Sind Quantenmechanik und Determinismus eigentlich unvereinbar? [geschlossen]

Newtonsche Mechanik:

Die Newtonsche Mechanik, wie sie durch die Newtonschen Bewegungsgesetze ausgedrückt wird, gab uns enormes Vertrauen in unser Verständnis der Natur. Wir konnten die Bewegung von Planeten berechnen und ihre Position viele Jahre in die Zukunft ziemlich genau vorhersagen und sie dann beobachten, um zu überprüfen, ob sie sich so verhalten, wie wir es vorhergesagt haben. Die Dinge funktionierten sehr gut. Gelegentlich gab es einige Meinungsverschiedenheiten zwischen unseren Vorhersagen und Beobachtungen, wie zum Beispiel die Anomalien in der Bewegung des Uranus. Aber das bedeutete nicht, dass die Newtonschen Gesetze falsch waren; Wir haben einfach etwas übersehen, und im Fall von Uranus war es ein Planet dahinter, der die Anomalien verursachte. Die physikalischen Eigenschaften dieses Planeten wurden alle berechnet und vorhergesagt, wiederum unter Verwendung der Newtonschen Gesetze. Die Newtonsche Mechanik war so triumphal, dass die Physiker zu glauben begannen, den heiligen Gral der Wissenschaft entdeckt zu haben. Dies sollte sich jedoch ändern, als die gleichen Gesetze angewendet wurden, um das Verhalten von Materie auf der kleinsten Skala, die wir kannten, der atomaren Skala, zu untersuchen.

QUANTENMECHANIK:

Die Anwendung der Newtonschen Mechanik zur Untersuchung des Atoms, nachdem Rutherford entdeckt hatte, dass Atome wie winzige Sonnensysteme sind, sollte noch mehr Ergebnisse liefern, die mit unseren Berechnungen übereinstimmen würden. Siehe da! Die Dinge liefen so schlecht, und es wurde offensichtlich, dass neue Physik dringend benötigt wurde.

Wir konnten es nicht erklären:

i) die Atomspektren,

ii) Das Strahlungsspektrum des schwarzen Körpers

iii) Der photoelektrische Effekt

iv) Die Welleneigenschaften von Materie, wie sie im Davisson-Germer-Experiment gezeigt werden.

v) Wir konnten die Eigenschaften der Materie nicht erklären, als wir sie entdeckten: Supraleitung, Superfluidität und viele mehr.

All diese Probleme wurden mit nur einer Berührung der starken rechten Hand der Quantenmechanik gelöst ! Die neue Physik war nicht nur eine geringfügige Modifikation der Newtonschen Mechanik, sondern völlig anders und kontraintuitiv zu dem, woran wir uns von der Newtonschen Mechanik gewöhnt hatten. Wir konnten nicht länger über objektive Vorhersagen darüber sprechen, wie sich die Natur verhalten würde. Wir konnten nur Wahrscheinlichkeiten berechnen und nur über Wahrscheinlichkeiten sprechen, und wir konnten nur das Verhalten von Atomen, Teilchen, Eigenschaften von Festkörpern und Flüssigkeiten und so weiter probabilistisch vorhersagen.

KOMPROMISSEN WIR MIT QM UNSER WISSEN ÜBER DIE NATUR?

Die Ansichten darüber gehen auseinander, da es davon abhängt, wie tief man in der Philosophie der Newtonschen Mechanik verwurzelt ist. Der Punkt ist, dass uns die Natur Berechnung für Berechnung, Beobachtung für Beobachtung sagt, dass sich die Materie in der Mikrowelt nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeit verhält. Wir mögen es vielleicht nicht, aber lassen Sie uns einen Moment darüber nachdenken:

Glauben wir wirklich, dass die Natur in der Lage wäre, den Reichtum an Phänomenen und Variationen, die wir um uns herum beobachten, darzustellen, wenn die Regeln, denen sie folgt, starre, schwarz-weiße „Philosophie“ gewesen wären, wie wir von der Newtonschen Mechanik gelernt haben?

Wir haben alle unsere eigene Meinung dazu, also kannst du dir deine eigene bilden.

Die Quantenmechanik ist ihrem Wesen nach deterministisch. Lediglich Messungen bereiten Probleme (in der Kopenhagener Deutung).

Vergleichen wir drei Theorien: klassische Mechanik, klassische Mechanik mit zufälligem Schieben/Ziehen (stochastische Mechanik) und Quantenmechanik. In der klassischen Mechanik sind alle Gesetze deterministischer Natur. Wenn$A$bringt dich dazu$B$Und$B$bringt dich dazu$C$, können wir unsere Schritte leicht zurückverfolgen. Wir können die Zeit umkehren und ohne Probleme dorthin zurückkehren, wo wir angefangen haben, indem wir dieselben Gesetze anwenden.

In der stochastischen Mechanik hingegen wird das System, das wir beschreiben wollen, zu zufälligen Zeiten zufällig stark geschoben oder gezogen. Nehmen wir an, du gehst noch aus$A$Zu$B$aber irgendwo dazwischen$B$Und$C$Du bekommst einen zufälligen Schubs in eine zufällige Richtung und landest drin$D$. Sie können Ihre Schritte nicht einfach zurückverfolgen. Wenn wir also in der stochastischen Mechanik die Zeit umkehren, kommen wir nicht unbedingt zum Ausgangspunkt zurück. Der Determinismus ist gebrochen.

In der Quantenmechanik sind die Gesetze wiederum alle deterministischer Natur. Die Gesetze sehen im abstrakten Sinne tatsächlich wie die der klassischen Mechanik aus. Das heißt:$A$bringt dich dazu$B$,$B$bringt dich dazu$C$, Vielleicht$C$bringt dich zurück$A$, deterministisch. Nur Messungen bereiten uns Kopfzerbrechen. Solange wir nichts messen, können wir einfach zurückspulen und die Natur kehrt in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Beachten Sie den sehr wichtigen Unterschied zur stochastischen Mechanik: Die Quantenmechanik ist nicht einfach wie die klassische Mechanik mit einer zufälligen Komponente!

QM ist also deterministisch, solange wir nichts messen. Wenn wir jedoch eine Messung durchführen (für die es keine wirklich zufriedenstellende Definition gibt), können wir auf Probleme stoßen. Denn in der Kopenhagener Interpretation der QM „kollabiert“ eine Messung die Wellenfunktion, dh das System wird in einen dem Messgerät entsprechenden Eigenzustand gezwungen. Diese Diskontinuität würde den Determinismus brechen. Darüber besteht unter Physikern kein allgemeiner Konsens. Einige schlagen vor, dass alles noch in Ordnung ist, wenn wir die Messung vollständig beschreiben, einschließlich der Wellenfunktionen aller an der Messung beteiligten Entitäten. Einige vertreten eine andere Interpretation von QM, wie die Viele-Welten-Interpretation, wo es keinen Kollaps der Wellenfunktion und damit auch keine Diskontinuität gibt. Andere ziehen es vor, nicht zu viel darüber nachzudenken. (meiner Meinung nach der schlechteste Weg als Wissenschaftler)

Es ist eigentlich ganz einfach.

Die Quantenmechanik ist DETERMINISTISCH im Sinne ihrer Gesetze - sie sind feststehend und unterliegen keiner Veränderung. Dinge, die nicht deterministisch sind, sind KOORDINATEN , was einfach bedeutet, dass Sie Ihre Parameter nicht gut messen können (aber es bedeutet zum Beispiel nicht, dass Sie einige Kombinationen davon nicht gut messen können - wie die Gesamtenergie des Systems).

Zurück zu Ihrer Frage – es gibt keine Ungewissheit der Implikationen in QM, es gibt nur Ungewissheit der Position.