什么是「哥本哈根经典诠释」?
概述:
哥本哈根解释是基于德国数学家和物理学家马克斯玻恩提出的“波函数的概率表达式”,然后发展为著名的测不准原理,即振动粒子——量子弦的确定性解释。将电子波与发现概率联系起来,鼓吹“波包坍缩”,已经成为量子理论的标准解释。
它是玻尔和海森堡在1927年哥本哈根合作研究时提出的。这种解释是基于德国数学家和物理学家梅克斯·玻恩。
波函数的概率表达式”,然后发展成著名的测不准原理。从那以后,在量子理论中
概率特性不再是猜想,而是作为规律存在。量子理论和这种解释在整个自然科学和哲学的发展和研究中起着非常重大的作用。量子物理中“偶然性”的含义与经典物理中的不同,量子物理中涉及的所有测量值都是无法精确预测的。比如经典物理学的牛顿力学,对于一辆直线行驶的汽车,通过它的初速度和加速度,以及它的初始位置,就可以得到汽车在一定时间后的位置和速度。这在量子物理中是不可能的。在微观世界中,我们可以在一定时间内找到对象,相反,我们可以用概率(
机会)来预测它的位置。
争议:
这种看似牵强的理论,确实在一段时间内饱受诟病。
这个理论刚提出的时候,爱因斯坦曾经说过:“上帝不是靠掷骰子来做决定的。”反对爱因斯坦的人说:“为什么要让上帝来决定掷不掷骰子?”
实验:
物理学中的任何实验,无论是关于日常生活现象,还是关于原子事件,都是用经典物理学的术语来描述的。经典物理学的概念构成了我们描述实验装置和陈述实验结果的语言。我们不能也不应该用别的东西代替这些概念。然而,这些概念的应用受到不确定关系的限制。在使用这些概念时,我们必须牢记经典概念的应用范围有限,但我们不能也不应该试图改进这些概念。波恩的概率解释、海森堡的测不准原理和玻尔的互补原理同构构成了量子理论“哥本哈根解释”的核心,至今仍深刻影响着我们对整个宇宙的终极认识。
前两者破坏了经典世界的(严格)因果性,互补原理和测不准原理共同破坏了世界的(绝对)客观性。
新的量子图景展示了一个前所未有的世界,它是如此的陌生和不可想象,与人们的日常生活格格不入,甚至违背了我们的理性本身。但是,它可以解释量子世界中所有不可思议的现象。这个主流解释被称为量子理论的“哥本哈根”解释,是以玻尔为首的一批科学家做出的。他们中的大多数人在哥本哈根工作,他们中的许多人是量子理论本身的创始人。
详细解释:
哥本哈根解释的基本内容都围绕着三个核心原则。
首先,测不准原理限制了我们对微观事物的认识,这个限制就是一切具有物理意义的事物。
其次,由于观察者对被观察对象不可避免的干扰,主客体世界现在必须被理解为一个不可分割的整体。客观世界不存在孤立存在的“存在”。事实上,不存在纯粹的客观世界。任何事物只有结合具体的观察方法,才有意义。物体的形状很大程度上取决于我们的观察方法。对于同一个对象,这些表现形式可能是互相排斥的,但在描述这个对象时必须同时使用,即互补原则。
最后,由于我们的观测在原理上给事物带来各种不可预测的扰动,量子世界的本质就是“随机性”。传统概念中的严格因果关系在量子世界中是不存在的,必须用一种统计解释来代替。波函数ψ是一种统计量,它的平方代表粒子在某处出现的概率。当我们说“电子出现在X点”时,我们不知道这个事件的“起因”是什么。这是一个完全随机的过程,没有因果关系。
有些人可能会觉得很不好:有不确定性,没有因果关系。世界不是一团乱吗?既然物理学家什么都不懂,他们怎么敢留在大学里拿工资,或者在电视节目上欺骗世界?然而,事情并没有我们想象的那么糟糕。虽然我们只能预测单个电子行为的概率,但是我们知道当样本数量变得非常非常大的时候,概率论是非常有用的。我们无法知道一个电子出现在屏幕的哪个位置,但我们可以肯定,当数万亿个电子穿过双缝时,会形成干涉图样。这就好比保险公司无法预测客户何时死亡,却清楚一个城市的整体死亡率,所以保险公司必须赚钱!