Ձայնդ կտրի՜ր ու հաշվի՜ր... Քվանտային մեխանիկայի ինտերպրետացիաների մասին
Քվանտային մեխանիկան ժամանակակից ամենաճշգրիտ գիտական դիսցիպլինն է։ Տարրական մասնիկների աշխարհը նկարագրող գիտության այս ուղղության կանխատեսումները բազմիցս ստուգվել ու վերստուգվել են բացառիկ ճշգրտությամբ, ու երբեք չի եղել հակասություն տեսության կանխատեսումների ու գիտափորձի միջև։
Սակայն քվանտային մեխանիկայի մաթեմատիկական ապարատը ոչինչ չի ասում տեսության ֆիզիկական իմաստի մասին։ Մաթեմատիկայի հիմքում այսպես կոչված ալիքային ֆունկցիան է. դա գծային ֆունկցիա է, որը պարունակում է գիտափորձի համար անհրաժեշտ ամբողջ ինֆորմացիան։ Այսինքն, ալիքային ֆունկցիան նկարագրում է, թե գիտականը քվանտային համակարգի որևիցե մեծության արժեքը գիտափորձի ընթացքում չափելիս ինչ հավանականությամբ ինչ արժեք կստանա։ Ալիքային ֆունկցիան էլ դետերմինիստիկ էվոլյուցիայի է ենթարկվում` Շրյոդինգերի հավասարմանը համապատասխան։
Հենց ալիքային ֆունկցիան է պարունակում քվանտային մեխանիկայում տարօրինակությունները` սուպերպոզիցիա, թունելային էֆեկտ, անորոշությունների սկզբունք և այլն։ Սակայն ինքը` քվանտային մեխանիկան, ոչինչ չի ասում ալիքային ֆունկցիայի ֆիզիկական իմաստի մասին, ինչն էլ, տեսության ծնունդի հետ համատեղ, առաջացրել է գիտական դեբատներ, որոնք չեն դադարում մինչ օրս։ Գիտության տեսանկյունից այդ դեբատները գրեթե ոչ մի արժեք չեն կրում, ի վերջո` քվանտային մեխանիկան աշխատում է, իսկ թե ինչպես` ավելի շատ փիլիսոփայական քննարկում է, քան գիտական։ Այդուհանդերձ, բազում հայտնի գիտնականներ մասնակցել ու մասնակցում են ալիքային ֆունկցիայի ֆիզիկական իմաստի շուրջ քննարկումներին, որոնք ստացել են քվանտային մեխանիկայի ինտերպրետացիաներ անվանումը։
PAN-ը պատմում է դրանցից ամենահայտնիների մասին։
ԿՈՊԵՆՀԱԳԵՆՅԱՆ ԻՆՏԵՐՊՐԵՏԱՑԻԱՆ
Ֆիզիկոսների մեծ մասը պաշտպանում են քվանտային մեխանիկայի Կոպենհագենյան ինտերպրետացիան, որը սկիզբ է առնում տեսության Կոպենհագենյան դպրոցից ու անձամբ քվանտային մեխանիկայի հայր Նիլս Բորից։
Ըստ Կոպենհագենյան ինտերպրետացիայի, քվանտային համակարգի ալիքային ֆունկցիան ընդամենը մաթեմատիկական գործիք է, որը տվյալ գիտնականն օգտագործում է այս կամ այն գիտափորձի արդյունքները կանխատեսելու համար։ Գիտափորձի ընթացքում, այսինքն` քվանտային համակարգին որևիցե մեծության արժեքը չափելիս ալիքային ֆունկցիան կոլապսի է ենթարկվում, սակայն այդ կոլապսն իրականում տեղի ունեցող ֆիզիկական պրոցես չէ, այլ գիտնականի մաթեմատիկական հաշվարկների մեջ փոփոխություն. գիտափորձն անցկացնելուց հետո գիտնականը պետք է նոր ալիքային ֆունկցիա գրի, որովհետև նախորդից ամբողջ անհրաժեշտ ինֆորմացիան արդեն ստացվել է գիտափորձի ընթացքում։
Այսինքն, Կոպենհագենյան ինտերպրետացիայում ալիքային ֆունկցիան որևիցե ֆիզիկական իմաստ չի կրում։ Այս ինտերպրետացիան ընդհանրապես չի հետաքրքրվում տեսության օնտոլոգիայով ու ֆիզիկական իմաստով, այլ առաջնորդվում է «ձայնդ կտրի՜ր ու հաշվի՜ր» սկզբունքով` ունիվերսալ պատասխան ֆիզիկական իմաստի մասին ցանկացած հարցի։ Ինչ խոսք, Դեյվիդ Մերմինը շատ դիպուկ է արտահայտել Կոպենհագենյան ինտերպրետացիայի դիրքորոշումը փիլիսոփայական քննարկումների մասին։
ԲԱԶՄԱԹԻՎ ԱՇԽԱՐՀՆԵՐԻ ԻՆՏԵՐՊՐԵՏԱՑԻԱՆ
Քվանտային մեխանիկան տարօրինակ է։ Օրինակ, մինչև գիտափորձը ալիքային ֆունկցիան դետերմինիստիկ է ու էվոլյուցիայի է ենթարկվում Շրյոդինգերի հավասարմանը համապատասխան։ Սակայն գիտափորձն անցկացնելու պահին դետերմինիստիկ էվոլյուցիան ընդհատվում է, այն դառնում է ստոխաստիկ` անկանխատեսելի ու պատահական։ Ինչպես նշեցինք, Կոպենհագենյան ինտերպրետացիայում այս տարօրինակ պրոցեսը` ալիքային ֆունկցիայի կոլապսը, ընկալվում է որպես ոչ թե իրականում տեղի ունեցող ֆիզիկական պրոցես, այլ որպես փոփոխություն գիտնականի հաշվարկներում։
Ֆիզիկոս Հյու Էվերեթը համաձայն չէր այն գնի հետ, որ վճարում է քվանտային մեխանիկան` գիտափորձերը բացատրելու համար։ Էվերեթի մշակած, հետագայում` այլ մասնագետների զարգացրած բազմաթիվ աշխարհների ինտերպրետացիան (Many-World Interpretation, MWI) տեսությանը մոտենում է լրիվ այլ կողմից ու ունի խիստ տարօրինակ հետևանքներ։
MWI-ը մերժում է Կոպենհագենյան դպրոցի մոտեցումը, համաձայն որի պետք չէ ֆիզիկական իմաստ փնտրել ալիքային ֆունկցիայում ու հայտարարում, որ քվանտային մեխանիկայի օնտոլոգիան հիմնված է հենց ալիքային ֆունկցիայի վրա։ Կարճ ասած, ըստ MWI-ի, ալիքային ֆունկցիան իրականում գոյություն ունեցող ֆիզիկական օբյեկտ է, հետևաբար` տարրական մասնիկները իրականում գտնվում են սուպերպոզիցիայի ու մնացած տարօրինակ վիճակներում, որոնք գոյություն ունեն քվանտային մեխանիկայի մաթեմատիկական ապարատում։
MWI-ի պատկերացումները դեկոհերենցիայի պրոցեսի հետ համատեղ լուրջ ընդունելու դեպքում գալիս ենք տարօրինակ եզրակացության. ամբողջ Տիեզերքը գտնվում է քվանտային սուպերպոզիցիայի վիճակում, հետևաբար` սուպերպոզիցիայում է գտնվում նաև դիտորդը, քանի որ ալիքային ֆունկցիան ոչ մի կոլապսի էլ չի ենթարկվում, այլ շարունակում է դետերմինիստիկ էվոլյուցիան։ Իսկ դիտորդը տեսնում է գիտափորձի միայն մեկ արդյունք, որովհետև դիտորդի ալիքային ֆունկցիան, դեկոհերենցիայի արդյունքում խճճվելով շրջակա միջավայրի հետ, տրոհվում է առանձին էլեմենտների։ Դրանցից յուրաքանչյուրը նույն դիտորդի տարբերակն է, որը գիտափորձի ընթացքում ստանում է որևիցե արդյունք ու որը ոչ մի կերպ չի կարող փոխազդել իր մյուս տարբերակների հետ։ Այստեղից էլ կոլապսի տպավորությունն է, դիտորդի տվյալ տարբերակը տեսնում է միայն իր գիտափորձի արդյունքը, մյուսներն իր տեսանկյունից անհետանում են։
Իսկ հիմա պատկերացրեք, որ այս պրոցեսը վերաբերում է ամբողջ Տիեզերքին, ինչը նշանակում է, որ ամբողջ քվանտային Տիեզերքի ալիքային ֆունկցիան բաղկացած է անվերջ քանակի քվազիդասական էլեմենտներից, որոնք պարունակում են բոլոր հնարավոր պատմությունները (գիտափորձի բոլոր հնարավոր արդյունքները)։ Այդ ալիքային ֆունկցիայի մի ճյուղում դուք նախագահ եք, մյուսում` հայտնի երաժիշտ, երրորդում ընդհանրապես չեք ծնվել և այլն։
ԴԵ ԲՐՈՅԼԻ-ԲՈՄԻ ԻՆՏԵՐՊՐԵՏԱՑԻԱՆ
Լուի Դե Բրոյլի ալիքների գաղափարի հիման վրա` ֆիզիկոս Դեյվիդ Բոմը մշակել է ոչ լոկալ, թաքնված պարամետրեր պարունակող ինտերպրետացիա, որը, չնայած ունի որոշ նմանություններ MWI-ի հետ, սակայն արմատապես տարբերվում է դրանից։
Դե Բրոյլի-Բոմի ինտերպրետացիայում նույնպես ալիքային ֆունկցիան ֆիզիկապես գոյություն ունի, սակայն դա դեռ ամբողջ օնտոլոգիան չէ։ Ինտերպրետացիայի օնտոլոգիայի մյուս մասը դասական մասնիկներն են, որոնք ենթարկվում են ալիքային ֆունկցիայի էվոլյուցիային ու շարժվում հետագծերով, որոնք նախատեսել է ալիքային ֆունկցիան։
Արդյունքում, ստացվում է Տիեզերք, որը նման է MWI-ին, սակայն նյութ (մասնիկներ) գոյություն ունեն ալիքային ֆունկցիայի միայն մեկ էլեմենտում, մնացած բոլորը դատարկ են։ Այս պատկերացումը, ինչպես նաև ինտերպրետացիայի ոչ լոկալ լինելը (ալիքային ֆունկցիան ազդում է բոլոր մասնիկների վրա ակնթարթորեն, անկախ հեռավորությունից), ու թաքնված պարամետրերի առկայությունն արժանացել են գիտական հանրության քննադատությունը։
Գոյություն ունենք քվանտային մեխանիկայի բազմաթիվ ինտերպրետացիաներ՝ հիմնված ինֆորմացիայի, դիտորդի, հարաբերականության և այլնի վրա: Տեսությունն աշխատում է, հետևաբար՝ ֆիզիկական իմաստի որոնումները, անգամ եթե արդյունք չտան, անգամ եթե այդպես էլ չպարզվի, թե «ինչպես է ամենն աշխատում», նշանակություն չունեն: