哥本哈根量子力學解釋
可能沒有任何科學領域比試圖以最小尺度理解物質(zhì)和能量的行為更奇怪和混亂。在二十世紀初,馬克斯·普朗克,阿爾伯特·愛因斯坦,尼爾·玻爾等物理學家為理解這個奇怪的自然領域奠定了基礎:量子物理學。
量子物理學的方程和方法在上個世紀得到了完善,做出了驚人的預測,這些預測比世界歷史上任何其他科學理論都更**。量子力學通過對量子波函數(shù)(由稱為薛定諤方程的方程定義)進行分析來工作。
問題是關于量子波函數(shù)如何工作的規(guī)則似乎與我們?yōu)槔斫馕覀內(nèi)粘:暧^世界而發(fā)展的直覺嚴重沖突。試圖理解量子物理學的基本含義已被證明比理解行為本身要困難得多。最常用的解釋被稱為哥本哈根量子力學解釋。。。但真的是什么?
先驅(qū)
哥本哈根解釋的核心思想是由20世紀20年代以Niels Bohr'哥本哈根研究所為中心的量子物理先驅(qū)組成的,推動了量子波函數(shù)的解釋,這已成為量子物理課程中默認的概念。
這種解釋的關鍵要素之一是薛定諤方程表示在進行實驗時觀察特定結(jié)果的概率。在他的書隱藏現(xiàn)實中,物理學家Brian Greene解釋如下:
"量子力學的標準方法,由玻爾和他的小組開發(fā),稱為哥本哈根解釋29 i為了他們的榮譽,設想每當你試圖看到概率波時,觀察行為都會阻礙你的嘗試。"
問題是我們只在宏觀層面觀察到任何物理現(xiàn)象,所以微觀層面的實際量子行為并不能直接提供給我們。如Quantum Enigma一書中所述:
"沒有'官方'哥本哈根解釋。但是每個版本都會抓住公牛并斷言觀察產(chǎn)生觀察到的屬性。這里棘手的詞是'觀察。#39;。。。
"哥本哈根解釋考慮了兩個領域:我們的測量儀器存在宏觀的經(jīng)典領域,由牛頓定律控制;原子和其他小東西的微觀量子領域由薛定諤方程控制。它認為我們從來沒有直接用微觀領域的量子物體來處理。因此,我們不必擔心他們的身體現(xiàn)實,或者他們?nèi)狈λ?。一個'存在'允許計算它們對我們宏觀工具的影響足以讓我們考慮。"
缺乏哥本哈根官方解釋是有問題的,使得解釋的確切細節(jié)難以確定。正如John G.Cramer在題為"量子力學的交易解釋":
"盡管有大量文獻涉及,討論和批評量子力學的哥本哈根解釋,但似乎沒有任何簡明的陳述來定義完整的哥本哈根解釋;
Cramer繼續(xù)嘗試定義一些在談到哥本哈根解釋時一貫適用的核心思想,并列出以下清單:
- 不確定性原則e: 由Werner Heisenberg于1927年開發(fā)的這表明存在成對的共軛變量,它們都不能被測量到任意的準確度水平。換句話說,量子物理學對某些測量對的準確度施加了**的限制,最常見的是同時測量位置和動量。
- 統(tǒng)計解釋:由Max于1926年開發(fā),這將薛定諤波函數(shù)解釋為在任何給定狀態(tài)下產(chǎn)生結(jié)果的概率。這樣做的數(shù)學過程被稱為出生規(guī)則。
- 互補概念:由Niels Bohr于1928年開發(fā),這包括波粒子二元性的思想和波函數(shù)崩潰與進行測量的行為有關。
- 用"識別狀態(tài)向量;系統(tǒng)知識":薛定諤方程包含一系列狀態(tài)向量,這些向量隨著時間的推移而變化,并通過觀察來表示在任何給定時間系統(tǒng)的知識。
- 海森堡的積極主義:這表示強調(diào)僅討論實驗的可觀察結(jié)果,而不是"意義"或基礎"現(xiàn)實健康知識庫#34;。這是對工具主義哲學概念的隱含(有時是明確的)接受。
這似乎是哥本哈根解釋背后關鍵點的一個非常全面的清單,但解釋并非沒有一些相當嚴重的問題,并引發(fā)了許多批評。。。這是值得單獨解決的。
短語的起源"哥本哈根解釋"
如上所述,哥本哈根解釋的確切性質(zhì)一直有些模糊。關于這個想法的最早參考文獻之一是Werner-Heisenberg's 1930年的書量子理論的物理原理,其中他引用了"哥本哈根量子理論精神。"但那時它也確實是量子力學的**解釋(即使它的依從者之間存在一些差異),所以不需要用自己的名字來區(qū)分它。
它只開始被稱為"哥本哈根解釋"當替代方法,如David Bohm's hidden variables approach和Hugh Everett's Multi Worlds解釋,出現(xiàn)挑戰(zhàn)既定的解釋。術語"哥本哈根解釋"通常歸因于Werner Heisenberg在20世紀50年代反對這些替代解釋時。使用短語"哥本哈根解釋"出現(xiàn)在海森堡'1958年的論文集,物理與哲學。