putea face dacă am fi de o natură diferită de ceea ce suntem cu adevărat. În acest sens, trebuie să înțelegem clar, în cuvintele lui Weizsacker, că „natura a fost înaintea omului, dar omul a fost înaintea științei naturale”. Prima jumătate a enunțului justifică fizica clasică cu idealurile sale de obiectivitate completă. A doua jumătate explică de ce nu ne putem elibera de paradoxurile teoriei cuantice și de nevoia de a aplica concepte clasice. În același timp, ar trebui făcute câteva observații despre metoda actuală de interpretare cuantică-teoretică a evenimentelor atomice. S-a remarcat mai devreme că ne confruntăm mereu cu nevoia de a împărți lumea în obiecte de studiat și restul lumii, inclusiv pe noi înșine. Această împărțire este oarecum arbitrară. Cu toate acestea, acest lucru nu ar trebui să conducă la o diferență în rezultatele finale. De exemplu, să combinăm un dispozitiv de măsurare sau o parte a acestuia cu un obiect și să aplicăm legea teoriei cuantice acestui obiect mai complex. Se poate demonstra că o astfel de modificare a abordării teoretice nu schimbă de fapt predicția despre rezultatul experimentului. Acest lucru rezultă din punct de vedere matematic din faptul că legile teoriei cuantice pentru fenomenele în care constanta lui Planck este considerată o valoare foarte mică sunt aproape identice cu legile clasice. Cu toate acestea, ar fi o greșeală să presupunem că o astfel de aplicare a legilor teoriei cuantice poate elimina paradoxurile fundamentale.

Abia atunci dispozitivul de măsurare este demn de scopul său atunci când este în strânsă legătură cu restul lumii, când există o interacțiune fizică între dispozitivul de măsurare și observator. Prin urmare, inexactitatea privind comportamentul microscopic al lumii, la fel ca în cazul primei interpretări, pătrunde în descrierea mecanică cuantică a lumii. Dacă dispozitivul de măsurare ar fi izolat de restul lumii, acesta nu ar putea fi descris în termenii fizicii clasice.

Cu această ocazie, Bohr a susținut că, după toate probabilitățile, ar fi mai corect să spunem altfel, și anume: împărțirea lumii în obiecte și restul lumii nu este arbitrară. În studiul proceselor atomice, scopul nostru este să înțelegem anumite fenomene și să stabilim modul în care acestea decurg din legile generale. Prin urmare, partea de materie și radiație care ia parte la fenomen este un subiect firesc de interpretare teoretică și trebuie separată de dispozitivul utilizat. Astfel, un element subiectiv este din nou introdus în descrierea proceselor atomice, întrucât instrumentul de măsură este creat de observator. Trebuie să ne amintim că ceea ce observăm nu este natura însăși, ci natura care apare așa cum este revelată prin modul nostru de a pune întrebări. Munca științifică a fizicii este de a pune întrebări despre natură în limbajul pe care îl folosim și de a încerca să obținem răspunsul într-un experiment făcut cu mijloacele pe care le avem la dispoziție. În același timp, sunt amintite cuvintele lui Bohr despre teoria cuantică: dacă cineva caută armonie în viață, atunci nu trebuie să uităm niciodată că în jocul vieții suntem atât spectatori, cât și participanți în același timp. Este clar că în relația științifică cu natura devine importantă propria noastră activitate acolo unde avem de-a face cu zone ale naturii, în care se poate pătrunde doar datorită celor mai complexe mijloace tehnice.

Conținutul conceptual al mecanicii cuantice este departe de a fi banal. Prin urmare, nu este de mirare că este interpretat în moduri diferite. Mai întâi va trebui să ne aruncăm pe deplin în lumea pluralismului mecanic cuantic și apoi, după ce l-am stăpânit, să tragem concluzii decisive.

interpretare de la Copenhaga

Termenul de „interpretare de la Copenhaga” a fost folosit de W. Heisenberg, subliniind clar prioritatea lui N. Bohr, rezident al capitalei daneze Copenhaga. Heisenberg însuși este considerat Copenhaga nr. 2. Nici Heisenberg și nici nimeni altcineva nu a definit vreodată clar conținutul interpretării de la Copenhaga. În același timp, se știa că opiniile lui Bohr și Heisenberg nu coincid. Astfel, „interpretarea de la Copenhaga” este un termen pentru un spectru de opinii. „Copenhageni” remarcabili au fost J. von Neumann, P. Dirac, V. A. Fok, L. D. Landau.

1) funcția de undă se referă la un obiect cuantic separat;
2) comportamentul obiectelor cuantice nu poate fi separat de rezultatele măsurătorilor;
3) măsurarea provoacă prăbușirea funcției de undă;
4) opțiunile ascunse nu sunt posibile;
5) mecanica cuantică oferă o descriere completă și exhaustivă a comportamentului obiectelor cuantice.

argumentează oamenii de știință

Pluralismul punctelor de vedere ale copenhagenilor a constat în faptul că J. von Neumann nu a aderat la credința lui Bohr că rezultatele măsurătorilor sunt descrise într-un mod clasic, precum și aderarea sa la principiul complementarității. Bohr însuși nu era înclinat să absolutizeze procesul de măsurare la fel de hotărât ca W. Heisenberg. Von Neumann a aderat, de asemenea, la poziția că rezultatele măsurătorilor se referă la un obiect separat numai dacă sunt valori proprii ale operatorilor corespunzători acestora.

O altă caracteristică a „Copenhagenilor” este că au evitat reprezentarea spațio-temporală a proceselor mecanice cuantice. După cum a arătat R. Feynman, o astfel de imagine este foarte posibilă.

Ansamblu sau interpretare statistică

A. Einstein este cel mai adesea considerat creatorul său. Cei mai mari reprezentanți ai acestei interpretări sunt și compatriotul nostru D. I. Blokhintsev și fizicianul canadian modern L. Ballenstein. De fapt, aceste nume reprezintă cele mai relevante trei etape în dezvoltarea interpretării ansamblului, care a fost întotdeauna recunoscută ca o alternativă evidentă la interpretarea de la Copenhaga.

Einstein, recunoscând statisticile cuantice, credea că chiar și aceasta nu era suficientă pentru a exprima adevărata natură a obiectelor cuantice, de a cărei realitate nu se îndoia. Mecanica cuantică este incompletă.

D. I. Blokhintsev, bazându-se pe punctele de vedere nu ale lui Einstein, ci ale lui von Neumann și colegilor săi L. I. Mandelstam și K. V. Nikolsky, au formulat o nouă versiune a interpretării ansamblului. Esența vederii sale este că nu căutarea parametrilor ascunși iese în prim-plan, ci operatorul de densitate. Într-un articol în care el și-a rezumat, de fapt, munca sa legată de înțelegerea mecanicii cuantice, Blokhintsev a remarcat că „necesitatea introducerii operatorului de densitate în mecanica cuantică, ca concept mai general decât funcția de undă, se bazează pe faptul că în cuantic domeniile de măsurare efectuate pe sisteme descrise de funcția de undă ψ (ansamblu „pur”) transformă aceste sisteme în stări descrise de un set de funcții de undă, adică într-un ansamblu „mixt”.

Prin urmare, dacă dorim să considerăm teoria măsurătorilor cuantice ca un capitol al mecanicii cuantice, atunci ansamblurile mixte, care nu au analogi în mecanica clasică, nu pot fi excluse din considerare. Sunt analogi ai mecanicii statistice. Acest punct este întreaga esență a diferenței dintre conceptul meu de mecanică cuantică și conceptul de școală de la Copenhaga.

N. Bohr a preferat clar să ia în considerare situația când un sistem atomic este descris de o funcție de undă (adică un ansamblu pur). Cu această abordare, procesul de măsurare în sine este complet exclus din considerația mecanică cuantică și, în plus, nu poate face obiectul unui calcul teoretic. Interpretarea măsurătorii în această abordare se limitează la înțelegerea măsurării ca fenomen de schimbare a informațiilor. De subliniat că în cadrul unei analize axate pe un ansamblu pur, o astfel de interpretare a dimensiunii este logic consecventă și singura posibilă. Dar exclude posibilitatea existentă efectiv, pe baza aceleiași mecanici cuantice, de a investiga și calcula fenomenele de măsurare. În acest sens, conceptul lui von Neumann, bazat pe conceptul de populații statistice, pare a fi o bază mai largă pentru înțelegerea mecanicii cuantice decât conceptul bazat pe conceptul mai limitat al funcției de undă.

Ansamblurile cuantice sunt doar analoge cu ansamblurile Gibbs folosite în fizica clasică. Prin urmare, Blokhintsev a crezut că a separat cu succes fizica clasică și fizica cuantică în direcții diferite. Dar, în același timp, problema naturii unei particule individuale a rămas deschisă. Principalul său adversar V. A. Fok nu a omis să noteze acest lucru. El l-a acuzat pe Blokhintsev de inconsecvență: funcția de undă este uneori considerată o caracteristică a unei particule individuale, apoi o caracteristică a întregului ansamblu și nu o singură particule. Fock are dreptate, adepții interpretării ansamblului nu au cum să facă față particulelor individuale. Fie este complet negat că interpretarea statistică în spiritul lui M. Born se referă la o singură particulă, fie este considerată doar un reprezentant al ansamblului.

Din punctul de vedere al teoriei moderne a decoerenței, neglijarea lui Blokhintsev este destul de evidentă. El a crezut în mod eronat că procesul de măsurare a mecanicii cuantice este complet explicat prin intermediul operatorului de densitate, care, spun ei, nu trebuie derivat deloc. Prin urmare, el a pus-o înaintea conceptului de funcție de undă, a cărui relevanță, de fapt, a fost minimizată.

Să trecem la caracterizarea punctelor de vedere ale lui Ballentine. Din păcate, în lucrarea sa principală, el evită caracterizarea laconică a poziției sale, care este relevantă în această carte. Dar K. Aylward ilustrează principalele prevederi ale opiniilor lui Ballentine într-o manieră destul de eficientă. El arată că interpretarea de ansamblu a mecanicii cuantice duce la concluzii care nu sunt deloc în concordanță cu interpretarea de la Copenhaga. Pentru comoditate, numărăm comentariile lui.

1. Nu trebuie să credem că rezultatele statistice caracterizează o particulă individuală. Să presupunem că testele sunt efectuate cu un zar. Valorile sunt reduse de la 1 la 6. Valoarea medie este, de exemplu, 2,4. Dar asta nu înseamnă că zarul are o latură care spune 2.4.
2. Dualismul undelor corpusculare este insuportabil. Particulele sunt întotdeauna particule. Este adevărat că ele sunt descrise nu de statistica clasică, ci de statistica cuantică. Dar nu sunt valuri, ca valuri pe apă, de exemplu, care sunt cu adevărat reale.
3. Principiul incertitudinii Heisenberg este o descriere a rezultatelor statistice efectuate pe un ansamblu de particule. Spre deosebire de Heisenberg, o particulă individuală nu are valori nedefinite ale parametrilor.
4. Paradoxul pisicii Schrödinger a fost introdus pentru a arăta limitările interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice. O pisică adevărată, desigur, este întotdeauna fie moartă, fie vie și nu este o suprapunere a celor două.
5. Despre prăbușirea funcției de undă. Nu este cerut nici de aparatul formal al mecanicii cuantice, nici de datele experimentale.
6. Se afirmă că aceeași particulă poate fi în locuri diferite. Dar aparatul mecanicii cuantice nu necesită acest lucru.
7. Se susține că conștiința experimentatorului ia parte la construcția realității cuantice. În realitate, stările obiectelor cuantice nu depind de aceasta.

Deci, potrivit lui Aylward, interpretarea ansamblului aduce claritate finală multor probleme controversate din mecanica cuantică, aduse la viață de interpretarea de la Copenhaga.

Portal pentru student. Autoinstruire