Интерпретация квантовой механики

Физика > Философские последствия

 

Квантовая механика и теория вероятности – проблемы и споры: фундаментальные проблемы квантовой механики, квантовая запутанность, копенгагенская интерпретация.

С момента появления, многие контринтуитивные аспекты квантовой механики вызвали длительные философские споры.

Задача обучения

• Вывести копенгагенскую интерпретацию вероятностного характера квантовой механики.

Основные пункты

• Вероятностный характер квантовой механики выступает неотъемлемой частью физической Вселенной.
• При крахе квантовой волновой функции, физические возможности сводятся к единой, запечатленной наблюдателем.
• При перемене частицы и определении ее состояния, копенгагенская интерпретация приводит к тому, что состояние другой запутанной частички также определялось мгновенно.

Термины

• Функция плотной вероятности – интеграл дает вероятность того, что случайная величина обладает значением в множестве.
• Теорема Белла: никакая физическая теория локальных скрытых переменных не способна воспроизвести все предсказания квантовой механики.
• Гносеологический – относится к эпистемологии или теории познания.

Введение

Многие аспекты и выводы квантовой механики создали философские споры с множеством интерпретаций. Даже фундаментальные проблемы, вроде базовых правил Макса Борна, потратили десятилетия, чтобы приняться в обществе и научной среде. Ричард Фейнман как-то заявил: «Можно уверенно сказать, что никто не понимает квантовую механику».

Копенгагенская интерпретация

Копенгагенская интерпретация показала сохранность квантовомеханического формализма, принятого физиками через 75 лет после создания. Эта интерпретация утверждает, что вероятностный характер квантовой механики не выступает временной особенностью, а является окончательным отказом от классической идеи причинности.

Нильс Бор и Альберт Эйнштейн. Несмотря на новаторский вклад в создание квантовой механики, они не согласились с ее интерпретацией

В концепции детерминизма копенгагенская интерпретация создает философские последствия. Детерминизм говорит: все происходящее существует в конкретных условиях и при таком положении дел уже ничего не может произойти. Детерминизм и свобода кажутся взаимоисключающими. Если пространство и человек управляются четкими и универсальными правилами, то наше поведение можно предсказать на основе обстоятельств. Но в копенгагенской интерпретации результаты не полностью определяются обстоятельствами, здесь задействуется и вероятность. То есть, мы получаем вселенскую модель, следующую общим правилам, но без определенного будущего.

Философские последствия

Любое четкое применение квантовомеханического формализма обязано отсылаться к экспериментальной схеме. Причина – квантово-механический принцип коллапса волновой функции. Выходит, что волновая функция в суперпозиции сводится к единственному состоянию после контакта с наблюдателем. Отсюда возникает философский вопрос: существует ли то, что никогда не наблюдается?

Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена

Альберту Эйнштейну не нравилось, что в копенгагенской интерпретации теряется детерминизм. Он полагал, что должна существовать скрытая локальная теория переменных, заложенная как база для квантовой механики. Он возражал против теории и вывел парадокс. Джон Белл в своей теореме показал, как этот парадокс привел к тому, что можно при помощи экспериментов проверить отличия квантовой механики и локальных реалистичных теорий. Они подтвердили точность квантовой механики, а значит физический мир не характеризуется реалистическими теориями.

Квантовая запутанность

Если говорить простыми словами, то квантовая запутанность появляется при физическом контакте частичек, которые потом делятся и изолируются от остальной части пространства, чтобы предотвратить ухудшение квантового состояния. Копенгагенская интерпретация говорит, что общее состояние остается неопределенным, пока его не измерят. Если состояние частички определено, то интерпретация требует, чтобы и состояние других частиц также определилось мгновенно. Подобная странная природа действия на удаленности больше всего не нравилась Эйнштейну. Квантовая запутанность – ключевой элемент для создания квантовых компьютеров и телепортаций.

---