Was ist der große Unterschied zwischen der Böhmischen Mechanik und der Quantenmechanik?


Antwort 1:

Der große Unterschied, der die böhmische Mechanik von der Quantenmechanik unterscheidet, besteht darin, dass in der böhmischen Mechanik immer ein Teilchen und immer eine Welle vorhanden ist. Und die Welle ist nicht nur ein Teil der Mathematik (eine "Welle der Wahrscheinlichkeit"). Die Welle ist eine echte Welle. Die Partikel sind wie Surfer. Die Welle, die als "Leitwelle" bezeichnet wird, leitet die Partikel genauso wie eine Ozeanwelle die Surfer.

Natürlich gibt es viele Interpretationen der Quantenmechanik. Ich gehe davon aus, dass Ihre Frage den Unterschied zwischen der böhmischen Mechanik und der Interpretation betrifft, die in den meisten Universitätskursen gelehrt wird, nämlich die Kopenhagener Interpretation.

Die Kopenhagener Interpretation

Die Kopenhagener Interpretation beschreibt beispielsweise ein Elektron als wellenartig, wenn es nicht detektiert wird. In diesem unentdeckten Zustand wird es durch eine Gleichung beschrieben, die als "Wellenfunktion" bezeichnet wird. Bei der Detektion oder einer anderen Wechselwirkung wird das Elektron jedoch zu einem Teilchen. Dies ist ein Zusammenbruch der Wellenfunktion. Ein Elektron ist also manchmal eine Welle und manchmal ein Teilchen, aber niemals beides gleichzeitig.

Laut Kopenhagen ist das Elektron in seinem wellenförmigen Zustand keine echte Welle. Kopenhagen schreibt ihm keine physische Realität zu. Es bleibt dort in der Schwebe als nur ein mathematischer Ausdruck, eine „Wellenfunktion“. „Wellenfunktion“ bedeutet einfach eine Gleichung, die eine Welle beschreibt.

Max Born, der an der Entwicklung der Kopenhagener Interpretation mitgewirkt hat, nannte die Wellenfunktion eine "Wahrscheinlichkeitswelle". Ich habe gelesen, dass er vielleicht gedacht hat, dass sie eine Art Realität hat. Die meisten frühen Entwickler der Kopenhagener Interpretation, einschließlich Niels Bohr, glaubten jedoch, dass es keinen „Quantenbereich“ gäbe. Sie behaupteten, dass nichts über die Realität der Wellenfunktion gesagt oder gar gelernt werden könne. Es war nur ein mathematischer Ausdruck - ich wiederhole mich.

Was ist die Leitwelle, die herein winkt?

Laut Bohm kräuselt sich die Leitwelle durch ein neues Feld, das er "Quantenpotential" nennt. Das Quantenpotentialfeld kann im dreidimensionalen Raum nicht beschrieben werden. Stattdessen schlug Bohm vor, dass es einen mehrdimensionalen Raum einnimmt. In diesem mehrdimensionalen Raum beeinflussen alle Partikel alle anderen Partikel und bilden ein irreduzibles Ganzes. Dieser Aspekt der Theorie wird als "Nichtlokalität" bezeichnet.

Nichtlokalität ist nach Ansicht vieler Physiker auch eine Eigenschaft der Kopenhagener Interpretation. Es könnte beispielsweise einer Quantenverschränkung zugrunde liegen. Die Nichtlokalität der Kopenhagener Interpretation ist jedoch nicht so deutlich wie in der Böhmischen Mechanik. Die Stanford Encyclopedia of Philosophy beschreibt den nicht-lokalen Aspekt der böhmischen Mechanik wie folgt:

„Diese Nichtlokalität entsteht durch eine Wellenfunktion im Konfigurationsraum, eine Abstraktion, die entfernte Teilchen grob gesagt zu einer einzigen irreduziblen Realität kombiniert oder bindet. Wie Bell * betont hat,

„Dass sich die Leitwelle im Allgemeinen nicht im gewöhnlichen Dreiraum ausbreitet, sondern in einem Raum mit mehrdimensionaler Konfiguration, ist der Ursprung der berüchtigten„ Nichtlokalität “der Quantenmechanik. Es ist ein Verdienst der de Broglie-Bohm ** -Version, dies so deutlich herauszustellen, dass es nicht ignoriert werden kann. “(Bell 1980, Nachdruck 1987c: 115)

Quantenverschränkung ist ein Phänomen, das durch umfangreiche experimentelle Beweise gestützt wird. Es ist auch ein Phänomen, auf das sich das Quantencomputing stützt. Während sich Kopenhagen nicht dazu eignet, Verstrickungen zu erklären, kann es die böhmische Mechanik. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum Bell die explizite Nichtlokalität der böhmischen Mechanik als Verdienst ansah.

Andererseits fällt es vielen Physikern schwer, die explizite Nichtlokalität der böhmischen Mechanik zu akzeptieren. Es ist komisch. Dies mag ein Grund dafür sein, dass es sich nicht um eine populäre Interpretation handelt.

Ich möchte klarstellen, dass ich nicht vorschlage, dass die Böhmische Mechanik die bevorzugte Interpretation der Quantenmechanik ist. Ich finde, dass die Transaktionsinterpretation auch die Quantenmechanik in hohem Maße erklärt.

Hier finden Sie nähere Informationen zur Böhmischen Interpretation.

Fußnoten

* John Bell (1928–1990) war ein irischer Physiker, der zeitweise ein Befürworter der böhmischen Mechanik war. Er ließ sich davon inspirieren, eine der wichtigsten Entdeckungen der Quantenphysik und tatsächlich der gesamten Physik zu machen, das Bellsche Theorem. Nach dem Satz von Bell impliziert die Quantenverschränkung, dass unser Universum entweder durch einen Mangel an Lokalität, einen Mangel an Realismus oder durch beides gekennzeichnet ist. "Realismus" bedeutet, dass es eine objektive Realität gibt, die unabhängig von unserer Beobachtung existiert.

** Die Böhmische Mechanik wird auch als "De-Broglie-Böhm-Interpretation" der Quantenmechanik bezeichnet. In den 1920er Jahren entwickelte Louis de Broglie, Nobelpreisträger für Quantenphysik, die Mathematik einer realen Welle, die das Elektron leitet. Seine Theorie wurde von frühen Quantenphysikern, die sich an die Kopenhagener Interpretation hielten, weitgehend abgelehnt. David Bohm belebte de Broglies Idee in den 1950er Jahren und entwickelte die Mathematik zu einer vollständigen Theorie.


Antwort 2:

De Broglie und Bohms Pilot-Wave-Theorie liefern eine radikale Interpretation der Quantenmechanik.

Empirisch sind sie (sollen es sein) gleich. Sie sollten in allen Fällen genau die gleichen Vorhersagen treffen. Wäre dies nicht der Fall, hätten wir die Pilotwellentheorie bereits ausschließen können.

Die Quantenmechanik ist seltsam, und viele Physiker haben es schwer, mit grundlegenden Aspekten umzugehen. Ich meine, sie wird von vielen in gewissem Sinne als ziemlich störend empfunden! Eine beunruhigende Sache dabei ist, dass Sie, vorausgesetzt Sie wissen so viel wie möglich darüber, was etwas zu einem bestimmten Zeitpunkt tut, das Beste, was Sie (in Quantentheorien) tun können, ist, die Chance vorherzusagen, das zu tuende System zu beobachten eine bestimmte Sache zu einem späteren Zeitpunkt. Formal sagen wir, dass Quantentheorien im Gegensatz zu deterministischen Theorien grundsätzlich probabilistisch sind, da wir niemals genau bestimmen können, was in Quantentheorien passieren wird, sondern nur Wahrscheinlichkeiten berechnen können.

Die böhmische Mechanik hingegen bietet die Möglichkeit, dass dies nicht wirklich zutrifft und dass das, was wir als Quantenmechanik betrachten, letztendlich aus einem schönen deterministischen System resultiert. Soweit wir wissen, können wir diese Idee nicht ausschließen (obwohl wir bestimmte Arten von sogenannten Hidden-Variable-Theorien ausschließen können, von denen die Pilotwellentheorie eine Art ist).

Eine andere Interpretation der Quantenmechanik macht möglicherweise keinen Unterschied zu dem, was wir tatsächlich beobachten, wenn wir Experimente durchführen, und in diesem Fall zieht sich die Frage, welche Interpretation richtig ist, möglicherweise in den Bereich der Philosophie zurück. Es ist klar, dass wir die Ontologie der Quantenmechanik als problematisch empfinden, und es ist im Allgemeinen eine sehr wichtige Frage, wie wir die Quantenmechanik verstehen sollen, sofern dies überhaupt Sinn macht. Es sollte keinen Physiker überraschen, der ihre Geschichte kennt, dass die Philosophie eine wichtige Rolle beim Verständnis von Naturtheorien spielt.