Vjerojatno nijedno područje znanosti nije bizarnije i zbunjujuće od pokušaja razumijevanja ponašanja materije i energije na najmanjim mjerilima. U ranom dijelu dvadesetog stoljeća fizičari poput Maxa Plancka, Albert Einstein, Niels Bohr, i mnogi drugi postavili su temelj za razumijevanje ovog bizarnog carstva prirode: kvantna fizika.
Jednadžbe i metode kvantne fizike bile su usavršene u prošlom stoljeću, čineći zapanjujuće predviđanja koja su potvrđena preciznije nego bilo koja druga znanstvena teorija u povijesti te povijesti svijet. Kvantna mehanika djeluje izvodeći analizu kvantne valne funkcije (definirane jednadžbom koja se naziva Schrodingerova jednadžba).
Problem je u tome što se pravilo o tome kako djeluje kvantna valna funkcija drastično sukobljava s intuicijama koje smo razvili kako bismo razumjeli naš svakodnevni makroskopski svijet. Pokušaj razumijevanja temeljnog značenja kvantne fizike pokazao se mnogo težim od razumijevanja samih ponašanja. Interpretacija koja se najčešće uči je poznata kao kopenhagenska interpretacija kvantne mehanike... ali što je zapravo?
Pioniri
Središnje ideje interpretacije u Kopenhagenu razvila je temeljna skupina pionira kvantne fizike usredotočena na Kopenhagen Nielsa Bohra Institut kroz 1920-e, vođenje interpretacije kvantne valne funkcije koja je postala zadano poimanje podučavano u kvantnoj fizici tečajevi.
Jedan od ključnih elemenata ove interpretacije je da Schrodingerova jednadžba predstavlja vjerojatnost promatranja određenog ishoda kad se provodi eksperiment. U svojoj knjizi Skrivena stvarnost, fizičar Brian Greene to objašnjava na sljedeći način:
"Standardni pristup kvantnoj mehanici, koji su razvili Bohr i njegova grupa, i nazvao je Kopenhagenska interpretacija u njihovu čast predviđa da kad god pokušate vidjeti val vjerojatnosti, sam čin promatranja ometa vaš pokušaj. "
Problem je u tome što samo ikada promatramo bilo kakve fizičke pojave na makroskopskoj razini, pa nam stvarno kvantno ponašanje na mikroskopskoj razini nije izravno dostupno. Kao što je opisano u knjizi Kvantna Enigma:
"Ne postoji" službeno "kopenhaško tumačenje. Ali svaka verzija hvata bika za rogove i to tvrdi opažanje proizvodi svojstvo koje se promatra. Ovdje je škakljiva riječ "promatranje."
"Tumačenje iz Kopenhagena razmatra dvije oblasti: postoji makroskopska, klasična oblast naših mjernih instrumenata koja vlada u Newtonovim zakonima; a tu je i mikroskopska, kvantna površina atoma i ostale sitnice kojima upravlja Schrodingerova jednadžba. Tvrdi da se nikada ne bavimo direktno s kvantnim objektima mikroskopskog područja. Stoga se ne trebamo brinuti zbog njihove fizičke stvarnosti ili nedostatka iste. „Postojanje“ koje omogućava izračunavanje njihovih učinaka na naše makroskopske instrumente dovoljno je da razmotrimo “.
Nepostojanje službene kopenhaške interpretacije problematično je i otežava točne detalje tumačenja. Kako je objasnio John G. Cramer u članku pod naslovom "Transakcijsko tumačenje kvantne mehanike":
"Uprkos opsežnoj literaturi koja se odnosi, raspravlja i kritizira kopenhagensko tumačenje kvantna mehanika, nigdje se ne čini koncizna izjava koja bi definirala cijeli Kopenhagen tumačenje."
Cramer nastavlja pokušati definirati neke središnje ideje koje se dosljedno primjenjuju kada govore o kopenhagenskoj interpretaciji, stižući do sljedećeg popisa:
- Načelo nesigurnosti: Razvijen od strane Wernera Heisenberga 1927. godine, to ukazuje da postoje parovi konjugiranih varijabli koje se obje ne mogu mjeriti proizvoljno. Drugim riječima, postoji apsolutna kapa iz kvantne fizike koliko točno određeni parovi mogu se izvršiti mjerenja, najčešće mjerenja položaja i zamaha istovremeno vrijeme.
- Statistička interpretacija: Razvijen od strane Max Borna 1926. godine, ova Schrodingerova valna funkcija tumači kao daje vjerojatnost ishoda u bilo kojem stanju. Matematički postupak za to poznat je pod nazivom Rođeno pravilo.
- Koncept komplementarnosti: Razvio Niels Bohr 1928. godine, a to uključuje i ideju o tome dualnost valnih čestica te da je kolaps valne funkcije povezan s aktom mjerenja.
- Identifikacija vektora stanja s "znanjem o sustavu": Schrodingerova jednadžba sadrži niz državnih vektora, a ti se vektori vremenom mijenjaju i promatranjima predstavljaju znanje o nekom sustavu u bilo kojem trenutku.
- Pozitivizam Heisenberga: To predstavlja naglasak na raspravi samo o zapaženim rezultatima eksperimenata, a ne na "značenju" ili temeljnoj "stvarnosti". To je implicitno (a ponekad i eksplicitno) prihvaćanje filozofskog koncepta instrumentalizma.
Čini se kao prilično sveobuhvatan popis ključnih točaka iza interpretacije u Kopenhagenu, ali interpretacija nije bez prilično ozbiljnih problema i izazvala je mnoge kritike... koje vrijedi rješavati samostalno.
Podrijetlo izraza "Kopenhagenska interpretacija"
Kao što je gore spomenuto, točna priroda interpretacije u Kopenhagenu uvijek je bila pomalo nejasna. Jedna od najranijih referenci na to bila je u knjizi 1930. Wernera Heisenberga Fizička načela kvantne teorije, gdje se referirao na "kopenhagenski duh kvantne teorije". Ali u to je vrijeme to stvarno i bilo samo interpretacija kvantne mehanike (iako su postojale neke razlike između njezinih sljedbenika), pa nije bilo potrebe razlikovati je vlastitim imenom.
Tek se počeo nazivati "kopenhagenskom interpretacijom" kada su alternativni pristupi, poput skrivenih varijabli Davida Bohma i Hugh Everetta Tumačenje mnogih svjetova, pojavio se da ospori ustaljenu interpretaciju. Izraz "kopenhagenska interpretacija" općenito se pripisuje Werneru Heisenbergu kad je 1950-ih govorio protiv ovih alternativnih interpretacija. Predavanja pomoću fraze "kopenhagenska interpretacija" pojavila su se u Heisenbergovoj zbirci eseja, Fizika i filozofija.