Kopengagen talqini 1927-yilda olimlar Kopengagenda birga ishlaganlarida Niels Bor va Verner Heisenberg tomonidan tuzilgan kvant mexanikasining izohidir. Bor va Heisenberg M. Born tomonidan tuzilgan funktsiyaning ehtimollik talqinini yaxshilashga muvaffaq bo'lishdi va to'lqin-zarracha ikkilikligi tufayli yuzaga keladigan bir qator savollarga javob berishga harakat qilishdi. Ushbu maqolada kvant mexanikasining Kopengagen talqinining asosiy g'oyalari va ularning zamonaviy fizikaga ta'siri ko'rib chiqiladi.
Muammolar
Kvant mexanikasining talqinlari kvant mexanikasining tabiati haqidagi falsafiy qarashlarni moddiy olamni tavsiflovchi nazariya deb ataydi. Ularning yordami bilan fizik voqelikning mohiyati, uni o‘rganish usuli, sababiy bog‘liqlik va determinizm tabiati, shuningdek, statistikaning mohiyati va uning kvant mexanikasidagi o‘rni haqidagi savollarga javob berish mumkin edi. Kvant mexanikasi fan tarixidagi eng rezonansli nazariya hisoblanadi, ammo uni chuqur tushunishda haligacha konsensus mavjud emas. Kvant mexanikasining bir qancha talqinlari mavjud vabugun biz ulardan eng mashhurlari bilan tanishamiz.
Asosiy g'oyalar
Ma'lumki, jismoniy dunyo kvant ob'ektlari va klassik o'lchash asboblaridan iborat. O'lchov vositalarining holatining o'zgarishi mikro-ob'ektlarning xususiyatlarini o'zgartirishning qaytarilmas statistik jarayonini tavsiflaydi. Mikroob'ekt o'lchash moslamasining atomlari bilan o'zaro ta'sir qilganda, superpozitsiya bir holatga tushadi, ya'ni o'lchov ob'ektining to'lqin funktsiyasi kamayadi. Shredinger tenglamasi bu natijani tasvirlamaydi.
Kopengagen talqini nuqtai nazaridan kvant mexanikasi mikro-ob'ektlarning o'zini emas, balki kuzatish jarayonida tipik o'lchov asboblari tomonidan yaratilgan makro sharoitlarda namoyon bo'ladigan xususiyatlarini tavsiflaydi. Atom jismlarining xatti-harakatlarini hodisalarning paydo bo'lish shartlarini belgilovchi o'lchov asboblari bilan o'zaro ta'siridan ajratib bo'lmaydi.
Kvant mexanikasiga qarash
Kvant mexanikasi statik nazariyadir. Buning sababi, mikro-ob'ektni o'lchash uning holatini o'zgartirishga olib keladi. Shunday qilib, to'lqin funktsiyasi bilan tavsiflangan ob'ektning boshlang'ich holatining ehtimollik tavsifi mavjud. Murakkab to'lqin funksiyasi kvant mexanikasida markaziy tushunchadir. To'lqin funktsiyasi yangi o'lchamga o'zgaradi. Ushbu o'lchov natijasi to'lqin funktsiyasiga, ehtimollik bilan bog'liq. Faqat to'lqin funksiyasi modulining kvadrati fizik ahamiyatga ega, bu o'rganilgan narsaning ehtimolini tasdiqlaydi.mikro-ob'ekt fazoda ma'lum bir joyda joylashgan.
Kvant mexanikasida sabablar qonuni mexanikaning klassik talqinidagi kabi zarracha tezligi koordinatalariga nisbatan emas, balki boshlang’ich sharoitga qarab vaqt bo’yicha o’zgarib turadigan to’lqin funksiyasiga nisbatan bajariladi. To'lqin funksiyasi modulining kvadratiga faqat jismoniy qiymat berilganligi sababli, uning boshlang'ich qiymatlarini printsipial jihatdan aniqlab bo'lmaydi, bu esa kvant tizimining boshlang'ich holati to'g'risida aniq ma'lumot olishning ba'zi imkonsizligiga olib keladi..
Falsafiy asos
Falsafiy nuqtai nazardan, Kopengagen talqinining asosi gnoseologik tamoyillardir:
- Kuzatilish imkoniyati. Uning mohiyati to'g'ridan-to'g'ri kuzatish orqali tasdiqlab bo'lmaydigan bayonotlarni fizik nazariyadan chiqarib tashlashdadir.
- Qoʻshimchalar. Mikrodunyo ob'ektlarining to'lqin va korpuskulyar tavsifi bir-birini to'ldiradi deb faraz qiladi.
- Noaniqliklar. Aytishlaricha, mikroob'ektlarning koordinatalari va ularning impulslarini alohida va mutlaq aniqlik bilan aniqlash mumkin emas.
- Statik determinizm. Bu jismoniy tizimning hozirgi holati uning oldingi holatlari bilan bir ma'noda emas, balki faqat o'tmishda belgilangan o'zgarish tendentsiyalarini amalga oshirish ehtimolining ma'lum bir darajasi bilan belgilanadi, deb taxmin qiladi.
- Mos. Ushbu printsipga ko'ra, kvant mexanikasi qonunlari ta'sir kvantining kattaligini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lganda klassik mexanika qonunlariga aylanadi.
Foydalar
Kvant fizikasida eksperimental qurilmalar orqali olingan atom ob'ektlari haqidagi ma'lumotlar bir-biri bilan o'ziga xos munosabatda bo'ladi. Verner Geyzenbergning noaniqlik munosabatlarida klassik mexanikada fizik tizim holatini belgilovchi kinetik va dinamik oʻzgaruvchilarni aniqlashdagi noaniqliklar oʻrtasida teskari proportsionallik mavjud.
Kvant mexanikasining Kopengagen talqinining muhim afzalligi shundaki, u to'g'ridan-to'g'ri jismoniy kuzatilmaydigan miqdorlar haqida batafsil bayonotlar bilan ishlamaydi. Bundan tashqari, minimal shartlar bilan u hozirda mavjud boʻlgan eksperimental faktlarni toʻliq tavsiflovchi kontseptual tizimni yaratadi.
To'lqin funksiyasining ma'nosi
Kopengagen talqiniga koʻra, toʻlqin funksiyasi ikkita jarayonga boʻysunishi mumkin:
- Unitar evolyutsiya, bu Shredinger tenglamasi bilan tavsiflanadi.
- Oʻlchov.
Ilmiy hamjamiyatda birinchi jarayonga hech kim shubha qilmagan, ikkinchi jarayon esa munozaralarga sabab boʻlgan va hatto Kopengagen talqini doirasida ongning oʻzi ham bir qancha talqinlarga sabab boʻlgan. Bir tomondan, to'lqin funksiyasi haqiqiy jismoniy ob'ektdan boshqa narsa emas va u ikkinchi jarayon davomida qulab tushadi, deb ishonish uchun barcha asoslar mavjud. Boshqa tomondan, to'lqin funktsiyasi haqiqiy mavjudlik emas, balki yordamchi matematik vosita bo'lishi mumkin, uning yagona maqsadiehtimollikni hisoblash qobiliyatini ta'minlashdan iborat. Bor ta'kidlaganidek, bashorat qilish mumkin bo'lgan yagona narsa fizik tajribalar natijasidir, shuning uchun barcha ikkinchi darajali masalalar aniq fan bilan emas, balki falsafa bilan bog'liq bo'lishi kerak. U o'z ishlanmalarida pozitivizmning falsafiy kontseptsiyasini e'tirof etib, fan faqat haqiqatda o'lchanadigan narsalarni muhokama qilishni talab qilgan.
Ikki tirqish tajribasi
Ikki tirqishli tajribada ikkita tirqishdan oʻtuvchi yorugʻlik ekranga tushadi, bunda ikkita interferentsiya chekkasi paydo boʻladi: qorongʻu va yorugʻ. Bu jarayon yorug'lik to'lqinlarining ba'zi joylarda o'zaro kuchayishi va boshqa joylarda bir-birini bekor qilishi bilan izohlanadi. Boshqa tomondan, tajriba shuni ko'rsatadiki, yorug'lik oqim qismining xususiyatlariga ega va elektronlar interferentsiya naqshini berish bilan birga to'lqin xususiyatlarini ko'rsatishi mumkin.
Tajriba shu qadar past intensivlikdagi fotonlar (yoki elektronlar) oqimi bilan amalga oshirilgan deb taxmin qilish mumkinki, har safar tirqishlardan faqat bitta zarracha oʻtadi. Shunga qaramay, fotonlar ekranga tushadigan nuqtalarni qo'shganda, tajriba go'yoki alohida zarrachalarga tegishli bo'lishiga qaramay, bir xil interferentsiya naqshlari bir-biriga o'rnatilgan to'lqinlardan olinadi. Buning sababi shundaki, biz "ehtimolli" koinotda yashayapmiz, unda kelajakdagi har bir voqea qayta taqsimlangan imkoniyat darajasiga ega va keyingi daqiqalarda butunlay kutilmagan narsa sodir bo'lish ehtimoli juda kichik.
Savollar
Slit tajribasi shunday qo'yadisavollar:
- Alohida zarrachalarning harakati qoidalari qanday bo'ladi? Kvant mexanikasi qonunlari statistik ma'lumotlarga ko'ra, zarrachalar joylashgan ekranning joylashishini ko'rsatadi. Ular sizga ko'p zarralarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan yorug'lik chiziqlari va kamroq zarrachalar tushishi mumkin bo'lgan qorong'u chiziqlar joylashishini hisoblash imkonini beradi. Biroq, kvant mexanikasini boshqaradigan qonunlar alohida zarrachaning qayerga kelishini bashorat qila olmaydi.
- Emissiya va roʻyxatga olish oʻrtasidagi vaqtda zarracha bilan nima sodir boʻladi? Kuzatishlar natijalariga ko'ra, zarracha ikkala tirqish bilan o'zaro ta'sirda bo'lgan taassurot paydo bo'lishi mumkin. Aftidan, bu nuqta zarrachalari harakatining qonuniyatlariga zid keladi. Bundan tashqari, zarracha qayd etilganda u nuqtaga aylanadi.
- Nima ta'sirida zarracha o'z harakatini statikdan statik bo'lmaganga o'zgartiradi va aksincha? Zarracha tirqishlardan o'tganda, uning xatti-harakati ikkala tirqishdan bir vaqtning o'zida o'tadigan lokalizatsiyalanmagan to'lqin funktsiyasi bilan belgilanadi. Zarrachani ro'yxatdan o'tkazish vaqtida u har doim nuqta sifatida belgilanadi va xiralashgan to'lqin paketi hech qachon olinmaydi.
Javoblar
Kvant talqinining Kopengagen nazariyasi quyidagi savollarga javob beradi:
- Kvant mexanikasi bashoratlarining ehtimollik xususiyatini yo'q qilish mutlaqo mumkin emas. Ya'ni, u har qanday yashirin o'zgaruvchilar haqidagi inson bilimining chegaralanganligini aniq ko'rsata olmaydi. Klassik fizikaga ishora qiladizar otish kabi jarayonni tasvirlash zarur bo'lgan hollarda ehtimollik. Ya'ni, ehtimollik to'liq bo'lmagan bilim o'rnini egallaydi. Heisenberg va Bor tomonidan kvant mexanikasining Kopengagen talqini, aksincha, kvant mexanikasidagi o'lchovlar natijasi asosan deterministik emasligini ta'kidlaydi.
- Fizika - o'lchash jarayonlari natijalarini o'rganadigan fan. Ularning oqibati nima bo'lishini taxmin qilish noto'g'ri. Kopengagen talqiniga ko'ra, zarracha ro'yxatga olingunga qadar qayerda bo'lganligi haqidagi savollar va shunga o'xshash boshqa uydirmalar ma'nosiz, shuning uchun ularni aks ettirishdan chetlashtirish kerak.
- O'lchov akti to'lqin funksiyasining bir zumda qulashiga olib keladi. Shuning uchun o'lchash jarayoni tasodifiy ravishda berilgan holatning to'lqin funksiyasi imkon beradigan imkoniyatlardan faqat bittasini tanlaydi. Va bu tanlovni aks ettirish uchun toʻlqin funksiyasi bir zumda oʻzgarishi kerak.
Formalar
Kopengagen talqinining asl shaklida ishlab chiqilishi bir qancha oʻzgarishlarni keltirib chiqardi. Ulardan eng keng tarqalgani izchil hodisalarning yondashuviga va kvant dekogerentligi kabi tushunchaga asoslanadi. Dekogerentlik makro va mikrodunyolar orasidagi noaniq chegarani hisoblash imkonini beradi. Qolgan oʻzgarishlar “toʻlqin dunyosi realizmi” darajasida farqlanadi.
Tanqid
Kvant mexanikasining haqiqiyligi (Geyzenberg va Borning birinchi savolga bergan javobi) Eynshteyn, Podolskiy va olimlar tomonidan oʻtkazilgan fikrlash tajribasida soʻroq qilingan. Rosen (EPR paradoksi). Shunday qilib, olimlar yashirin parametrlarning mavjudligi nazariyaning bir lahzali va mahalliy bo'lmagan "uzoq masofali harakatlar" ga olib kelmasligi uchun zarur ekanligini isbotlashni xohlashdi. Biroq, Bellning tengsizliklari tufayli mumkin bo'lgan EPR paradoksini tekshirish jarayonida kvant mexanikasi to'g'ri ekanligi isbotlandi va turli yashirin o'zgaruvchilar nazariyalarida eksperimental tasdiq yo'q.
Ammo eng muammoli javob Geyzenberg va Borning uchinchi savolga javobi boʻlib, u oʻlchash jarayonlarini alohida oʻringa qoʻygan, lekin ularda oʻziga xos xususiyatlar mavjudligini aniqlamagan.
Ko'pgina olimlar, ham fiziklar, ham faylasuflar, kvant fizikasining Kopengagen talqinini qat'iyan rad etishdi. Buning birinchi sababi Heisenberg va Bor talqinining deterministik emasligi edi. Ikkinchisi esa, ehtimollik funksiyalarini haqiqiy natijalarga aylantirgan noaniq oʻlchov tushunchasini kiritdi.
Eynshteyn fizik haqiqatning kvant mexanikasi tomonidan Heisenberg va Bor tomonidan talqin qilingan tavsifi to'liq emasligiga amin edi. Eynshteynga ko'ra, u Kopengagen talqinida qandaydir mantiq topdi, ammo uning ilmiy instinktlari buni qabul qilishdan bosh tortdi. Shunday qilib, Eynshteyn toʻliqroq kontseptsiyani izlashdan toʻxtay olmadi.
Eynshteyn Bornga yozgan maktubida shunday degan edi: "Aminmanki, Xudo zar tashlamaydi!". Niels Bor, bu iborani sharhlar ekan, Eynshteynga Xudoga nima qilish kerakligini aytmaslikni aytdi. Va Avraam Pays bilan suhbatida Eynshteyn shunday dedi: "Siz haqiqatan ham Oy bor deb o'ylaysiz.faqat unga qaraganingizda?".
Ervin Shredinger mushuk bilan fikrlash tajribasini o'ylab topdi, u orqali subatomik tizimlardan mikroskopik tizimlarga o'tish davrida kvant mexanikasining pastligini ko'rsatmoqchi bo'ldi. Shu bilan birga, kosmosda to'lqin funktsiyasining zaruriy qulashi muammoli deb hisoblangan. Eynshteynning nisbiylik nazariyasiga ko'ra, bir lahzalik va bir vaqtdalik faqat bir xil ma'lumot doirasidagi kuzatuvchi uchun ma'noga ega. Shunday qilib, hamma uchun yagona bo'lishi mumkin bo'lgan vaqt yo'q, ya'ni bir lahzali qulashni aniqlab bo'lmaydi.
Taqsimot
1997-yilda akademiyada oʻtkazilgan norasmiy soʻrov shuni koʻrsatdiki, ilgari hukmron boʻlgan, yuqorida qisqacha muhokama qilingan Kopengagen talqini respondentlarning yarmidan kamrogʻi tomonidan qoʻllab-quvvatlangan. Biroq, uning tarafdorlari boshqa talqinlarga qaraganda ko'proq.
Muqobil
Ko'pgina fiziklar kvant mexanikasining "yo'q" deb ataladigan boshqa talqiniga yaqinroq. Bu talqinning mohiyati Devid Merminning “Jim bo'l va hisoblab chiq!” degan gapida to'liq ifodalangan, bu ko'pincha Richard Feynman yoki Pol Dirakga tegishli.
