Ποια είναι η μεγάλη διαφορά μεταξύ της μηχανικής και της κβαντικής μηχανικής Bohmian;


Απάντηση 1:

Η μεγάλη διαφορά που διακρίνει τη μηχανική Bohmian από την κβαντική μηχανική είναι ότι στη μηχανική Bohmian υπάρχει πάντα ένα σωματίδιο και υπάρχει πάντα ένα κύμα. Και το κύμα δεν είναι απλά ένα κομμάτι των μαθηματικών (ένα "κύμα πιθανότητας"). Το κύμα είναι ένα πραγματικό κύμα. Τα σωματίδια είναι σαν surfers. Το κύμα, που ονομάζεται «καθοδηγητικό κύμα», καθοδηγεί τα σωματίδια ακριβώς όπως ένα κύμα των ωκεανών καθοδηγεί τους surfers.

Φυσικά, υπάρχουν πολλές ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής. Υποθέτω ότι η ερώτησή σας αναρωτιέται για τη διαφορά μεταξύ της Bohmian Mechanics και της διερμηνείας που διδάσκεται στα περισσότερα πανεπιστημιακά μαθήματα, την ερμηνεία της Κοπεγχάγης.

Η ερμηνεία της Κοπεγχάγης

Η ερμηνεία της Κοπεγχάγης περιγράφει ένα ηλεκτρόνιο, για παράδειγμα, σαν να είναι wavelike όταν δεν ανιχνεύεται. Σε αυτήν την ανιχνευμένη κατάσταση, περιγράφεται από μια εξίσωση που ονομάζεται "συνάρτηση κύματος". Αλλά με την ανίχνευση ή κάποια άλλη αλληλεπίδραση, το ηλεκτρονικό γίνεται σωματίδιο. Αυτή είναι η «κατάρρευση της λειτουργίας των κυμάτων». Έτσι, ένα ηλεκτρόνιο είναι μερικές φορές ένα κύμα και μερικές φορές ένα σωματίδιο, αλλά ποτέ και τα δύο ταυτόχρονα.

Σύμφωνα με την Κοπεγχάγη, το ηλεκτρόνιο, στην ευθεία του κατάσταση, δεν είναι ένα πραγματικό κύμα. Η Κοπεγχάγη δεν αποδίδει τη φυσική πραγματικότητα σε αυτήν. Αφήνεται να κρέμεται εκεί έξω στο κενό ως μόνο μια μαθηματική έκφραση, μια "συνάρτηση κύματος." "Λειτουργία κυμάτων" απλά σημαίνει μια εξίσωση που περιγράφει ένα κύμα.

Ο Max Born, ο οποίος βοήθησε στην ανάπτυξη της ερμηνείας της Κοπεγχάγης, αποκαλούσε την κυματική λειτουργία, ένα "κύμα πιθανότητας". Έχω διαβάσει ότι μπορεί να θεωρεί ότι είχε κάποια πραγματικότητα. Αλλά οι περισσότεροι πρώιμοι προγραμματιστές της ερμηνείας της Κοπεγχάγης, συμπεριλαμβανομένου του Niels Bohr, πίστευαν ότι δεν υπήρχε «κβαντική σφαίρα». Υποστήριζαν ότι τίποτα δεν μπορούσε να ειπωθεί ή ακόμα και να μάθει για την πραγματικότητα της λειτουργίας των κυμάτων. Δεν έπρεπε να θεωρηθεί απλώς μια μαθηματική έκφραση - επαναλαμβάνω τον εαυτό μου.

Ποιο είναι το καθοδηγητικό κύμα, κυματίζοντας μέσα;

Σύμφωνα με τον Bohm, το καθοδηγητικό κύμα κυλάει μέσα από ένα νέο πεδίο, το οποίο ονομάζεται "κβαντικό δυναμικό". Το πεδίο κβαντικού δυναμικού δεν μπορεί να περιγραφεί εντός του τρισδιάστατου χώρου. Αντ 'αυτού, ο Bohm πρότεινε να καταλαμβάνει ένα πολυδιάστατο χώρο. Σε αυτό τον πολυδιάστατο χώρο, όλα τα σωματίδια επηρεάζουν όλα τα άλλα σωματίδια και σχηματίζουν ένα μη αναγώγιμο σύνολο. Αυτή η πτυχή της θεωρίας ονομάζεται "μη-τόπος".

Η μη-τοποθεσία είναι, στην πραγματικότητα, από την άποψη πολλών φυσικών, επίσης ιδιοκτησία της ερμηνείας της Κοπεγχάγης. Θα μπορούσε να βασιστεί, για παράδειγμα, στην κβαντική εμπλοκή. Ωστόσο, η μη τοπική θέση της ερμηνείας της Κοπεγχάγης δεν γίνεται τόσο σαφής όσο και στην μηχανική Bohmian. Η Εγκυκλοπαίδεια της Φιλοσοφίας του Στάνφορντ περιγράφει την μη τοπική πλευρά της Μηχανικής Bohmian ως εξής:

"Αυτή η nonlocality προέρχεται από μια συνάρτηση κύματος στο χώρο διαμόρφωσης, μια αφαίρεση που, κατά προσέγγιση, συνδυάζει-ή δεσμεύει-μακρινά σωματίδια σε μια ενιαία μη αναστρέψιμη πραγματικότητα. Όπως τόνισε ο Bell *,

"Ότι το κατευθυντικό κύμα, γενικά, δεν διαδίδεται σε συνηθισμένο τρισδιάστατο χώρο αλλά σε ένα χώρο πολυδιάστατης διαμόρφωσης είναι η προέλευση της διαβόητης« μη τοπικής »κβαντομηχανικής. Είναι μια αξία της εκδοχής de Broglie-Bohm ** να το θέσουμε αυτό τόσο ρητά ώστε να μην μπορεί να αγνοηθεί »(Bell 1980, ανατύπωση 1987c: 115).

Η κβαντική εμπλοκή είναι ένα φαινόμενο που υποστηρίζεται από σημαντικά πειραματικά στοιχεία. Είναι επίσης ένα φαινόμενο στο οποίο βασίζεται ο κβαντικός υπολογισμός. Ενώ η Κοπεγχάγη δεν μπορεί να εξηγήσει την εμπλοκή της, η Bohmian Mechanics μπορεί. Αυτός είναι ίσως ο λόγος για τον Bell που θεωρούσε την αξία του σαφούς μη-τόπου της Bohmian Mechanics.

Από την άλλη πλευρά, πολλοί φυσικοί έχουν έναν σκληρό χρόνο να δεχτούν τη ρητή μη τοπική θέση της Bohmian Mechanics. Είναι περίεργο. Αυτό μπορεί να είναι μέρος του λόγου ότι δεν είναι μια λαϊκή ερμηνεία.

Θέλω να καταστήσω σαφές ότι δεν προτείνω ότι η μηχανική Bohmian θα πρέπει να είναι η προτιμώμενη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής. Θεωρώ ότι η Συναλλακτική Διερμηνεία είναι επίσης εξαιρετικά επεξηγηματική για την κβαντική μηχανική.

Εδώ είναι πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με την ερμηνεία Bohmian.

Υποσημειώσεις

* Ο John Bell (1928-1990) ήταν Ιρλανδός φυσικός που ήταν κατά καιρούς υποστηρικτής της μηχανικής Bohmian. Έχει εμπνεύσει από αυτό να κάνει μία από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις της κβαντικής φυσικής και, φυσικά, ολόκληρης της φυσικής, το Θεώρημα Bell. Σύμφωνα με το Θεώρημα Bell, η κβαντική εμπλοκή συνεπάγεται ότι το σύμπαν μας χαρακτηρίζεται είτε από έλλειψη τόπου, από έλλειψη ρεαλισμού, είτε και από τα δύο. Ο "ρεαλισμός" σημαίνει ότι υπάρχει μια αντικειμενική πραγματικότητα που υπάρχει ανεξάρτητα από την παρατήρηση του.

** Η μηχανική Bohmian ονομάζεται επίσης η "de Broglie-Bohm ερμηνεία" της κβαντικής μηχανικής. Στη δεκαετία του 1920, ο Louis de Broglie, βραβευμένος με Νόμπελ στην κβαντική φυσική, ανέπτυξε τα μαθηματικά ενός πραγματικού κύματος που καθοδηγεί το ηλεκτρόνιο. Η θεωρία του απορρίφθηκε ευρέως από πρώτους κβαντικούς φυσικούς, οι οποίοι τήρησαν την ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Ο David Bohm ανέστησε την ιδέα του de Broglie στη δεκαετία του 1950 και ανέπτυξε τα μαθηματικά του σε μια γεμάτη φαντασία θεωρία.


Απάντηση 2:

Η De Broglie και η θεωρία Pilot-Wave του Bohm παρέχουν μια ριζική ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής.

Εμπειρικά είναι (υποτίθεται ότι είναι) τα ίδια. Θα πρέπει να παράγουν ακριβώς τις ίδιες προβλέψεις σε όλες τις περιπτώσεις. Εάν αυτό δεν ήταν αλήθεια, θα μπορούσαμε ήδη να αποκλείσουμε τη θεωρία πιλοτικών κυμάτων.

Η κβαντική μηχανική είναι περίεργη και πολλοί φυσικοί έχουν έναν σκληρό χρόνο να ασχολούνται με τις θεμελιώδεις πτυχές της, με την οποία εννοώ ότι θεωρείται από πολλούς ως μια κάπως ενοχλητική! Ένα ενοχλητικό πράγμα είναι ότι, δεδομένου ότι ξέρετε όσο το δυνατόν περισσότερο για το τι κάνει κάτι σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, το πολύ καλύτερο που μπορείτε να κάνετε (σε κβαντικές θεωρίες) είναι να προβλέψετε την πιθανότητα να παρατηρήσετε το σύστημα να κάνει κάποια δεδομένη στιγμή κάποια στιγμή αργότερα. Φυσικά, λέμε ότι οι κβαντικές θεωρίες είναι θεμελιωδώς πιθανοτικές, σε αντιδιαστολή με το ντετερμινιστικό, διότι δεν μπορούμε ποτέ να καθορίσουμε ακριβώς τι πρόκειται να συμβεί στις κβαντικές θεωρίες, μπορούμε μόνο να υπολογίσουμε τις πιθανότητες.

Ο Bohmian μηχανικός, από την άλλη πλευρά, προσφέρει την πιθανότητα ότι αυτό δεν είναι πραγματικά αλήθεια και ότι αυτό που θεωρούμε ως κβαντική μηχανική προέρχεται πραγματικά από ένα ωραίο, ντετερμινιστικό σύστημα μετά από όλα. Από όσο γνωρίζουμε, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε αυτήν την ιδέα (αν και μπορούμε να αποκλείσουμε ορισμένα είδη λεγόμενων κρυμμένων μεταβλητών θεωριών, των οποίων η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων είναι ένας τύπος)

Έχοντας μια διαφορετική ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής ίσως δεν έχει σημασία για αυτό που πραγματικά παρατηρούμε όταν κάνουμε πειράματα, και σε αυτή την περίπτωση το ερώτημα ποια ορθή ερμηνεία ενδεχομένως υποχωρεί στη σφαίρα της φιλοσοφίας. Σαφώς διαπιστώνουμε ότι η οντολογία της κβαντικής μηχανικής ενοχλεί και είναι γενικότερα μια πολύ σημαντική ερώτηση για το πώς υποτίθεται ότι κατανοούμε την κβαντική μηχανική, καθόσον αυτό έχει νόημα. Δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη για κάθε φυσικό που γνωρίζει την ιστορία του ότι η φιλοσοφία έχει να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στο πώς αντιλαμβανόμαστε τις θεωρίες της φύσης.