6. До точної інтерпретації квантової теорії

1 A. Land?, New Foundations of Quantum Mechanics, 1965. - 8 E. Schrodinger, Memoires sur la m & hanique ondulatoire, Gouthier-Villars, Paris, 1933, p. XIV,

зустрічаються ні як первинні, вихідні, ні як похідні поняття; отже, вони не повинні фігурувати в будь-яких теоремах. Головна причина того, що ці класичні аналогії все ще відіграють важливу роль у дискусіях з підстав квантової механіки і навіть квантової електродинаміки, полягає, мабуть, у своєрідній інерції мислення.

Хоча більшість з нас ясно розуміє, що квантові теорії - це карта новій території, ми впертістю у спробах зрозуміти її за допомогою класичних термінів, приблизно так само як Колумб назвав Індією відкриті їм острова, бо не усвідомлював всієї новизни свого відкриття. Ми знаходимо зручним називати ф хвильової функцією і малюємо образи хвильових фронтів тільки для того, щоб вказати, що «хвиля» є комплексна функція і вона потрібна нам для того, щоб мати відомості про найбільш ймовірний знаходженні частки. Ми знаходимо інтуїтивно прийнятним називати рівняння Шредннгера хвильовим рівнянням, однак вважаємо за необхідне додати, що воно визначає поширення ф в заходів ном просторі. Ми знаходимо зручним говорити про дифракції частинок на кристалі (чому не про зіткнення хвиль?) І про фазовий зсуві частинки, асоційованої з хвилею, який породжений деяким зовнішнім полем. Ми зберігаємо нагромадження суперечностей, сподіваючись на те, що принцип додатковості, подібно сповіді, відпустить наші гріхи.

Але ми можемо зробити ще краще. Ретроспективно і при певній винахідливості можна заново сформулювати класичну фізику способами, що нагадують способи квантової теорії. Так, можна сформулювати класичну механіку частинок в рамках формалізму Гамільтона-Якобі як хвильову теорію, що має справу з поширенням фіктивної хвилі, побудованої за допомогою рішення рівняння руху. Якщо будуть потрібні класичні аналоги вторинного квантування, те вони також можуть бути представлені Коротше кажучи, точно так само, як майже будь-яка нерелятивистская квантовомеханічна формула може бути

1 Див: R. Bourett, Physical Letters. 1964. vol. 12, p. 323, а також: R. Schiller, in: Delaware Seminar in the Foundations of Physics (ed. M. Bunge), Spirnger-Verlag, New York, 1967, помилково інтерпретована в класичних термінах, так і будь-яка класична формула може бути переформульована (псевдо) квантовим чином. На жаль, мало які з цих запізнілих аналогій являють собою щось більше, ніж просто формальну гру. Вони рідко призводять до нового розуміння і ніколи,, не дають нових конкретних передбачень.

Уникнути цього клубка протиріч, неясностей і метафор досить просто: потрібно розглядати мікросистеми як цілком язичницькі індивіди. Тому їх слід було б назвати язичницькими іменами, такими, як квантон (ім'я сімейства), і родовими іменами: Гілон (від VXTJ - речовина) і Педіон (від nediov - поле). Навіть найменування розглянутих теорій, ймовірно, могли б бути змінені, наприклад, на гілоніку (= квантовій механіці), педіоніку (= квантової теорії поля) і кван-тику (єдність перших двох). Зрештою, квантова теорія є удачливою вискочкою, і їй необхідно тому нове нмя, яке приховує її походження.

Звичайно, питання не лише в назвах: класичні концепції повинні бути або переосмислені, або видалені з квантової теорії, якщо вони не функціонують в ній так само, як н в класичній фізиці. Так, в елементарній теорії поняття маси, заряду і електромагнітного поля - класичні. З іншого боку, наприклад, оператор положення частинки, вже щось інше: V позначає просто крапку в конфігураційному просторі, і якщо нам не дано розподілу ймовірностей, то конкретне значення х нічого не говорить нам про локалізацію квантона. Лише середнє квантовомеханічної значення х, отримане за допомогою щільності ймовірності, буде відповідати класичній координаті положення, що доводиться як формальною структурою поняття, так і формальної аналогією між відповідними рівняннями руху. Підстави квантової механіки і квантової теорії поля можуть і повинні бути викладені без допомоги класичних аналогій і уявлень про ідеальні вимірах, точно так само як в даний час термодинаміка формулюється без фіктивного теплорода і звернення до циклам тепло * виття машини.

Тільки в тих випадках, коли шукають класичні або Напівкласична граничні відповідності та застосовують загальну теорію до розгляду окремих випадків, їм ^ ють право знову звертатися до класичної фізики. Ми можемо спробувати знайти квантові тлумачення класичних формул і, навпаки, класичні аналогією квантових формул. (Деякий вираз С може бути названо класичної аналогією квантовотеоретіческого вираження Q, якщо і тільки якщо С і Q гомологични в формально аналогічних формулах або З буде граничним відповідністю Q.) Ми також користуємося класичної фізикою, коли гіпотетично вводимо квантові ГАМІЛЬТОНІАН або лагранжіан. Запозичення їх з класичної фізики і переписування в квантово-механічних термінах за допомогою евристичних правил є законною практикою, за допомогою якої можна отримати нові ГАМІЛЬТОНІАН, які не можна пояснити в класичних термінах. (Проте запозичення не виправдується в двох важливих випадках: коли класичний гамильтониан не може бути однозначно сімметрізірован і коли розглядаються істотно нові взаємодії, наприклад обмінна взаємодія.) У всякому разі, незалежно від того, має чи ні квантова формула деяку класичну анало-, гію, її слід було б інтерпретувати не в класичних термінах, а так, як це диктується інтерпретаційними аксіомами теорії.

Точна й об'єктивна інтерпретація приписується будь-якої фізичної теорії шляхом зіставлення її з будь-яким з референціальних первинних символів деякого фізичного об'єкта - сутністю, властивістю, ставленням або подією, а не з уявної картиною або людськими діями. Так, вектор стану не є властивість, що інтерпретується як хвильове поле (у стилі електромагнітного поля) або як якийсь носій інформації, а властивість, що представляє певний стан розглянутої системи, точно так а1 як у статистичній механіці кожний стан системи, що містить N тіл, відображається в точку у відповідному 6ЛГ-вимірному фазовому просторі. Той факт, що еволюція стану системи описується (у формалізмі Шредінгера) деяким рівнянням, що нагадує хвильове рівняння, ще не доводить правомірність субстанциальной аналогією, і це тим Боде вірно, якщо згадати про існування багатьох інших альтернативних метафоричних інтерпретацій х.

Положення дід в області підстав визначає сі-гуацію і в прикладній області. Хоча мислення по ана «погнили і плідно для початку, в кінцевому рахунку воно призводить до плутанини. Показовим прикладом служить Георія багатьох частинок з її двадцятьма, або близько того, квазі частка мі і псевдочастіцамі. Так, за аналогією з електромагнітним полем було висловлено припущення, що звукові хвилі є квантованими, то гсть що кінетична енергія пружного напруги твердого тіла дорівнює цілому числу звукових квантів або jiOHONQP? Ця гіпотеза була далі використана, наприклад, в теорії загасання ультразвуку в твердому тілі, юлучівшеЙ хороше емпіричне підтвердження. Од-їако дана аналогія все ж поверхнева, хоча і плідна. У го час як фотон є констітуенти електромагнітного поля і може існувати самостійно і незалежно від свого джерела, фонон НЕ івляется настільки незалежним. Він являє собою: войства складної системи. Вільних фононів не існує. Подібним же чином йде справа з іншими гвазічастіцамі і так званими резонансами в тео-) ии елементарних частинок. Це стану речей, а не іезавісімьіе речі. Припускаючи, що резонанси ведуть: ебя подібно частинкам або як якби вони були приватними, дана аналогія допомагає поглибити наше розуміння ше, бо спирається на готовий концептуальний меха-іізм. Стверджуючи ж, що вони є частинками, ана-югія втрачає сенс, бо в цьому випадку відсутні? АГАЛЬНІ характеристики частки, такі, як неза-юе існування, локалізація і маса. Однак у со-іременной фізичній літературі таких речей велике

4НОЖЄСТВО.

'М. Bunge, American Journal of Physics, 1956, vol. 24, p. 272.

Інформація, релевантна " 6. До точної інтерпретації квантової теорії "

1. Аналогія і додатковість
   інтерпретації нових формул. Обчислювальної - для вирішення обчислювальних проблем за допомогою аналогій (наприклад, електричні моделі механічних систем). Експериментальною - для вирішення проблем емпіричної перевірки шляхом Оперування тими чи іншими аналогами, зокрема копіями та моделями (наприклад, експериментальний аналіз напружень в сталевих тілах на прозорих пластикових моделях). Ми
   
2. 9. Висновок
   інтерпретації та пояснення, вона уникає інтерпретацій
   
3. Передмова автора
   інтерпретації самих себе або ж їх необхідно доповнювати інтерпретаційними припущеннями, і якщо так, то як ці припущення слід формулювати? - Що описують фізичні теорії: фізичні системи або лабораторні операції, або і те й інше, або ні те, ні інше? - Як слід вводити основні (basic) поняття теорії: шляхом посилань на вимірювальні операції, або за допомогою ясних
   
4. 1. Блукання в тумані
   інтерпретацією. Звичайна інтерпретація квантової механіки, відома під назвою 'Копенгагенської доктрини, була розроблена декільком ми титанами, які створили цю теорію: Бором, Гейза-бергом, Борном, Дираком, Паулі і фон Нейманом. Ця доктрина, або, скоріше, сімейство доктрин, добре відома фізикам. Більшість з нйх, мабуть, не усвідомлює повністю, що Копенгагенська доктрина неспроможна-
   
5. 2J. Вектор стану
   інтерпретація функції ф може бути доведена на підставі певної множини постулатів. З цієї причини вона не є інтерпретацією ad hoc. Отже, її можна уникнути, залишаючись у той же час в рамках стандартного формалізму квантової механікі1. З іншого боку, немає згоди в тому, амплітудою ймовірність чого є ф. Одні відносять функцію ф до деякої індивідуальній системі,
   
6. 4. Відновлення об'єктивності
   точної швидкості і характеризуються точними розподілами положення та імпульсу (див. § 2). Цього достатньо, щоб розсіяти додаткове хмара квантової логіки. Але не необхідно: несумісні висловлювання зустрічаються на кожному кроці, і цілком достатньо звичайної логіки (двозначне числення предикатів) для оперування такими твердженнями. Якщо кон'юнкція двох висловлювань помилкова, то все,
   
7. 2. Корпускулярно-хвильовий дуалізм в оптиці
   квантової електродинаміки в 1927 році для пояснення фактів в області оптичних явищ використовувалися дві взаємно несумісні сукупності ідей: польова теорія Максвелла і безліч припущень (навряд чи їх можна назвати гипотетико-дедуктів- вими системами), що групувалися навколо фотонної гіпотези. Припускали, що природа світла повинна бути дуальної, і ця дуальність часто розглядалася
   
8. 32. Ізоморфізм і гомоморфізм
   квантової механіки) і матричної механіки (або гейзенбергівських «картини» квантової механіки). Однак існуючий доказ ізоморфйзма аж ніяк не є строгим, оскільки для цього з самого початку потрібно представити розглянуті теорії в аксіоматичної формі, а потім ввести ad hoc якесь визначення ізоморфізму теорій. Але жодне з цих умов не була виконана, коли
   
9. 6Х Копенгагенська точка зору
     квантова механіка є не більш вичерпної теорією, аніж класична механіка (під якою мається на увазі механіка матеріальної точки). Це думка обгрунтовується тим, що у квантовій механіці нібито не має сенсу говорити про будь микросистеме, скажімо, про деяке атомі, як про речі самої по собі. Згідно Бору і його послідовникам 1, слід завжди говорити лише про єдине, цілісному
   
10. 3. Ясна видимість
      інтерпретаційні гіпотези, ко-ч торие суть не просто правила позначення, а й коррек-| тіруемие припущення і не «операціональні визна-j лення», а об'єктивні, незалежні від спостерігача] гіпотези. Подібно будь-який інший теорії, квантова меха-J ника містить теоретичні поняття, які мають емпі-| рической інтерпретації, тобто такі поняття, які не можна ввести за допомогою
    
11. 5. Зліт і падіння додатковості
      точної нещодавно вийшла роботі Ньютона - присвяченій проблемі розсіювання, 1 G. Beck and Н. Nussenzveig, Nuovo Cimento, 1958, v. 9, p. 1068. 1 R. G. Newton, Scattering Theory of Waves and Particles, McGraw-Hill, New York, 1966. стандартні уявні експерименти, які ми зустрічаємо в дискусіях з квантової теорії, взагалі не розглядаються. (З іншого боку, як не дивно, цей
    
12. 5.4. Теоретична перевірка
      квантова механіка тягне за собою революцію в логіці, є необгрунтованим. Квантова механіка, якщо її аксіоматизована, передбачає певні математичні теорії зі «вбудованою» в них звичайною логікою. Далі, якби квантова механіка підпорядковувалася своєї власної логіці, то її не можна було б об'єднати з класичними теоріями, наприклад з теорією Максвелла, з тим щоб вивести
    
13. 8. На шляху до нової філософії фізики
      точної філософії, зокрема в логіці і семантиці. Граничні умови. Нова філософія фізики повинна максимально використовувати філософську традицію, критично асимілюючи її. Нова філософія фізики знаходиться в процесі становлення. Її приклади будуть дані в різних місцях нашої книги. Поки ж перерахуємо ті проблеми, які досліджуються в дусі нової філософії. Це дозволить краще показати
    
14. ЗЛ. Стандартне опис вимірювання
      квантової механіки », в якій сказано ^ хоча н невірно, майже все необхідне для аксіоматикою чес кого і несуперечливого формулювання квантової! механіки. Мабуть, саме тут спостерігач вперше] став основною фігурою в описі експериментальних! ситуацій. Фон Нейман ясно сказав, що під наблюдатеся-1 лем він має на увазі не тільки вимірювальний приладу а й людини, що володіє