Interpretarea Copenhaga

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare

Interpretarea Copenhaga este una dintre interpretările mecanicii cuantice. O caracteristică fundamentală a mecanicii cuantice este că starea fiecărei particule este descrisă de funcția sa de undă, care este o reprezentare matematică folosită la calcularea probabilității ca particula dată să se găsească într-o poziție dată, sau într-o stare de mișcare (viteză) dată. De fapt, actul măsurării face ca setul calculat de probabilități să "colapseze" la valorea dată de măsurătoare. Această caracteristică a reprezentărilor matematice este cunoscută sub numele de colapsul funcției de undă.

Experimentele de la începutul secolului 20 referitoare la fenomenele fizice desfășurate la scară foarte mică au dus la descoperirea unor fenomene care nu pot fi prezise bazându-ne doar pe fizica clasică și la generalizări empirice (teorii) noi care descriu și prezic foarte exact aceste micro-fenomene. Toate aceste generalizări, aceste modele ale realității fiind observate la o scară foarte mică, nu pot fi ușor puse în relație cu modul în care observăm că se comportă obiectele la scara noastră de mărime. Predicțiile pe care acestea le oferă, par să fie pentru observatori contra-intuitive. Întradevăr, acestea creează de multe ori consternare -- chiar și în mintea celor care le-au descoperit. Interpretarea Copenhaga constă în încercările de a explica experimentele și expresia lor matematică în moduri care nu trec dincolo de faptele evidente pentru a sugera mai mult (sau mai puțin) decât ceea ce se întâmplă cu adevărat.

Prima încercare de a lega experimentele și formulările matematicii teoretice care constituie fizica cuantică cu experiența pe care cu toții o împărtășim legată de viața de zi cu zi îi aparține lui Niels Bohr și Werner Heisenberg în cursul colaborării lor în Copenhaga în jurul anului 1927. Bohr și Heisenberg au pășit în lumea experimetelor empirice și a predicțiilor pragmatice despre fenomene precum frecvența luminii emise în cele mai variate condiții. În lucrările timpurii ale lui Planck, Einstein și ale lui Bohr însuși, a fost emisă ideea unor cantități cuantificate ale energiei pentru a evita paradoxurile fizicii clasice aplicate în condiții extreme. Bohr și Heisenberg au descoperit astfel noua lume a energiei cuantificate, entități care nu se potrivesc nici ideii clasice de particulă nici celei de undă. Particulele elementare se comportă în moduri clar predictibile când sunt analizate simultan mai multe interacțiuni similare și foarte impredictibil când se încearcă prezicerea unor caracteristici individuale precum viteza sau poziția.

Noile teorii au fost inspirate de experimente de laborator și se bazează pe ideea că materia are atât caracteristici de undă cât și caracteristici de particulă. Una dintre consecințe, derivată din observațiile lui Heisenberg, este că aflarea exactă a poziției unei particule limitează gradul preciziei în determinarea impulsului său – și vice-versa. Aceste rezultate i-au dezorientat la început chiar și pe Bohr și Heisenberg iar unii fizicieni au ajuns la concluzia stranie că însăși observarea evenimentelor ce au loc la scară microscopică duce la modificarea lor.

Interpretarea Copenhaga a fost o expunere despre ce anume se poate sau nu exprima în limbajul curent pentru a completa enunțurile și predicțiile ce se pot face utilizând limbajul datelor experimentale și a operațiilor matematice care le descriu. Cu alte cuvinte, ea încearcă să răspundă întrebării "Care este sensul real al acestor rezultate experimentale uimitoare?"

Privire generală[modificare | modificare sursă]

Nu există o definiție universal acceptată a Interpretării Copenhaga[1] de vreme cea ea se compune din punctele de vedere afirmate de o serie de oameni de știință și filozofi în cursul secolului 20. De aceea, există mai multe idei care au fost asociate cu Interpretarea Copenhaga. Asher Peres a remarcat că puncte de vedere foarte diferite, uneori contradictorii, sunt prezentate de diverși autori ca reprezentând Intrepretarea Copenhaga.[2]

Principiile[modificare | modificare sursă]

  1. Un sistem este descris complet de către funcția sa de undă \psi, care reprezintă cunoștințele unui observator despre acel sistem. (Heisenberg)  
  2. Descrierea naturii lumii cuantice este în mod esențial probabilistică. Probabilitatea unui eveniment este dată de pătratul amplitudinii funcției sale de undă. (regula lui Born)
  3. Principiul incertitudinii al lui Heisenberg afirmă faptul observat că nu este posibil ca la un moment dat de timp să se cunoască toate valorile proprietăților cuantice ale unui sistem; acele proprietăți care nu se cunosc cu precizie trebuie descrise prin probabilități.
  4. Principiul complementarității: materia manifestă o dualitate undă-particulă. Un experiment poate demonstra proprietățile de particulă ale materiei, sau proprietățile sale de undă, dar nu ambele în același timp.(Niels Bohr)
  5. Aparatele de măsură sunt în mod esențial dispozitive clasice care măsoară proprietăți clasice precum poziția sau impulsul.
  6. Principiul de corespondență al lui Bohr și Heisenberg: descrierea cuantică a sistemelor mari trebuie să aproximeze cât mai precis descrierea clasică a acelui sistem.

Ce se înțelege prin funcția de undă[modificare | modificare sursă]

Interpretarea Copenhaga neagă faptul că orice funcție de undă este ceva mai mult decât o abstractizare, sau cel puțin u se referă la faptul că este o entitate discretă sau o componentă observabilă a unei entităti discrete.

Sunt unii care spun că există variante obiective ale Interpretării Copenhaga care permit o funcție de undă reală, dar este îndoielnic dacă acest aspect este cu adevărat consistent cu pozitivism și/sau cu unele dintre afirmațiile lui Bohr Niels Bohr sublinia faptul că știința este preocupată cu predicții ce rezultă din experimente, și ca orice propoziții adiționale oferite nu sunt științifice ci mai degrabă metafizice. Bohr a fost profund influențat de pozitivism. Pe de altă parte, Bohr și Heisenberg nu au fost total de acord, și au avut opinii diferite la momente diferite. Heisenberg în particular a fost determinat să se mute către Realismul filosofic. "Din punct de vedere istoric, Heisenberg voia să pună bazele teoriei cuantice numai pe cantități observabile cum ar fi intensitatea liniilor spectrale, scăpând de conceptele intuitive (anschauliche) ca și traiectoriile particulelor în spațiu-timp. Această atitudine s-a schimbat drastic odată cu lucrarea sa în care a introdus relațiile de incertitudine - aici el a înaintat punctul de vedere conform căruia teoria este cea care decide ce poate fi observat. Trecerea sa de la pozitivism către opreaționalism poate fi înțeleasă clar ca o reacție la apariția mecanismului de mecanica a undelor, al lui Schr¨odinger care în particular, datorită intuitivității a devenit foarte popular printre fizicieni. De fapt, cuvuntâul anschaulich (intuitiv) este prezent în titlul lucrării lui Heisenberg „Despre interpretarea teoriei cuantice - de la Copenhaga până în prezent".

Alternative[modificare | modificare sursă]

Ansamblu Interpretare este similară, ea oferă o interpretare a funcției de undă, dar nu și pentru particule unice. Interpretarea istorii consistente se anunță ca "Copenhaga drept făcută". Conștiința cauzele colapsului este adesea confundată cu interpretarea de la Copenhaga.

O listă de alternative pot fi găsite la interpretarea mecanicii cuantice

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ De fapt Bohr și Heisenberg nu au fost niciodată întru totul deacord despre cum poate fi înțeles formalismul matematic al mecanicii cuantice și nici unul dintre ei nu a folosit vreodată termenul “Interpretarea Copenhaga” ca o denumire sintetică a ideilor lor. Bohr chiar s-a distanțat la un moment dat de ceea ce el considera a fi o interpretare ceva mai subiectivă a lui Heisenberg Encyclopedia of Philosophy
  2. ^ "Par să existe tot atâtea Intrepretări Copenhaga diferite câte persoane folosesc acest termen, probabil chiar mai multe. De exemplu, în două articole clasice despre fundamentele mecanicii cuantice, Ballentine (1970) și Stapp (1972) oferă definiții diametral opuse “Interpretării Copenhaga.”", A. Peres, Experimentul lui Popper și Interpretarea Copenhaga, Stud. History Philos. Modern Physics 33 (2002) 23, preprint

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • G. Weihs et al., Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 5039
  • M. Rowe et al., Nature 409 (2001) 791.
  • J.A. Wheeler & W.H. Zurek (eds) , Quantum Theory and Measurement, Princeton University Press 1983
  • A. Petersen, Quantum Physics and the Philosophical Tradition, MIT Press 1968
  • H. Margeneau, The Nature of Physical Reality, McGraw-Hill 1950
  • M. Chown, Forever Quantum, New Scientist No. 2595 (2007) 37.
  • T. Schürmann, A Single Particle Uncertainty Relation, Acta Physica Polonica B39 (2008) 587. [1]

Legături externe[modificare | modificare sursă]