Tempus Fugit

Heisenberg betonade att han inte ensam borde ha fått nobelpriset för kvantmekaniken. Han fick visserligen en viktig idé, men behövde tydligen hjälp med matematiken (lite som Einstein med relativitetsteorin). Matrixmekaniken byggde vidare på Bohr-modellen för atomen. (Bohr accepterade inte fotonen förrän i mitten av 1920-talet.)

1926 publicerade Schrödinger fyra vetenskapliga uppsatser som anses vara epokgörande, inte minst den första.

Innan Schrödinger så hade världens ledande fysiker i ett kvartssekel försökt att beskriva den nya fysiken. Schrödingerekvationen från 1926 är den som ännu används idag. Det är en fullständigt kvantmekanisk vågfunktion som har de tidigare försökens alla fördelar och inte deras nackdelar. (Fast den var knepigare att tillämpa samtidigt som relativitetsteorin, än vad matrixmekaniken var.)

Einstein stödde den helhjärtat. Liksom Planck, Einstein och de Broglie så föredrog Schrödinger en realistisk tolkning av kvantmekaniken. Hans ekvation beskrev vågfunktionens beteende men inte vad den egentligen var gjord av. Schrödingers fjärde uppsats försökte beskriva vågfunktionen som elektrisk laddning. Han uppfann vågfunktionen, som "innehåller hela kemin och det mesta av fysiken" i en isolerad fjällstuga i sällskap med sin älskarinna.

Schrödingers funktion samexisterade ett tag 1926 med matrixmekaniken innan Schrödinger och andra visade att bägge teorierna förutsade identiska experimentella resultat. Sedan visade Paul Dirac att bägge teorierna var tillämpningar av en mer generell transformationsteori.

Bara ett par dagar efter att Schrödingers fjärde uppsats hade kommit 1926 så visade Max Born att vågfunktionen kunde tolkas statistiskt. Detta var ett resultat som t.ex Einstein och Schrödinger ogillade. Max Born var en favoritelev till Hilbert och morfar till Olivia Newton-John.

På Solvaykonferensen 1927 kritiserade Einstein flera saker inom kvantmekaniken. Som svar så presenterade Bohr bl.a våg/partikel-dualiteten.

Det verkar finnas olika tolkningar av vad Köpenhamnstolkningen innebär. Heisenberg var assistent till Bohr i Köpenhamn flera år under 1920-talet. Bohr hade en tydligt positivistisk och instrumentalistisk tolkning av fysik och vetenskap och Heisenberg hängde i stort sett med. I förordet till en bok 1930 så skrev Heisenberg om  'Kopenhagener Geist der Quantentheorie'. I en serieföreläsningar 1955 så talade han om "köpenhamstolkningen" i kontrast till andra tolkningar som med tiden hade dykt upp.

"There seems to be at least as many different Copenhagen interpretations as people who use that term, probably there are more. For example, in two classic articles on the foundations of quantum mechanics, Ballentine (1970) and Stapp(1972) give diametrically opposite definitions of 'Copenhagen.'", Asher Peres (2002).

Köpenhamnstolkningen var förhärskande bland fysiker under större delen av 1900-talet men vid en ovetenskaplig undersökning så fick den 1997 mindre än hälften av rösterna.

Några saker som brukar förknippas med Köpenhamnstolkningen är att vågfunktionen ses som en teoretisk konstruktion och inte som något reellt.

Dessutom så anses vågfuktionen kollapsa.

Och detta anses hända vid observationer.

Omvänt så är en observatör det som kan kollapsa vågfunktioner.

Dessutom kan saker som Bohrs komplemetaritetsprincip och Heisenbergs osäkerhetsprincip räknas som tillhörande Köpenhamnstolkningen. Dessa brukar dock sällan ifrågasättas.

Kritiker av Köpenhamnstolkningen kan tycka att den i sista hand bara innebär "Shut up and calculate!" dvs fråga inte så mycket. Jobba istället.

En del tycker att Heisenberg ibland verkar närma sej en objektiv-kollaps-teori.

Tillbaks till Solvaykonferensen. Bohr och Heisenberg förklarade att revolutionen inom fysiken nu huvudsakligen var över och att de nya teorierna huvudsakligen var färdiga. Einstein kunde omöjligen acceptera detta. Han hade sett mycket av arbetet som ofullbordat och accepterat det som sådant. Att händelser förekommer enligt statistiska lagar utan att det finns någon egentlig orsak till enskilda händelser kunde bara vara en halvfärdig teori för Einstein.

Bohr hävdade alltså att elektroner som byter omloppsbana och utsänder fotoner inte beror på mindre förändringar som är för små för att upptäcka. Bohr hävdade att det inte fanns några oupptäckta förklaringar och att enskilda händelser på sätt och vis var oförklarliga utom i ett större statistiskt sammanhang.

Einsteins första invändningar vid Solvay -27 och -30 var om inte vissa värden gick att ta reda på i alla fall med kluriga tankemodeller. Bohr svar handlade om den svåra gränsdragningen mellan mikrovärlden där kvantlagar gällde och makrovärlden där kvantlagarna oftast var försumbara och mer traditionella föreställningar oftast var mer praktiska. Problematiken lever kvar idag i det sk. meassurement problem.

När Einstein accepterade att vissa värden inte kunde gå att mäta på något sätt så hävdade han att de kunde existera iallafall. Detta ledde till ett sökande efter "dolda variabler", en typ av Teori där David Bohms bidrag har varit mest framgångsrikt. Bohms teori (första versionen -52) bygger vidare på en teori av de Brogelie från sent 1920-tal.

Efter detta kom Einstein 1935 med Einstein–Podolsky–Rosen paradoxen. Den ursprungliga paradoxen gick ut på att det faktsikt skulle vara möjligt att mäta både positionen och rörelsemomentumet hos en partikel, vilket vore omöjligt enligt Köpenhamnstolkningen. Einstein förutsatte dock lokal realism vilket skulle visa sej vara mindre självklart än han trodde.

Återigen så hann jag inte riktigt lika långt som jag hade hoppats. Jag tänker härnäst ta upp mer om de olika tolkningarna av kvantfysiken.

(För övrigt så kom Sein und Zeit 1927 och Process and reality 1929.)

andra bloggar om

vetenskapshistoria,kvantmekanik,kvantfysik,fysik,