פרשנות קופנהגן

פרשנות קופנהגן היא פרשנות למכניקת הקוונטים שפיתחו נילס בוהר ותלמידיו בשנים 1925, 1927. לפי הפרשנות, גדלים פיזיקליים מוגדרים היטב רק אחרי מדידה אמפירית על ידי מערכת מדידה (בוהר הדגיש "מערכת מדידה" במקום "צופה" כדי לא לערב שאלות על תודעה). עצם המדידה יוצר את התוצאה, והיא נקבעת באופן הסתברותי מתוך האפשרויות שהוגדרו על ידי פונקציית הגל, תיאור מתמטי של מצבי החלקיק וההסתברויות שלהם.

לפני מדידה, לחלקיק אין מצב מוגדר אלא סופרפוזיציה, כלומר שילוב של כמה מצבים אפשריים עם הסתברויות שונות. בעת המדידה מתרחשת "קריסה": החלקיק ממצב הסופרפוזיציה למצב אחד מוגדר. הקביעה הזו היא אקראית, כאשר ההסתברות לקבל תוצאה מסוימת קשורה לערכים במתמטיקה של פונקציית הגל. ניסוי שני הסדקים ממחיש את זה: לפי הפרשנות, אלקטרון לא מקבל מיקום מוגדר עד שמודדים אותו; אופן המדידה גם קובע אם הוא יתנהג כגל או כחלקיק (דואליות גל-חלקיק). גם בוהר ותלמידיו לא הסכימו על כל הפרטים, למשל לגבי מהותה של פונקציית הגל.

הבעיה המרכזית היא שחוקי התפתחות הקוונטים (משוואת שרדינגר) הם דטרמיניסטיים, כלומר אינם כוללים קריסה. לכן פרשנות קופנהגן מוסיפה אלמנט הסתברותי חיצוני ומעוררת את בעיית המדידה.

פרשנות קופנהגן עוררה דיונים פילוסופיים רבים, אך אלה אינם תיאוריות מדעיות נבדקות. בוהר עצמו נמנע מלקבוע השקפה מטאפיזית וקרא לקבל את המגבלות בהבנתנו. יש שטענו שההכרה או המדידה עצמה מעצבות את המציאות, טענה דמויית אידיאליזם, ואחרים התנגדו לה בתוקף. יש גם פרשנויות שמנסות להסביר את הבעיה בלי להזדקק לתודעה אנושית, למשל באמצעות ההבחנה בין בחירת סוג הניסוי לבין השפעה על התוצאה. פתרון תאולוגי הוצע גם הוא: נוכחות צופה אלוהי שומרת על קיום העולם.

למעשה, המחשבה הפילוסופית על הפרשנות אינה משנה את הניבויים הניסיוניים של תורת הקוונטים. מבחינה מעשית, המדידות והחישובים עובדים בלי תלות בפרשנות. תורת הדה-קוהרנטיות (decoherence) מסבירה מתי וכיצד נראית קריסה של פונקציית הגל, וכך מקלת על השאלה מתי לקריסה מתרחשת. בסופו של דבר, תורת הקוונטים מנבאת תוצאות מדויקות, ולכן הדיון על משמעות הפרשנות נשאר בעיקר פילוסופי.

פרשנות קופנהגן היא דרך לחשוב על תורת הקוונטים. תורת הקוונטים עוסקת בחלקיקים מאוד קטנים. לפי הפרשנות, תכונות של חלקיקים נקבעות רק כשמודדים אותן. מדידה, בדיקה שעושה ניסוי ומוצאת תוצאה.

לפני המדידה, החלקיק יכול להיות בכמה מצבים יחד. מצב זה נקרא סופרפוזיציה, שילוב של אפשרויות. פונקציית גל, תיאור מתמטי של המצבים, נותנת את ההסתברות לכל תוצאה. כשהמדידה נעשית, הסופרפוזיציה "קורסת" והחלקיק בוחר מצב אחד באופן מקרי. בדוגמה של שני הסדקים, אלקטרון לא מקבל מיקום ברור עד שמודדים אותו. סוג המדידה גם קובע אם הוא יתנהג כמו גל או כמו חלקיק.

הרעיון יצר הרבה שאלות על מהו המציאות. חלק חושבים שהצופה יוצר את המציאות. אחרים סבורים שאין צורך בתודעה אנושית. אפילו הוצעו רעיונות תאולוגיים, שאולי יש צופה גדול יותר.

למרות הדיונים, תורת הקוונטים עובדת. הניבויים שלה נכונים בניסויים. רעיון הדה-קוהרנטיות מסביר מתי נראית קריסה. בסופו של דבר, המדידות מנבאות תוצאות מדויקות.