اقرأ في هذا المقال
كان تفسير كوبنهاجن أول تفسير لفهم عالم الذرات، حيث تمثله ميكانيكا الكم، وعلى مر السنين كان هناك العديد من الاعتراضات على جوانب من تفسيرات من نوع كوبنهاجن، بما في ذلك الطبيعة المتقطعة والعشوائية لعملية “الملاحظة” أو “القياس“، والذاتية الظاهرة تتطلب مراقبًا، وصعوبة تحديد ما يمكن اعتباره جهاز قياس، والاعتماد الواضح على الفيزياء الكلاسيكية في وصف مثل هذه الأجهزة.
تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم
تفسير كوبنهاجن هو مجموعة من الآراء حول معنى ميكانيكا الكم، تُنسب أساسًا إلى نيلز بور وفيرنر هايزنبرغ؛ وهي واحدة من أقدم التفسيرات العديدة المقترحة لميكانيكا الكم، حيث تعود سماتها إلى تطور ميكانيكا الكم ولا تزال واحدة من أكثر التفسيرات شيوعًا.
لا يوجد بيان تاريخي محدد لما هو تفسير كوبنهاجن؛ وهناك بعض الاتفاقات والاعتراضات الأساسية بين ما يقوله العالمان بوهر وهايزنبرغ؛ على سبيل المثال شدد هايزنبرغ على “قطع” حاد بين المراقب (أو الأداة) والنظام الذي تتم ملاحظته؛ بينما قدم بور تفسيرًا مستقلاً عن مراقب شخصي أو قياس أو الانهيار الذي يعتمد على عملية لا رجعة فيها بشكل فعال والتي يمكن أن تحدث داخل النظام الكمي.
تشمل السمات المشتركة في التفسيرات من نوع كوبنهاجن فكرة أن ميكانيكا الكم هي في جوهرها غير محددة، مع الاحتمالات المحسوبة باستخدام قاعدة بورن، ومبدأ التكامل الذي ينص على أن الكائنات لها أزواج معينة من الخصائص التكميلية التي لا يمكن ملاحظتها أو قياسها في وقت واحد.
علاوة على ذلك ، فإن فعل مراقبة أو قياس شيء ما لا رجوع فيه، ولا يمكن إرجاع حقيقة إلى شيء ما، إلا وفقًا لنتائج قياسه؛ وتؤكد التفسيرات من نوع كوبنهاجن أن الأوصاف الكمومية موضوعية، من حيث أنها مستقلة عن الاستبداد العقلي للفيزيائيين.
مبادئ كوبنهاجن في تفسير فيزياء الكم
المسلمات الكمومية في تفسير كوبنهاجن
- افترض بوهر أن الأنظمة الكمومية بدءًا من ذرة بور لها حالات ثابتة تؤدي إلى قفزات كمومية متقطعة بين الحالات مع انبعاث الإشعاع أو امتصاصه؛ على الأقل أصر بور على أن الإشعاع نفسه مستمر، وقال أينشتاين إن الإشعاع هو كمية ضوئية منفصلة (سميت فيما بعد بالفوتون).
- على الرغم من أن بور قدم مرجعًا عابرًا، فلا أحد يعرف اليوم أن حالات الطاقة المنفصلة أو مستويات الطاقة الكمية في المادة قد اكتشفها آينشتاين لأول مرة في عمله عام 1907 على حرارة معينة.
ازدواجية موجة – جسيم في تفسير كوبنهاجن
- تكامل الموجات والجسيمات، بما في ذلك توليف نظرية ميكانيكا الجسيمات المصفوفة لهيزنبرغ وماكس بورن وباسكوال جوردان، مع نظرية ميكانيكية الموجة للويس دي بروجلي وإروين شرودنغر.
- ومن المفارقات مرة أخرى، أن أينشتاين وصف ازدواجية الجسيم الموجي لأول مرة في عام 1909. كان على هايزنبرغ أن يلف ذراعه من قبل بور لقبول صورة الموجة.
مبدأ اللاحتمية في تفسير كوبنهاجن
- أطلق عليها هايزنبرغ أحيانًا مبدأ عدم اليقين، والذي يمكن أن يشير إلى الجهل البشري، مما يعني ضمناً مشكلة (معرفة) معرفية بدلاً من مشكلة أنطولوجيا (واقع).
- اعتبر بور عدم التعيين كمثال آخر على تكامله، بين المتغيرات المقترنة غير المتغيرة الزخم والموضع، على سبيل المثال ، p Δx ≥ h (أيضًا بين الطاقة والوقت وبين متغيرات الحركة والزاوية).
مبدأ المراسلات في تفسير كوبنهاجن
- أكد بوهر أنه في حدود الأعداد الكمومية الكبيرة، فإن التركيب الذري للأنظمة الكمومية يقترب من سلوك الأنظمة الكلاسيكية.
- يحدث الانتقال من الكم إلى الكلاسيكي عندما يكون عمل الجسم العياني كبيرًا مع زيادة عدد الجسيمات الكمومية وزيادة الكتلة، حيث تتصرف الأجسام العيانية الكبيرة مثل الأشياء الكلاسيكية، حيث يصبح الموضع والسرعة دقيقين بشكل تعسفي.
- لا يوجد سوى عالم واحد وهو عالم الكم وهو غير محدد من الناحية الوجودية، ولكن من الناحية المعرفية، فإن الفطرة السليمة والتجربة اليومية تدفعنا إلى رؤيتها على أنها حتمية؛ حيث أصر بوهر وهايزنبرغ على ضرورة استخدام المفاهيم واللغة الكلاسيكية الحتمية لتوصيل المعرفة حول العمليات الكمية.
الاكتمال في تفسير كوبنهاجن
- توفر دالة شرودنجر الموجية ψ وصفًا كاملًا للنظام الكمي، على الرغم من حقيقة أن المتغيرات المقترنة مثل الموضع والزخم لا يمكن أن تُعرف بدقة عشوائية، كما هو الحال في الأنظمة الكلاسيكية، وهناك معلومات أقل في العالم مما تشير إليه الفيزياء الكلاسيكية.
- تتطور وظيفة الموجة وفقًا لمعادلة شرودنجر القطعية الوحدوية للحركة، مع الحفاظ على تلك المعلومات؛ وعندما يصبح أحد الاحتمالات فعليًا (بشكل متقطع)، قد تكون المعلومات الجديدة غير قابلة للإلغاء؛ حيث تم إنشاؤها وتسجيلها بواسطة جهاز قياس، أو تظهر ببساطة كهيكل معلومات جديد في العالم.
السببية في تفسير كوبنهاجن
- فسر بورن معامل مربع دالة الموجة المعقدة شرودنجر على أنه احتمال العثور على جسيم؛ وكان المجال التوجيهي لأينشتاين، والموجة الإرشادية أو الموجّهة لـ (DeBroglie) والوظيفة الموجية لشرودنغر كتوزيع كثافة الشحنة الكهربائية، وجهات نظر متشابهة في السنوات السابقة؛ وأشار بورن أحيانًا إلى أن إلهامه المباشر كان أينشتاين.
معارضة تفسير كوبنهاجن
- تركيز دي بروجلي وشرودنجر على الصورة الموجية جعل من الصعب فهم جسيمات المادة و القفزات الكمومية، وفي الواقع أنكر شرودنجر والفيزيائيون الأكثر حداثة مثل جون بيل وجود الجسيمات وانهيار الوظيفة الموجية وهو أمر أساسي لتفسير كوبنهاغن.
- ربما بدأ الادعاء الرئيسي لمن ينكرون اليوم تفسير كوبنهاجن (وميكانيكا الكم القياسية) مع ادعاء شرودنجر (الذي أصبح لاحقًا بيل) أنه لا توجد قفزات كمومية، فيرفض منظرو فك الترابط وغيرهم ممن يؤيدون تفسير إيفريت للعوالم المتعددة فرضية ديراك الإسقاطية، وهي حجر الزاوية في نظرية الكم.
- كان هايزنبرغ قد أصر في البداية على “ميكانيكا المصفوفة” الخاصة به للجسيمات وسلوكها المنفصل والمتقطع وغير المحدد هي ” الافتراض الكمي ” للأحداث غير المتوقعة التي تقوض الفيزياء الكلاسيكية للسببية؛ لكن بور أخبر هايزنبرغ أن ميكانيكا المصفوفة كانت ضيقة للغاية في عرض المشكلة، هذا خيب أمل هايزنبرغ وكاد يمزق علاقتهما؛ لكن هايزنبرغ توصل إلى قبول النقد وأيد في النهاية كل وجهة نظر بور الفلسفية العميقة للواقع الكمومي على أنها غير متصورة.
- على الرغم من أن بوهر غالبًا ما يُنسب إليه الفضل في دمج ثنائية الموجات والجسيمات، إلا أن أينشتاين هو الذي تنبأ بأن هذا سيكون ضروريًا في وقت مبكر. ولكن بفعل ذلك طمس بوهر ما كان بالفعل صورته غامضة.
- قال بور إن الصور المتناقضة للأمواج والجسيمات متكاملة وأن كلاهما ضروري للحصول على صورة كاملة واختار ادعاء أينشتاين لصورة أكثر “اكتمالا” لواقع موضوعي، صورة قد تستعيد المعرفة المتزامنة للموضع والزخم، على سبيل المثال؛ الفيزياء الكلاسيكية لديها ضعف عدد المتغيرات المستقلة (وضِعف المعلومات) كمتغيرات كمومية.
- اعتقد العديد من منتقدي كوبنهاغن أن بور تبنى بشكل متعمد واستفزازي مفاهيم متناقضة منطقيًا عن موجات حتمية مستمرة وجسيمات غير حتمية منفصلة؛ ربما كدليل على حدود كانط على العقل والمعرفة البشرية، وأطلق كانط على مثل هذه الحقائق المتناقضة “تناقضات”.
- عززت التناقضات فقط عزم بور المعرفي وإصراره على أن الفيزياء تتطلب وجهة نظر ذاتية غير قادرة على الوصول إلى الطبيعة الموضوعية “للأشياء في حد ذاتها“؛ كما وصفها هايزنبرغ في شرحه لتفسير كوبنهاغن.
تاريخ تفسير كوبنهاغن
توصل بور وفيرنر هايزنبرغ وآخرون ممن عملوا في معهد بوهر للفيزياء في كوبنهاغن إلى تفسير كوبنهاغن؛ ولم يقتنع شرودنجر وغيره من فيزيائي الكم بشكل كامل بتفسير بوهر وخلقوا تنوعاتهم الخاصة.
واستمرت الاختلافات في التطور بمرور الوقت؛ حيث يرفض العديد من علماء الفيزياء الآن بعض المبادئ الأصلية؛ ويمكن أن تجعل هذه التعقيدات الأمر مربكًا لطلاب اليوم، الذين يتعين عليهم التدقيق في تصريحات كوبنهاجن التي لم يوافق عليها بعض علماء الفيزياء مطلقًا أو التي لم يعد الكثيرون يوافقون عليها.
لا تزال كوبنهاغن هي الترجمة الشفوية التي يتم تدريسها في الدورات الجامعية ويطلق عليها أحيانًا “التفسير الأرثوذكسي” أو “التفسير القياسي”؛ بينما يستمر جزء كبير من الفيزيائيين في الاعتماد على هذا التفسير، ويؤيد كثيرون آخرون تفسيرات أخرى.
