Interpretace kvantové mechaniky

Interpretace kvantové mechaniky jsou filozofické pokusy o vysvětlení fyzikální podstaty reality v mikrosvětě. Jedná se o interperetaci pojmů jako je vlnová funkce, experimentů jako je Youngův experiment či duality částice a vlnění.

Možnosti interpretací

Nejrozšířenější interpretace kvantové mechaniky jsou:

  • časově symetrická interpretace (Walter Schottky 1921) je interpretace, ve které je nutno symetricky počítat i s vývojem v opačném směru toku času (teorie relativity je také symetrická vůči času). Později (v roce 1955) vytvořil Satosi Watanabe (studoval u de Broglieho) vektorový formalismus dvojitě inferenčních stavů (DIVF). A dále pak roku 1964 (např. Yakir Aharonov, který spolupracoval s Bohmem) je vytvořen dvoustavový vektorový formalismus (TSVF). Obdobnou časovou symetrii vykazuje i Wheeler–Feynmanova časově symetrická teorie, která (jako Machův princip) nemá jisté teoretické problémy. Ta v roce 1984 motivačně vedla i ke vzniku transakční interpretace kvantové mechaniky (TIQM).
  • souborová interpretace (též minimalistická, Max Born 1926) je statistická a agnostická interpretace.
  • Kodaňská interpretace (též ortodoxní nebo standardní interpretace, Niels Bohr 1927–1935) - Nejznámější interpretace kvantové mechaniky, v níž při měření dochází k redukci vlnové funkce v souladu s postulátem o redukci vlnové funkce (John von Neumann se dokonce domníval, že kolaps vlnové funkce způsobuje vědomí experimentátora a John Archibald Wheeler dokonce, že existence experimentátora existenci vesmíru - antropický princip). Jedná se o pravděpodobnostní popis. Werner Heisenberg (habilitace u Maxe Borna), působící i v Kodani u Nielse Bohra, je pak proponentem statistické interpretace a ostatní interpretace považoval za nesmyslné.[1] Na Solvayské konferenci v roce 1927, kdy Albert Einstein řekl, že „God does not play dice“ a Bohr mu odpověděl „Einstein, stop telling God what to do“, došlo k převládnutí kodaňské interpretace. Zde zastával Einstein (metafyzický vědecký realismus), aby vědecká metoda měla přísnější pravidla, ale zvítězil tehdy převládající instrumentalismus („antirealismus“). A tak tehdejší nedokonalost přístrojů vedla ke statistické interpretaci zákonitostí. Později i Erwin Schrödinger vyjádřil pochybnost se statistickou interpretací pomocí myšlenkového experimentu zvaného Schrödingerova kočka.[2] Bohrova koncepce kvantové teorie není zaměnitelná za Kodaňský výklad v pojetí Heisenberga a dalších.
  • de Broglie–Bohmova interpretace (Louis de Broglie (1927), David Bohm (1952)) je teorie (někdy zvaná též teorie "pilotní vlny"[3]), která je deterministická a nelokální ("Bohmova mechanika"). Již roku 1926 Erwin Madelung přišel s hydrodynamickou interpretací Schrödingerovy rovnice z roku 1925. Madelungovy rovnice již obsahují Bohmův kvantový potenciál Q. Interpretaci zastával i John Stewart Bell a podle Murray Gell-Manna Bohr vymyl mozky celé generaci fyziků.[4]
  • Mnohasvětová interpretace (Hugh Everett 1957) - Interpretace, v níž měření nezpůsobí redukci vlnové funkce, ale způsobí rozdělení vesmíru na mnoho téměř identických vesmírů, které se liší pouze hodnotou naměřené veličiny. V této interpretaci je všechno možné (všechny varianty světa jsou reálné), což někteří fyzici považují za příliš extrémní. V roce 1970 interpretaci rozvinul Dieter Zeh na mnohamyslovou interpretaci. Zde dochází k výběru vesmíru v mysli pozorovatele.
  • Relační interpretace (Rovelli 1994[5])
  • Dekoherence - Interpretace, kde redukci vlnové funkce systému způsobuje interakce systému s prostředím. V mikroskopické úrovni dochází ke ztrátě koherence (podobně jako v optice). Tato interpretace je společná ostatním deterministickými interpretacím.
  • Spontánní kolaps (též GRW interpretace, Ghirardi, Rimini, Weber 1986) - Interpretace přidávající do lineární Schrödingerovy rovnice nelineární člen, který s určitou pravděpodobností způsobí redukci vlnové funkce.

Kromě výše uvedených, existují i další méně rozšířené interpretace kvantové mechaniky, např. Konzistentní historie, Pondichery interpretace, atp. Postoje různých odborníků na jednotlivé otázky se stále značně liší.[6] Další možností je „instrumentalistická interpretace“, podle které se je třeba vzdát jakékoli interpretace (pragmatismus). Podobnost lze spatřovat i ve výroku „Shut up and calculate!“, který pronesl buď Paul Dirac či Richard Feynman, ale pravděpodobně David Mermin.[7]

Srovnání interpretací

InterpretaceAutor (Autoř)Deterministická?Reálná
vlnová funkce?		Unikátní
historie?		Skryté proměnné?Kolabující
vlnová funkce?		Role
pozorovatele?		Lokální?Existuje Univerzální vlnová funkce?
Souborná interpretaceMax Born, 1926AgnostickáNeAnoAgnostickáNeNeNeNe
Kodaňská interpretaceNiels Bohr, Werner Heisenberg, 1927NeNeAnoNeAnoKauzálníNeNe
de Broglie–Bohmova interpretaceLouis de Broglie, 1927, David Bohm, 1952AnoAnoAnoAnoNeNeNeAno
von Neumannova interpretaceJohn von Neumann, 1932, John Archibald Wheeler, Eugene Paul WignerNeAnoAnoNeAnoKauzálníNeAno
Mnohasvětová interpretaceHugh Everett, 1957AnoAnoNeNeNeNeNeAno
Stochastická interpretaceEdward Nelson, 1966NeNeAnoAnoNeNeNeNe
Interpretace mnoha myslíHeinz-Dieter Zeh, 1970AnoAnoNeNeNeInterpretačníAnoAno
Konzistentní historieRobert B. Griffiths, 1984AgnostickáAgnostickáNeNeNeInterpretačníNeNe
Spontánní kolapsGhirardiova–Riminiova–Weberova teorie, 1986,
Penroseova interpretace, 1989		NeAnoAnoNeAnoNeNeNe
Transakční interpretaceJohn G. Cramer, 1986NeAnoAnoNeAnoNeNeNe
Relační interpretaceCarlo Rovelli, 1994AgnostickáNeAgnostickáNeAnoVnitřníNeNe

Současný vývoj

Nedávné experimenty ukazují na problémy kvantové mechaniky. Heisenbergův princip neurčitosti již není považován za platný v původní formulaci.[8] Bornovo pravidlo a princip superpozice stavů také vykazují nutnost revize.[9]. Mysticismus je třeba odstranit z interpretací a pak výsledek nezáleží ani na experimentátorovi.[10]

Reference

  1. ↑ Olival Freire Jr., "Science and exile: David Bohm, the hot times of the Cold War, and his struggle for a new interpretation of quantum mechanics", Historical Studies on the Physical and Biological Sciences, Volume 36, Number 1, 2005, pp. 31–35. ("I avow that the term ‘Copenhagen interpretation’ is not happy since it could suggest that there are other interpretations, like Bohm assumes. We agree, of course, that the other interpretations are nonsense, and I believe that this is clear in my book, and in previous papers. Anyway, I cannot now, unfortunately, change the book since the printing began enough time ago.")
  2. ↑ KRAUS, Ivo. Schrödinger: nejen kočka, ale i biologie. scienceworld.cz [online]. 2014-10-22 [cit. 2021-12-29]. Dostupné online. 
  3. ↑ http://math.mit.edu/~bush/?page_id=484 Archivováno 14. 3. 2017 na Wayback Machine - Hydrodynamic quantum analogs
  4. ↑ HARDESTY, Larry. Fluid mechanics suggests alternative to quantum orthodoxy. phys.org [online]. 2014-09-12 [cit. 2021-12-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ ROVELLI, Carlo, Relational Relational Quantum Mechanics (1996) http://arxiv.org/abs/quant-ph/9609002
  6. ↑ SCHLOSSHAUER, Maximilian; KOFLER, Johannes; ZEILINGER, Anton. A snapshot of foundational attitudes toward quantum mechanics. S. 222–230. Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics [online]. 2013-08. Roč. 44, čís. 3, s. 222–230. Dostupné online. DOI 10.1016/j.shpsb.2013.04.004. (anglicky) 
  7. ↑ MERMIN, N. David. Could Feynman Have Said This?. S. 10–11. Physics Today [online]. 2004-05. Roč. 57, čís. 5, s. 10–11. Dostupné online. DOI 10.1063/1.1768652. (anglicky) 
  8. ↑ FURUTA, Aya. One Thing Is Certain: Heisenberg's Uncertainty Principle Is Not Dead. Scientific American [online]. 2012-03-08 [cit. 2021-12-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ DAMBROT, Stuart Mason. Superposition revisited: Proposed resolution of double-slit experiment paradox using Feynman path integral formalism. phys.org [online]. 2014-10-02 [cit. 2021-12-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. ↑ A new interpretation of quantum mechanics suggests that reality does not depend on the person measuring it. phys.org [online]. 2020-10-06 [cit. 2021-12-29]. Dostupné online. (anglicky) 

Externí odkazy