Kvantum elmélet. Kvantumtérelmélet Mi a térelmélet

A hullámfüggvénynek ez a látszólag mérési indukált összeomlása sok fogalmi nehézség forrása volt a kvantummechanikában. Az összeomlás előtt nem lehet biztosan tudni, hová kerül a foton; bárhol lehet nullától eltérő valószínűséggel. Nincs mód a foton útvonalának nyomon követésére a forrástól a detektorig. A foton ugyanabban az értelemben irreális, mint egy San Franciscóból New Yorkba tartó repülőgép valóságos.

Werner Heisenberg többek között úgy értelmezte ezt a matematikát, hogy a valóság addig nem létezik, amíg meg nem figyelik. „Egy objektív valós világ elképzelése, amelynek a legkisebb részecskéi objektíven ugyanabban az értelemben léteznek, mint a kövek vagy a fák, akár megfigyeljük, akár nem, lehetetlen” – írta. John Wheeler a kettős rés kísérlet egy változatát is felhasználta annak megállapítására, hogy „egyetlen elemi kvantumjelenség sem jelenség, amíg nem válik regisztrált („megfigyelhető”, „megbízhatóan rögzített”) jelenséggé.

De a kvantumelmélet egyáltalán nem ad támpontokat arra vonatkozóan, hogy mi számít „mérésnek”. Egyszerűen azt feltételezi, hogy a mérőeszköznek klasszikusnak kell lennie, anélkül, hogy meghatározná, hol van a határ a klasszikus és a kvantum között, és nyitva hagyja az ajtót azok számára, akik úgy vélik, hogy az összeomlást az emberi tudat okozza. Tavaly májusban Henry Stapp és munkatársai azzal érveltek, hogy a kettős rés kísérlet és modern változatai azt sugallják, hogy "tudatos megfigyelőre lehet szükség" a kvantumbirodalom értelmezéséhez, és hogy a transzperszonális intelligencia áll az anyagi világ mögött.

De ezek a kísérletek nem szolgáltatnak empirikus bizonyítékot az ilyen állításokra. Az egyszeres fotonokkal végzett kettős réses kísérlet csak a matematika valószínűségi előrejelzéseit tudja tesztelni. Ha valószínűségek merülnek fel abból a folyamatból, hogy több tízezer azonos fotont küldenek át egy kettős résen, az elmélet azt állítja, hogy minden foton hullámfüggvénye összeomlott – a mérésnek nevezett, homályosan meghatározott folyamat következtében. Ez minden.

Ezenkívül a kettős rés kísérletnek más értelmezései is vannak. Vegyük például a de Broglie-Bohm elméletet, amely szerint a valóság hullám és részecske is egyben. A foton bármely pillanatban a kettős rés felé irányul egy bizonyos pozícióval, és áthalad az egyik vagy a másik résen; ezért minden fotonnak van egy pályája. Egy pilothullámon halad át, amely mindkét résen áthatol, interferál, majd a fotont a konstruktív interferencia helyére irányítja.

1979-ben Chris Dewdney és kollégái a londoni Brickbeck College-ban modellezték az elmélet előrejelzését a kettős résen áthaladó részecskék pályáiról. Az elmúlt tíz év során a kísérletezők megerősítették, hogy léteznek ilyen pályák, bár alkalmazták az úgynevezett gyenge mérések vitatott technikáját. Bár ellentmondásosak, a kísérletek kimutatták, hogy a de Broglie-Bohm elmélet még mindig képes megmagyarázni a kvantumvilág viselkedését.

Ennél is fontosabb, hogy ez az elmélet nem igényel megfigyelőket, méréseket vagy immateriális tudatot.

Ahogy az úgynevezett összeomláselméletekre sincs szükség, amiből az következik, hogy a hullámfüggvények véletlenszerűen esnek össze: minél több részecske van egy kvantumrendszerben, annál valószínűbb az összeomlás. A megfigyelők egyszerűen rögzítik az eredményt. Markus Arndt csapata az ausztriai Bécsi Egyetemen úgy tesztelte ezeket az elméleteket, hogy egyre nagyobb molekulákat küldtek át egy kettős résen. Az összeomlási elméletek azt jósolják, hogy amikor az anyagrészecskék egy bizonyos küszöbértéknél nagyobb tömegűek lesznek, többé nem maradhatnak kvantum-szuperpozícióban, és egyszerre haladhatnak át mindkét résen, és ez tönkreteszi az interferenciamintázatot. Arndt csapata egy 800 atomból álló molekulát küldött át egy kettős résen, és még mindig észlelte az interferenciát. A küszöb keresése folytatódik.

Roger Penrose-nak megvolt a maga változata az összeomláselméletről, mely szerint minél nagyobb egy szuperpozícióban lévő objektum tömege, annál gyorsabban esik össze egyik vagy másik állapotba a gravitációs instabilitás miatt. Ez az elmélet ismét nem igényel megfigyelőt vagy bármilyen tudatosságot. Dirk Bouwmeester, a Santa Barbara-i Kaliforniai Egyetem munkatársa a kettős réses kísérlet egy változatával teszteli Penrose ötletét.

Elméletileg az ötlet nem csupán az, hogy egy foton szuperpozícióba kerüljön úgy, hogy egyszerre két résen halad át, hanem az egyik rést szuperpozícióba helyezzük, és egyszerre két helyen kényszerítjük. Penrose szerint a helyettesített rés vagy szuperpozícióban marad, vagy összeomlik a fotonnal repülés közben, ami eltérő interferenciamintázatokhoz vezet. Ez az összeomlás a repedések tömegétől függ. Bouwmeester tíz éve dolgozik ezen a kísérleten, és hamarosan megerősítheti vagy cáfolhatja Penrose állításait.

Mindenesetre ezek a kísérletek azt mutatják, hogy a valóság természetéről még nem tehetünk állításokat, még akkor sem, ha ezek az állítások matematikai vagy filozófiailag jól alátámasztottak. És tekintettel arra, hogy az idegtudósok és az elmefilozófusok nem tudnak egyetérteni a tudat természetét illetően, az az állítás, hogy az a hullámfunkciók összeomlásához vezet, a legjobb esetben is korai, rosszabb esetben pedig félrevezető.

Mi a véleményed? Mondja el nekünk

A kvantumtérelmélet alapelvei: 1). Vákuumos állapot. A nemrelativisztikus kvantummechanika lehetővé teszi, hogy állandó számú elemi részecskék viselkedését tanulmányozzuk. A kvantumtérelmélet figyelembe veszi az elemi részecskék születését és abszorpcióját vagy pusztulását. Ezért a kvantumtérelmélet két operátort tartalmaz: az elemi részecskék létrehozási operátorát és az annihilációs operátort. A kvantumtérelmélet szerint lehetetlen az az állapot, ahol nincs sem mező, sem részecskék. A vákuum a legalacsonyabb energiaállapotú mező. A vákuumot nem független, megfigyelhető részecskék jellemzik, hanem virtuális részecskék, amelyek megjelennek, majd egy idő után eltűnnek. 2.) Az elemi részecskék kölcsönhatásának virtuális mechanizmusa. Az elemi részecskék mezők hatására kölcsönhatásba lépnek egymással, de ha egy részecske nem változtatja meg a paramétereit, akkor nem tud valódi kölcsönhatási kvantumot kibocsátani vagy elnyelni, akkora energiát és impulzusokat olyan időre és távolságra, amelyet a kapcsolatokat ∆E∙∆t≥ħ, ∆рх∙∆х≥ħ( kvantumállandó) bizonytalansági reláció. A virtuális részecskék természete olyan, hogy egy idő után megjelennek, eltűnnek vagy felszívódnak. Amer. Feynman fizikus grafikus módszert fejlesztett ki az elemi részecskék és a virtuális kvantumok kölcsönhatásának ábrázolására:

Egy szabad részecske virtuális kvantumának kibocsátása és abszorpciója

Két elem kölcsönhatása. részecskéket egyetlen virtuális kvantum segítségével.

Két elem kölcsönhatása. részecskéket két virtuális kvantum segítségével.

ábra adatain. Grafikus a részecskék képe, de nem a pályájuk.

3.) A spin a kvantumobjektumok legfontosabb jellemzője. Ez a részecske saját impulzusimpulzusa, és ha a csúcs szögimpulzusa egybeesik a forgástengely irányával, akkor a spin nem határoz meg konkrét preferált irányt. A pörgés meghatározza az irányt, de valószínűségi módon. A pörgés olyan formában létezik, amelyet nem lehet megjeleníteni. A spint s=I∙ħ-nek jelöljük, és I felveszi mind az I=0,1,2,... egész értékeket, mind a félnumerikus értékeket I = ½, 3/2, 5/2,. .. A klasszikus fizikában az azonos részecskék térben nem különböznek egymástól, mert Ugyanazt a térrégiót foglalják el, a részecske megtalálásának valószínűségét a tér bármely régiójában a hullámfüggvény modulusának négyzete határozza meg. A ψ hullámfüggvény minden részecske jellemzője. ‌‌. hullámfüggvények szimmetriájának felel meg, amikor az 1-es és 2-es részecskék azonosak és állapotaik azonosak. hullámfüggvények antiszimmetriájának esete, amikor az 1-es és 2-es részecskék azonosak egymással, de az egyik kvantumparaméterben különböznek. Például: spin. A Pál-kizárási elv szerint a félegész spinű részecskék nem lehetnek azonos állapotban. Ez az elv lehetővé teszi számunkra, hogy leírjuk az atomok és molekulák elektronhéjainak szerkezetét. Azokat a részecskéket, amelyeknek egész számú spinje van, ún bozonok. I =0 a Pi mezonokra; I =1 fotonokra; I = 2 a gravitonokra. A félnumerikus spinű részecskéket ún fermionok. Elektron, pozitron, neutron, proton esetén I = ½. 4) Izotópos spin. A neutron tömege mindössze 0,1%-kal nagyobb, mint a proton tömege, ha elvonatkoztatjuk (figyelmen kívül hagyjuk) az elektromos töltést, akkor ez a két részecske ugyanazon részecske, a nukleon két állapotának tekinthető. Hasonlóképpen vannak mezonok, de ezek nem három független részecske, hanem ugyanazon részecske három állapota, amelyeket egyszerűen Pi - mezonnak neveznek. A részecskék összetettségének vagy sokaságának figyelembevétele érdekében bevezetik az izotópos spinnek nevezett paramétert. Meghatározása az n = 2I+1 képletből történik, ahol n a részecskeállapotok száma, például egy nukleonnál n=2, I=1/2. Az izospin vetület Iз = -1/2; Iз = ½, azaz. egy proton és egy neutron izotóp-dublettet alkot. Pi mezonoknál az állapotok száma = 3, azaz n=3, I =1, Iз=-1, Iз=0, Iз=1. 5) A részecskék osztályozása: az elemi részecskék legfontosabb jellemzője a nyugalmi tömeg, ez alapján a részecskéket barionokra (ford. nehéz), mezonokra (görögből közepes), leptonokra (görögből könnyű) osztják. A kölcsönhatás elve szerint a barionok és a mezonok is a hadronok osztályába tartoznak (a görög erős szóból), mivel ezek a részecskék erős kölcsönhatásban vesznek részt. A barionok közé tartoznak: protonok, neutronok, hiperonok, ezek közül a részecskék közül csak a proton stabil, minden barion fermion, mezon bozon, instabil részecskék, minden típusú kölcsönhatásban részt vesznek, akárcsak a barionok, a leptonok közé tartoznak: elektron, neutron, ezek a részecskék fermionok és nem vesznek részt erős kölcsönhatásokban. Különösen kiemelkedik a foton, amely nem tartozik a leptonok közé, és nem tartozik a hadronok osztályába. Spinje = 1, nyugalmi tömege = 0. Néha a kölcsönhatási kvantumokat egy speciális osztályba sorolják, a mezon egy gyenge kölcsönhatási kvantum, a gluon pedig egy gravitációs kölcsönhatási kvantum. Néha a kvarkokat egy speciális osztályba sorolják, amelynek elektromos töltése az elektromos töltés 1/3-ával vagy 2/3-ával egyenlő. 6) Az interakció típusai. 1865-ben megalkották az elektromágneses tér elméletét (Maxwell). 1915-ben Einstein megalkotta a gravitációs tér elméletét. Az erős és gyenge kölcsönhatások felfedezése a 20. század első harmadára nyúlik vissza. A nukleonokat erős kölcsönhatások kötik egymáshoz a magban, ezeket erősnek nevezzük. 1934-ben Fermet megalkotta a gyenge kölcsönhatások első elméletét, amely kellően megfelelő volt a kísérleti kutatásokhoz. Ez az elmélet a radioaktivitás felfedezése után keletkezett, azt kellett feltételezni, hogy az atommagokban kisebb kölcsönhatások lépnek fel, amelyek a nehéz kémiai elemek, például az urán spontán bomlásához vezetnek, és sugarak bocsátanak ki. A gyenge kölcsönhatások szembetűnő példája a neutronrészecskék talajon való áthatolása, míg a neutronok áthatoló képessége sokkal szerényebb, több centiméter vastag ólomlemez tartja vissza őket. Erős: elektromágneses. Gyenge: gravitációs = 1: 10-2: 10-10: 10-38. Különbség az elektromágneses között és gravitációs A kölcsönhatások az, hogy a távolság növekedésével simán csökkennek. Az erős és gyenge kölcsönhatás nagyon kis távolságokra korlátozódik: gyengéknél 10-16 cm, erőseknél 10-13 cm. De távolról< 10-16 см слабые взаимодействия уже не являются малоинтенсивными, на расстоянии 10-8 см господствуют электромагнитные силы. Адроны взаимодействуют с помощью кварков. Переносчиками взаимодействия между кварками являются глюоны. Сильные взаимодействия появляются на расстояниях 10-13 см, т. Е. глюоны являются короткодействующими и способны долететь такие расстояния. Слабые взаимодействия осуществляются с помощью полей Хиггса, когда взаимодействие переносится с помощью квантов, которые называются W+,W- - бозоны, а также нейтральные Z0 – бозоны(1983 год). 7) Az atommagok hasadása és szintézise. Az atommagok protonokból állnak, melyeket Z, a neutronokat pedig N, a nukleonok összszámát - A betűvel jelöljük. A = Z + N. A nukleon atommagból való eltávolításához energiát kell fordítani, ezért az atommag össztömege és energiája kisebb, mint az összes alkotóeleme seggének és energiáinak összege. Az energiakülönbséget kötési energiának nevezzük: Eb=(Zmp+Nmn-M)c2 nukleonok kötési energiája az atommagban – Eb. A nukleononként áthaladó kötési energiát fajlagos kötési energiának (Eb/A) nevezzük. A fajlagos kötési energia maximális értéket vesz fel a vasatomok magjaira. A vasat követő elemekben a nukleonok számának növekedése következik be, és minden nukleon egyre több szomszédot szerez. Az erős kölcsönhatások rövid hatótávolságúak, ez oda vezet, hogy a nukleonok növekedésével és a nukleonok jelentős növekedésével a kémiai az elem hajlamos a bomlásra (természetes radioaktivitás). Írjuk fel azokat a reakciókat, amelyekben energia szabadul fel: 1. A nagyszámú nukleonnal rendelkező magok hasadása során: n+U235→ U236→139La+95Mo+2n egy lassan mozgó neutront abszorbeál az U235 (urán), melynek eredményeként U236 képződik, amely 2 La(laptám) és Mo(molibdén) atommagra oszlik, amelyek elrepülnek nagy sebesség és 2 neutron keletkezik, ami 2 ilyen reakciót okozhat. A reakció láncjelleget ölt, így a kezdeti tüzelőanyag tömege eléri a kritikus tömeget.2. Könnyű atommagok fúziós reakciója.d2+d=3H+n, ha az emberek képesek lennének biztosítani az atommagok stabil fúzióját, megkímélnék magukat az energiaproblémáktól. Az óceánvízben található deutérium az olcsó nukleáris üzemanyag kimeríthetetlen forrása, és a könnyű elemek szintézisét nem kísérik intenzív radioaktív jelenségek, mint az uránmagok hasadásánál.

Fock tér, amely leírja a kvantumtér összes lehetséges gerjesztését. A kvantummechanikai hullámfüggvény analógja a QFT-ben egy mezőoperátor (pontosabban a „mező” egy operátor értékű általánosított függvény, amelyből csak a főfüggvénnyel való konvolúció után kapunk egy, a Hilbert állapottérben működő operátort) , amely képes a Fock-tér vákuumvektorára hatni (lásd vákuum), és a kvantumtér egyrészecskés gerjesztését generálni. A fizikai megfigyelhető adatok itt is mezőoperátorokból álló operátoroknak felelnek meg [ stílus!] .

Minden elemi részecskefizika a kvantumtér elméleten alapul.

A kvantumtérelmélet felépítésénél a kulcspont a renormalizáció jelenségének lényegének megértése volt.

Eredettörténet

A kvantummechanika alapegyenlete - a Schrödinger-egyenlet - relativisztikusan nem invariáns, amint az az idő- és térkoordináták egyenletbe való aszimmetrikus befoglalásából is látszik. 1926-ban egy relativisztikusan invariáns egyenletet javasoltak egy szabad (spinnélküli vagy nulla spinű) részecske számára (a Klein-Gordon-Fock egyenlet). Mint ismeretes, a klasszikus mechanikában (beleértve a nem relativisztikus kvantummechanikát is) a szabad részecske energiája (kinetikai, mivel a potenciál nulla) és impulzusa a relációval függ össze. Az energia és a lendület relativisztikus kapcsolatának formája van. Feltételezve, hogy az impulzusoperátor relativisztikus esetben ugyanaz, mint a nem relativisztikus tartományban, és ezt a képletet felhasználva a relativisztikus Hamilton-féle analógia alapján megszerkesztjük, megkapjuk a Klein-Gordon egyenletet:

vagy

vagy röviden a természetes mértékegységek használatával:

, hol van a D'Alembert operátor.

Ezzel az egyenlettel azonban az a probléma, hogy a hullámfüggvény itt nehezen értelmezhető valószínűségi amplitúdóként, már csak azért is, mert - mint látható - a valószínűségi sűrűség nem lesz pozitív meghatározott mennyiség.

Az általa 1928-ban javasolt Dirac-egyenletnek némileg más az indoklása. Dirac megpróbált egy elsőrendű differenciálegyenletet előállítani, amelyben az idő- és a térkoordináták egyenlősége biztosított. Mivel az impulzusoperátor a koordinátákhoz képest arányos az első deriválttal, a Dirac Hamilton-operátornak lineárisnak kell lennie az impulzusoperátorban.

és figyelembe véve az energia és az impulzus közötti összefüggés képletét, ennek az operátornak a négyzetére, és ezért az „együtthatókra” korlátozások vonatkoznak - négyzetüknek eggyel kell egyenlőnek lennie, és kölcsönösen antikommutatívnak kell lenniük. Tehát ezek biztosan nem lehetnek numerikus esélyek. Lehetnek azonban mátrixok, amelyek mérete legalább 4, és a „hullámfüggvény” egy négykomponensű objektum, úgynevezett bispinor. Ebben az esetben a Dirac-egyenlet formálisan megegyezik a Schrödinger-egyenlettel (a Dirac Hamilton-egyenlettel).

Ennek az egyenletnek azonban, akárcsak a Klein-Gordon egyenletnek, vannak negatív energiájú megoldásai. Ez a körülmény volt az oka az antirészecskék előrejelzésének, amit később kísérletileg is megerősítettek (a pozitron felfedezése). Az antirészecskék jelenléte az energia és a lendület közötti relativisztikus kapcsolat következménye.

Ezzel egyidejűleg a 20-as évek végére kialakult a sokrészecskés rendszerek (beleértve a változó számú részecskeszámú rendszereket is) kvantumleírásának formalizmusa, amely a részecskék keletkezésének és megsemmisítésének operátorain alapul. A kvantumtérelméletről is kiderül, hogy ezeken az operátorokon (azokon keresztül kifejezve) alapul.

A Klein-Gordon és a Dirac egyenleteket a Schrödinger-egyenletet kielégítő kvantumtérrendszer állapotvektorára ható téroperátorfüggvények egyenleteinek kell tekinteni.

A kvantumtérelmélet lényege

Lagrange formalizmus

A klasszikus mechanikában a sokrészecskés rendszerek a Lagrange-féle formalizmus segítségével írhatók le. Egy sokrészecskés rendszer Lagrange-rendszere egyenlő az egyes részecskék Lagrangi-rendszerének összegével. A térelméletben hasonló szerepet játszhat a Lagrange-sűrűség (Lagrange-sűrűség) a tér adott pontjában. Ennek megfelelően a rendszer (mező) Lagrange-ja egyenlő lesz a Lagrange-sűrűség integráljával a háromdimenziós térben. A cselekvést, akárcsak a klasszikus mechanikában, feltételezzük, hogy az idő múlásával egyenlő a Lagrange integráljával. Következésképpen a térelméleti cselekvés a Lagrange-sűrűség integráljának tekinthető a négydimenziós téridőben. Ennek megfelelően erre a négydimenziós integrálra alkalmazhatjuk a legkisebb (stacionárius) cselekvés elvét, és megkaphatjuk a mező mozgásegyenleteit - az Euler-Lagrange egyenleteket. A Lagrange-sűrűség minimális követelménye a relativisztikus invariancia. A második követelmény az, hogy a mozgásegyenletek „helyes” (a klasszikus mechanikának megfelelő) érdekében a Lagrange nem tartalmazhatja a térfüggvény első fokánál magasabb deriváltjait. Vannak egyéb követelmények is (helység, egységesség stb.). Noether tétele szerint a k-paraméteres transzformációk során a cselekvés invarianciája k dinamikus mezőinvariánshoz, azaz megmaradási törvényhez vezet. Különösen a cselekvés változatlansága a fordítások (eltolások) tekintetében vezet a 4-es lendület megőrzéséhez.

Példa: Skalármező Lagrange-vel

Egy adott mező mozgásegyenletei a Klein–Gordon egyenlethez vezetnek. Ennek az egyenletnek a megoldásához hasznos áttérni a Fourier-transzformáción keresztül az impulzus-reprezentációra. A Klein-Gordon egyenletből könnyen belátható, hogy a Fourier együtthatók kielégítik a feltételt

Hol van egy tetszőleges függvény

A delta függvény kapcsolatot hoz létre a frekvencia (energia), a hullámvektor (impulzusvektor) és a paraméter (tömeg) között: . Ennek megfelelően két lehetséges jelre két független megoldásunk van impulzusábrázolásban (Fourier-integrál)

Megmutatható, hogy az impulzusvektor egyenlő lesz

Ezért a függvény a tömeggel, lendülettel és energiával rendelkező részecskék átlagos sűrűségeként értelmezhető. A kvantálás után ezek a szorzatok egész sajátértékekkel rendelkező operátorokká alakulnak.

Mezőkvantálás. A kvantumok létrehozásának és megsemmisítésének operátorai

A kvantálás a mezőkről az állapot vektorára (amplitúdójára) ható operátorokra való átmenetet jelenti Φ . A hagyományos kvantummechanikával analóg módon az állapotvektor teljes mértékben jellemzi a kvantált hullámterek rendszerének fizikai állapotát. Az állapotvektor egy vektor valamilyen lineáris térben.

A hullámmezők kvantálásának fő posztulátuma, hogy a dinamikus változók operátorait a klasszikus mezőkhöz hasonlóan (a szorzás sorrendjét figyelembe véve) mezőoperátorokban fejezzük ki.

Kvantumharmonikus oszcillátorhoz egy jól ismert energiakvantálási képletet kaptunk. A Hamilton jelzett sajátértékeinek megfelelő sajátfüggvényekről kiderül, hogy bizonyos operátorok - növekvő operátor, - csökkenő operátor kapcsolódnak egymáshoz. Meg kell jegyezni, hogy ezek az operátorok nem kommutatívak (kommutátoruk eggyel egyenlő). Növekvő vagy csökkenő operátor használata eggyel növeli az n kvantumszámot, és az oszcillátor energiájának azonos növekedéséhez (spektrumegyenlőség) vezet, ami egy új születéseként vagy egy mezőkvantum megsemmisüléseként értelmezhető. energiával. Ez az értelmezés teszi lehetővé a fenti operátorok használatát, pl teremtés és megsemmisítés operátorai adott mező kvantumai. A harmonikus oszcillátor Hamilton-át a következőképpen fejezzük ki a jelzett operátorokon keresztül, ahol - kvantumszám operátor mezőket. Könnyű megmutatni - vagyis ennek az operátornak a sajátértékeit - a kvantumok számát. Bármilyen n-részecskés mezőállapotot létrehozhatunk a vákuumon lévő létrehozási operátorok hatására

Vákuumos állapot esetén az annihilációs operátor alkalmazásának eredménye nulla (ez felfogható a vákuumállapot formális definíciójának).

N oszcillátorok esetén a rendszer Hamilton-félesége megegyezik az egyes oszcillátorok Hamilton-rendszerének összegével. Minden ilyen oszcillátorhoz meg lehet határozni a saját létrehozási operátorait. Ezért egy ilyen rendszer tetszőleges kvantumállapota leírható a segítségével töltse ki a számokat- egy adott k típusú, a vákuumra ható operátorok száma:

Ezt az ábrázolást ún töltési számok ábrázolása. Ennek az ábrázolásnak az a lényege, hogy ahelyett, hogy egy koordináta-függvény függvényét (koordináta-ábrázolás) vagy egy impulzusfüggvényt (impulzusábrázolás) adnánk meg, a rendszer állapotát a gerjesztett állapot számával - a kitöltési számmal jellemezzük. .

Megmutatható, hogy például a Klein-Gordon skalármező oszcillátorok gyűjteményeként ábrázolható. A térfüggvényt háromdimenziós impulzusvektorban végtelen Fourier-sorrá bővítve kimutatható, hogy a Klein-Gordon egyenletből az következik, hogy a tágulási amplitúdók kielégítik a klasszikus másodrendű differenciálegyenletet egy paraméterrel (frekvencia) rendelkező oszcillátorra ). Tekintsünk egy korlátozott kockát, és tegyünk fel egy periodicitási feltételt minden koordinátára egy periódussal.A periodicitási feltétel az oszcillátor megengedett impulzusainak és energiájának kvantálásához vezet:

Mezőoperátorok, dinamikus változó operátorok

Fock ábrázolása

Bose-Einstein és Fermi-Dirac kvantálás. Kapcsolódás spinnel.

A Bose-Einstein kommutációs relációk egy közönséges kommutátoron (az operátorok „közvetlen” és „inverz” szorzata közötti különbség), a Fermi-Dirac kommutációs relációk pedig antikommutátoron (a „közvetlen” ill. operátorok „inverz” szorzata). Az első mezők kvantumai engedelmeskednek a Bose-Einstein statisztikának, és bozonoknak nevezik őket, a második mezők kvantumai pedig Fermi-Dirac statisztikának engedelmeskednek, és fermionoknak nevezik őket. A mezők Bose-Einstein kvantálása konzisztensnek bizonyul az egész spinű részecskék esetében, és a fél egész spinű részecskék esetében a Fermi-Dirac kvantálás konzisztensnek bizonyul. Így a fermionok félegész spinű részecskék, a bozonok pedig egész spinű részecskék.

S-mátrix formalizmus. Feynman diagramok

Az eltérések problémája és megoldásuk módjai

Axiomatikus kvantumtér elmélet

Lásd még

Irodalom

• Kvantumtérelmélet - Fizikai enciklopédia (A. M. Prokhorov főszerkesztő).
• Richard Feynman, „A fizikai törvények természete” - M., Nauka, 1987, 160 p.
• Richard Feynman: „QED – a fény és az anyag furcsa elmélete” – M., Nauka, 1988, 144. o.
• Bogolyubov N. N., Shirkov D. V. Bevezetés a kvantált mező elméletébe. - M.: Nauka, 1984. - 600 p.
• Wentzel G. Bevezetés a hullámterek kvantumelméletébe. - M.: GITTL, 1947. - 292 p.
• Itsikson K., Zuber J.-B. Kvantumtér elmélet. - M.: Mir, 1984. - T. 1. - 448 p.
• Ryder L. Kvantumtér elmélet. - M.: Mir, 1987. - 512 p.

Fő szakaszok	Általános (fizikai) akusztika Geometriai akusztika Pszichoakusztika Bioakusztika Elektroakusztika Hidroakusztika Ultrahangos akusztika Kvantum akusztika (akusztoelektronika) Akusztikus fonetika (Beszédakusztika) Alkalmazott akusztika Építészeti akusztika (Épületakusztika) Aeroakusztika Zenei akusztika Közlekedési akusztika Orvosi akusztika Digitális akusztika Kapcsolódó útmutatások Akusztikus-optika
alkalmazott fizika	Plazmafizika Légkörfizika Lézerfizika Gyorsító fizika
Kapcsolódó tudományok	Agrofizika Fizikai kémia Matematikai fizika Kozmológia Asztrofizika Geofizika Biofizika Metrológia Anyagtudomány
Lásd még

A fizika objektív megértést ad a minket körülvevő világról, törvényei abszolútak, és kivétel nélkül minden emberre érvényesek, társadalmi státustól és személyektől függetlenül.

De ennek a tudománynak ilyen megértése nem mindig volt jelen. A 19. század végén megtörténtek az első tarthatatlan lépések a fekete fizikai test sugárzásának klasszikus fizika törvényein alapuló elméletének megalkotása felé. Ennek az elméletnek a törvényeiből az következett, hogy egy anyagnak bármilyen hőmérsékleten bizonyos elektromágneses hullámokat kell kibocsátania, az amplitúdót abszolút nullára kell csökkentenie, és elveszítenie kell tulajdonságait. Más szavakkal, a sugárzás és egy adott elem közötti termikus egyensúly lehetetlen volt. Egy ilyen kijelentés azonban ellentétben állt a valós mindennapi tapasztalattal.

A kvantumfizika részletesebben és érthetően a következőképpen magyarázható. Létezik egy teljesen fekete test definíciója, amely bármilyen hullámspektrumú elektromágneses sugárzást képes elnyelni. Kisugárzásának hosszát csak a hőmérséklete határozza meg. A természetben nem létezhetnek teljesen fekete testek, amelyek egy átlátszatlan zárt anyagnak felelnének meg egy lyukkal. Melegítéskor az elem bármely darabja izzani kezd, és a fok további növelésével pirosra, majd fehérre válik. A szín gyakorlatilag nem függ az anyag tulajdonságaitól, egy teljesen fekete test esetében kizárólag a hőmérséklet jellemzi.

1. megjegyzés

A kvantumfogalom kidolgozásának következő szakasza A. Einstein tanítása volt, amely a Planck-hipotézis alapján ismert.

Ez az elmélet lehetővé tette a tudós számára, hogy megmagyarázza az egyedülálló fotoelektromos hatás minden olyan törvényét, amely nem fér bele a klasszikus fizika korlátai közé. Ennek a folyamatnak a lényege az anyag eltűnése az elektromágneses sugárzás gyors elektronjainak hatására. A kibocsátott elemek energiája nem függ az elnyelt sugárzás együtthatójától, és annak jellemzői határozzák meg. A kibocsátott elektronok száma azonban a sugarak telítettségétől függ

Az ismételt kísérletek hamarosan megerősítették Einstein tanításait, nemcsak a fotoelektromos effektussal és a fénnyel, hanem a röntgen- és gamma-sugárzással is. Az A. Compton-effektus, amelyet 1923-ban fedeztek fel, új tényeket tárt a nyilvánosság elé bizonyos fotonok létezéséről az elektromágneses sugárzás szabad, kisméretű elektronokon való rugalmas szóródásának elrendezése révén, amelyet a tartomány és a hullámhossz növekedése kísér.

Kvantumtér elmélet

Ez a doktrína lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk a kvantumrendszerek bevezetésének folyamatát a tudományban szabadsági fokoknak nevezett keretrendszerbe, amely bizonyos számú független koordinátát feltételez, amelyek rendkívül fontosak egy mechanikai fogalom általános mozgásának jelzéséhez.

Egyszerűen fogalmazva, ezek a mutatók a mozgás fő jellemzői. Érdemes megjegyezni, hogy érdekes felfedezéseket tett az elemi részecskék harmonikus kölcsönhatásának területén Steven Weinberg kutató, aki felfedezte a semleges áramot, nevezetesen a leptonok és kvarkok kapcsolatának elvét. 1979-es felfedezéséért a fizikus Nobel-díjas lett.

A kvantumelméletben az atom egy magból és egy meghatározott elektronfelhőből áll. Ennek az elemnek az alapja magában foglalja az atom szinte teljes tömegét - több mint 95 százalékát. Az atommag kizárólag pozitív töltésű, meghatározza azt a kémiai elemet, amelynek maga az atom is része. Az atom felépítésében az a legszokatlanabb, hogy az atommag, bár csaknem teljes tömegét teszi ki, térfogatának csak egy tízezrelékét tartalmazza. Ebből az következik, hogy valóban nagyon kevés sűrű anyag van egy atomban, a tér többi részét pedig egy elektronfelhő foglalja el.

A kvantumelmélet értelmezései – a komplementaritás elve

A kvantumelmélet gyors fejlődése radikális változáshoz vezetett az ilyen elemekkel kapcsolatos klasszikus elképzelésekben:

• az anyag szerkezete;
• elemi részecskék mozgása;
• kauzalitás;
• hely;
• idő;
• a megismerés természete.

Az emberek tudatában bekövetkezett ilyen változások hozzájárultak ahhoz, hogy a világról alkotott kép radikálisan tisztább fogalommá változott. Az anyagrészecske klasszikus értelmezését a környezetből való hirtelen kiszabadulás, a saját mozgásának jelenléte és a térben elfoglalt hely jellemezte.

A kvantumelméletben az elemi részecskét a rendszer legfontosabb részeként kezdték ábrázolni, amelyben benne volt, ugyanakkor nem volt saját koordinátája és impulzusa. A klasszikus mozgásmegismerésben az önmagukkal azonosan maradt elemek előre megtervezett pálya mentén történő átvitelét javasolták.

A részecskék felosztásának kétértelmű természete szükségessé tette a mozgás ilyen víziójának elhagyását. A klasszikus determinizmus a vezető pozíciót átadta a statisztikai iránynak. Ha korábban egy elemben a teljes egészet az alkotóelemek teljes számának tekintették, akkor a kvantumelmélet meghatározta az atom egyedi tulajdonságainak a rendszertől való függését.

Az intellektuális folyamat klasszikus felfogása közvetlenül összefüggött egy anyagi tárgy önmagában teljesen létezőként való felfogásával.

A kvantumelmélet bebizonyította:

• az objektumról való tudás függősége;
• a kutatási eljárások függetlensége;
• a cselekvések teljessége számos hipotézis alapján.

Jegyzet 2

E fogalmak jelentése kezdetben korántsem volt világos, ezért a kvantumelmélet főbb rendelkezései mindig is eltérő értelmezéseket és értelmezéseket kaptak.

Kvantumstatisztika

A kvantum- és hullámmechanika fejlődésével párhuzamosan a kvantumelmélet egyéb összetevői is gyorsan fejlődtek - a kvantumrendszerek statisztikája és statisztikai fizikája, amely hatalmas számú részecskét tartalmazott. Az egyes elemek mozgatásának klasszikus módszerei alapján létrejött az integritásuk viselkedésének elmélete - a klasszikus statisztika.

A kvantumstatisztikában egyáltalán nincs lehetőség különbséget tenni két azonos természetű részecske között, mivel ennek az instabil fogalomnak a két állapota csak abban különbözik egymástól, hogy az azonos hatóerejű részecskék átrendeződnek magára az azonosság elvére. Ebben különböznek a kvantumrendszerek a klasszikus tudományos rendszerektől.

A kvantumstatisztika felfedezésének egyik fontos eredménye az a feltevés, miszerint a rendszer részét képező részecskék nem azonosak ugyanazzal az elemmel. Ez magában foglalja annak a feladatnak a fontosságát, hogy meghatározzuk egy anyagi objektum sajátosságait a rendszerek egy meghatározott szegmensében.

A különbség a kvantumfizika és a klasszikus között

Tehát a kvantumfizika fokozatos eltávolodása a klasszikus fizikától az időben és térben előforduló egyedi események magyarázatának megtagadásában, valamint a statisztikai módszer valószínűségi hullámaival való alkalmazásában áll.

3. megjegyzés

A klasszikus fizika célja, hogy leírja az egyes objektumokat egy bizonyos szférában, és törvényeket fogalmazzon meg, amelyek szabályozzák ezen objektumok időbeli változását.

A kvantumfizika különleges helyet foglal el a tudományban a fizikai elképzelések globális megértésében. Az emberi elme legemlékezetesebb alkotásai közé tartozik az általános és speciális relativitáselmélet, amely egy teljesen új irányfelfogás, amely ötvözi az elektrodinamikát, a mechanikát és a gravitáció elméletét.

A kvantumelmélet végre meg tudta szakítani a kapcsolatokat a klasszikus hagyományokkal, új, univerzális nyelvet és szokatlan gondolkodási stílust hozott létre, lehetővé téve a tudósok számára, hogy energetikai összetevőivel behatoljanak a mikrovilágba, és teljes leírást adjanak a klasszikus fizikából hiányzó sajátosságok bemutatásával. Mindezek a módszerek végül lehetővé tették az összes atomi folyamat lényegének részletesebb megértését, ugyanakkor ez az elmélet vezette be a véletlenszerűség és a kiszámíthatatlanság elemét a tudományba.

A valóság leírására tett kísérleteink nem más, mint a kockajáték és a kívánt eredmény megjóslása? James Owen Weatherall, az Irvine-i Egyetem logika és tudományfilozófia professzora a Nautil.us oldalain elmélkedett a kvantumfizika rejtelmeiről, a kvantumállapot problémájáról és arról, hogy ez mennyire múlik cselekedeteinken, tudásunkon és szubjektíven. a valóság érzékelését, és azt, hogy a különböző valószínűségek előrejelzésével mindannyiunknak igaza van.

A fizikusok jól ismerik a kvantumelmélet alkalmazását – a telefon és a számítógép is ezt bizonyítja. De annak ismerete, hogyan kell valamit használni, nagyon messze van attól, hogy teljesen megértsük az elmélet által leírt világot, vagy még azt sem, hogy mit jelentenek a tudósok által használt különféle matematikai eszközök. Az egyik ilyen matematikai eszköz, amelynek állapotáról a fizikusok régóta vitatkoznak, a „kvantumállapot”. ⓘ A kvantumállapot bármely lehetséges állapot, amelyben egy kvantumrendszer lehet. Ebben az esetben a „kvantumállapot” alatt azt is kell érteni, hogy az összes lehetséges valószínűsége annak, hogy egy vagy másik értéket kapunk „kocka” játék közben. — kb. szerk..

A kvantumelmélet egyik legszembetűnőbb jellemzője, hogy előrejelzései valószínűségiek. Ha kísérletet végez egy laboratóriumban, és kvantumelméletet használ a különböző mérések eredményeinek megjóslására, akkor az elmélet legjobb esetben is csak az eredmény valószínűségét tudja megjósolni: például 50% a megjósolt eredmény és 50% eltérő eredmény esetén. . A kvantumállapot szerepe az eredmények valószínűségének meghatározása. Ha ismert a kvantumállapot, akkor kiszámíthatja annak valószínűségét, hogy bármely lehetséges kísérlethez bármilyen lehetséges eredményt kapunk.

A kvantumállapot a valóság egy objektív aspektusát képviseli, vagy csak egy módja annak, hogy jellemezzen minket, vagyis hogy mit tud valaki a valóságról? Ezt a kérdést a kvantumelmélet tanulmányozásának legelején aktívan megvitatták, és a közelmúltban ismét aktuálissá vált, új elméleti számításokat és későbbi kísérleti teszteket inspirálva.

"Ha csak megváltoztatod a tudásodat, a dolgok többé nem tűnnek furcsának."

Annak megértéséhez, hogy a kvantumállapot miért illusztrálja valakinek a tudását, képzeljünk el egy esetet, amelyben egy valószínűséget számítunk ki. Mielőtt a barátod dobna a kockával, kitalálod, melyik úton fog landolni. Ha a barátod hagyományos, hatoldalú kockával dob, akkor a tipped körülbelül 17%-os (egyhatod) eséllyel lesz helyes, függetlenül attól, hogy mit tippelsz. Ebben az esetben a valószínűség mond valamit rólad, mégpedig azt, hogy mit tudsz a kockáról. Tegyük fel, hogy dobás közben hátat fordít, és a barátja látja az eredményt – legyen hat, de ez az eredmény ismeretlen számodra. És amíg meg nem fordulsz, a dobás kimenetele bizonytalan marad, pedig a barátod tudja. Valószínűségnek nevezzük, amely az emberi bizonytalanságot jelenti, bár a valóság biztos episztemikus, a görög tudás szóból.

Ez azt jelenti, hogy Ön és barátja különböző valószínűségeket határozhat meg anélkül, hogy bármelyikük tévedne. Azt fogja mondani, hogy 17% a valószínűsége annak, hogy hatost kap a kocka, és a barátja, aki már ismeri az eredményt, 100% -nak fogja nevezni. Ez azért van, mert te és a barátod különböző dolgokat tudsz, és az általad megnevezett valószínűségek tudásod különböző fokait jelentik. Az egyetlen helytelen jóslat az lenne, amely kizárja a hatos dobásának lehetőségét.

Az elmúlt tizenöt évben a fizikusok azon töprengtek, vajon egy kvantumállapot vajon ugyanúgy episztemikussá válhat-e. Tegyük fel, hogy az anyag bizonyos állapota, például a részecskék térbeli eloszlása ​​vagy egy kockajáték kimenetele biztos, de ismeretlen az Ön számára. A kvantumállapot e megközelítés szerint csak egy módja annak, hogy leírd a világ szerkezetére vonatkozó ismereteid hiányosságát. Különböző fizikai helyzetekben az ismert információktól függően többféleképpen is meghatározható a kvantumállapot.

Olvassa el még:

Csábító a kvantumállapotra gondolni ilyen módon, mert az más lesz, amikor egy fizikai rendszer paramétereit mérjük. A mérések elvégzése megváltoztatja ezt az állapotot egy olyan állapotról, amelyben minden lehetséges eredmény nem nulla valószínűségű, olyan állapotba, ahol csak egy eredmény lehetséges. Ez hasonló ahhoz, ami egy kockajátékban történik, amikor megtudja az eredményt. Furcsának tűnhet, hogy a világ csak azért változhat meg, mert méréseket végzel. De ha csak a tudásodban történt változás, az már nem meglepő.

Egy másik ok arra, hogy azt higgyük, hogy egy kvantumállapot episztemikus, hogy egyetlen kísérletből lehetetlen meghatározni, milyen volt a kvantumállapot a végrehajtása előtt. Ez is a kockajátékra emlékeztet. Tegyük fel, hogy a barátod felajánlja a játékot, és azt állítja, hogy annak a valószínűsége, hogy hatost dob, csak 10%, míg te ragaszkodsz a 17%-hoz. Egyetlen kísérlet meg tudja mutatni, melyikőtöknek van igaza? Nem. Az a tény, hogy az eredmény mindkét valószínűségi becsléshez hasonlítható. Nem lehet tudni, hogy melyikőtöknek van igaza az adott esetben. A kvantumelmélet episztemikus megközelítése szerint az oka annak, hogy a legtöbb kvantumállapotot nem lehet kísérletileg meghatározni, olyan, mint egy kockajáték: minden fizikai szituációhoz többféle valószínűség létezik, amelyek összhangban vannak a kvantumállapotok sokaságával.

Rob Spekkens, a Waterloo állambeli Elméleti Fizikai Intézet fizikusa 2007-ben publikált egy tanulmányt, amelyben bemutatta a kvantumelmélet szimulálására tervezett „játékelméletet”. Ez az elmélet nem teljesen analóg a kvantumelmélettel, mivel egy rendkívül egyszerű rendszerré egyszerűsödik. A rendszer csak két opcióval rendelkezik minden egyes paraméterhez: például „piros” és „kék” a színhez, illetve „fel” és „le” a térbeli pozícióhoz. De a kvantumelmélethez hasonlóan ez is tartalmazott olyan állapotokat, amelyek segítségével kiszámítható a valószínűség. A segítségével tett előrejelzések pedig egybeesnek a kvantumelmélet jóslataival.

Spekkens „játékelmélete” azért volt izgalmas, mert a kvantumelmélethez hasonlóan állapotai is „meghatározhatatlanok” voltak – és ezt a határozatlanságot teljes mértékben az magyarázta, hogy az episztemikus elméletnek valójában valós fizikai helyzetekhez volt köze. Más szóval, a játékelmélet olyan volt, mint a kvantumelmélet, és állapotai egyedülállóan episztemikusak voltak. Mivel ha az episztemikus szemléletet feladjuk, a kvantumállapotok bizonytalanságára nincs egyértelmű magyarázat, Spekkens és munkatársai ezt elegendő oknak tartották arra, hogy a kvantumállapotokat is episztemikusnak tekintsük, de ebben az esetben a „játékelméletet” ki kell terjeszteni a bonyolultabbra. rendszereken (azaz a kvantumelmélet által magyarázott fizikai rendszereken). Azóta egy sor olyan tanulmányt von maga után, amelyben egyes fizikusok minden kvantumjelenséget próbáltak megmagyarázni a segítségével, míg mások annak tévedését próbálták kimutatni.

„Ezek a feltételezések következetesek, de ez nem jelenti azt, hogy igazak.”

Így az elmélet ellenzői magasabbra emelik a kezüket. Például egy, a Nature Physics című folyóiratban publikált, széles körben tárgyalt 2012-es eredmény azt mutatta, hogy ha egy fizikai kísérletet a másiktól függetlenül is végre lehet hajtani, akkor nem lehet bizonytalanság a kísérletet leíró „helyes” kvantumállapotot illetően. Hogy. Minden kvantumállapot „szabályos” és „igaz”, kivéve azokat, amelyek teljesen „irreálisak”, nevezetesen a „rossz” állapotok, például azok, amelyekben a hatos dobásának valószínűsége nulla.

Egy másik tanulmány, amelyet Joanna Barrett és mások a Physical Review Letters-ben tettek közzé 2014-ben, kimutatta, hogy a Spekkens-modell nem alkalmazható olyan rendszerre, amelyben minden paraméter három vagy több szabadságfokkal rendelkezik - például "piros", "kék" és „zöld” a színekre, nem csak a „pirosra” és „kékre” – anélkül, hogy megsértené a kvantumelmélet előrejelzéseit. Az episztemikus megközelítés hívei olyan kísérleteket javasolnak, amelyek megmutathatják a különbséget a kvantumelmélet és bármely episztemikus megközelítés előrejelzései között. Így az episztemikus megközelítés keretében végzett valamennyi kísérlet bizonyos mértékig konzisztens lehet a standard kvantumelmélettel. Ebből a szempontból lehetetlen minden kvantumállapotot episztemikusként értelmezni, mivel több kvantumállapot van, és az episztemikus elméletek a kvantumelméletnek csak egy részét fedik le, mert a kvantumoktól eltérő eredményeket adnak.

Ezek az eredmények kizárják azt az elképzelést, hogy a kvantumállapot az elménk jellemzőit jelzi? Igen és nem. Az episztemikus megközelítés ellen érvek matematikai tételek, amelyeket a fizikai elméletekhez használt speciális szerkezetből bizonyítanak. A Spekkens által az episztemikus megközelítés magyarázataként kidolgozott keretrendszer számos alapvető feltevést tartalmaz. Az egyik az, hogy a világ mindig objektív fizikai állapotban van, függetlenül a róla szerzett ismereteinktől, ami egybeeshet vagy nem a kvantumállapottal. A másik az, hogy a fizikai elméletek olyan előrejelzéseket készítenek, amelyek a standard valószínűségszámítás segítségével reprezentálhatók. Ezek a feltételezések összhangban vannak, de ez nem jelenti azt, hogy igazak. Az eredmények azt mutatják, hogy egy ilyen rendszerben nem létezhetnek olyan eredmények, amelyek ugyanolyan értelemben episztemikusak, mint a Spekkens-féle „játékelmélet”, amíg az összhangban van a kvantumelmélettel.

Az, hogy ezt meg lehet-e tenni, a rendszerről alkotott véleményétől függ. Itt megoszlanak a vélemények.

Például Ouee Maroney, az Oxfordi Egyetem fizikusa és filozófusa, valamint a Physical Review Letters-ben megjelent 2014-es tanulmány egyik szerzője egy e-mailben azt mondta, hogy "a legvalószínűbb pszi-episztemikus modellek" Speckens rendszerre szerelve) kizárt. Matt Leifer, a Champagne-i Egyetem fizikusa, aki számos cikket írt a kvantumállapotok episztemikus megközelítéséről, azt mondta, hogy a kérdést még 2012-ben lezárták – ha természetesen elfogadja a kezdeti állapotok függetlenségét. (amire Leifer hajlamos).

Speckens éberebb. Egyetért azzal, hogy ezek az eredmények erősen korlátozzák az episztemikus megközelítés alkalmazását a kvantumállapotokra. De hangsúlyozza, hogy ezek az eredmények az ő rendszerén belül születtek, és a rendszer létrehozójaként rámutat annak korlátaira, például a valószínűségre vonatkozó feltételezésekre. Így továbbra is helyénvaló marad a kvantumállapotok episztemikus megközelítése, de ha ez a helyzet, akkor át kell gondolnunk a fizikai elméletek alapfeltevéseit, amelyeket sok fizikus kérdés nélkül elfogad.

Mindazonáltal egyértelmű, hogy jelentős előrelépés történt a kvantumelmélet alapvető kérdéseiben. Sok fizikus hajlamos pusztán értelmezőnek, rosszabb esetben filozófiainak nevezni a kvantumállapot jelentésének kérdését, de csak addig, amíg új részecskegyorsítót kell kifejlesztenie vagy a lézert továbbfejleszteni. Azzal, hogy egy problémát „filozófiainak” nevezünk, úgy tűnik, hogy túllépjük a matematika és a kísérleti fizika határain.

De az episztemikus megközelítésen végzett munka azt mutatja, hogy ez nem igaz. Spekkens és munkatársai a kvantumállapotok értelmezését precíz hipotézissé alakították, amelyet aztán matematikai és kísérleti eredményekkel töltöttek meg. Ez nem azt jelenti, hogy maga az episztemikus megközelítés (matematika és kísérletek nélkül) halott, hanem azt, hogy védelmezőinek új hipotéziseket kell felállítaniuk. És ez tagadhatatlan előrelépés – mind a tudósok, mind a filozófusok számára.

James Owen Weatherall a kaliforniai Irvine Egyetem logika és tudományfilozófia professzora. Legutóbbi könyve, Az üres tér furcsa fizikája az üres tér szerkezetének fizikális vizsgálatának történetét vizsgálja a 17. századtól napjainkig.