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哥本哈根诠释

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{{merge from|哥本哈根学派|time=2017-02-18T05:35:32+00:00}}
{{NoteTA|G1=物理学}}
[[File:Niels Bohr Institute 1.jpg|thumb|250px|座落于[[哥本哈根]]的[[哥本哈根大学]]尼尔斯·波耳研究所]]
'''哥本哈根诠释'''是[[量子力学]]的一种[[量子力学诠释|诠释]]。在量子力学里,量子系统的[[量子态]],可以用[[波函数]]来描述。这是量子力学的一个关键特色。波函数是个数学[[函数]],专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的[[机率]]。测量的动作造成了[[波函数塌缩]],原本的量子态机率地塌缩成一个测量所允许的量子态。
===薛丁格猫===
{{main|薛丁格猫}}
将一隻猫放入一个配备了[[放射性]]物质,辐射侦测器([[盖革计数器]])和毒气桶(氰化氢)的盒子。假设,在一段时间T内,放射性物质有50%的机率发射出一个粒子,也有50%的机率保持不变。再假设放射性物质发射出的任何粒子,都可以被盖革计数器侦测到。在这一段时间T内,假若盖革计数器侦测到任何粒子,毒气桶释放毒气的机制就会被启动。释放出毒气来毒死盒子里的猫;否则,假若放射性物质保持不变,那麽,猫仍旧会是活的。[[薛丁格]]设计出这个荒谬的实验。在时间t=T,整个系统的波函数 <math>\psi\,\!</math> 会是各佔一半机率的活猫与死猫,这两种状态混杂在一起:<math>|\psi\rangle=(|\text{dead}\rangle + |\text{alive}\rangle)/\sqrt 2\,\!</math> <ref>Erwin Schrödinger, ''Proceedings of the American Philosophical Society'', 124, 323-38. </ref>。而当观察者一掀开盒盖,想要观察到底猫是活的还是死的,这时候,波函数 <math>\psi\,\!</math> 立刻会塌缩成活猫波函数 <math>|\text{alive}\rangle\,\!</math> 或死猫波函数 <math>|\text{dead}\rangle\,\!</math> 。假若猫是死的,则可以说猫是被观察者的观察这动作杀死的。
===双缝实验===
{{main|双缝实验}}
在双缝实验里,照射[[单色光]]在一座有两条狭缝的不透明挡牆。在挡牆的后面设立了一个侦测屏障。在侦测屏障上可以观察到干涉图样。现在,在这实验里,装上一台狭缝侦测器,能够侦测到光子的行踪,光子会经过两个狭缝中的那一个狭缝?可是,当将狭缝侦测器打开后,熟悉的干涉图样,就会消失不见,改变成另外一种图样。侦测这个动作,涉及了光子与狭缝侦测器之间的相互作用。这改变了光子的量子态。请问这该作怎麽解释?
===EPR悖论===
{{main|EPR悖论}}
在一个[[衰变]]事件中,一个[[自旋]]为零的粒子衰变为两个粒子。这两个[[量子纠缠]]的粒子被发射出去。[[守恒定律]]确保,假设测量这两个粒子的自旋,那麽,其中一个粒子的测量值,必是另外一个粒子的测量值的负值。因此,假设一位观察者测量到其中一个粒子的自旋,瞬时,这观察者也知道另外一个粒子的自旋。EPR 悖论最使人困惑的地方就是这瞬时效应。在[[星系]]的这一端发生的事件瞬时地透露出星系的那一端发生的事件。但是,根据[[狭义相对论]],任何含资讯的讯号或物理实体的移动速度,都不能超过[[光速]]。所以,看起来似乎哥本哈根诠释与狭义相对论不符合。
哥本哈根诠释给予了测量步骤很特别的角色。可是,它并没有清楚地定义这角色,也没有解释会产生的特别效应。海森堡在一篇文章《Criticism and Counterproposals to the Copenhagen Interpretation of Quantum Theory》中强调,
{{Quotation| 当然,观察者的介入,不应该被曲解地意味,那自然的描述将会蕴染到一些主观特色。观察者的职责只在登记决定,也就是说,登记发生于空间和时间的事件。重点并不是观察者是否是仪器或是人,而是事件的登记,在这里,从可能到真实这变迁事件是绝对必要的,一定不能够从量子理论的诠释中被忽略。|Heisenberg|Physics and Philosophy, p. 137}}
===偶然性的含义===
{{Quotation|量子经典诠释的波耳版本有很大的瑕疵。但是,原因并不是如同爱因斯坦所想像的。哥本哈根诠释试著描述,当观察者测量时,所发生的状况。哥本哈根诠释经典地处理观察者与测量这动作。这种处理方法肯定的不对:观察者与他们的仪器也得遵守同样的量子力学规则,就好像宇宙的每一个量子系统都必须遵守量子力学规则。这些规则表达于可以完美确定地演化的波函数(或,更精确地,态向量)。问题是,哥本哈根诠释的机率规则到底是从哪里来的?<BR />
<BR />
最近几年,关于这问题的解答,物理学家有相当大的进展。在这里,不能详细说明。稍微提示一点应该就足够了。波耳和爱因斯坦都没有聚焦于真正的问题。哥本哈根诠释明显地可以解释量子系统的量子行为。但是,哥本哈根诠释并没有达成解释的任务,那就是,应用波函数演化的确定性方程式(薛丁格方程式)于观察者和他们的仪器。量子力学的机率性并不是难处,必须试著与之共存。真正的难处是量子力学的确定性,更精确地说,量子力学将机率的诠释与确定的动力学结合在一起。|Steven Weinberg|Physics Today, Nov. 2005, p. 31}}
在量子[[宇宙论]]领域裡,关于量子系统的测量问题,假若採取经典方法来处理,会遇到更严峻的困难。因为,在这里,量子系统就是宇宙<ref>由于所有的观察者都自然地处于宇宙的范围以内,物理学家必须想出一种量子理论的诠释,而这诠释在最基本的层级绝对不能涉及经典领域。[http://arxiv.org/abs/quant-ph/0210152v1 Kiefer, C. On the interpretation of quantum theory from Copenhagen to the present day]</ref>。
*[[量子力学诠释]]
*[[量子脱散]]
*[[贝尔不等式 ]] ({{lang|en|Bell's inequality}})
==参考文献==
{{Reflist}}
==外部连结==
*[http://plato.stanford.edu/entries/qm-copenhagen 《史丹佛哲学百科全书》的哥本哈根诠释]
 
{{Quantum mechanics topics}}
 
[[Category:基本物理概念|G]]
[[Category:量子力学|G]]
[[Category:量子力学诠释|G]]
[[Category:量子测量|G]]
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