Apa itu Penafsiran Kopenhagen?

Mungkin tidak ada bidang sains yang lebih aneh dan membingungkan daripada mencoba memahami perilaku materi dan energi pada skala terkecil. Pada awal abad kedua puluh, fisikawan seperti Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, dan banyak lainnya meletakkan dasar untuk memahami alam alam yang ganjil ini: fisika kuantum.

Persamaan dan metode fisika kuantum telah disempurnakan selama abad terakhir, membuat takjub prediksi yang telah dikonfirmasi lebih tepat daripada teori ilmiah lainnya dalam sejarah dunia. Mekanika kuantum bekerja dengan melakukan analisis fungsi gelombang kuantum (didefinisikan oleh persamaan yang disebut Persamaan Schrodinger).

Masalahnya adalah aturan tentang bagaimana fungsi gelombang kuantum tampaknya bertentangan secara drastis dengan intuisi yang telah kita kembangkan untuk memahami dunia makroskopis kita sehari-hari. Mencoba memahami makna dasar fisika kuantum telah terbukti jauh lebih sulit daripada memahami perilaku itu sendiri. Interpretasi yang paling umum diajarkan dikenal sebagai interpretasi Copenhagen mekanika kuantum... tapi apa itu sebenarnya?

Gagasan sentral penafsiran Kopenhagen dikembangkan oleh kelompok inti perintis fisika kuantum yang berpusat di sekitar Kopenhagen Niels Bohr Lembaga melalui 1920-an, mendorong interpretasi fungsi gelombang kuantum yang telah menjadi konsepsi standar yang diajarkan dalam fisika kuantum kursus.

Salah satu elemen kunci dari interpretasi ini adalah bahwa persamaan Schrodinger mewakili probabilitas mengamati hasil tertentu ketika percobaan dilakukan. Dalam bukunya Realitas Tersembunyi, fisikawan Brian Greene menjelaskannya sebagai berikut:

"Pendekatan standar untuk mekanika kuantum, dikembangkan oleh Bohr dan kelompoknya, dan disebut Interpretasi Kopenhagen untuk penghormatan mereka, membayangkan bahwa setiap kali Anda mencoba melihat gelombang probabilitas, tindakan pengamatan menghalangi upaya Anda. "

Masalahnya adalah bahwa kita hanya mengamati fenomena fisik pada tingkat makroskopik, sehingga perilaku kuantum aktual pada tingkat mikroskopis tidak tersedia secara langsung bagi kita. Seperti yang dijelaskan dalam buku ini Enigma Kuantum:

"Tidak ada interpretasi Kopenhagen 'resmi'. Tetapi setiap versi meraih banteng dengan tanduk dan menegaskan itu sebuah pengamatan menghasilkan sifat yang diamati. Kata rumit di sini adalah 'pengamatan.' ...

"Interpretasi Kopenhagen mempertimbangkan dua bidang: ada bidang makroskopik, klasik dari alat ukur kita yang diatur oleh hukum Newton; dan ada bidang mikroskopis, kuantum atom dan hal-hal kecil lainnya yang diatur oleh persamaan Schrodinger. Itu berargumen bahwa kita tidak pernah berurusan langsung dengan objek kuantum dari bidang mikroskopis. Karena itu kita tidak perlu khawatir tentang realitas fisik mereka, atau kurangnya realitas fisik mereka. "Keberadaan" yang memungkinkan perhitungan efeknya pada instrumen makroskopik kita sudah cukup untuk kita pertimbangkan. "

Kurangnya interpretasi Kopenhagen resmi bermasalah, membuat rincian interpretasi yang tepat sulit untuk dipecahkan. Seperti yang dijelaskan oleh John G. Cramer dalam sebuah artikel berjudul "Interpretasi Transaksional atas Mekanika Kuantum":

"Terlepas dari literatur yang luas yang merujuk, membahas, dan mengkritik interpretasi Kopenhagen mekanika kuantum, tidak ada pernyataan ringkas yang mendefinisikan Kopenhagen penuh penafsiran."

Cramer melanjutkan untuk mencoba mendefinisikan beberapa ide sentral yang secara konsisten diterapkan ketika berbicara tentang interpretasi Kopenhagen, tiba di daftar berikut:

• Prinsip ketidakpastian: Dikembangkan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1927, ini menunjukkan bahwa ada pasangan variabel konjugasi yang tidak dapat keduanya diukur ke tingkat akurasi yang sewenang-wenang. Dengan kata lain, ada batasan absolut yang dikenakan oleh fisika kuantum tentang seberapa akurat pasangan tertentu pengukuran dapat dilakukan, paling umum pengukuran posisi dan momentum pada saat yang sama waktu.
• Interpretasi statistik: Dikembangkan oleh Max Born pada tahun 1926, ini mengartikan fungsi gelombang Schrodinger sebagai menghasilkan probabilitas suatu hasil dalam keadaan tertentu. Proses matematika untuk melakukan ini dikenal sebagai Aturan sejak lahir.
• Konsep saling melengkapi: Dikembangkan oleh Niels Bohr pada tahun 1928, ini termasuk gagasan dualitas gelombang-partikel dan bahwa runtuhnya fungsi gelombang dikaitkan dengan tindakan membuat pengukuran.
• Identifikasi vektor keadaan dengan "pengetahuan sistem": Persamaan Schrodinger berisi serangkaian vektor keadaan, dan vektor-vektor ini berubah seiring waktu dan dengan pengamatan untuk mewakili pengetahuan suatu sistem pada waktu tertentu.
• Positivisme Heisenberg: Ini mewakili penekanan pada diskusi semata-mata hasil yang dapat diamati dari percobaan, daripada pada "makna" atau "realitas" yang mendasarinya. Ini adalah penerimaan implisit (dan terkadang eksplisit) dari konsep filosofis instrumentalisme.

Ini sepertinya daftar yang cukup komprehensif dari poin-poin kunci di balik interpretasi Kopenhagen, tetapi interpretasi itu bukan tanpa masalah yang cukup serius dan telah memicu banyak orang kritik... yang layak ditangani sendiri secara individual.

Seperti disebutkan di atas, sifat yang tepat dari interpretasi Kopenhagen selalu agak samar. Salah satu referensi paling awal untuk gagasan ini adalah dalam buku Werner Heisenberg tahun 1930 Prinsip Fisik Teori Kuantum, di mana ia merujuk "semangat teori kuantum Kopenhagen." Tetapi pada saat itu juga benar-benar hanya penafsiran mekanika kuantum (meskipun ada beberapa perbedaan antara penganutnya), jadi tidak perlu membedakannya dengan namanya sendiri.

Itu hanya mulai disebut sebagai "interpretasi Kopenhagen" ketika pendekatan alternatif, seperti pendekatan variabel tersembunyi David Bohm dan Hugh Everett Banyak Dunia Penafsiran, muncul untuk menantang interpretasi yang telah mapan. Istilah "interpretasi Kopenhagen" umumnya dikaitkan dengan Werner Heisenberg ketika ia berbicara pada 1950-an menentang interpretasi alternatif ini. Ceramah menggunakan ungkapan "Interpretasi Kopenhagen" muncul dalam koleksi esai Heisenberg tahun 1958, Fisika dan Filsafat.