Kopenhag yorumu, bilim adamlarının Kopenhag’da birlikte çalıştığı, 1927’de Niels Bohr ve Werner Heisenberg tarafından formüle edilen kuantum mekaniğinin bir açıklamasıdır. Bohr ve Heisenberg, M. Born tarafından formüle edilen fonksiyonun olasılıksal yorumunu geliştirebildi ve ortaya çıkışı dalga dalgası dualizminden kaynaklanan birkaç soruyu yanıtlamaya çalıştı. Kopenhag’ın kuantum mekaniğinin yorumlanmasındaki ana fikirleri ve modern fizik üzerindeki etkilerini tartışacağız
sorunlar
Kuantum mekaniğinin yorumu, maddi dünyayı tanımlayan bir teori olarak kuantum mekaniğinin doğası üzerine felsefi görüş olarak adlandırdı. Onların yardımıyla fiziksel gerçekliğin özü, çalışmasının yöntemi, nedensellik ve determinizmin doğası, istatistiklerin özü ve kuantum mekaniğindeki yeri ile ilgili soruları cevaplamak mümkün oldu. Kuantum mekaniği, bilim tarihindeki en rezonant teori olarak kabul edilir, ancak en derin anlayışında hala bir fikir birliği yoktur. Kuantum mekaniğinin bir çok yorumu var ve bugün en popülerleri tanıyacağız.
Ana fikirler
Bildiğiniz gibi, fiziksel dünya kuantum cisimlerden ve klasik ölçme aletlerinden oluşur. Ölçüm cihazlarının durumundaki değişiklik, mikro nesnelerin özelliklerini değiştirmenin geri dönüşümsüz istatistiksel sürecini tanımlar. Mikro nesne, ölçüm cihazının atomları ile etkileşime girdiğinde, süperpozisyon bir duruma indirgenir, yani ölçüm nesnesinin dalga fonksiyonunda bir azalma olur. Schrödinger denklemi bu sonucu açıklamıyor.
Kopenhag yorumu açısından, kuantum mekaniği, mikro nesneleri kendileri değil, gözlem altındaki tipik ölçüm aletleri tarafından yaratılan makro koşullarda ortaya koyan özelliklerini tanımlamaktadır. Atomik nesnelerin davranışı, olayların kökenine ilişkin koşulları belirleyen ölçümler için kullanılan araçlarla etkileşimlerinden ayırt edilemez.
Kuantum mekaniğine bir bakış
Kuantum mekaniği statik bir teoridir. Bunun nedeni bir mikro objenin ölçülmesinin durumunun değişmesine yol açmasıdır. Bu nedenle, dalga fonksiyonu ile tanımlanan nesnenin başlangıç pozisyonunun olası bir açıklaması vardır. Karmaşık dalga fonksiyonu, kuantum mekaniğinin merkezi konseptidir. Dalga fonksiyonu yeni bir ölçüme geçer. Bu ölçümün sonucu, olasılıkla, dalga fonksiyonuna bağlıdır. Fiziksel değer, çalışılan mikro-nesnenin uzayda belirli bir yere yerleştirilme ihtimalini doğrulayan, dalga fonksiyonunun modülünün karesine sahiptir.
Kuantum mekaniğinde, nedensellik yasası, başlangıç koşullarına bağlı olarak zamana göre değişen dalga fonksiyonuna göredir, mekaniğin klasik yorumunda olduğu gibi parçacık hızının koordinatlarına göre değildir. Dalga fonksiyonu modülünün sadece karesinin fiziksel bir değere sahip olması nedeniyle, ilk değerleri ilke olarak tespit edilemez, bu da kuta sisteminin başlangıç durumu hakkında doğru bilgi edinmeyi imkansız kılar.
Felsefi temel
Felsefi bir bakış açısına göre, gnoseolojik ilkeler Kopenhag yorumunun temelidir:
1. Gözetlenebilirlik. Özü, doğrudan gözlemle doğrulanamayan ifadelerin fiziki teorisinin dışında bırakılmasıdır.
2. Katkısallık. Mikro dünya nesnelerinin dalga ve parçacık tanımlarının birbirini tamamladığı varsayılmaktadır.
3. Belirsizlik. Mikro nesnelerin koordinatlarının ve momentumlarının ayrı ayrı ve kesin bir şekilde belirlenemediğini söylüyor.
4. Statik determinizm. Fiziksel sistemin mevcut durumunun önceki durumları tarafından kesin olarak değil, yalnızca geçmişte içsel olan değişim eğilimlerinin gerçekleşme oranının bir payıyla belirlendiğini varsayar.
5. Uygunluk. Bu ilkeye göre, kuantum mekaniğinin yasaları, hareketin kuantumunun büyüklüğünü ihmal etmek mümkün olduğunda, klasik mekaniğin yasalarına dönüştürülür.
avantajları
Kuantum fiziğinde, deneysel tesislerden elde edilen atomik nesneler hakkındaki bilgiler birbirleriyle tuhaf bir ilişki içindedir. Werner-Heisenberg belirsizlik ilişkilerinde, klasik mekanikte fiziksel bir sistemin durumunu belirleyen kinetik ve dinamik değişkenlerin tespitindeki yanlışlıklar arasında ters orantılılık gözlenmektedir.
Kopenhag kuantum mekaniğinin yorumlanmasının ağır bir avantajı, doğrudan fiziksel olarak gözlemlenemeyen miktarlar hakkında ayrıntılı açıklamalar yapmamasıdır. Ayrıca, asgari önkoşullarla, şu anda mevcut olan deneysel gerçekleri ayrıntılı bir şekilde tanımlayan kavramsal bir sistem oluşturur.
Dalga fonksiyonunun anlamı
Kopenhag yorumuna göre, dalga fonksiyonu iki işleme tabi tutulabilir:
1. Schrödinger denklemi tarafından tarif edilen üniter evrim.
2. Ölçüm.
Bilimsel çevrelerde ilk süreç hakkında hiç kimsenin şüphesi yoktu ve ikinci süreç tartışmalara neden oldu ve Kopenhag’ın bilincini yorumlaması çerçevesinde bile bir takım yorumlara yol açtı. Bir yandan, dalga fonksiyonunun gerçek bir fiziksel nesneden başka bir şey olmadığına ve ikinci işlem sırasında çökmeye uğradığına inanmak için her neden vardır. Öte yandan, dalga fonksiyonu gerçek bir varlık olmayabilir, ancak tek amacı olasılığı hesaplamak için bir fırsat sağlamak olan yardımcı bir matematiksel araç olabilir. Bohr, tahmin edilebilecek tek şeyin fiziksel deneylerin sonucu olduğunu vurguladı, bu yüzden tüm küçük meseleler bilimle değil felsefe ile ilgili olmalı. Çalışmalarında, bilimin yalnızca gerçekçi olarak ölçülen şeyleri tartışmasını gerektiren, pozitivizm felsefesi kavramını açıkladı.
Çift yarık deneyimi
Çift yarık deneyinde, iki yarıktan geçen ışık, üzerine iki girişim saçaklarının göründüğü ekrana düşer: karanlık ve aydınlık. Bu işlem, ışık dalgalarının bazı yerlerde karşılıklı olarak çoğalabildiği ve diğerlerinde karşılıklı olarak söndürülebildiği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Öte yandan, deney ışığın bir parça akışının özelliklerine sahip olduğunu ve elektronların bir girişim kalıbı verirken dalga özelliklerini gösterebileceğini göstermektedir.
Deneyin, her seferinde sadece bir partikülün içinden geçeceği kadar düşük yoğunlukta bir foton (veya elektron) akışıyla gerçekleştirildiği varsayılabilir. Bununla birlikte, ekrana foton vuruş noktaları eklenirken, aynı girişim paterni, örtüşen dalgalardan, deneyimin iddia edilen bireysel parçacıklarla ilgili olmasına rağmen elde edilir. Bu, gelecekteki her olayın yeniden bölünmüş bir olasılık derecesine sahip olduğu “olasılıksal” bir evrende yaşadığımız gerçeğiyle açıklanmaktadır ve bir sonraki anda tam olarak öngörülmeyen bir şeyin gerçekleşmesi olasılığı oldukça küçüktür.
sorular
Boşluk deneyimi bu tür soruları gündeme getiriyor:
1. Bireysel parçacıkların davranış kuralları ne olacak? Kuantum mekaniğinin yasaları, parçacıkların istatistiksel olarak görüneceği ekranın yerini göstermektedir. Bunlar, büyük olasılıkla, çok sayıda parçacık olacağı ışık şeridinin ve daha az parçacık düşecekleri karanlık şeritlerin konumunu hesaplamanıza izin verir. Bununla birlikte, kuantum mekaniğini yöneten yasalar, tek bir parçacığın gerçekte nerede olacağını tahmin edemez.
2. Emisyon ve tescil arasındaki bir partiküle ne olur? Gözlemlerin sonuçlarına göre, partikülün her iki yarık ile etkileşim halinde olduğu görünebilir. Bu, bir nokta parçacıklarının davranış yasalarına aykırı görünüyor. Ayrıca, bir parçacık kaydedildiğinde, bir nokta haline gelir.
3. Parçacık eylemi altında davranışını statikten statik olmayana, yani tersi yönde değiştirir? Bir parçacık yarıklardan geçtiğinde, davranışına aynı anda her iki yarıktan geçen lokalize olmayan bir dalga fonksiyonu neden olur. Bir parçacığın kaydedildiği zaman, her zaman bir nokta dalgası olarak sabitlenir ve bulanık bir dalga paketi asla elde edilemez.
Yanıtlar
Kopenhag kuantum yorumlama teorisi, aşağıdaki soruları cevaplar:
1. Kuantum mekaniğinin öngörülerinin olasılıksal yapısını ortadan kaldırmak temelde imkansızdır. Yani, herhangi bir gizli değişkene ait insan bilgisinin sınırını doğru bir şekilde gösteremez. Klasik fizik, zar atma gibi bir işlemi tanımlamanın gerekli olduğu durumlarda olasılığı ifade eder. Yani, olasılık eksik bilginin yerine geçiyor. Aksine, Kopenhag kuantum mekaniğinin Heisenberg ve Bohr tarafından yorumlanması, ölçüm sonucunun kuantum mekaniğinde temelde belirleyici olmadığını iddia ediyor.
2. Fizik, ölçme işlemlerinin sonuçlarını inceleyen bilimdir. Sonuçlarında neler olup bittiğini yansıtmak yasadışıdır. Kopenhag yorumuna göre, parçacığın tescilden önce nerede olduğu ve diğer benzer imalatların anlamsız olduğu ve bu nedenle de yansımaların dışında bırakılması gereken sorular.
3. Ölçüm hareketi, dalga fonksiyonunun anında çökmesine neden olur. Sonuç olarak, ölçüm işlemi rastgele belirli bir durumdaki dalga fonksiyonunun izin verdiği olasılıklardan birini seçer. Ve bu seçimi yansıtmak için, dalga fonksiyonu anında değişmeli.
Kopenhag yorumunun orjinal haliyle ifadesi çeşitli varyasyonlara yol açtı. Bunlardan en yaygın olanı tutarlı olayların yaklaşımına ve kuantum decoherence gibi bir konsepte dayanmaktadır. Dekore, makro ve mikro dünyalar arasındaki bulanık sınırı hesaplamayı mümkün kılar. Geriye kalan varyasyonlar “dalga dünyasının gerçekçiliği” açısından farklılık gösterir.
Çöken dalga fonksiyonları
Atomaltı parçacıklarını ve dalgalan bazen parçacık, bazense dalga olarak gözlemlediğimize göre, kendilerini nasıl ortaya koyacaklarına karar veren nedir? William Bragg’in benzetmesiyle, neden Pazartesi günü iki yarıktan geçen ışık dalga gibi davranıyor ve girişim desenleri oluşturuyor da Salı günü tek bir yarıktan geçen fotonu yakalamaya çalıştığımızda parçacık gibi davranıyor? Bohr’a ve Kopenhag yorumunun taraftarlarına göre ışık aynı anda iki halde birden, yani hem dalga hem de parçacık olarak bulunur. Ölçüm yapıldığında ise bu iki kıyafetinden birini giyinir. Yani aslında onu nasıl ölçmek istediğimize karar verdiğimizde, onun alacağı görünümü biz önceden seçip belirlemiş oluruz.
Karar oluşturma sürecinin bu noktasında, yani parçacık ya da dalga özelliğinin sabitlendiği anda “dalga fonksiyonu çöktü” denir. Schrödinger dalga fonksiyonunun içerdiği tüm sonuçların olasılıkları çöker ve gerçekleşen sonucun dışındaki her şey kaybolur. Bohr’a göre, bir ışık ışınının orijinal dalga fonksiyonu, dalga ya da parçacık kıyafetine bürünme olasılıklarını içinde barındırır. Ölçüm yaptığımızda bunlardan biri olarak görünür – bir biçimden diğerine geçiş yaptığı için değil, aynı anda gerçekten ikisi birden olduğu için. Kuantum elmaları ve portakalları yoktur; ikisinin melezleri vardır.
Fizikçiler Bohr’un sunduğu yorumdan beri kuantum mekaniğinin ne anlama geldiğini sezgisel olarak kavramakta zorlanır. Bohr kuantum dünyasını kavrayabilmek için kara tahtaya geri dönmemiz gerektiğini ve günlük yaşamda alışık olduğumuz şeylerden faydalanamayacağımızı ileri sürmüştür. Kabul etmeliyiz ki kuantum dünyası hiç alışık olmadığımız, farklı ve tuhaf bir yerdir.
Belgesel : Kuantum Fiziğinin sırları – Jim Al Khalli
Kaynak
tr.sodiummedia.com/4003772-what-is-the-copenhagen-interpretation
nkfu.com/kopenhag-yorumu-nedir-gozlemci-deneylerin-sonucunu-degistirir-mi/
popüler science dergi
