Son la mecánica cuántica y el determinismo en realidad irreconciliables?

Question

Como un prefacio, yo no soy físico. Simplemente estoy interesado en abstracto de la física y los principios fundamentales del universo y tal. Como tal, si usted puede proporcionar una respuesta para el profano (como no académicos y unjargonized como sea posible), sería muy, muy apreciado por lo que puedo entender en realidad.

Todo lo que he aprendido acerca de la física parecía ser construido a partir de una suposición de que el universo y todo lo que en él se comportaba de manera determinista. Por lo que siempre debe ser un (teórico) posibilidad de que, dado el conocimiento perfecto de todas las partículas y la fuerza del universo en un momento dado, se puede calcular con una precisión del 100% de lo que el estado del universo en el siguiente momento.

Por supuesto, esto supone que la omnisciencia y la ilimitada capacidad computacional, que es la razón por la que me dijo que esto es sólo una posibilidad teórica. Sin embargo, podemos definir nuestro sistema cerrado a ser mucho más pequeñas-por ejemplo, una botella llena de nitrógeno y helio, y aplique este principio de manera más directa. Y parece que esta suposición es absolutamente necesario para los experimentos científicos para incluso tener lugar o tienen ninguna validez, ya que sin este tipo de determinismo, las observaciones y los resultados inferidos a partir de ellos, no podrá nunca ser de confianza.

No entiendo la mecánica cuántica muy bien, pero parece que esta teoría rompe esta suposición completamente. Por lo que yo entiendo, no hay manera de predecir lo que el estado de la partícula en el instante siguiente. La mayoría de los que puedo saber es que, dado que la partícula está en estado A, el próximo será en el estado B o estado C. No hay absolutamente ninguna manera de saber con certeza, y la única manera de averiguarlo es de observar que en realidad el cambio. Además, las observaciones de este tipo no ofrecen ninguna idea de lo que otras partículas en el estado A va a hacer.

Así, en la física clásica, las leyes utilizados para parecerse a esto:

A -> B   [A implies B]

Pero con la física cuántica, todo esto se ha ido, y nuestras leyes, por lo que conviene buscar algo como esto:

A -> ((B v C) v D) v E   [A implies B, or C, or D, or E, or ...]  

¿Cómo es que esto no romper todo lo que la física se basa en? Las implicaciones de esto son seriamente preocupante para mí, y siento que destruye todo lo que pensé que sabía. ¿Alguien puede explicar cómo funciona esto en la ligeramente inferior a nivel de términos, o mostrar cómo es posible que las teorías y leyes de la física clásica para mantener el peso?

Answer 1

LA MECÁNICA NEWTONIANA:

La mecánica newtoniana, como se expresa a través de las leyes de Newton del movimiento, nos dio gran confianza sobre nuestro entendimiento de la naturaleza. Hemos sido capaces de calcular el movimiento de los planetas y predecir su posición con bastante precisión muchos años en el futuro, y, a continuación, se observó que para comprobar que hacen como nosotros hemos predicho. Las cosas funcionaban muy bien. En ocasiones hubo algunos desacuerdos entre nuestras predicciones y de la observación, como las anomalías en el movimiento de Urano, por ejemplo. Pero esto no significa que las leyes de Newton fueron mal; simplemente nos faltó algo de fuera, y en el caso de Urano es un planeta más allá de lo que causó las anomalías. Las propiedades físicas de que el planeta se calculan y se predijo, de nuevo, usando las leyes de Newton. La mecánica newtoniana era tan triunfante, que los físicos empezaron a creer que había descubierto el acebo grial de la ciencia. Sin embargo, esto fue todo para cambiar, cuando las mismas leyes que se han aplicado para estudiar el comportamiento de la materia a escalas más pequeñas sabíamos, a escala atómica.

$QUANTUM MECHANICS:$

La aplicación de la mecánica de Newton para el estudio del átomo, después de que fue descubierto por Rutherford que los átomos eran como minutos de sistemas de energía solar, se espera que para producir aún más los resultados, lo que estaría en acuerdo con nuestros cálculos. He aquí! Las cosas iban pare forma tan mal, y se hizo evidente que la nueva física se necesitaba con urgencia.

No podía explicar:

i) Los espectros atómicos,

ii) El espectro de la radiación de cuerpo negro

iii) El efecto fotoeléctrico

iv) La onda de las propiedades de la materia como se muestra en el experimento de Davisson-Germer.

v) no podía explicar las propiedades de la materia como estábamos descubriendo ellos: la Superconductividad, Super fluidez y muchos más.

Todos estos problemas fueron resueltos con un solo toque del derecho fuerte de la mano de la mecánica cuántica! La nueva física no era tan sólo una ligera modificación a la mecánica Newtoniana, pero totalmente diferente y opuesto a la intuición a lo que nos tenía acostumbrado con la mecánica Newtoniana. Ya No podríamos hablar de objetivo predicciones de cómo la naturaleza se va a comportar. Sólo se pudo calcular probabilidades, y sólo podía hablar de probabilidades, y sólo podíamos predecir probabilísticamente el comportamiento de los átomos, las partículas, las propiedades de los sólidos y de los líquidos y así sucesivamente.

HACEMOS EL COMPROMISO DE NUESTRO CONOCIMIENTO ACERCA DE LA NATURALEZA, CON QM?

Los puntos de vista varían en esto ya que depende de cuán profundamente está arraigada en la filosofía de la mecánica Newtoniana. El punto es que, cálculo, después del cálculo, de observación después de la observación, la naturaleza nos está diciendo que en el micro mundo de la materia se comporta de acuerdo a las leyes de la probabilidad. Podríamos sospechar, pero pensemos en esto por un momento:

¿Creemos realmente, que la naturaleza sería capaz de mostrar la riqueza de los fenómenos y de la variación que observamos a nuestro alrededor, tenía las reglas que sigue el estado rígido, en blanco y negro tipo de "filosofía", como hemos aprendido de la mecánica Newtoniana?

Todos tenemos nuestras propias opiniones sobre esto, así que usted puede formar la suya.

Answer 2

La mecánica cuántica, en su esencia, es determinista. Es sólo medidas que dan lugar a los problemas (en la interpretación de Copenhague).

Vamos a comparar tres teorías: la mecánica clásica, la mecánica clásica con random empujar/tirar (stochastical mecánica) y la mecánica cuántica. En la mecánica clásica, todas las leyes deterministas de la naturaleza. Si $A$ te $B$ $B$ te $C$, fácilmente podemos volver sobre nuestros pasos. Se puede invertir el tiempo y volver a donde empezamos por el uso de las mismas leyes sin ningún tipo de problemas.

En stochastical mecánica, sin embargo, el sistema nos quiere describir al azar veces es empujado o tirado al azar duro. Digamos que usted todavía va de$A$$B$, pero en algún lugar entre el $B$ $C$ usted obtiene un azar de empuje en una dirección al azar y se termina en la $D$. Usted no puede volver sobre sus pasos. Así que si invertimos tiempo en stochastical mecánica, no necesariamente volver a donde empezamos. El determinismo está roto.

En la mecánica cuántica, las leyes son de nuevo todos los deterministas en la naturaleza. Las leyes que realmente se parecen a los de la mecánica clásica, en abstracto, sence. Es decir: $A$ te $B$, $B$ consigue $C$, quizá $C$ te lleva de vuelta a $A$, determinista. Es sólo medidas que nos causan un dolor de cabeza. Como siempre que no mide nada, simplemente podemos rebobinar y la naturaleza va a volver a su estado original. Nota la diferencia muy importante con stochastical mecánica: la mecánica cuántica no es igual que la mecánica clásica con una componente aleatoria!

Así QM es determinista como siempre que no mide nada. Sin embargo, cuando hacemos una medición (para que una definición completamente satisfactoria no realmente existen), podemos ejecutar en problemas. Porque en la interpretación de Copenhague de la QM, una medida "se derrumba" la función de onda, es decir, el sistema es forzado en una eigenstate correspondiente al dispositivo de medición. Esta discontinuidad iba a romper el determinismo. No hay un consenso general acerca de esto entre los físicos. Algunos sugieren que todo está bien si se describe la medición de la totalidad, incluso el wavefunctions de todas las entidades involucradas en la medición. Algunos suscribirse a una interpretación diferente de QM, como el de Muchos-mundos interpretación, donde no hay colapso de la función de onda y, por tanto, ninguna discontinuidad. Otros prefieren no pensar en ello demasiado. (la peor manera de ir como un científico en mi opinión)

Answer 3

Es bastante simple en realidad.

La mecánica cuántica es DETERMINISTA en el sentido de que las leyes - que son fijos y no están sujetas a cambio. Cosas que no son deterministas son las COORDENADAS , lo que simplemente significa que no se puede medir bien sus parámetros (pero no quiere decir, por ejemplo, que no se puede medir bien algunas combinaciones de ellos - como la energía total del sistema).

Volviendo a su pregunta-no existe la incertidumbre de implicaciones en QM no es sólo la incertidumbre en la posición.