Warum waren sich die Väter der Quantenmechanik so sicher, dass der radioaktive Zerfall indeterministisch sei?

Das klassische Beispiel eines indeterministischen Systems ist ein radioaktives Isotop, zB dasjenige, das Schrödingers Katze tötet.

Ich verstehe, es gibt Argumente gegen versteckte Variablen in der Quantenmechanik, aber wie konnten sie sich damals in den zwanziger Jahren so sicher sein, dass die starken Kernkräfte, die an der Radioaktivität beteiligt sind, nicht von versteckten Variablen und nicht von echtem Zufall bestimmt wurden?

Einstein war sehr unglücklich über den Indeterminismus der Quantenmechanik in Bezug auf sogar gut verstandene Effekte wie Youngs Spaltexperimente, aber es scheint im Namen von Heisenberg & Co irgendwie ideologisch und dreist zu sein, den Indeterminismus auf Phänomene auszudehnen, die sie nicht einmal ansatzweise verstanden hatten. wie Alpha-Zerfall.

Gibt es einen Grund für diese frühe Selbstsicherheit, den Indeterminismus zu postulieren?

Der Grund ist mehr philosophisch als physikalisch, die Quantenmechanik kann vollständig deterministisch interpretiert werden (obwohl sie nicht lokal ist). Ich werde später (vielleicht morgen) mehr dazu hinzufügen.
De Broglie hat eine Theorie der verborgenen Variablen für das Elektron vorgeschlagen: en.wikipedia.org/wiki/…
@Ali, würdest du mehr über die deterministische Interpretation erklären? Danke
@ user26143 Sicher.

Antworten (2)

Schrödinger erfand die Katze 1935, also relativ spät in der Entwicklung der Quantenmechanik.

Damals in den 1920er Jahren hatte es viel mehr Unsicherheit gegeben. Die Kopenhagener Schule wollte das Atom quantisieren und dabei das klassische elektromagnetische Feld verlassen, wie es in der Theorie von Bohr-Kramers-Slater (BKS) formalisiert ist. De Broglies Dissertation von 1924 enthielt eine Hypothese, dass es versteckte Variablen gibt, die am Elektron beteiligt sind. In den 20er Jahren war praktisch nichts über den Kern bekannt; das Neutron war theoretisiert, aber nicht experimentell bestätigt worden.

Aber wir sprechen von 1935. Das war nach der Unschärferelation, nach Bothe-Geiger, nach der Entdeckung des Neutrons und nach der EPR-Arbeit. (Schrödinger schlug die Katze in einem Brief vor, in dem er die Interpretation von EPR diskutierte.) Zu dieser Zeit war es schon lange bekannt, dass man einen hohen Preis zahlen musste, wenn man versuchte, ein Feld zu quantisieren, aber nicht ein anderes (wie in BKS). von Energie-Impuls nur auf statistischer Basis), und Experimente hatten ein solches gemischtes Bild für Elektronen, die mit Licht wechselwirken, verfälscht. Es wäre sehr unnatürlich gewesen, Elektronen und Licht zu quantisieren, aber nicht Neutronen und Protonen. Neutronen und Protonen waren materielle Teilchen und daher in der gleichen konzeptionellen Kategorie wie Elektronen – was die erste gewesen warTeilchen zu quantisieren. Ivanenko hatte bereits 1932 ein Atomhüllenmodell vorgeschlagen.

Gute Antwort! Ich kannte die Geschichte hinter der Frage nicht, als ich meine Antwort gab.

Bereits in den 20er Jahren war bekannt, dass ein Kern existierte. Wenn Sie jemals Experimente mit nuklearem Zerfall durchgeführt haben, würden Sie die Kennzeichen eines Poisson-Prozesses erkennen. Ich spreche von einfachen Bachelor-Experimenten, die vermutlich in den meisten Ländern sogar Theoretiker anderer Fachrichtungen machen müssen, bevor sie ihren Abschluss machen (so wie ich). Sie konnten auch sehen, dass die Halbwertszeit einer Probe nicht von der Größe der Probe abhängt. Dies widerlegt jede Behauptung, dass es eine unbekannte deterministische Wechselwirkung zwischen Kernen gibt, die das statistikähnliche Verhalten verursacht, da sich dann die Physik mit der Größe der Probe ändern würde. Daher kann man nur schlussfolgern, dass es im Kern selbst einen versteckten Determinismus gab, der den Zerfall verursacht, um einen Poisson-Prozess zu simulieren. Dies würde einen Kern in der Tat zu einem hochkomplizierten System machen. Die statistische Physik lehrt uns, wie sich klassische Gleichgewichtssysteme verhalten. Warum ist der Kern nicht im Gleichgewicht mit sich selbst?! Der Kern müsste in der Tat sehr speziell sein, um von Boltzmanns Theorie abzuweichen. Dies würde höchst ungewöhnliches Verhalten und völlig unbekannte physikalische Mechanismen erfordern. Eine solche Theorie würde sehr unnatürlich aussehen. Es ist eine viel bessere und natürlichere Schlussfolgerung, den Quantenindeterminismus, der aus bisher verstandenen Experimenten bekannt ist, auf den Kern selbst auszudehnen. Am Ende erwies sich dieser Ansatz als richtig. Wenn Sie aktiv eine völlig neue Theorie erforschen, können Sie nie 100% sicher sein, dass das, was Sie tun, richtig ist, bis Sie Ihre Forschung abgeschlossen haben. Sie müssen nach der natürlichsten und konsistentesten Theorie suchen, die Sie können, und auf das Beste hoffen. :) Warum ist der Kern nicht im Gleichgewicht mit sich selbst?! Der Kern müsste in der Tat sehr speziell sein, um von Boltzmanns Theorie abzuweichen. Dies würde höchst ungewöhnliches Verhalten und völlig unbekannte physikalische Mechanismen erfordern. Eine solche Theorie würde sehr unnatürlich aussehen. Es ist eine viel bessere und natürlichere Schlussfolgerung, den Quantenindeterminismus, der aus bisher verstandenen Experimenten bekannt ist, auf den Kern selbst auszudehnen. Am Ende erwies sich dieser Ansatz als richtig. Wenn Sie aktiv eine völlig neue Theorie erforschen, können Sie nie 100% sicher sein, dass das, was Sie tun, richtig ist, bis Sie Ihre Forschung abgeschlossen haben. Sie müssen nach der natürlichsten und konsistentesten Theorie suchen, die Sie können, und auf das Beste hoffen. :) Warum ist der Kern nicht im Gleichgewicht mit sich selbst?! Der Kern müsste in der Tat sehr speziell sein, um von Boltzmanns Theorie abzuweichen. Dies würde höchst ungewöhnliches Verhalten und völlig unbekannte physikalische Mechanismen erfordern. 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