Andere interpretationenbearbeiten
Neben den unten diskutierten Mainstream-Interpretationen wurden eine Reihe anderer Interpretationen vorgeschlagen, die aus irgendeinem Grund keine signifikanten wissenschaftlichen Auswirkungen hatten. Diese reichen von Vorschlägen von Mainstream-Physikern bis zu den okkulteren Ideen der Quantenmystik.
Das EPR-Paradoxbearbeiten
Die gegenwärtige Verwendung von Realismus und Vollständigkeit entstand in dem Papier von 1935, in dem Einstein und andere das EPR-Paradoxon vorschlugen. In diesem Papier schlugen die Autoren das Konzeptelement der Realität und die Vollständigkeit einer physikalischen Theorie vor. Sie charakterisierten das Element der Realität als eine Größe, deren Wert mit Sicherheit vorhergesagt werden kann, bevor er gemessen oder anderweitig gestört wird, und definierten eine vollständige physikalische Theorie als eine, in der jedes Element der physischen Realität von der Theorie berücksichtigt wird. In einer semantischen Sicht der Interpretation ist eine Interpretation vollständig, wenn jedes Element der Interpretationsstruktur in der Mathematik vorhanden ist. Realismus ist auch eine Eigenschaft jedes der Elemente der Mathematik; Ein Element ist real, wenn es etwas in der mathematischen Struktur entspricht. Zum Beispiel wird in einigen Interpretationen der Quantenmechanik (wie der Viele-Welten-Interpretation) gesagt, dass der dem Systemzustand zugeordnete ket-Vektor einem Element der physikalischen Realität entspricht, während dies in anderen Interpretationen nicht der Fall ist.Determinismus ist eine Eigenschaft, die Zustandsänderungen aufgrund des Zeitablaufs charakterisiert, nämlich dass der Zustand zu einem zukünftigen Zeitpunkt eine Funktion des Zustands in der Gegenwart ist (siehe Zeitentwicklung). Es kann nicht immer klar sein, ob eine bestimmte Interpretation deterministisch ist oder nicht, da es möglicherweise keine klare Auswahl eines Zeitparameters gibt. Darüber hinaus kann eine gegebene Theorie zwei Interpretationen haben, von denen eine deterministisch ist und die andere nicht.Der lokale Realismus hat zwei Aspekte:
- Der von einer Messung zurückgegebene Wert entspricht dem Wert einer Funktion im Zustandsraum. Mit anderen Worten, dieser Wert ist ein Element der Realität;
- Die Auswirkungen der Messung haben eine Ausbreitungsgeschwindigkeit, die eine universelle Grenze (z. B. die Lichtgeschwindigkeit) nicht überschreitet. Damit dies sinnvoll ist, müssen Messvorgänge in der Messstruktur lokalisiert werden.
Eine präzise Formulierung des lokalen Realismus in Bezug auf eine lokale Theorie der versteckten Variablen wurde von John Bell vorgeschlagen.Bell’s Theorem, kombiniert mit experimentellen Tests, schränkt die Arten von Eigenschaften ein, die eine Quantentheorie haben kann, die primäre Implikation ist, dass die Quantenmechanik nicht sowohl das Prinzip der Lokalität als auch die kontrafaktische Bestimmtheit erfüllen kann.Unabhängig von Einsteins Bedenken hinsichtlich Interpretationsproblemen nahmen Dirac und andere Quantengrößen die technischen Fortschritte der neuen Theorie an, während sie Interpretationsaspekten wenig oder gar keine Aufmerksamkeit widmeten.
Kopenhagener interpretationbearbeiten
Quantum information theoriesbearbeiten
Quanteninformative Ansätze werden zunehmend unterstützt. Sie unterteilen sich in zwei Arten.
- Informationsontologien, wie J. A. Wheelers „it from bit“. Diese Ansätze wurden als Wiederbelebung des Immaterialismus beschrieben.
- Interpretationen, bei denen die Quantenmechanik das Wissen eines Beobachters über die Welt und nicht die Welt selbst beschreiben soll. Dieser Ansatz hat einige Ähnlichkeiten mit Bohrs Denken. Kollaps (auch als Reduktion bezeichnet) wird oft als Beobachter interpretiert, der Informationen aus einer Messung erhält, und nicht als objektives Ereignis. Diese Ansätze wurden als ähnlich wie Instrumentalismus bewertet.
Der Zustand ist keine objektive Eigenschaft eines einzelnen Systems, sondern die Information, die aus dem Wissen über die Vorbereitung eines Systems gewonnen wird, die verwendet werden kann, um Vorhersagen über zukünftige Messungen zu treffen….Ein quantenmechanischer Zustand, der eine Zusammenfassung der Informationen des Beobachters über ein einzelnes physikalisches System ist, ändert sich sowohl durch dynamische Gesetze als auch immer dann, wenn der Beobachter durch den Messprozess neue Informationen über das System erhält. Die Existenz von zwei Gesetzen für die Entwicklung des Staatsvektors…problematisch wird es nur, wenn man glaubt, dass der Zustandsvektor eine objektive Eigenschaft des Systems ist…Die „Reduktion des Wellenpakets“ findet im Bewusstsein des Beobachters statt, nicht wegen irgendeines einzigartigen physikalischen Prozesses, der dort stattfindet, sondern nur, weil der Zustand ein Konstrukt des Beobachters und keine objektive Eigenschaft des physikalischen Systems ist.
Relationale Quantenmechanikbearbeiten
Quantum Bayesianismbearbeiten
Der Quantum Bayesianismus (auch QBISMUS genannt) ist eine Interpretation der Quantenmechanik, die die Handlungen und Erfahrungen eines Agenten als zentrale Anliegen der Theorie betrachtet. Diese Interpretation zeichnet sich durch die Verwendung einer subjektiven Bayesschen Wahrscheinlichkeitsrechnung aus, um die quantenmechanische Born-Regel als normative Ergänzung zu guten Entscheidungen zu verstehen. QBism stützt sich auf die Bereiche Quanteninformation und Bayes’sche Wahrscheinlichkeit und zielt darauf ab, die Interpretationsprobleme zu beseitigen, die die Quantentheorie heimgesucht haben.
QBism befasst sich mit häufigen Fragen in der Interpretation der Quantentheorie über die Natur der Wellenfunktionsüberlagerung, Quantenmessung und Verschränkung. Laut QBism sind viele, aber nicht alle Aspekte des Quantenformalismus subjektiver Natur. Zum Beispiel ist in dieser Interpretation ein Quantenzustand kein Element der Realität — stattdessen repräsentiert er den Grad des Glaubens, den ein Agent über die möglichen Ergebnisse von Messungen hat. Aus diesem Grund haben einige Wissenschaftsphilosophen den QBISMUS als eine Form des Antirealismus angesehen. Die Urheber der Interpretation widersprechen dieser Charakterisierung und schlagen stattdessen vor, dass die Theorie besser mit einer Art Realismus übereinstimmt, den sie „partizipativen Realismus“ nennen, wobei die Realität aus mehr besteht, als von einem mutmaßlichen Bericht Dritter erfasst werden kann.
Viele Weltenbearbeiten
Die Viele-Welten-Interpretation ist eine Interpretation der Quantenmechanik, in der eine universelle Wellenfunktion jederzeit denselben deterministischen, reversiblen Gesetzen gehorcht; insbesondere gibt es keinen (unbestimmten und irreversiblen) Wellenfunktionszusammenbruch, der mit der Messung verbunden ist. Es wird behauptet, dass die mit der Messung verbundenen Phänomene durch Dekohärenz erklärt werden, die auftritt, wenn Zustände mit der Umgebung interagieren, die Verschränkung erzeugen und das Universum wiederholt in gegenseitig nicht beobachtbare alternative Geschichten „aufspalten“ — effektiv unterschiedliche Universen innerhalb eines größeren Multiversums.
Konsistente Historienbearbeiten
Ensemble-Interpretationbearbeiten
Die Ensemble-Interpretation, auch statistische Interpretation genannt, kann als minimalistische Interpretation angesehen werden. Das heißt, es behauptet, die wenigsten Annahmen zu treffen, die mit der Standardmathematik verbunden sind. Es erfordert die statistische Interpretation von Daten in vollem Umfang. Die Interpretation besagt, dass die Wellenfunktion nicht für ein einzelnes System – zum Beispiel ein einzelnes Teilchen – gilt, sondern eine abstrakte statistische Größe ist, die nur für ein Ensemble (eine große Vielzahl) ähnlich vorbereiteter Systeme oder Teilchen gilt. In den Worten von Einstein:
Der Versuch, die quantentheoretische Beschreibung als die vollständige Beschreibung der einzelnen Systeme zu begreifen, führt zu unnatürlichen theoretischen Interpretationen, die sofort überflüssig werden, wenn man die Interpretation akzeptiert, dass sich die Beschreibung auf Ensembles von Systemen und nicht auf einzelne Systeme bezieht.
— Einstein in Albert Einstein: Philosoph-Wissenschaftler, Hrsg. P.A. Schilpp (Harper & Row, New York)
Der prominenteste aktuelle Verfechter der Ensemble-Interpretation ist Leslie E. Ballentine, Professor an der Simon Fraser University, Autor des Lehrbuchs Quantenmechanik, eine moderne Entwicklung.
De Broglie–Bohm–Theorie
Die de Broglie-Bohm-Theorie der Quantenmechanik (auch als Pilotwellentheorie bekannt) ist eine Theorie von Louis de Broglie und später von David Bohm um Messungen erweitert. Partikel, die immer Positionen haben, werden durch die Wellenfunktion geführt. Die Wellenfunktion entwickelt sich gemäß der Schrödinger-Wellengleichung, und die Wellenfunktion bricht niemals zusammen. Die Theorie findet in einer einzigen Raumzeit statt, ist nicht lokal und deterministisch. Die gleichzeitige Bestimmung von Position und Geschwindigkeit eines Teilchens unterliegt der üblichen Unschärferelation. Die Theorie wird als eine Theorie der versteckten Variablen betrachtet und erfüllt durch die Einbeziehung der Nichtlokalität die Bellsche Ungleichung. Das Messproblem ist gelöst, da die Partikel jederzeit bestimmte Positionen haben. Kollaps wird als phänomenologisch erklärt.
Quanten-Darwinismus
Der Quanten-Darwinismus ist eine Theorie, die die Entstehung der klassischen Welt aus der Quantenwelt als Folge eines Prozesses der darwinistischen natürlichen Selektion erklären soll, der durch die Umgebung induziert wird, die mit dem Quantensystem interagiert; wobei die vielen möglichen Quantenzustände zugunsten eines stabilen Zeigerzustands ausgewählt werden. Es wurde 2003 von Wojciech Zurek und einer Gruppe von Mitarbeitern vorgeschlagen, darunter Ollivier, Poulin, Paz und Blume-Kohout. Die Entwicklung der Theorie beruht auf der Integration einer Reihe von Zureks Forschungsthemen, die im Laufe von fünfundzwanzig Jahren verfolgt wurden, darunter: Zeigerzustände, Einselektion und Dekohärenz.
Transaktionsinterpretationbearbeiten
Die Transaktionsinterpretation der Quantenmechanik (TIQM) von John G. Cramer ist eine Interpretation der Quantenmechanik, die von der Wheeler–Feynman-Absorbertheorie inspiriert ist. Es beschreibt den Zusammenbruch der Wellenfunktion als Ergebnis einer zeitsymmetrischen Transaktion zwischen einer Möglichkeitswelle von der Quelle zum Empfänger (der Wellenfunktion) und einer Möglichkeitswelle vom Empfänger zur Quelle (dem komplexen Konjugat der Wellenfunktion). Diese Interpretation der Quantenmechanik ist insofern einzigartig, als sie nicht nur die Wellenfunktion als reale Entität betrachtet, sondern auch das komplexe Konjugat der Wellenfunktion, das in der Born-Regel zur Berechnung des Erwartungswerts für eine Beobachtbare als real erscheint.
Objective collapse theoriesbearbeiten
Objektive Kollapstheorien unterscheiden sich von der Kopenhagener Interpretation, indem sie sowohl die Wellenfunktion als auch den Kollapsprozess als ontologisch objektiv betrachten (dh diese existieren und treten unabhängig vom Beobachter auf). In objektiven Theorien tritt der Kollaps entweder zufällig auf („spontane Lokalisierung“) oder wenn eine physikalische Schwelle erreicht ist, wobei Beobachter keine besondere Rolle spielen. Daher sind objektive Kollaps-Theorien realistische, indeterministische Theorien ohne versteckte Variablen. Standard-Quantenmechanik spezifiziert keinen Mechanismus des Zusammenbruchs; Das QM müsste erweitert werden, wenn die objektiven Kriterien stimmen. Die Forderung nach einer Erweiterung auf QM bedeutet, dass der objektive Kollaps eher eine Theorie als eine Interpretation ist. Beispiele sind
- die Ghirardi–Rimini–Weber-Theorie
- die Penrose-Interpretation.
- die deterministische Variante einer objektiven Kollapstheorie
Bewusstsein verursacht Kollaps (von Neumann–Wigner Interpretation)Bearbeiten
In seiner Abhandlung Die mathematischen Grundlagen der Quantenmechanik analysierte John von Neumann das sogenannte Messproblem eingehend. Er kam zu dem Schluss, dass das gesamte physikalische Universum der Schrödinger-Gleichung (der universellen Wellenfunktion) unterworfen werden könnte. Er beschrieb auch, wie die Messung einen Zusammenbruch der Wellenfunktion verursachen könnte. Dieser Standpunkt wurde prominent von Eugene Wigner erweitert, der argumentierte, dass das menschliche Experimentatorbewusstsein (oder vielleicht sogar das Hundebewusstsein) für den Zusammenbruch entscheidend sei, aber er gab diese Interpretation später auf.
Variationen der Interpretation des Bewusstseins verursacht Kollaps umfassen:
Subjektive Reduktionsforschung Dieses Prinzip, dass Bewusstsein den Kollaps verursacht, ist der Schnittpunkt zwischen der Quantenmechanik und dem Geist / Körper-Problem; und Forscher arbeiten daran, bewusste Ereignisse zu erkennen, die mit physikalischen Ereignissen korrelieren, die nach der Quantentheorie einen Wellenfunktionszusammenbruch beinhalten sollten; aber bisher sind die Ergebnisse nicht schlüssig. Das partizipative anthropische Prinzip von John Archibald Wheeler besagt, dass das Bewusstsein eine Rolle bei der Entstehung des Universums spielt.
Andere Physiker haben ihre eigenen Variationen der Interpretation der Bewusstseinsur Ursachen erarbeitet; einschließlich:
- Henry P. Stapp (Mindful Universe: Bruce Rosenblum and Fred Kuttner (Quantum Enigma: Physics Encounters Consciousness)
- Amit Goswami (The Self-Aware Universe)
Quantum logicEdit
Die Quantenlogik kann als eine Art Aussagenlogik angesehen werden, die geeignet ist, die offensichtlichen Anomalien in Bezug auf die Quantenmessung zu verstehen, insbesondere diejenigen, die die Zusammensetzung von Messoperationen komplementärer Variablen betreffen. Dieses Forschungsgebiet und sein Name stammen aus der Arbeit von Garrett Birkhoff und John von Neumann aus dem Jahr 1936, die versuchten, einige der offensichtlichen Inkonsistenzen der klassischen Booleschen Logik mit den Fakten im Zusammenhang mit Messung und Beobachtung in der Quantenmechanik in Einklang zu bringen.
Modale Interpretationen der Quantentheorie
Modale Interpretationen der Quantenmechanik wurden erstmals 1972 von Bas van Fraassen in seinem Artikel „A formal approach to the philosophy of science.“ Dieser Begriff wird jedoch jetzt verwendet, um eine größere Anzahl von Modellen zu beschreiben, die aus diesem Ansatz hervorgegangen sind. Die Stanford Encyclopedia of Philosophy beschreibt mehrere Versionen:
- Die Kopenhagener Variante
- Kochen–Dieks–Healey Interpretationen
- Motivierende frühe modale Interpretationen, basierend auf der Arbeit von R. Clifton, M. Dickson und J. Bub.
Zeitsymmetrische Theorienbearbeiten
Es wurden mehrere Theorien vorgeschlagen, die die Gleichungen der Quantenmechanik in Bezug auf die Zeitumkehr symmetrisch modifizieren. (Siehe Wheeler-Feynman-zeitsymmetrische Theorie.) Dies schafft Retrokausalität: ereignisse in der Zukunft können sich auf Ereignisse in der Vergangenheit auswirken, genau wie Ereignisse in der Vergangenheit sich auf Ereignisse in der Zukunft auswirken können. In diesen Theorien kann eine einzelne Messung den Zustand eines Systems nicht vollständig bestimmen (was sie zu einer Art Theorie der versteckten Variablen macht), aber bei zwei Messungen, die zu unterschiedlichen Zeiten durchgeführt werden, ist es möglich, den genauen Zustand des Systems zu allen Zwischenzeiten zu berechnen. Der Zusammenbruch der Wellenfunktion ist daher keine physikalische Veränderung des Systems, sondern nur eine Veränderung unseres Wissens darüber aufgrund der zweiten Messung. In ähnlicher Weise erklären sie Verschränkung als keinen wahren physischen Zustand, sondern nur eine Illusion, die durch Ignorieren der Retrokausalität erzeugt wird. Der Punkt, an dem zwei Teilchen „verschränkt“ zu sein scheinen, ist einfach ein Punkt, an dem jedes Teilchen von Ereignissen beeinflusst wird, die dem anderen Teilchen in der Zukunft widerfahren.
Nicht alle Befürworter der zeitsymmetrischen Kausalität befürworten die Modifizierung der einheitlichen Dynamik der Standardquantenmechanik. Lev Vaidman, ein führender Vertreter des Zwei-Staaten-Vektor-Formalismus, erklärt, dass der Zwei-Staaten-Vektor-Formalismus gut mit Hugh Everetts Viel-Welten-Interpretation übereinstimmt.