Копенгаген интерпретациясы 1927-жылы окумуштуулар Копенгагенде чогуу иштеп жаткан кезде Нильс Бор жана Вернер Гейзенберг тарабынан түзүлгөн кванттык механиканын түшүндүрмөсү. Бор жана Гейзенберг М. Борн тарабынан формулировкаланган функциянын ыктымалдык интерпретациясын өркүндөтө алышкан жана толкун-бөлүкчөлөрдүн коштугунан улам келип чыккан бир катар суроолорго жооп берүүгө аракет кылышкан. Бул макалада кванттык механиканын Копенгаген интерпретациясынын негизги идеялары жана алардын заманбап физикага тийгизген таасири каралат.
Көйгөйлөр
Кванттык механиканын интерпретациялары материалдык дүйнөнү сүрөттөгөн теория катары кванттык механиканын табияты жөнүндөгү философиялык көз караштар деп аталат. Алардын жардамы менен физикалык реалдуулуктун маңызы, аны изилдөө ыкмасы, себептүүлүктүн жана детерминизмдин табияты, ошондой эле статистиканын маңызы жана анын кванттык механикадагы орду жөнүндөгү суроолорго жооп берүүгө мүмкүн болду. Кванттык механика илим тарыхындагы эң резонанстуу теория болуп эсептелет, бирок аны терең түшүнүүдө азырынча бирдиктүү пикир жок. Кванттык механиканын бир катар интерпретациялары бар жанабүгүн биз алардын эң популярдуусу менен таанышабыз.
Негизги идеялар
Сиздерге белгилүү болгондой, физикалык дүйнө кванттык объектилерден жана классикалык өлчөө каражаттарынан турат. Ченөө каражаттарынын абалынын өзгөрүшү микрообъекттердин мүнөздөмөлөрүн өзгөртүүнүн кайтарылгыс статистикалык процессин сүрөттөйт. Микрообъект өлчөө приборунун атомдору менен өз ара аракеттенгенде суперпозиция бир абалга чейин төмөндөйт, башкача айтканда өлчөөчү нерсенин толкундук функциясы азаят. Шредингер теңдемеси бул жыйынтыкты сүрөттөбөйт.
Копенгаген интерпретациясынын көз карашы боюнча, кванттык механика микрообъекттердин өзүн эмес, алардын байкоо учурунда типтүү өлчөөчү приборлор тарабынан түзүлгөн макро шарттарда көрүнгөн касиеттерин сүрөттөйт. Атомдук объекттердин жүрүм-турумун алардын кубулуштардын пайда болуу шарттарын аныктаган өлчөө приборлору менен болгон өз ара аракетинен айырмалоого болбойт.
Кванттык механиканы көрүү
Кванттык механика статикалык теория. Бул микро объектти өлчөө анын абалынын өзгөрүшүнө алып келгендигине байланыштуу. Ошентип, толкун функциясы менен сүрөттөлгөн объекттин баштапкы абалынын ыктымалдык сыпаттамасы бар. Татаал толкун функциясы кванттык механикада борбордук түшүнүк болуп саналат. Толкун функциясы жаңы өлчөмгө өзгөрөт. Бул өлчөөнүн натыйжасы ыктымалдык жол менен толкун функциясына көз каранды. Толкундук функциянын модулунун квадраты гана физикалык мааниге ээ, бул изилденгенмикро-объект мейкиндикте белгилүү бир жерде жайгашкан.
Кванттык механикада себептүүлүк мыйзамы механиканын классикалык интерпретациясындагыдай бөлүкчөлөрдүн ылдамдыгынын координаталарына карата эмес, баштапкы шарттарга жараша убакыт боюнча өзгөрүп турган толкун функциясына карата аткарылат. Толкундук функциянын модулунун квадраты гана физикалык мааниге ээ болгондугуна байланыштуу, анын баштапкы маанилери принципиалдуу түрдө аныкталбайт, бул кванттык системанын баштапкы абалы жөнүндө так билим алуунун кандайдыр бир мүмкүн эместигине алып келет..
Философиялык негиз
Философиялык көз караштан алганда, Копенгаген чечмелөөнүн негизин гносеологиялык принциптер түзөт:
- Байкоо мүмкүнчүлүгү. Анын маңызы түз байкоо аркылуу текшерилбей турган сөздөрдү физикалык теориядан алып салууда жатат.
- Кошумчалар. Микродүйнө объекттеринин толкун жана корпускулалык сүрөттөлүшү бири-бирин толуктайт деп болжолдойт.
- Белгисиздиктер. Микрообъекттердин координатын жана алардын импульсун өз-өзүнчө жана абсолюттук тактык менен аныктоо мүмкүн эмес дейт.
- Статикалык детерминизм. Ал физикалык системанын учурдагы абалы анын мурунку абалдары менен ачык-айкын эмес, өткөндө белгиленген өзгөрүү тенденцияларын ишке ашыруу ыктымалдыгынын белгилүү даражасы менен гана аныкталат деп болжолдойт.
- Дал келүүдө. Бул принцип боюнча, аракет квантынын чоңдугун этибарга албай коюуга мүмкүн болгондо, кванттык механиканын мыйзамдары классикалык механиканын мыйзамдарына айланат.
Артыкчылыктар
Кванттык физикада эксперименталдык орнотуулар аркылуу алынган атомдук объектилер жөнүндөгү маалыматтар бири-бири менен өзгөчө байланышта болот. Вернер Гейзенбергдин белгисиздик мамилелеринде классикалык механикада физикалык системанын абалын аныктоочу кинетикалык жана динамикалык өзгөрмөлөрдү аныктоодогу так эместиктердин ортосунда тескери пропорционалдык бар.
Кванттык механиканын Копенгаген чечмелөөсүнүн маанилүү артыкчылыгы – бул физикалык жактан байкалбаган чоңдуктар жөнүндө түз деталдуу билдирүүлөр менен иштебейт. Кошумчалай кетсек, минималдуу шарттар менен ал учурда жеткиликтүү болгон эксперименталдык фактыларды толук сүрөттөгөн концептуалдык системаны түзөт.
Толкун функциясынын мааниси
Копенгаген чечмелөөсүнө ылайык, толкун функциясы эки процесске дуушар болушу мүмкүн:
- Шредингер теңдемеси менен сүрөттөлгөн унитардык эволюция.
- Өлчөө.
Илимий коомчулукта биринчи процесстен эч ким күмөн санаган эмес, экинчи процесс болсо аң-сезимдин өзүнүн Копенгаген интерпретациясынын алкагында да талкууларды жаратып, бир катар жоромолдорду пайда кылган. Бир жагынан толкун функциясын чыныгы физикалык объекттен башка эч нерсе эмес деп айтууга толук негиз бар жана ал экинчи процессте кулайт. Башка жагынан алганда, толкун функциясы реалдуу нерсе эмес, жардамчы математикалык курал болушу мүмкүн, анын бир гана максатыыктымалдыкты эсептөө мүмкүнчүлүгүн камсыз кылуу болуп саналат. Бор алдын ала айтууга боло турган бирден-бир нерсе физикалык эксперименттердин натыйжасы экендигин баса белгилеген, ошондуктан бардык экинчи даражадагы маселелер так илимге эмес, философияга байланыштуу болушу керек. Ал өзүнүн иштеп чыгууларында позитивизмдин философиялык концепциясын айтып, илим чындап эле өлчөнүүчү нерселерди гана талкуулашын талап кылган.
Кош тешик эксперимент
Эки жаракалуу экспериментте эки тешиктен өткөн жарык экранга түшөт, анда эки интерференциялык чектер пайда болот: караңгы жана жарык. Бул процесс жарык толкундары кээ бир жерлерде өз ара күчөп, кээ бир жерлерде бири-бирин жокко чыгарышы менен түшүндүрүлөт. Экинчи жагынан, эксперимент жарык агым бөлүгүнүн касиетине ээ экенин жана электрондор интерференция үлгүсүн берип, толкун касиеттерин көрсөтө аларын көрсөтөт.
Эксперимент ушунчалык төмөн интенсивдүүлүктөгү фотондордун (же электрондордун) агымы менен жүргүзүлүп, ар бир жолу көзөнөктөрдөн бир гана бөлүкчө өтөт деп болжолдоого болот. Ошого карабастан, фотондор экранга тийген чекиттерди кошкондо, эксперименттин өзүнчө бөлүкчөлөргө тиешелүү болгонуна карабастан, үстү-үстүнө коюлган толкундардан бирдей интерференция үлгүсү алынат. Себеби, биз ар бир болочок окуянын кайра бөлүштүрүлгөн ыктымалдуулук даражасына ээ болгон "ыктималдуу" ааламда жашап жатабыз жана кийинки көз ирмемде таптакыр күтүлбөгөн нерсенин болуп кетүү ыктымалдыгы анча чоң эмес.
Суроо
Slit тажрыйбасы мындай коётсуроолор:
- Айрым бөлүкчөлөрдүн жүрүм-турумунун эрежелери кандай болот? Кванттык механиканын мыйзамдары статистикалык түрдө бөлүкчөлөр турган экрандын ордун көрсөтөт. Алар көптөгөн бөлүкчөлөрдү камтышы мүмкүн болгон жарык тилкелеринин жана азыраак бөлүкчөлөр түшүшү мүмкүн болгон караңгы тилкелердин ордун эсептөөгө мүмкүндүк берет. Бирок, кванттык механиканы башкарган мыйзамдар жеке бөлүкчө чындыгында кайда аяктаарын алдын ала айта албайт.
- Эмиссия менен каттоонун ортосундагы учурда бөлүкчө эмне болот? Байкоолордун натыйжалары боюнча бөлүкчө эки тешик менен тең өз ара аракеттенүүдө деген ой жаралышы мүмкүн. Бул чекиттик бөлүкчөнүн жүрүм-турумунун мыйзам ченемдүүлүктөрүнө карама-каршы келет окшойт. Андан тышкары, бөлүкчө катталганда ал чекитке айланат.
- Эмненин таасири астында бөлүкчө кыймыл-аракетин статикалыкдан статикалык эмеске жана тескерисинче өзгөртөт? Бөлүкчө тешиктерден өткөндө анын жүрүм-туруму бир эле учурда эки тешиктен өткөн локализацияланбаган толкун функциясы менен аныкталат. Бөлүкчө катталган учурда ал дайыма чекит катары бекитилет жана бүдөмүк толкун пакети эч качан алынбайт.
Жооптор
Кванттык чечмелөөнүн Копенгаген теориясы төмөнкүдөй суроолорго жооп берет:
- Кванттык механиканын божомолдорунун ыктымалдык мүнөзүн жок кылуу негизи мүмкүн эмес. Башкача айтканда, ал кандайдыр бир жашыруун өзгөрмөлөр жөнүндө адамдын билиминин чектөөсүн так көрсөтө албайт. Классикалык физика билдиретчүкө ыргытуу сыяктуу процессти сүрөттөө зарыл болгон учурларда ыктымалдуулук. Башкача айтканда, толук эмес билимди ыктымалдык алмаштырат. Гейзенберг менен Бордун кванттык механиканын Копенгаген чечмелөөсүндө, тескерисинче, кванттык механикада өлчөөлөрдүн натыйжасы түпкүлүгүндө детерминисттик эмес деп айтылат.
- Физика – өлчөө процесстеринин натыйжаларын изилдөөчү илим. Алардын кесепети эмне болот деп божомолдоо туура эмес. Копенгаген чечмелөөсүнө ылайык, бөлүкчө катталганга чейин кайда болгон деген суроолор жана башка ушул сыяктуу ойдон чыгарылган нерселер маанисиз, ошондуктан ой жүгүртүүдөн четтетүү керек.
- Өлчөө актысы толкун функциясынын бир заматта кыйрашына алып келет. Демек, өлчөө процесси берилген абалдын толкун функциясы жол берген мүмкүнчүлүктөрдүн бирин гана туш келди тандайт. Жана бул тандоону чагылдыруу үчүн толкун функциясы заматта өзгөрүшү керек.
Формалар
Копенгаген чечмелөөнүн түпнуска түрүндө түзүлүшү бир нече вариацияларды пайда кылды. Алардын эң кеңири таралганы ырааттуу окуялардын мамилесине жана кванттык декогеренция сыяктуу концепцияга негизделген. Декогеренция макро жана микродүйнөлөрдүн ортосундагы бүдөмүк чекти эсептөөгө мүмкүндүк берет. Калган вариациялар "толкун дүйнөсүнүн реализминин" даражасы боюнча айырмаланат.
Сын
Кванттык механиканын негиздүүлүгү (Гейзенберг менен Бордун биринчи суроого жообу) Эйнштейн, Подольский жанаРозен (ЭПР парадокс). Ошентип, илимпоздор жашыруун параметрлердин бар экенин далилдегиси келген, бул теория бир заматта жана жергиликтүү эмес "узак аралыкка аракетке" алып келбеши үчүн. Бирок, Беллдин теңсиздиги менен мүмкүн болгон EPR парадоксун текшерүү учурунда кванттык механиканын туура экени жана ар кандай жашыруун өзгөрмө теорияларынын эксперименталдык ырастоосу жок экени далилденген.
Бирок эң көйгөйлүү жооп Гейзенберг менен Бордун үчүнчү суроого берген жообу болду, ал өлчөө процесстерин өзгөчө позицияга койгон, бирок аларда айырмалоочу белгилердин бар экендигин аныктаган эмес.
Көптөгөн илимпоздор, физиктер да, философтор да, кванттык физиканын Копенгаген чечмелөөсүн кабыл алуудан кескин түрдө баш тартышкан. Мунун биринчи себеби, Гейзенберг менен Бордун интерпретациясынын детерминисттик эместиги болгон. Ал эми экинчиси, ал ыктымалдык функцияларын жарактуу жыйынтыктарга айландырган өлчөө боюнча бүдөмүк түшүнүктү киргизди.
Эйнштейн, Гейзенберг жана Бор чечмелеген кванттык механика берген физикалык чындыктын сүрөттөлүшү толук эмес экенине ишенген. Эйнштейндин айтымында, ал Копенгаген чечмелөөсүндө кандайдыр бир логика тапкан, бирок анын илимий инстинкттери аны кабыл алуудан баш тарткан. Ошентип, Эйнштейн толукраак концепцияны издөөнү токтото алган жок.
Эйнштейн Борнго жазган катында: "Кудайдын сөөк ыргытпайт деп ишенем!". Нильс Бор бул сүйлөмгө комментарий берип жатып, Эйнштейнге Кудайга эмне кылуу керектигин айтпашы керектигин айткан. Ал эми Авраам Пайс менен болгон маегинде Эйнштейн мындай деп айткан: «Сиз чындап эле ай бар деп ойлойсуз.карап жатканда гана?".
Эрвин Шредингер мышык менен ой жүгүртүү экспериментин ойлоп тапты, ал аркылуу субатомдук системадан микроскопиялык системага өтүү учурунда кванттык механиканын төмөндүгүн көрсөткүсү келген. Ошол эле учурда мейкиндиктеги толкун функциясынын зарыл болгон кыйроосу көйгөйлүү деп эсептелген. Эйнштейндин салыштырмалуулук теориясына ылайык, көз ирмемдүүлүк жана бир эле учурда болуу бир эле шилтемеде болгон байкоочу үчүн гана мааниге ээ. Ошентип, бардыгы үчүн бир боло турган убакыт жок, демек, бир заматта кыйроону аныктоо мүмкүн эмес.
Бөлүштүрүү
1997-жылы академиялык чөйрөдө жүргүзүлгөн расмий эмес сурамжылоо жогоруда кыскача талкууланган мурда үстөмдүк кылган Копенгаген чечмелөө респонденттердин жарымынан азы тарабынан колдоого алынганын көрсөттү. Бирок, башка чечмелөөлөргө караганда анын жактоочулары көбүрөөк.
Альтернатива
Көптөгөн физиктер кванттык механиканын "эч ким" деп аталган башка жоромолуна жакыныраак. Бул чечмелөөнүн маңызы Дэвид Мерминдин: "Учурбай, эсептеп көр!" деген сөзүндө толук чагылдырылган, ал көбүнчө Ричард Фейнманга же Пол Диракка таандык.
