The Kopenhagen Interpretation 1927-ci ildə alimlər Kopenhagendə birlikdə işləyərkən Niels Bohr və Werner Heisenberg tərəfindən hazırlanmış kvant mexanikasının izahıdır. Bor və Heyzenberq M. Born tərəfindən tərtib edilmiş funksiyanın ehtimal şərhini təkmilləşdirə bilmiş və dalğa-hissəcik ikililiyi səbəbindən yaranan bir sıra suallara cavab verməyə çalışmışlar. Bu məqalə kvant mexanikasının Kopenhagen şərhinin əsas ideyalarını və onların müasir fizikaya təsirini nəzərdən keçirəcək.
Problemlər
Kvant mexanikasının şərhləri maddi dünyanı təsvir edən bir nəzəriyyə kimi kvant mexanikasının təbiəti haqqında fəlsəfi baxışlar adlanır. Onların köməyi ilə fiziki reallığın mahiyyəti, onun öyrənilməsi metodu, səbəbiyyət və determinizmin mahiyyəti, həmçinin statistikanın mahiyyəti və kvant mexanikasında yeri haqqında suallara cavab vermək mümkün olmuşdur. Kvant mexanikası elm tarixində ən rezonanslı nəzəriyyə hesab olunur, lakin onun dərin dərk edilməsində hələ də konsensus yoxdur. Kvant mexanikasının bir sıra şərhləri var vəbu gün onların ən məşhurları ilə tanış olacağıq.
Əsas Fikirlər
Bildiyiniz kimi, fiziki dünya kvant obyektlərindən və klassik ölçü alətlərindən ibarətdir. Ölçmə vasitələrinin vəziyyətinin dəyişməsi mikroobyektlərin xüsusiyyətlərinin dəyişməsinin geri dönməz statistik prosesini təsvir edir. Mikro-obyekt ölçü cihazının atomları ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, superpozisiya bir vəziyyətə endirilir, yəni ölçmə obyektinin dalğa funksiyası azalır. Schrödinger tənliyi bu nəticəni təsvir etmir.
Kopenhagen təfsiri nöqteyi-nəzərindən kvant mexanikası mikro-cisimlərin özlərini deyil, müşahidə zamanı tipik ölçmə vasitələrinin yaratdığı makro şəraitdə özünü göstərən xassələrini təsvir edir. Atom cisimlərinin davranışını onların hadisələrin baş verməsi üçün şəraiti müəyyən edən ölçü alətləri ilə qarşılıqlı əlaqəsindən ayırmaq mümkün deyil.
Kvant mexanikasına baxış
Kvant mexanikası statik nəzəriyyədir. Bu, mikro-obyektin ölçülməsinin onun vəziyyətinin dəyişməsinə səbəb olması ilə bağlıdır. Beləliklə, dalğa funksiyası ilə təsvir edilən obyektin başlanğıc mövqeyinin ehtimal təsviri var. Kompleks dalğa funksiyası kvant mexanikasında mərkəzi anlayışdır. Dalğa funksiyası yeni ölçüyə keçir. Bu ölçmənin nəticəsi ehtimala uyğun olaraq dalğa funksiyasından asılıdır. Yalnız dalğa funksiyasının modulunun kvadratının fiziki əhəmiyyəti var ki, bu da tədqiq olunanmikro-obyekt kosmosda müəyyən yerdə yerləşir.
Kvant mexanikasında səbəbiyyət qanunu mexanikanın klassik şərhində olduğu kimi hissəciklərin sürət koordinatlarına görə deyil, ilkin şərtlərdən asılı olaraq zamanla dəyişən dalğa funksiyasına görə yerinə yetirilir. Dalğa funksiyasının modulunun kvadratının yalnız fiziki qiymətə malik olması səbəbindən onun ilkin dəyərlərini prinsipcə müəyyən etmək mümkün deyil, bu da kvant sisteminin ilkin vəziyyəti haqqında dəqiq bilik əldə etməyin bir qədər mümkünsüzlüyünə səbəb olur..
Fəlsəfi əsas
Fəlsəfi nöqteyi-nəzərdən Kopenhagen şərhinin əsasını epistemoloji prinsiplər təşkil edir:
- Müşahidə qabiliyyəti. Onun mahiyyəti birbaşa müşahidə ilə təsdiq edilə bilməyən ifadələrin fiziki nəzəriyyədən çıxarılmasındadır.
- Əlavələr. Mikrodünyanın obyektlərinin dalğa və korpuskulyar təsvirinin bir-birini tamamladığını güman edir.
- Qeyri-müəyyənliklər. Mikro obyektlərin koordinatını və onların impulsunu ayrıca və mütləq dəqiqliklə müəyyən etmək mümkün olmadığını deyir.
- Statik determinizm. O güman edir ki, fiziki sistemin hazırkı vəziyyəti onun əvvəlki vəziyyətləri ilə birmənalı olaraq deyil, yalnız keçmişdə müəyyən edilmiş dəyişiklik meyllərinin həyata keçirilməsinin müəyyən dərəcədə ehtimalı ilə müəyyən edilir.
- Uyğundur. Bu prinsipə əsasən, kvant mexanikasının qanunları, hərəkət kvantının böyüklüyünə laqeyd yanaşmaq mümkün olduqda klassik mexanikanın qanunlarına çevrilir.
Faydalar
Kvant fizikasında eksperimental qurğular vasitəsilə əldə edilən atom obyektləri haqqında məlumatlar bir-biri ilə özünəməxsus əlaqədədir. Werner Heisenberg-in qeyri-müəyyənlik münasibətlərində klassik mexanikada fiziki sistemin vəziyyətini təyin edən kinetik və dinamik dəyişənlərin təyin edilməsində qeyri-dəqiqliklər arasında tərs mütənasiblik mövcuddur.
Kvant mexanikasının Kopenhagen təfsirinin əhəmiyyətli üstünlüyü onun fiziki olaraq müşahidə olunmayan kəmiyyətlər haqqında birbaşa təfərrüatlı ifadələrlə işləməməsidir. Bundan əlavə, minimum ilkin şərtlərlə o, hazırda mövcud olan eksperimental faktları hərtərəfli təsvir edən konseptual sistem qurur.
Dalğa funksiyasının mənası
Kopenhagen şərhinə görə, dalğa funksiyası iki prosesə məruz qala bilər:
- Şrödinger tənliyi ilə təsvir edilən unitar təkamül.
- Ölçmə.
Elmi ictimaiyyətdə birinci prosesə heç kimin şübhəsi yox idi, ikinci proses isə hətta şüurun özünün Kopenhagen şərhi çərçivəsində də müzakirələrə səbəb olmuş və bir sıra şərhlərə səbəb olmuşdur. Bir tərəfdən, dalğa funksiyasının real fiziki obyektdən başqa bir şey olmadığına və ikinci proses zamanı çökdüyünə inanmaq üçün hər cür əsas var. Digər tərəfdən, dalğa funksiyası real varlıq deyil, köməkçi riyazi alət ola bilər, onun yeganə məqsədiehtimalını hesablamaq bacarığını təmin etməkdir. Bor vurğulayırdı ki, proqnozlaşdırıla bilən yeganə şey fiziki təcrübələrin nəticəsidir, ona görə də bütün ikinci dərəcəli məsələlər dəqiq elmlə deyil, fəlsəfə ilə bağlı olmalıdır. O, öz inkişaflarında elmin yalnız həqiqətən ölçülə bilən şeyləri müzakirə etməsini tələb edən pozitivizmin fəlsəfi konsepsiyasını etiraf etdi.
İkiqat yarıq təcrübəsi
İki yarıqlı təcrübədə iki yarıqdan keçən işıq ekrana düşür və onun üzərində iki müdaxilə saçağı görünür: qaranlıq və açıq. Bu proses onunla izah olunur ki, işıq dalğaları bəzi yerlərdə qarşılıqlı şəkildə güclənir, bəzi yerlərdə isə bir-birini ləğv edir. Digər tərəfdən, təcrübə göstərir ki, işığın axın hissəsinin xassələri var və elektronlar müdaxilə nümunəsi verərkən dalğa xassələri nümayiş etdirə bilirlər.
Təcrübənin o qədər aşağı intensivliyə malik fotonlar (və ya elektronlar) axını ilə aparıldığını güman etmək olar ki, hər dəfə yarıqlardan yalnız bir hissəcik keçir. Buna baxmayaraq, fotonların ekrana dəydiyi nöqtələri əlavə edərkən, təcrübənin ayrı-ayrı hissəciklərə aid olmasına baxmayaraq, üst-üstə düşmüş dalğalardan eyni müdaxilə nümunəsi əldə edilir. Bunun səbəbi, hər bir gələcək hadisənin yenidən bölüşdürülmüş ehtimal dərəcəsinə malik olduğu və növbəti anda tamamilə gözlənilməz bir şeyin baş verməsi ehtimalının olduqca kiçik olduğu "ehtimal" kainatında yaşadığımız üçün.
Suallar
Slit təcrübəsi belə qoyursuallar:
- Fərdi hissəciklərin davranış qaydaları necə olacaq? Kvant mexanikasının qanunları statistik olaraq hissəciklərin olacağı ekranın yerini göstərir. Onlar çoxlu hissəcikləri ehtiva edən işıq zolaqlarının və daha az hissəciklərin düşmə ehtimalı olan qaranlıq zolaqların yerini hesablamağa imkan verir. Bununla belə, kvant mexanikasını idarə edən qanunlar ayrı-ayrı hissəciklərin əslində harada bitəcəyini proqnozlaşdıra bilməz.
- Emissiya ilə qeydiyyat arasındakı anda hissəciklə nə baş verir? Müşahidələrin nəticələrinə görə, təəssürat yarana bilər ki, hissəcik hər iki yarıqla qarşılıqlı təsirdədir. Görünür, bu, nöqtə hissəciyinin davranış qanunauyğunluqlarına ziddir. Üstəlik, hissəcik qeydə alındıqda o, nöqtəyə çevrilir.
- Zərrəcik nəyin təsiri altında öz davranışını statikdən qeyri-statikə və əksinə dəyişir? Bir hissəcik yarıqlardan keçdikdə, onun davranışı eyni vaxtda hər iki yarıqdan keçən qeyri-lokal dalğa funksiyası ilə müəyyən edilir. Hissəciyin qeydiyyatı zamanı o, həmişə nöqtə kimi sabitlənir və bulanıq dalğa paketi heç vaxt əldə edilmir.
Cavablar
Kvant şərhinin Kopenhagen nəzəriyyəsi verilən suallara aşağıdakı kimi cavab verir:
- Kvant mexanikasının proqnozlarının ehtimal xarakterini aradan qaldırmaq prinsipcə mümkün deyil. Yəni hər hansı gizli dəyişənlər haqqında insan biliklərinin məhdudluğunu dəqiq göstərə bilməz. Klassik fizikaya aiddirzər atmaq kimi bir prosesi təsvir etmək lazım olduğu hallarda ehtimal. Yəni, ehtimal natamam biliyi əvəz edir. Heisenberg və Bor tərəfindən kvant mexanikasının Kopenhagen şərhi, əksinə, kvant mexanikasında ölçmələrin nəticəsinin əsas etibarilə qeyri-deterministik olduğunu bildirir.
- Fizika ölçmə proseslərinin nəticələrini öyrənən elmdir. Bunların nəticəsində nə baş verdiyini fərz etmək düzgün deyil. Kopenhagen şərhinə görə, zərrəciyin qeydə alındığı andan əvvəl harada olması ilə bağlı suallar və digər bu kimi uydurmalar mənasızdır və buna görə də əks olunmamalıdır.
- Ölçmə aktı dalğa funksiyasının ani dağılmasına gətirib çıxarır. Buna görə də ölçmə prosesi təsadüfi olaraq verilmiş vəziyyətin dalğa funksiyasının imkan verdiyi imkanlardan yalnız birini seçir. Və bu seçimi əks etdirmək üçün dalğa funksiyası dərhal dəyişməlidir.
Formalar
Kopenhagen təfsirinin orijinal formada tərtib edilməsi bir neçə variasiyaya səbəb olmuşdur. Onlardan ən geniş yayılmışı ardıcıl hadisələrin yanaşmasına və kvant dekoherensiyası kimi konsepsiyaya əsaslanır. Dekoherens makro və mikro aləmlər arasında qeyri-səlis sərhədi hesablamağa imkan verir. Qalan variasiyalar "dalğa dünyasının realizmi" dərəcəsində fərqlənir.
Tənqid
Kvant mexanikasının etibarlılığı (Heisenberg və Borun birinci suala cavabı) Eynşteyn, Podolski vəRosen (EPR paradoksu). Beləliklə, alimlər sübut etmək istəyirdilər ki, gizli parametrlərin mövcudluğu nəzəriyyənin ani və yerli olmayan “uzunmüddətli fəaliyyətə” səbəb olmaması üçün zəruridir. Bununla belə, Bellin bərabərsizlikləri ilə mümkün olan EPR paradoksunun yoxlanılması zamanı sübut olundu ki, kvant mexanikası düzgündür və müxtəlif gizli dəyişənlər nəzəriyyələrinin eksperimental təsdiqi yoxdur.
Lakin ən problemli cavab Heisenberg və Borun üçüncü suala cavabı oldu ki, bu da ölçmə proseslərini xüsusi mövqeyə qoydu, lakin onlarda fərqləndirici xüsusiyyətlərin olmasını müəyyən etmədi.
Bir çox elm adamları, həm fiziklər, həm də filosoflar, kvant fizikasının Kopenhagen şərhini qəbul etməkdən qəti şəkildə imtina etdilər. Bunun birinci səbəbi, Heisenberg və Borun şərhinin deterministik olmaması idi. İkincisi, ehtimal funksiyalarını etibarlı nəticələrə çevirən qeyri-müəyyən ölçmə anlayışını təqdim etməsidir.
Eynşteyn, Heisenberg və Borun şərh etdiyi kimi kvant mexanikasının verdiyi fiziki reallığın təsvirinin natamam olduğuna əmin idi. Eynşteynə görə, o, Kopenhagen təfsirində müəyyən məntiq tapdı, lakin elmi instinktləri bunu qəbul etməkdən imtina etdi. Beləliklə, Eynşteyn daha dolğun bir konsepsiya axtarmağı dayandıra bilmədi.
Eynşteyn Born-a yazdığı məktubunda deyirdi: "Mən əminəm ki, Allah zar atmaz!". Niels Bor, bu ifadəni şərh edərkən, Eynşteynə Allaha nə edəcəyini söyləməməsini söylədi. Eynşteyn Abraham Pais ilə söhbətində belə dedi: “Siz həqiqətən Ayın mövcud olduğunu düşünürsünüz.yalnız ona baxanda?".
Erwin Schrödinger bir pişiklə düşüncə təcrübəsi ilə gəldi və bu təcrübə vasitəsilə atom altı sistemlərdən mikroskopik sistemlərə keçid zamanı kvant mexanikasının zəifliyini nümayiş etdirmək istədi. Eyni zamanda, kosmosda dalğa funksiyasının zəruri dağılması problemli hesab edilmişdir. Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinə görə, anilik və eyni vaxtlılıq yalnız eyni istinad çərçivəsində olan müşahidəçi üçün məna kəsb edir. Beləliklə, hamı üçün bir ola biləcək vaxt yoxdur, yəni ani çöküşü müəyyən etmək mümkün deyil.
Paylaşma
1997-ci ildə akademiyada keçirilən qeyri-rəsmi sorğu göstərdi ki, yuxarıda qısaca müzakirə olunan əvvəllər dominant olan Kopenhagen şərhi respondentlərin yarıdan az hissəsi tərəfindən dəstəklənmişdir. Bununla belə, ayrı-ayrılıqda digər şərhlərdən daha çox tərəfdarı var.
Alternativ
Bir çox fiziklər kvant mexanikasının "yox" adlanan başqa bir şərhinə daha yaxındırlar. Bu şərhin mahiyyəti David Merminin çox vaxt Riçard Feynman və ya Pol Diraka aid edilən “Sus və hesabla!” ifadəsində hərtərəfli ifadə olunur.
