» » » » » » Implicații filosofice ale mecanicii cuantice

Implicații filosofice ale mecanicii cuantice

De la începuturi, multe aspecte contra-intuitive și rezultate ale mecanicii cuantice au provocat dezbateri filosofice puternice și multe interpretări. Chiar și probleme fundamentale, cum ar fi regulile de bază ale lui Max Born privind amplitudinile de probabilitate și distribuțiile de probabilități, au necesitat decenii până să fie apreciate de societate și de mulți oameni de știință de vârf. Richard Feynman a spus odată: „Cred că pot spune cu siguranță că nimeni nu înțelege mecanica cuantică”. Potrivit lui Steven Weinberg, „Acum, în opinia mea, nu există o interpretare cu totul satisfăcătoare a mecanicii cuantice”.

Interpretarea de la Copenhaga – datorată în mare măsură lui Niels Bohr și Werner Heisenberg – rămâne cea mai larg acceptată printre fizicieni, la aproximativ 75 de ani de la pronunțarea sa. Conform acestei interpretări, natura probabilistică a mecanicii cuantice nu este o caracteristică temporară care va fi în cele din urmă înlocuită de o teorie deterministă, ci trebuie considerată o renunțare definitivă la ideea clasică de „cauzalitate”. De asemenea, se crede că orice aplicare bine definită a formalismului mecanic cuantic trebuie să facă întotdeauna referire la aranjamentul experimental, datorită naturii conjugate a probelor obținute în diferite situații experimentale.

Albert Einstein, el însuși unul dintre fondatorii teoriei cuantice, nu a acceptat unele dintre interpretările mai mult filosofice sau metafizice ale mecanicii cuantice, cum ar fi respingerea determinismului și a cauzalității. El este adesea citat spunând, ca răspuns la acest aspect, că „Dumnezeu nu se joacă cu zaruri”. A respins conceptul conform căruia starea unui sistem fizic depinde de aranjamentul experimental pentru măsurarea acestuia. A afirmat că o stare a naturii apare în sine, indiferent dacă și cum ar putea fi observată. În această privință, el este susținut de definiția acceptată în prezent a unei stări cuantice, care rămâne invariantă în alegerea arbitrară a spațiului de configurare pentru reprezentarea sa, adică a modului de observare. De asemenea, el a susținut că mecanica cuantică care stă la bază ar trebui să includă o teorie care exprimă în mod temeinic și direct regula împotriva acțiunii la distanță; cu alte cuvinte, el a insistat asupra principiului localității. El a considerat, dar a respins pe motive teoretice, o propunere specială pentru variabilele ascunse pentru a evita indeterminismul sau acauzalitatea măsurării în mecanica cuantică. A considerat că mecanica cuantică era o teorie valabilă, dar nu permanent definitivă, pentru fenomenele cuantice. A considerat că înlocuirea sa viitoare va necesita progrese conceptuale profunde și nu va veni rapid sau ușor. Dezbaterile Bohr-Einstein oferă o critică vibrantă a interpretării de la Copenhaga din punct de vedere epistemologic. În argumentarea opiniilor sale, Eisntein a produs o serie de obiecții, dintre care cea mai faimoasă a devenit cunoscut drept paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen.

John Bell a arătat că acest paradox EPR a condus la diferențe testabile experimentale între mecanica cuantică și teoriile care se bazează pe variabile ascunse. Au fost efectuate experimente care confirmă precizia mecanicii cuantice, demonstrând astfel că mecanica cuantică nu poate fi îmbunătățită prin adăugarea de variabile ascunse. Experimentele inițiale ale lui Alain Aspect în 1982 și multe experimente ulterioare au verificat definitiv inseparabilitatea cuantică. La începutul anilor 1980, experimentele au arătat că astfel de inegalități au fost într-adevăr încălcate în practică – astfel că există, de fapt, corelații de tipul celor sugerate de mecanica cuantică. La început, acestea păreau doar ca efecte esoterice izolate, dar până la mijlocul anilor 1990 ele fuseseră codificate în domeniul teoriei informației cuantice și au condus la construcții cunoscute precum criptografia cuantică și teleportarea cuantică.

Inseparabilitatea, așa cum s-a demonstrat în experimentele tip Bell, însă, nu încalcă cauzalitatea, deoarece nu se întâmplă niciun transfer de informații. Inseparabilitatea cuantică formează baza criptografiei cuantice, care este propusă pentru utilizarea în aplicații comerciale de înaltă securitate în domeniile bancar și guvernamental.

Interpretarea multor lumi a lui Everett, formulată în 1956, susține că toate posibilitățile descrise de teoria cuantică apar simultan într-un multivers compus din universuri paralele, în cea mai mare parte independente. Acest lucru nu se realizează prin introducerea unor „noi axiome” în mecanica cuantică, ci dimpotrivă, prin eliminarea axiomei colapsului pachetului de undă. Toate stările consistente posibile ale sistemului măsurat și ale aparatului de măsurare (inclusiv observatorul) sunt prezente într-o realitate fizică – nu doar matematică formală, ca în alte interpretări – o suprapunere cuantică. O astfel de suprapunere a combinațiilor de stări consecvente ale diferitelor sisteme se numește o stare inseparată. În timp ce multiversul este determinist, percepem un comportament non-determinist, guvernat de probabilități, deoarece putem observa doar universul (adică, contribuția constantă a stării la suprapunerea menționată mai sus) în care noi, ca observatori, locuim. Interpretarea lui Everett este în perfectă concordanță cu experimentele lui John Bell și le face inteligibil intuitiv. Totuși, conform teoriei decoerenței cuantice, aceste „universuri paralele” nu vor fi niciodată accesibile pentru noi. Inaccesibilitatea poate fi înțeleasă după cum urmează: odată măsurătoarea efectuată, sistemul măsurat devine inseparat atât cu fizicianul care l-a măsurat, cât și cu un număr mare de alte particule, dintre care unele sunt fotoni care se deplasează la viteza luminii spre celălalt capăt a universului. Pentru a demonstra că funcția de undă nu a colapsat, ar trebui să reintroduceți toate aceste particule și să le măsurați din nou, împreună cu sistemul care a fost măsurat inițial. Nu numai că acest lucru este absolut imposibil, dar chiar dacă teoretic s-ar putea face acest lucru, ar trebui să se distrugă orice dovadă că a avut loc măsurarea inițială (inclusiv memoria fizicianului). În lumina acestor teste Bell, Cramer (1986) a formulat interpretarea sa tranzacțională, care este unică în furnizarea unei explicații fizice pentru regula Born. Mecanica cuantică relațională a apărut la sfârșitul anilor 1990 ca derivată modernă a interpretării de la Copenhaga.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *