Tempus Fugit

David Bohm hade en lång och produktiv karriär. Jag tänker här i första hand fokusera mej på den hidden variables-teori som han utvecklade under 1950-talet, och skriva mindre om hans senare utveckling.

David Bohm, som som var vän med Einstein, var inte nöjd med den kvantfysiska ortodoxin i början av 50-talet. Hans alternativ gick ut på att både partikeln och dess vågfunktion existerade hela tiden, samtidigt. Varje partikel existerar kontinuerligt och har en sorts våg som följer med den kontinuerligt. Partikeln har i verkligheten ett exakt läge, en exakt hastighet och en exakt riktning i varje ögonblick. Bohm var i sin ungdom vänsterradikal och hans avsikter inom kvantmekaniken var först att återupprätta en mer common sense-artad materialism. Han använde sej av två ekvationer; en för partikeln och en för "kvantpotentialen".

Bohm skapade tydligen denna teori sjävständigt, först omedveten om att de Broglie hade varit inne på liknande tankegångar redan på 20-talet, vilket Einstein och Wolfgang Pauli upplyste honom om. de Broglie hade skapat Pilot wave teorin som gick ut på att vågen som följde med varje partikel påverkade partikelns bana och styrde den, därav namnet "pilotvåg". De Broglies teori var dock ofullständig och hade bara en ekvation för vågen. de Broglie som hade övergett sin teori för länge sen skulle komma att bli en anhängare av Bohm teori.

För Köpenhamnstolkningen så råder våg/partikel-dualitet. Det elementära kan uppvisa antingen våg- eller partikelegenskaper, men aldrig exakt samtidigt. Vågfunktionen tolkas som sannolikheten att hitta en partikel.

Tänk dej t.ex en hundvalp som springer bort. Ju längre tiden går desto längre bort kan den vara från hemmet. Dess vågfunktion sprids som ringar på vattnet. Dock hävdar Köpenhamnstolkningen att valpen inte finns förrän vi hittar den och att vågfunktionen inte finns heller. Det är bara lite matematik i skallarna på oss.

Jag har vagt kallat Köpenhamnstolkningen för instrumentalistisk och positivistisk, men den säger snarare att det som inte syns inte finns och bör kanske snarare kallas fenomenalistisk. Trädet som faller i skogen när ingen hör låter inte, för det finns inte när ingen observatör observerar det. Ingen verkar lyfta fram Biskop Berkeley som en föregångare till köpenhamnstolkningen, men jag tycker att det verkar vara en minst lika rimlig tolkning som alla andra. Bohm sade sej gilla Spinoza (m.fl.)

Det är lite lustigt att det som anses vara en "dold variabel" alltså är partikeln. Den kallas så eftersom Köpenhamnstolkningen inte räknar med den som en variabel, där används enbart vågfunktionen. Ändå så är det ju partiklarna som bygger upp de objekt som vi ser omkring oss till vardags, det gör inte vågfunktionerna som enbart syns som teoretiska konstruktioner.

Denna bohm-mekanik förklarar alla experimentella observationer lika bra som köpenhamnstolkningen, men är tydligt mindre populär bland fysiker. Alla de olika "tolkningarna" av kvantfysiken som jag går igenom här är lika bra på att förklara experiment. åtminstone så råder det ingen bred enighet bland forskare om att någon särskild tolkning skulle vara bättre, snarare så anser folk att just deras favorittolkning är lite bättre på att förklara observationer än de andra. Något som skiljer bohmmekaniken från köpenhamnstolkningen är att bohmmekaniken är mer realistisk och känns lättare att begripa. Man kan tycka att ett ämne som kvantfysik inte bör krånglas till i onödan.

Så en hidden variables teori är alltså möjlig, för en sådan har existerat åtminstone sedan 1952, och den har inslag som inte är lokal realistiska, såsom det är bevisat att en hidden variables teori måste ha. Däremot så tycks det finnas vanliga föreställningar bland kvantfysiker att sådana teorier egentligen är omöjliga  och att det är ett eller annat allvarligt fel på Bohmmekaniken.  Men det tycks det inte vara.

Från 1990-talet och frammåt så har de Broglie-Bohm-teori varit den tredje största strömningen inom kvantmekanisk teori, efter köpenhamnstolkningen och mångavärldarteori. Dock dröjde det länge innan den uppmärksammades och uppskattades. Att Bohm tvingades i exil som misstänkt kommunist bidrog säkert, liksom den allmänt spridda övertygelsen bland fysiker att hidden-variables-teorier var omöjliga och att köpenhamnstolkningen hade besegrat alla alternativ.

Han var tvungen att lämna USA under McCarthyeran och bodde först tre år i Brasilien och två år i Israel innan han bosatte sej mer permanent i Storbritannien. I sin ungdom så hade han varit med i en kommunistisk förening och även andra verksamheter som FBI under J. Edgar Hoover räknade som kommunistiska.

I samband med att han skapade bohmmekaniken så skapade Bohm även quantum decoherence som är ett (då) nytt sätt att tolka vågfunktionens kollaps. Vågfunktionen kollapsar ju egentligen inte enl. Bohm som den gör för Köpenhamnstolkningen, men skenbart så tycks den göra det. Quantum decoherence är en metod som har blivit allt populärare med tiden, även för fysiker som inte är anhängare av bohmmekanik. Mångavärldarteorin bygger på quantum decoherence liksom även coherent histories-tolkningen gör. Även en del anhängare av köpenhamnstolkningen har börjat använda sej av quantum decoherence som en rent teknisk metod.

Efter Bohm kom det med tiden allt fler tolkningar av kvantmekaniken. Bohm har även sammarbetat med Aharonov, som skapade den tidssymmertiska kvanttolkningen, och med Vigier, som förespråkade den stokastiska tolkningen av kvantmekaniken. Den stokastiska tolkningen bygger på idéer som går tillbaks till 20-talet. Vigier hade liksom Bohm ett marxistiskt förflutet och sammarbetade dessutom med de Broglie.

"In a letter to Markus Fierz, [Wolfgang] Pauli used his bitter irony, writing that he was not surprised with the alliance between de Broglie and Vigier aiming to restore determinism to physics. He argued that both Catholics and Communists depended on determinism for reassuring their eschatological faiths, the former in the heaven after earthy life, the latter in the heaven still on earth."

(s.30)

“I was much amused by the onslaught on David Bohm, with whom I had a long discussion on this subject in New York, in Sept. 51. Half a dozen of the most eminent scientists have got their knife into him. Great honour for somebody so young;”

-Dennis Gabor

Påpekas kan att Einstein var kritisk till Bohms kausala tolkning och att von Neumann närmast tycktes vara neutral. Själva uttrycket "köpenhamnstolkningen" skapades först i opposition till Bohms kausala tolkning.

1961 publicerade Aharonov och Bohm Aharonov-Bohm-effekten som lätt kunde tolkas ickelokalt, vilket inte var en populär tolkning.

Bohm utforskade de nonlokala implikationerna av sin teori. John S Bell gav ut Bells teorem 1964 som enligt honom själv visade att alla kvantteorier måste vara ickelokala. Andra hävdar att han bara har visat att lokalrealistiska hidden variables-teorier är omöjliga. Bell själv var imponerad av Bohms kausala kvantmekanik, som inte var lokalrealistisk. Han hade i början av 50-talet funderat på att specialisera sej på bohms kausala tolkning. Vad han senare gjorde var att visa att von Neumanns argument mot hidden variables-teorier var felaktigt.

Psykologen Pribram började under 60-talet att undersöka om minnet var holografiskt kodat i hjärnan, dvs inte hade något centra utan fanns lite överallt. Han kontaktade Bohm som hade en teori om en implicit ordning i kosmos, som till skillnad från den explicita ordningen var holografisk till sin natur.

Efter ca 1970 så ändrade Bohms skrivande karaktär och han ängnade sej åt begrepp som implicate order, holomovement, thought as a system och Bohm dialouges. Medan determinism och kausalitet var viktiga för Bohmmekaniken så var sådana begrepp inte lika centrala för Bohms senare teoretiserande. I sin senare utveckling så var han antagligen påverkad av sin guru Krishnamurti. Bland Bohms filosofiska influenser nämns Hegel, Schopenhauer och Whitehead.

Tillsammans med Basil Hiley så utvecklade Bohm sin teori vidare. De gav ut artiklar från 1970 och frammåt och första gemensamma boken 1975.

"We bring out the fact that the essential new quality implied by the quantum theory is nonlocality; i.e., that a system cannot be analyzed into parts whose basic properties do not depend on the state of the whole system. This is done in terms of the causal interpretation of the quantum theory, proposed by one of us (D.B.) in 2952, involving the introduction of the quantum potential. We show that this approach implies a new universal type of description, in which the standard or canonical form is always supersystem-system-subsystem; and this leads to the radically new notion of unbroken wholeness of the entire universe. Finally, we discuss some of the implications of extending these notions to the relativity domain, and in so doing, we indicate a novel concept of time, in terms of which relativity and quantum theory may eventually be brought together."

Bohm dog 1992 och deras sista gemensamma bok gavs ut 1993. Hiley har efter det arbetat vidare utan Bohm och har bl.a sammarbetat med Paavo Pylkkänen.

andra bloggar om

vetenskapshistoria,kvantmekanik,kvantfysik,fysik,