Interpretace Bohm z kvantové mechaniky (ve zkratce „Debb“) byl formulován v roce 1952 fyzikem David Bohm . Toto je vývoj teorie pilotních vln, kterou si představil Louis de Broglie v roce 1927 . Je také známa pod jmény ontologické interpretace a kauzální interpretace .
Bohmova teorie je někdy považována za kvantovou teorii se skrytými referenčními proměnnými , ačkoli tento popis odmítají všichni Bohmianští fyzici, včetně Johna Stewarta Bella a dalších fyziků a filozofů. Má v úmyslu poskytnout realistickou a deterministickou vizi kvantové mechaniky, na rozdíl od kodaňské interpretace .
De Broglieova teorie pilotní vlny a její následný vývoj Bohmem byly po dlouhou dobu během výcviku fyziků ignorovány a byly nazývány „metafyzika“, protože přímo zpochybňovala dominantní interpretaci Kodaně . John Bell , který odhalil význam nelokality v kvantové fyzice, poukázal na:
„Proč mi tedy Born o té„ pilotní vlně “neřekl?“ Kdyby jen poukázat na to, co se jí stalo? Proč to von Neumann neuvažoval? Ještě mimořádnější, proč lidé pokračovali v předkládání důkazů o nemožnosti po roce 1952 a až v roce 1978? Takže i Pauli, Rosenfeld a Heisenberg mohli jen těžko vytvořit devastující kritiku Bohmovy teorie, než ji odsoudit jako „metafyzickou“ a „ideologickou“? Proč je obraz pilotní vlny na hodinách ignorován? Nemělo by se to učit jako jediné řešení, ale jako protijed na převládající sebeuspokojení? Chcete-li ukázat, že neurčitost, subjektivita a indeterminismus nám nejsou vnucovány experimentálními fakty, ale vycházejí ze záměrné teoretické volby? ".I dnes zůstává teorie „deBB“ (de Broglie-Bohm) málo známá. Profesor Cavendish Laboratory of Cambridge , Mike Towler (v) , poznamenává:
"Již v roce 1924 měl Louis de Broglie podstata myšlenky a ve skutečnosti představil víceméně úplnou matematickou teorii na slavné konferenci Solvay v roce 1927. Jak byl rozdrcen Heisenberg / Pauli / Bohr, který způsobil, že opustil svou teorii, dokud ji Bohm nedostal zpět, je fascinující příběh. Stejně jako skutečnost, že Bohm byl zase ignorován a nesprávně interpretován, dokud průzkum Bell nevede druhý k jeho nechvalně známé nerovnosti, kterou - na rozdíl od všeobecného přesvědčení - lze považovat za důkaz teorie pilotních vln, a nikoli za její vyvrácení. I dnes [2008] je relativně málo lidí, kteří o teorii vůbec slyšeli. ".V této teorii jsou částice doprovázeny vlnou, která vede jejich cestu, proto se jedná o pilotní vlnu. Matematicky je pilotní vlna definována stejným způsobem jako vlnová funkce kvantové mechaniky. Vliv pilotní vlny je charakterizován ve formě kvantového potenciálu , odvozeného z vlnové funkce , působícího na částici stejným způsobem jako elektrické pole. Pilotní vlna tedy řídí pohyb částice podle Schrödingerovy rovnice .
Tato teorie uvádí, že vývoj chování částic probíhá pravidelně v průběhu času, takže nedochází ke zhroucení vlnové funkce . Souhlasí s kritikou Alberta Einsteina, že kvantová mechanika interpretovaná kodaňskou školou není úplná.
Přesněji, Bohm charakterizuje svou teorii následujícími čtyřmi vlastnostmi:
1. Vlnová funkce je považována za skutečné a objektivní pole , a nikoli za čistě matematickou entitu.
2. Předpokládáme, že existují - nezávisle na tomto poli - částice, které mají v prostoru souřadnice, které jsou vždy dobře definované a které se vyvíjejí deterministickým způsobem.
3. Určuje se rychlost těchto částic , kde m je hmotnost částice, a S je fázová funkce získaná zápisem vlnové funkce jako , přičemž S a R jsou skutečné.
4. Předpokládá se, že částice reaguje nejen na klasický potenciál, ale také na další „ kvantový potenciál “ . Tato vlastnost je ekvivalentní vlastnosti 3.
Tyto čtyři vlastnosti definují „deterministickou verzi“ teorie publikované v roce 1952. „Stochastická verze“, kterou představili Bohm a Vigier v roce 1954 a kterou Bohm představil jako „definitivní“, je charakterizována takto definovanou pátou axiomou:
5. Pole je ve skutečnosti ve stavu náhodné a chaotické fluktuace, takže hodnota definovaná Schrödingerovou rovnicí představuje průměr těchto fluktuací. Tyto fluktuace pocházejí ze základní úrovně, stejně jako fluktuace v Brownově pohybu pocházejí z hlubší atomové úrovně.
Tato interpretace kvantové mechaniky se nazývá teorie se skrytými proměnnými , ačkoli její zastánci toto jméno odmítají. John Stewart Bell , hlavní Bohmian až do 90. let, zvolal:
"Absurdita spočívá v tom, že tyto teorie se nazývají teorie" skrytých proměnných ". To je absurdní, protože zde ve vlnové funkci nenajdeme obraz viditelného světa a výsledků experimentů, ale v těchto doplňkových „skrytých“ (!) Proměnných. (...) Nejskrytější z proměnných, na tomto obrázku pilotní vlny, je vlnová funkce, která se nám projevuje pouze vlivem na doplňkové proměnné. "Jean Bricmont shrnul Bohmovu teorii tímto vzorcem:
"Jak uniká Bohmova teorie různým větám o nemožnosti?" Je to zaměnitelně jednoduché: zde jsou „skryté proměnné“ jednoduše pozicemi částic. Je to teorie hmoty v pohybu. Nikdy nebyl předložen žádný argument, který by ukázal, že zavedení těchto proměnných nebylo možné. "Ještě před demonstrací porušení z Bellových nerovností , které zakazují místní teorie se skrytými proměnnými, tento výklad nejen předpokládat, non-lokalitu ( Bell skutečně ukázal, že kvantová mechanika byla by nature non-local), ale dělal to explicitní: „. Je to zásluha de Broglie-Bohmovy verze, která přináší nelokálnost tak výslovně, že ji nelze ignorovat. "
Pokud je teorie deterministická, jak se vypořádá s pravděpodobnostním charakterem rovnic kvantové mechaniky? Dürr, Goldstein a Zanghì (1993) vysvětlují, že to, co se v každém experimentálním kontextu jeví jako náhodné, v bohmianském vesmíru tomu tak není . The Born statistické zákony místní projevy univerzální kvantové rovnováze.
Každá předpověď potvrzená Bornovými zákony současně nepotvrzuje, že kvantový svět je rozhodně podrobně nepředvídatelný; potvrzuje obrácením referenčního rámce, že náhodný je okamžik experimentu a specifické částice studované v tomto daném okamžiku. V Bohmianově fyzice existuje apriorně pouze jedna vlnová funkce: funkce vesmíru .
Podobně je potvrzen Heisenbergův princip neurčitosti (nebo nejistoty) , ale ne v tom smyslu, v jakém je obecně chápán (nemůžeme znát rychlost a polohu částice, protože neexistuje ve skutečnosti přesně částice a trajektorie) , ale duální entita, popsaná antinomickými pojmy, dualita vln-částice ), ale v tom smyslu, že jakékoli „měření“, jakýkoli experiment, je ve vesmíru částic obdařených deterministickými trajektoriemi zapsáno neurčeným způsobem.
Tváří v tvář paradoxu Youngových štěrbin (viz níže) má částice informace týkající se celého aparátu; částice „ví“, když je některá ze štěrbin zablokována. Nestačí jen říci, že částice prochází jedinou štěrbinou (podle Bohmova modelu se tak děje). Událost je zcela definována dvojicí částicový a kvantový potenciál . Basil Hiley, Bohmův kolega, popisuje částice jako srdce a kvantový potenciál jako jakýsi „ blob “ obklopující tuto částici, který drží nebo je definován informací o celém aparátu obklopujícím částici. Entitami studovanými Bohmovou teorií je tato vazba mezi částicemi, jak je (já) známe, a kvantovým potenciálem . Druh pulzací mezi místním a nelokálním oživuje svět částic.
Pojem informace je zásadní pro pochopení tohoto kvantového potenciálu . Ve skutečnosti, na rozdíl od polí známých ve fyzice, není to síla pole, ale jeho tvar, který určuje jeho působení. Jeho působení se se vzdáleností nesnižuje. Spíše je to analogické s formální příčinou , jak ji definoval Aristoteles .
Není pochyb o antropocentrických informacích existujících Duchem (nebo systémem ustanoveným experimentátorem), které by je zadržovaly, ale o informacích o procesu zápisu ve formách, zvaném holomovement .
„ Pokud se podíváme na pozici Nielse Bohra (...), argumentuje se tím, že kvůli problému oddělit pozorované od pozorovacího aparátu (...) se musíte vzdálit od mechanismu do nějakého druhu organismu nebo organismus. V tomto kontextu můžete stále udržovat částice s vlnou ovlivňující částice. Zdá se, že vlna má nyní novou kvalitu; je to jako informační pole . Ale když přejdete na relativitu, i tento pohled je obtížné udržet. Nejsme si jisti, zda existuje stálá struktura elektronů a zda vždy sledují kontinuální trajektorie. Možná to zahrnuje něco hlubšího. Přístup s vlnovými funkcemi byl zachován, protože se mu podařilo poskytnout KINDU ontologie, ale individualitu nebylo možné zařadit do karteziánské kategorie. Existuje rozpor. David Bohm a já jsme řešili otázku alternativních kategorií pro QM . V této souvislosti měl Bohm představu implicitního a explikovaného řádu. Částice byla nyní řada odvíjejících se od hlubší struktury, kterou nazýváme holomovement. " - Basil Hiley."Pokud je nutné označit toto „vědomí“, které oživuje částice, Hiley (ne) bude mluvit o protovědomí . V bohmianském holismu jsou informace stejné povahy, a to jak na úrovni částic, tak v jiných oblastech (zejména biologie , filozofie mysli ). Z tohoto pohledu je proto termín „protoconsciousness“ používán k popisu částice v jejím prostředí moudře a nikoli metaforicky.
Kvůli zavedení tohoto kvantového potenciálu na základě pojmu informace je Bohmova teorie, přísně vzato, teorií o mysli a hmotě.
Jak zdůrazňuje Bohm, pojem aktivní informace není nový, je to jeho použití v oblasti částicové fyziky. Mezi čtyřmi aristotelskými příčinami je to formální příčina, která odpovídá aktivním informacím Bohma. Pokud byla vysvětlena pojetí tlačení a tahání v klasické fyzice, bylo v těchto pojmech pochopeno mnoho dalších jevů mimo oblast fyziky, neznamená to podle Bohmianů, že se jedná o nejzákladnější formu interakce: informace se v molekulární biologii i v sociologii jeví jako vysvětlující.
David Peat shrnuje:
"Na rozdíl od všech ostatních potenciálů má [kvantový potenciál účinky], které nezávisí na síle nebo" velikosti "potenciálu, ale pouze na jeho tvaru. Z tohoto důvodu mohou vzdálené objekty silně ovlivňovat pohyb elektronu. “Aktivní informace o Bohmova teorie je princip při práci v subatomární světě, ale je také přítomný v dalších oblastech:
Obraz hologramu je obzvláště výmluvný. Holografický talíř zobrazující jablko ve třech rozměrech, pokud je rozdělen na dvě poloviny, nebude ukazovat dvě poloviny jablka, ale dvě jablka. Opakování procesu nic nezmění, jablko zůstane v tolika kopiích, i když s postupnou ztrátou rozlišení obrazu. Každá část desky obsahuje všechny informace o celku a je uspořádána podle celku. Informace je aktivována průchodem světla deskou (deskami) .
Tento vzdálený vliv je jednoduchým způsobem demonstrován na následujícím zařízení.
Pokud v Youngově zařízení používajícím nabité částice umístíme do prostoru přísně ohraničené magnetické pole, izolované tak, aby se nerozšířilo na částice emitované zařízením, interferenční obrazec pozorovaný na l Obrazovka se změní, jako by toto magnetické pole rozšířené na částice procházející štěrbinami. Zdá se tedy, že částice „vědí“, že existuje magnetické pole, i když technicky to „není“ v jejich cestě. Ještě překvapivější je, že změny v magnetickém poli budou měnit vzor interference. Jde o experimentální demonstraci tohoto kvantového potenciálu , který informuje částici na celém experimentálním zařízení, aniž by došlo k jakékoli elektromagnetické interakci.
Když se Youngův štěrbinový experiment provádí pomocí bodového zdroje, interferenční obrazec se vytváří postupně, bod po bodu, přičemž každý emitovaný foton doplňuje obrazec. Tento údaj lze teoreticky vytvořit pouze tehdy, když každý foton ruší sám sebe. Nejčastěji přijímané kvantové teorie založené na principech kvantové superpozice a dekoherence proto předpokládají, že foton prochází oběma štěrbinami současně.
Bohm a De Broglie místo toho navrhují, že částice prochází pouze jedním ze dvou otvorů. Na druhou stranu pilotní vlna prochází dvěma otvory a zasahuje sama do sebe. Foton, který je veden pilotní vlnou a tato tvoří interferenční obrazec, se ocitne ve formování „navzdory sobě“ interferenčního obrazce vytvořeného pilotní vlnou.
V roce 2011 se zdá , že experiment Steinberga et al., Kvalifikovaný jako průlom ve fyzice v roce 2011 ( Fyzikální průlom roku ), reprodukuje trajektorie předpovídané teorií De Broglie-Bohm.
Různé práce se domnívají, že tento experiment naznačuje, že částice skutečně mají trajektorie a jsou vedeny pilotní vlnou (nebo kvantovým potenciálem).
Youngův paradigmatický štěrbinový experiment je tak podivný, že ho Feynman považoval za zásadní pro pochopení nebo alespoň obavu z kvantového světa. Na základě de Broglie-Bohmovy interpretace se vědcům podařilo ukázat chování podobné chování částic před tímto zařízením, ale s kapkami kapaliny miliónkrát většími než dosud největší studovaná molekula. “Nyní v této souvislosti fulleren ( 60 atomů uhlíku).
Když se kapalina míchá svisle, nahoru a dolů, při určité rychlosti se na povrchu tvoří Faradayovy vlny , které tvoří pravidelné vzory. Tým Yves Couder v sérii experimentů sledoval chování kapek uložených na kapalině míchané těsně pod prahem, který tvoří Faradayovu vlnu, a aby tyto kapky mohly zůstat neomezeně viset nad povrchem kapaliny. Jsou-li vytvořeny dvě nebo více suspendovaných kapek, „komunikují“ prostřednictvím svých „vlnových polí“ na dálku a vytvářejí páry a vzory a přijímají koordinované trajektorie (fotografie a analýzu této série studií viz Bush (2010)) . Couder a Fort poté podrobili tyto krvinky o velikosti milimetru adaptovanému Youngovu štěrbinovému experimentu. Pozorovali, že kapky, i když prošly pouze jednou štěrbinou, postupně vytvářely interferenční obrazce („samy se sebou“), stejně jako částice v takzvané kvantové škále. Podle vědců a Johna WM Bushe, matematika na MIT, vlny, které pohánějí tyto kapky, které jsou mnohem masivnější než fulleren, jsou přísně řečeno pilotní vlny:
"Hlavním lákadlem (de Broglie-Bohmovy teorie) je to, že obnovuje realismus a determinismus v kvantové mechanice, jeho slabinou je, že fyzikální podstata tohoto pole pilotních vln zůstává nejasná." V době, kdy byla teorie pilotních vln vyvinuta a nahrazena kodaňskou interpretací, která by se stala standardní interpretací, neexistoval makroskopický analog pilotní vlny, z něhož by bylo možné čerpat inspiraci. Nyní je tomu tak. "Tyto kapky jsou také schopny překonat neprůchodné bariéry v newtonovské fyzice díky tunelovému efektu , ale to není nejpozoruhodnější. Otočením pánve na sebe Couder a kolegové zjistili, že kapky putovaly pouze na stanovených drahách, analogicky, jak zdůrazňuje Bush, s tím, co dalo jméno kvantové fyzice, totiž skutečnosti, že subatomární částice se vyvíjí pouze na stanovených, kvantifikovaných orbitaly. Vysvětlující potenciál de Broglie-Bohmovy teorie je ilustrován ve videu publikovaném Harrisem a Bushem
Kodaňská škola | Bohmova teorie |
---|---|
Vlnová funkce je matematická a abstraktní entity, která shrnuje všechny vědomosti, které člověk může mít na kvantového systému. | Vlnová funkce je objektivní a reálná a určuje polohu a rychlost částic. David Bohm se do této polohy vrátí po roce 1952 a popře objektivní aspekt vlnové funkce a trajektorie. |
Hodnota jakéhokoli pozorovatelného je v době měření stanovena zásadně náhodně a před měřením nemá stanovenou hodnotu nebo dokonce existenci. Žádná představa o trajektorii . | Poloha a rychlost částice mají určenou hodnotu a existenci i bez míry. Pojem trajektorie je platný. |
Princip neurčitosti Heisenberg neurčitosti vyžaduje zásadní hodnotu pozorovatelný. | Princip neurčitosti odráží nevyhnutelný statistický rozptyl v měření doplňkových proměnných v soustavě systémů. Pozorovatelné objekty mají ve skutečnosti přesné hodnoty. |
Spin je moment hybnosti nebo energie jsou pozorovatelné jako ostatní. | Spin, moment hybnosti nebo energie jsou proměnné, které nejsou spojeny s částicemi, které před měřením nemají stanovenou hodnotu, na rozdíl od polohy / rychlosti částic. Spin je účinek spojený s vlnovou funkcí, a nikoli s částicemi, a měření proto zcela závisí na experimentálním nastavení, které ovlivňuje celkovou vlnovou funkci. Měřicí zařízení má aktivní roli, která zdokonaluje a potvrzuje intuici Nielse Bohra, který si myslel, že měřicí zařízení působilo na systém během redukce vlnového paketu. Skutečnost, že určité fyzikální vlastnosti nemají žádnou vlastní existenci a neexistují předem existující měření, není pro Bohmovu teorii jedinečná, což bylo matematicky prokázáno ze standardního formalismu kvantové mechaniky v případě spinové projekce, například podle Greenbergera , Horne a Zeilinger. Specifické pro Bohmovu teorii z roku 1952 je to, že tvrdí, že umístění částice a její trajektorie jsou vnitřní vlastnosti, které nezávisí na měřicím zařízení. |
Základní neurčitost v důsledku interakce s měřicím přístrojem a dokonce i počátečních podmínek vesmíru. | Deterministický chaos. Neurčitost vyplývá z nesčetných příčin, a to nejen z interakce s měřicím přístrojem, ale dokonce iz počátečních podmínek vesmíru. Znalost počátečních podmínek vesmíru by apriorně umožnila vědět všechno, protože teorie je deterministická, ale v praxi je to nemožné. |
Redukce vlnového balíku je nutné modelovat koncept měření. | Žádná redukce vlnového paketu: teorie je deterministická, princip kvantové superpozice neplatí a vždy platí pouze jedna hodnota pozorovatelné. Nepředvídatelnost měření pochází pouze ze základní neurčitosti počáteční vlnové funkce. |
Částice, které lze v zásadě nerozeznat, což ospravedlňuje Bose-Einsteinovu statistiku . | Částice vždy ontologicky odlišné, je to nelokalita teorie, která ospravedlňuje Bose-Einsteinovu statistiku vlivem na dálku. David Bohm popírá toto ontologické rozlišení po roce 1952. |