O que é a interpretação de Copenhague?

Provavelmente, não há área da ciência mais bizarra e confusa do que tentar entender o comportamento da matéria e da energia nas menores escalas. No início do século XX, físicos como Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, e muitos outros lançaram as bases para a compreensão desse reino bizarro da natureza: física quântica.

As equações e métodos da física quântica foram aprimorados ao longo do último século, tornando surpreendente previsões que foram confirmadas com mais precisão do que qualquer outra teoria científica na história da mundo. A mecânica quântica trabalha executando uma análise da função de onda quântica (definida por uma equação chamada Equação de Schrodinger).

O problema é que a regra sobre como funciona a função de onda quântica parece entrar em conflito drástico com as intuições que desenvolvemos para entender nosso mundo macroscópico do dia-a-dia. Tentar entender o significado subjacente da física quântica provou ser muito mais difícil do que entender os próprios comportamentos. A interpretação mais comumente ensinada é conhecida como a interpretação de Copenhague da mecânica quântica... mas o que é realmente?

As idéias centrais da interpretação de Copenhague foram desenvolvidas por um grupo central de pioneiros da física quântica centrados em Copenhague, de Niels Bohr Instituir na década de 1920, conduzindo uma interpretação da função de onda quântica que se tornou a concepção padrão ensinada na física quântica cursos.

Um dos elementos principais dessa interpretação é que a equação de Schrodinger representa a probabilidade de observar um resultado específico quando um experimento é realizado. Em seu livro A realidade oculta, o físico Brian Greene explica o seguinte:

"A abordagem padrão da mecânica quântica, desenvolvida por Bohr e seu grupo, e chamada de Interpretação de Copenhague em sua homenagem, prevê que sempre que você tentar ver uma onda de probabilidade, o próprio ato de observação frustrará sua tentativa ".

O problema é que apenas observamos fenômenos físicos no nível macroscópico, de modo que o comportamento quântico real no nível microscópico não está diretamente disponível para nós. Conforme descrito no livro Quantum Enigma:

"Não há interpretação 'oficial' de Copenhague. Mas toda versão agarra o touro pelos chifres e afirma que uma observação produz a propriedade observada. A palavra mais complicada aqui é 'observação'.

"A interpretação de Copenhague considera dois domínios: existe o domínio clássico macroscópico de nossos instrumentos de medição governados pelas leis de Newton; e existe o domínio microscópico e quântico dos átomos e outras pequenas coisas governadas pela equação de Schrodinger. Argumenta que nunca lidamos diretamente com os objetos quânticos do reino microscópico. Portanto, não precisamos nos preocupar com a realidade física ou com a falta dela. Uma "existência" que permita o cálculo de seus efeitos em nossos instrumentos macroscópicos é suficiente para considerarmos ".

A falta de uma interpretação oficial de Copenhague é problemática, dificultando os detalhes exatos da interpretação. Conforme explicado por John G. Cramer, em um artigo intitulado "A interpretação transacional da mecânica quântica":

"Apesar de uma extensa literatura que se refere, discute e critica a interpretação de Copenhague de mecânica quântica, em nenhum lugar parece haver uma declaração concisa que defina toda a Copenhague interpretação."

Cramer continua tentando definir algumas das idéias centrais que são aplicadas de maneira consistente ao falar da interpretação de Copenhague, chegando à seguinte lista:

• O princípio da incerteza: Desenvolvido por Werner Heisenberg em 1927, isso indica que existem pares de variáveis ​​conjugadas que não podem ser medidas com um nível arbitrário de precisão. Em outras palavras, existe um limite absoluto imposto pela física quântica à precisão de certos pares podem ser feitas medições, mais comumente as medições de posição e momento no mesmo Tempo.
• A interpretação estatística: Desenvolvido por Max Born em 1926, ele interpreta a função de onda de Schrodinger como produzindo a probabilidade de um resultado em qualquer estado. O processo matemático para fazer isso é conhecido como Regra de nascença.
• O conceito de complementaridade: Desenvolvido por Niels Bohr em 1928, isso inclui a idéia de dualidade onda-partícula e que o colapso da função de onda está ligado ao ato de fazer uma medição.
• Identificação do vetor de estado com "conhecimento do sistema": A equação de Schrodinger contém uma série de vetores de estado, e esses vetores mudam ao longo do tempo e com observações para representar o conhecimento de um sistema a qualquer momento.
• O positivismo de Heisenberg: Isso representa uma ênfase na discussão apenas dos resultados observáveis ​​dos experimentos, e não no "significado" ou na "realidade" subjacente. Essa é uma aceitação implícita (e às vezes explícita) do conceito filosófico de instrumentalismo.

Parece uma lista bastante abrangente dos principais pontos por trás da interpretação de Copenhague, mas a interpretação não ocorre sem alguns problemas bastante sérios e provocou muitos críticas... que valem a pena abordar por conta própria individualmente.

Como mencionado acima, a natureza exata da interpretação de Copenhague sempre foi um pouco nebulosa. Uma das primeiras referências à idéia disso foi no livro de Werner Heisenberg em 1930 Os princípios físicos da teoria quântica, em que ele referenciou "o espírito de Copenhague da teoria quântica". Mas naquela época também era realmente o só interpretação da mecânica quântica (mesmo que houvesse algumas diferenças entre seus adeptos), portanto não havia necessidade de distingui-la com seu próprio nome.

Só começou a ser chamada de "interpretação de Copenhague" quando abordagens alternativas, como a abordagem de variáveis ​​ocultas de David Bohm e a de Hugh Everett Interpretação de Muitos Mundos, surgiu para contestar a interpretação estabelecida. O termo "interpretação de Copenhague" é geralmente atribuído a Werner Heisenberg quando ele falava nos anos 50 contra essas interpretações alternativas. Palestras usando a frase "Interpretação de Copenhague" apareceram na coleção de ensaios de Heisenberg em 1958, Física e Filosofia.