Wie verbreitet ist das Mem „QM ist kontraintuitiv“ in der akademischen Physik? [geschlossen]

QM wird oft als kontraintuitiv bezeichnet, aber das bedeutet an sich nicht viel; Viele Dinge werden aus verschiedenen Gründen als kontraintuitiv bezeichnet.

Die eigentliche Frage scheint hier zu sein, wie oft wird QM als „kontraintuitiv“ bezeichnet, mit der Implikation, dass es etwas gibt, das Sie einfach nicht verstehen sollten. Ich sage etwas , weil sich diese Einstellung offensichtlich nicht auf alles erstreckt , was das Thema angeht. Die Physikstudenten, denen Karl auf seinem Campus begegnet, lernen viel über QM; es ist nur so, dass sie auch lernen, bestimmte Fragen nicht zu stellen.

Diese Einstellung – fragen Sie nicht, warum QM funktioniert – wird von vielen Physikern vertreten und in einigen Lehrmaterialien befürwortet. Aber wenn das Ziel hier nicht nur darin besteht, eine Umfragefrage darüber zu stellen, wie verbreitet eine bestimmte Meinung ist – wenn das Ziel darin besteht, ein Problem in der Kultur der Physik zu diagnostizieren, vielleicht mit der weiteren Absicht, ein Heilmittel zu identifizieren – dann sollten Sie es nicht tun Konzentrieren Sie sich nur auf diese Einstellung.

Zum Beispiel wird manchmal das Etikett „kontraintuitiv“ verwendet, nicht um die Erklärung zu blockieren, sondern als Erklärung – eine Art Meta-Erklärung. Warum ist QM so seltsam? fragt jemand. Es ist nicht seltsam, kommt die Antwort; Es scheint nur seltsam, weil sich Ihr Gehirn entwickelt hat, um mit der Makrowelt umzugehen, nicht mit der Mikrowelt.

Weitaus schädlicher als dies sind wirklich unlogische Pseudo-Erklärungen von QM, die sich als Erklärungen ausgeben. Ein Beispiel, für das Karl zuvor seine Vorliebe geäußert hat , ist die Deutsch-Wallace-entscheidungstheoretische „Ableitung“ der Born-Regel für Wahrscheinlichkeiten in der QM.

In der Entscheidungstheorie geht es darum, rationale Entscheidungen zu treffen. Ob eine bestimmte Wahl ein gutes oder ein schlechtes Ergebnis hat, hängt von unbekannten Merkmalen der Welt ab, und eine rationale Entscheidungsfindung beinhaltet die Berücksichtigung sowohl der Wahrscheinlichkeit dieser Unbekannten als auch des Grades der Güte oder Schlechtigkeit jeder Unbekannten. Wahrscheinlichkeit ist also ein Input für rationale Entscheidungsfindung.

Aber Deutsch und Wallace konstruieren Argumente, die in die andere Richtung gehen: Sie beginnen mit einem „Quantenspiel“ und einer apriorischen Vorstellung davon, wie das Spiel rational zu spielen wäre (um die erwarteten Gewinne zu maximieren), und leiten dann ab, was die Wahrscheinlichkeiten müssten sein, um die Strategie zu rechtfertigen, für die sie sich im Voraus entschieden haben!

Irgendwie bezweifle ich ernsthaft, dass das Verhalten von Molekülen in einer Gaswolke auf der anderen Seite der Galaxie von der Notwendigkeit bestimmt wird, sicherzustellen, dass eine bestimmte Strategie beim Quantenpoker gewinnt. Wenn jemals etwas wahr wäre, aber es dennoch verdient hätte, als kontraintuitiv bezeichnet zu werden, dann wäre es das. Aber soweit ich sehen kann, ist es nicht wahr, es hat nichts mit der Wahrheit zu tun, und die Deutsch-Wallace-Theorie ist nur unsinnige Sophistik.

So amüsant dieses Beispiel auch ist, es hat unter echten Physikern im Grunde immer noch keinen Einfluss. Also müssen wir uns endlich der Mutter aller Quantenwirrwarr zuwenden, der historischen Wurzel der Abkehr vom „Realismus“ in der Physik, der Kopenhagener Interpretation selbst.

Lassen Sie mich zunächst eine bastardisierte, aber äußerst verbreitete Version der Kopenhagener Interpretation verwerfen, die sehr weit verbreitet ist und die aus der natürlichen Bekräftigung einer realistischen Sichtweise resultiert. Dies ist diejenige, die besagt, dass Wellenfunktionen physikalische Objekte sind und sich gemäß der Schrödinger-Gleichung entwickeln, während sie unbeobachtet sind, aber wenn sie beobachtet werden, springen sie mit einer durch die Born-Regel gegebenen Wahrscheinlichkeit in einen Eigenzustand der gemessenen Observablen.

So funktioniert die ursprüngliche Kopenhagener Interpretation nicht. Nach der ursprünglichen Interpretation von Kopenhagen sind Wellenfunktionen keine physikalischen Objekte, sondern mathematische Buchhaltungsinstrumente, ähnlich wie Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Was real ist, sind Observables, die beobachtet wurden – ein Teilchen mit einer beobachteten Position oder einem beobachteten Impuls, ein Feld mit einer gemessenen Stärke an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit. Observables sind das Ontologische, Wellenfunktionen sind nur eine Möglichkeit, Vorhersagen über Observables zu treffen.

Ich würde dies als die ideale Philosophie für das Lehren und Anwenden der Quantenmechanik betrachten, wenn wir noch ein weiteres Prinzip hinzufügen würden : dass die Quantenmechanik eine unvollständige Beschreibung der Realität ist. Wie die klassische Mechanik, wie die nicht-quantenrelativistische Mechanik, ist sie eine begrenzte Wahrheit. Es gibt noch etwas. Das ist die vernünftige Schlussfolgerung, und daran glauben viele Physiker.

Was bei der Gründung der Quantenmechanik offenbar passiert ist, ist, dass erfolgreich angewandte positivistische Prinzipien fälschlicherweise in eine neue Art von Dogmen umgewandelt wurden. Die Schwierigkeit, die neuen Beobachtungen mit klassischer Physik zu erklären, führte schließlich zu einer bewussten Abkehr von früheren Annahmen über Raum, Zeit und Kausalität zugunsten der Konzentration auf das, was als real bekannt war – die beobachtbaren Größen.

Erstaunlicherweise wurde eine neue, probabilistische Art von Mechanik gefunden, die die Muster in den Observablen erklärte, ohne auch nur in klassischer Weise einen bestimmten Zustand der Welt zwischen den Beobachtungen zu postulieren. Aber anstatt zu sagen, natürlich ist die Welt zwischen den Beobachtungen immer noch da, wir kennen einfach nicht die Gesetze für das, was sie tut, wurde verfügt, dass die Quantengesetze die ultimative Wahrheit sind; und wir sollten uns nicht zu viele Sorgen über das Fehlen eines "Bildes" dessen machen, was zwischen einer Messung und der nächsten passiert, denn Messungen sind alles, was wirklich zählt, alles andere ist keine Physik.

Ob diese Haltung in ihren Auswirkungen gut oder schlecht war, ist schwer zu sagen. Vielleicht wäre die Teilchenphysik langsamer vorangekommen, wenn mehr Menschen versucht hätten, diese oder jene Subquantentheorie zum Funktionieren zu bringen. Ich vermute, dass die endgültige Erklärung der Quantenmechanik an neuere Ideen über die Entstehung der Raumzeit in der Quantengravitation geknüpft ist, wobei die richtige Mathematik bis in die letzten Jahrzehnte einfach nicht verfügbar war. Aber ob diese Entschuldigung akzeptabel ist oder nicht, ich betrachte den Kopenhagener Antirealismus als die Wurzel vieler, vieler späterer "Probleme" - anderer Interpretationen von QM, die ihre eigenen Begründungen dafür erfinden, warum wir ohne objektive Realität auskommen können und - realistische Interpretationen sein, die sich mit äußerst vagen Beschreibungen der grundlegenden Realität begnügen.

Zusammenfassung: Physikstudenten und -lehrer, die sagen "Frag nicht warum", sind nur ein Symptom einer größeren Situation, und diese Einstellung kann sogar einen pragmatischen Wert für jemanden haben, der die Quantenmechanik anwenden möchte ; aber in diesem Fall denke ich, dass es gesünder wäre, ausdrücklich an der ursprünglichen Kopenhagener Interpretation festzuhalten, mit einer zusätzlichen Änderung, dass QM nicht die endgültige Form der Physik ist. Außerdem ist es irreführend, die eigenen Lieblingsideen über die Quanten- oder Subquantenrealität in die Darstellung der QM einzufügen, unter dem wohlwollenden Deckmantel, „die Quantenmechanik intuitiv zu machen“. Die Essenz von QM ist der empirische Vorhersagerahmen – deshalb können wir wissen, dass er unvollständig ist – und alles darüber hinaus ist eine neue Theorie.