בעיית הפרשנות של מכניקת הקוונטים

1. בעיית הפרשנות של מכניקת הקוונטים שחר דולב – אוגוסט 2002

2. בראשית... • בסוף המאה ה-19 נותרו שלוש בעיות בפיסיקה • ניסוי מיכלסון-מורלי • קרינת גוף-שחור • האפקט הפוטו אלקטרי • (1) הביא לפיתוח תורת היחסות הפרטית • (2) ו-(3) הביאו לפיתוח מכניקת הקוונטים

3. ניסוי שני הסדקיםעם חלקיקים קלאסיים • החלקיקים פוגעים במסך בנקודות בדידות • החלקיקים מצטברים מול שני הפתחים

4. ניסוי שני הסדקיםעם גלים • הגל עובר בו זמנית דרך שני הסדקים • מתקבלת תבנית התאבכות התאבכות הורסת התאבכות בונה

5. ניסוי שני הסדקיםעם חלקיקים קוואנטיים • החלקיקים פוגעים במסך בנקודות בדידות • עוצמה נמוכה – בכל עת רק חלקיק אחד נמצא דרך • מתקבלת תבנית התאבכות ?

6. ניסוי שני הסדקיםעם חלקיקים קוואנטיים • כשאחד הפתחים חסום • לא מתקבלת תבנית התאבכות • כיצד יודע החלקיק מהפתח התחתון לא להראות תבנית התאבכות?!

7. משוואת שרדינגר • מדויקת ביותר • משוואת גלים • סופרפוזיציה – חלקיק אחד במספר מצבים • לינארית • לא כוללת מדידה • אי-הוודאות של היזנברג

8. עיקרון אי-הוודאות של היזנברג • ישנם צמדים של גדלים בטבע שאין אנו יכולים למדוד בוודאות מלאה בו זמנית אי וודאות במהירות אי הוודאות במיקום -

9. למה פרשנויות • כולן מתבססות על משוואת שרדינגר • לכולן אותן התחזיות לגבי תוצאות של ניסויים • לא ניתן להבחין ביניהן בניסוי! • נותנות פרוש שונה לישויות היסודיות המתוארות על ידי משוואת שרדינגר

10. פרוש קופנהגן • משוואת שרדינגר • פרוש סטטיסטי של בורן • קריסה, בעיית החבר של וויגנר • non-locality נוגדת את "רוח" תורת היחסות

11. x x x פרוש קופנהגן - EPR • ספין: • אם נסובב את המגנטים בזווית : שטרן-גרלך P =Cos2() P =1-Cos2()

12. x x x x פרוש קופנהגן - EPR • מערכת EPR: • הספין של שני החלקיקים תמיד זהה • אלא אם נסובב את אחד המגנטים

13. פרוש קופנהגן - EPR • טענת אינשטיין: • לחלקיקים יש ספין מרגע פליטתם • מכניקת הקוונטים אינה שלמה היות ואינה מכילה תיאור של ערכי הספין עד למדידה • טענת בוהר: • אין לדבר על הספין של החלקיקים עד לרגע בו הם נמדדים • ריאליזם אינו מתקיים בטבע

14. פרוש קופנהגן - אי-שיוויון בל • מסובבים מגנט ימין ב-300: 25% אי התאמה • מסובבים מגנט שמאל ב-300: 25% אי התאמה • מסובבים את שני המגנטים בכיוונים מנוגדים • 75% אי התאמה! • לא ניתן להסבר ריאליסטי ללא פעולה מרחוק • הוכיח באמצעים פיסיקליים טענה פילוסופית

15. פרוש בוהם • משוואת שרדינגר • חלקיק + גל (בניגוד להוכחה מתמטית!) • דטרמיניזם • אבדן הקשר בין תכונות פיסיקליות למציאות • תלות בפיזור הקדום של הגופיפים =

16. עולמות מרובים • משוואת שרדינגר • אין קריסה • פרוש סטטיסטי לא ברור • "נפשות מרובות" = +

17. דינאמיקה שונה, למשל GRW • משוואת שרדינגר + קריסה • לא מתיישב עם תורת היחסות! • בעצם לא פרשנות...

18. שני ווקטורים • משוואת שרדינגר בשני חלקים: אחד מהעבר לעתיד ואחד מהעתיד לעבר • התייחסות לתוצאות העתידיות

19. סתום ת'פה וחשב(Shut up and Calculate) • וויתור על ניסיון להסביר את העולם • תפישה פונקציונלית, מעשית של המדע

20. סיכום • מלבד הפרשנויות בעלות דינאמיקה שונה (GRW), אין אפשרות להבחין בין הפרשנויות השונות • בעצם, גם לפני מכניקת הקוונטים היו בעיות פרשנות (ניוטון, מקסוול) • בעיית הפרשנות מדגישה את חוסר האפשרות של הפיסיקה להסביר את המציאות