Interpretace kvantové mechaniky

Interpretace kvantové mechaniky jsou filozofické pokusy o vysvětlení fyzikální podstaty reality v mikrosvětě. Jedná se o interperetaci pojmů jako je vlnová funkce, experimentů jako je Youngův experiment či duality částice a vlnění.

Nejrozšířenější interpretace kvantové mechaniky jsou:

• časově symetrická interpretace (Walter Schottky 1921) je interpretace, ve které je nutno symetricky počítat i s vývojem v opačném směru toku času (teorie relativity je také symetrická vůči času). Později (v roce 1955) vytvořil Satosi Watanabe (studoval u de Broglieho) vektorový formalismus dvojitě inferenčních stavů (DIVF). A dále pak roku 1964 (např. Yakir Aharonov, který spolupracoval s Bohmem) je vytvořen dvoustavový vektorový formalismus (TSVF). Obdobnou časovou symetrii vykazuje i Wheeler–Feynmanova časově symetrická teorie, která (jako Machův princip) nemá jisté teoretické problémy. Ta v roce 1984 motivačně vedla i ke vzniku transakční interpretace kvantové mechaniky (TIQM).
• souborová interpretace (též minimalistická, Max Born 1926) je statistická a agnostická interpretace.
• Kodaňská interpretace (též ortodoxní nebo standardní interpretace, Niels Bohr 1927–1935) - Nejznámější interpretace kvantové mechaniky, v níž při měření dochází k redukci vlnové funkce v souladu s postulátem o redukci vlnové funkce (John von Neumann se dokonce domníval, že kolaps vlnové funkce způsobuje vědomí experimentátora a John Archibald Wheeler dokonce, že existence experimentátora existenci vesmíru - antropický princip). Jedná se o pravděpodobnostní popis. Werner Heisenberg (habilitace u Maxe Borna), působící i v Kodani u Nielse Bohra, je pak proponentem statistické interpretace a ostatní interpretace považoval za nesmyslné.^[1] Na Solvayské konferenci v roce 1927, kdy Albert Einstein řekl, že „God does not play dice“ a Bohr mu odpověděl „Einstein, stop telling God what to do“, došlo k převládnutí kodaňské interpretace. Zde zastával Einstein (metafyzický vědecký realismus), aby vědecká metoda měla přísnější pravidla, ale zvítězil tehdy převládající instrumentalismus („antirealismus“). A tak tehdejší nedokonalost přístrojů vedla ke statistické interpretaci zákonitostí. Později i Erwin Schrödinger vyjádřil pochybnost se statistickou interpretací pomocí myšlenkového experimentu zvaného Schrödingerova kočka.^[2] Bohrova koncepce kvantové teorie není zaměnitelná za Kodaňský výklad v pojetí Heisenberga a dalších.
• de Broglie–Bohmova interpretace (Louis de Broglie (1927), David Bohm (1952)) je teorie (někdy zvaná též teorie "pilotní vlny"^[3]), která je deterministická a nelokální ("Bohmova mechanika"). Již roku 1926 Erwin Madelung přišel s hydrodynamickou interpretací Schrödingerovy rovnice z roku 1925. Madelungovy rovnice již obsahují Bohmův kvantový potenciál Q. Interpretaci zastával i John Stewart Bell a podle Murray Gell-Manna Bohr vymyl mozky celé generaci fyziků.^[4]
• Mnohasvětová interpretace (Hugh Everett 1957) - Interpretace, v níž měření nezpůsobí redukci vlnové funkce, ale způsobí rozdělení vesmíru na mnoho téměř identických vesmírů, které se liší pouze hodnotou naměřené veličiny. V této interpretaci je všechno možné (všechny varianty světa jsou reálné), což někteří fyzici považují za příliš extrémní. V roce 1970 interpretaci rozvinul Dieter Zeh na mnohamyslovou interpretaci. Zde dochází k výběru vesmíru v mysli pozorovatele.
• Relační interpretace (Rovelli 1994^[5])
• Dekoherence - Interpretace, kde redukci vlnové funkce systému způsobuje interakce systému s prostředím. V mikroskopické úrovni dochází ke ztrátě koherence (podobně jako v optice). Tato interpretace je společná ostatním deterministickými interpretacím.
• Spontánní kolaps (též GRW interpretace, Ghirardi, Rimini, Weber 1986) - Interpretace přidávající do lineární Schrödingerovy rovnice nelineární člen, který s určitou pravděpodobností způsobí redukci vlnové funkce.

Kromě výše uvedených, existují i další méně rozšířené interpretace kvantové mechaniky, např. Konzistentní historie, Pondichery interpretace, atp. Postoje různých odborníků na jednotlivé otázky se stále značně liší.^[6] Další možností je „instrumentalistická interpretace“, podle které se je třeba vzdát jakékoli interpretace (pragmatismus). Podobnost lze spatřovat i ve výroku „Shut up and calculate!“, který pronesl buď Paul Dirac či Richard Feynman, ale pravděpodobně David Mermin.^[7]

Nedávné experimenty ukazují na problémy kvantové mechaniky. Heisenbergův princip neurčitosti již není považován za platný v původní formulaci.^[8] Bornovo pravidlo a princip superpozice stavů také vykazují nutnost revize.^[9]. Mysticismus je třeba odstranit z interpretací a pak výsledek nezáleží ani na experimentátorovi.^[10]

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Interpretace kvantové mechaniky na Wikimedia Commons