Københavnertolkningen
af kvanteteori
Her
beskrives princippet om kvante ubestemthed - erkendelsen af, at subatomare
partiklers position og hastighed ikke kan kendes præcist, men kun kan
tilnærmes i form af sandsynligheder. Ubestemthedsprincippet, som Heisenberg
opdagede i 1927, udgør en erkendelse af, at videnskaben hverken kan undersøge
nutiden eller forudsige fremtiden med komplet nøjagtighed.
Werner Heisenberg*
Dualisme
og komplementaritet
Hvad der sker, afhænger af observationen
Observationen
Københavnertolkningen af kvanteteorien starter fra et paradoks. Ethvert
eksperiment i fysik, hvadenten det refererer til dagliglivets fænomener eller
atomare hændelser, skal beskrives på den klassiske fysiks vilkår. Den
klassiske fysiks begreber danner det sprog, med hvilket vi beskriver
opstillingen af vore eksperimenter og erklærer resultaterne. Vi kan ikke og
burde ikke erstatte disse begreber med nogen andre. Alligevel er anvendelsen
af disse opfattelser begrænset af ubestemthedens forhold. Vi må huske dette
begrænsede anvendelsesområde af de klassiske opfattelser, når vi bruger dem,
men vi kan ikke og burde ikke prøve at forbedre dem.
For bedre at forstå dette paradoks er det nyttigt at
sammenligne proceduren for den teoretiske tolkning af et eksperiment i
klassisk fysik og i kvanteteori. I Newtons mekanik, for eksempel, kan vi
starte med at måle positionen og hastigheden af den planet, hvis bevægelse vi
vil studere. Resultatet af observationen oversættes til matematik ved at
uddrage tallene for planetens koordinater og bevægelsesmængde fra
observationen. Så bliver bevægelsesligningerne brugt til, ud fra disse
værdier for koordinater og bevægelsesmængde på et givet tidspunkt, at udlede
værdierne for disse koordinater eller alle andre egenskaber ved systemet på
et senere tidspunkt og på denne måde kan astronomen forudsige systemets
egenskaber på et senere tidspunkt. Han kan, for eksempel, forudsige det
nøjagtige tidspunkt for en måneformørkelse.
I kvanteteori er proceduren lidt anderledes. Vi kunne
for eksempel være interesserede i en elektrons bevægelse gennem et tågekammer
og kunne ved en eller anden observation bestemme den første position og
hastighed for elektronen. Men denne bestemmelse vil ikke være nøjagtig; den
vil mindst indeholde unøjagtighederne, der følger af ubestemthedsrelationerne
og vil sandsynligvis indeholde endnu større fejl på grund af eksperimentets
sværhed. Det er den første af disse unøjagtigheder, som sætter os i stand til
at oversætte observationens resultat til kvanteteoriens matematiske metode.
Der nedskrives en sandsynlighedsfunktion, som repræsenterer den
eksperimentelle situation på tidspunktet for målingen, inkludererende selv de
mulige fejl ved målingen.
Denne sandsynlighedsfunktion repræsenterer en
blanding af to ting, dels en kendsgerning og dels vor viden om en
kendsgerning. Den repræsenterer en kendsgerning for så vidt den, på første
tidspunkt, tildeler sandsynligheden enhed (d.v.s. komplet sikkerhed) til
startsituationen: elektronen bevæger sig med den observerede hastighed i den
observerede position; "observeret" betyder observeret indenfor
eksperimentets nøjagtighed. Den repræsenterer vor viden for så vidt, at en
anden observatør måske kunne kende elektronens position med større
nøjagtighed. Eksperimentets fejl repræsenterer ikke - i det mindste i nogen
udstrækning - en egenskab ved elektronen, men en mangel i vor viden om
elektronen. Også denne mangel på viden er udtrykt i sandsynlighedsfunktionen.
I klassisk fysik bør man også, i en omhyggelig
undersøgelse, tage observationsfejlen i betragtning. Som resultat ville man
få en sandsynlighedsfordeling for koordinaternes startværdier og derfor noget
meget lig sandsynlighedsfunktionen i kvantemekanik. Kun den nødvendige
ubestemthed, på grund af ubestemthedsrelationerne, mangler i klassisk fysik.
Når sandsynlighedsfunktionen i kvanteteorien er
blevet bestemt på observationens starttidspunkt, kan man ud fra
kvanteteoriens love udregne sandsynlighedsfunktionen på ethvert senere
tidspunkt og kan dermed bestemme sandsynligheden for en måling, som giver en
opgivet værdi for den målte mængde. Vi kan, for eksempel, forudsige
sandsynligheden for at finde elektronen på et senere tidspunkt, på et givet
sted, i tågekammeret. Det skal imidlertid understreges, at
sandsynlighedsfunktionen ikke i sig selv repræsenterer en række hændelser i
løbet af tiden. Den repræsenterer en tendens til hændelser og vor viden om
hændelser. Sandsynlighedsfunktionen kan kun forbindes med virkeligheden, hvis
en essentiel betingelse er opfyldt: hvis der laves en ny måling for at
bestemme en bestemt egenskab ved systemet. Kun da muliggør sandsynlighedsfunktionen,
at vi kan udregne det sandsynlige resultat af den ny måling. Resultatet af
målingen vil igen blive erklæret ved hjælp af klassisk fysik.
Derfor kræver den teoretiske tolkning af et
eksperiment tre adskilte trin: (1) oversættelsen af den eksperimentelle
situations start til en sandsynlighedsfunktion; (2) opfølgningen af denne
funktion i tidens løb; (3) erklæringen om en ny måling som skal laves på
systemet, hvis resultat så kan udregnes ud fra sandsynlighedsfunktionen. For
det første trin er opfyldelsen af ubestemthedsrelationerne en nødvendig
betingelse. Det andet trin kan ikke beskrives ved hjælp af klassiske
begreber; der er ingen beskrivelse af, hvad der sker med systemet mellem den
første observation og den næste måling. Det er først i det tredje trin, at vi
igen skifter over fra det "mulige" til det "aktuelle".
Lad os illustrere disse tre trin i et enkelt ideelt
eksperiment. Det er blevet sagt, at atomet består af en kerne og elektroner,
som bevæger sig rundt om kernen; det er også blevet erklæret, at ideen om en
elektronbane er tvivlsom. Man kunne påstå, at det, i det mindste i
princippet, burde være muligt at observere elektronen i sin bane. Man skulle
simpelthen bare se på atomet gennem et mikroskop med meget stor opløsningsevne,
så ville man se elektronen bevæge sig i sin bane. Sådan en høj opløsningsevne
kunne afgjort ikke opnås med et mikroskop, der bruger almindeligt lys, da
unøjagtigheden ved målingen af position aldrig kan være mindre end lysets
bølgelængde. Men et mikroskop, som brugte gammastråler med en bølgelængde
mindre end et atoms størrelse, ville kunne. Et sådant mikroskop er endnu ikke
blevet konstrueret, men det burde ikke forhindre os i at diskutere det
ideelle eksperiment.
Er det første trin, oversættelsen af observationens
resultat til en sandsynlighedsfunktion, muligt? Det er kun muligt, hvis
ubestemthedsrelationen er opfyldt efter observationen. Elektronens position
vil være kendt med en nøjagtighed, som er givet af gammastrålens bølgelængde.
Men ved observationshandlingen må mindst et lyskvant fra gammastrålen have
passeret mikroskopet og må først være blevet afbøjet af elektronen. Derfor er
elektronen blevet skubbet af lyskvantet, det har ændret dens bevægelsesmængde
og hastighed og man kan vise, at ubestemtheden ved denne ændring er lige stor
nok til at garantere ubestemthedsrelationernes gyldighed. Derfor er der ingen
vanskelighed med det første trin.
Samtidig kan man let se, at der er ingen måde på
hvilken, man kan se elektronens bane rundt om kernen. Det andet trin viser en
bølgepakke, som ikke bevæger sig rundt om kernen men væk fra atomet, fordi
det første lyskvant vil have slået elektronen ud af atomet. Gammastrålens
lyskvants bevægelsesmængde er meget større end elektronens oprindelige
bevægelsesmængde, hvis gammastrålens bølgelængde er meget mindre end atomets
størrelse. Derfor er det første lyskvant tilstrækkeligt til at slå elektronen
ud af atomet og man kan aldrig observere mere end et punkt i elektronens
bane; derfor er der ingen bane i almindelig forstand. Den næste observation -
det tredje trin - vil vise elektronen på dens bane væk fra atomet. Helt
alment er der ingen måde hvorpå, man kan beskrive, hvad der sker mellem to
efterfølgende observationer. Det er naturligvis fristende at sige, at elektronen
må have været et eller andet sted mellem de to observationer og at elektronen
derfor må have udført en slags bane eller kredsløb, selv om det kan være
vanskeligt at vide hvilken bane. Dette ville være et fornuftigt argument i
klassisk fysik. Men i kvanteteori ville det være misbrug af sproget som, skal
vi se senere, ikke kan retfærdiggøres. Vi kan lade det stå åbent i
øjeblikket, hvorvidt denne advarsel er en erklæring om den måde, vi burde
tale om atomare begivenheder på eller en erklæring om selve begivenhederne,
om det drejer sig om epistemologi eller ontologi. I hvert fald er vi nødt til
at være meget forsigtige med hvordan, vi formulerer enhver udtalelse om
atomare partiklers opførsel.
I virkeligheden behøver vi slet ikke at tale om partikler.
I mange eksperimenter er det mere nyttigt at tale om stofbølger; for
eksempel, om stationære stofbølger omkring atomkernen. En sådan beskrivelse
vil direkte modsige den anden beskrivelse, hvis man ikke er opmærksom på de
begrænsninger ubestemthedsrelationerne beskriver. Gennem begrænsningerne
undgås modsigelsen. Brugen af "stof bølger" er for eksempel nyttig,
når man beskæftiger sig med strålingen, der udsendes fra et atom. Gennem sine
frekvenser og intensitet giver strålingen information om den svingende
ladningsfordeling i atomet og der kommer bølgebilledet meget nærmere
sandheden end partikelbilledet. Derfor tilrådede Bohr brugen af begge
billeder, som han kaldte "komplementære" til hinanden. De to
billeder er naturligvis indbyrdes udelukkende, fordi en bestemt ting ikke
samtidig kan være en partikel (d.v.s. substans begrænset til et meget lille
rumfang) og en bølge (d.v.s. et felt spredt ud over et stort rum), men de to
kompletterer hinanden. Ved at spille med begge billeder, ved at gå fra det
ene billede til det andet og tilbage, får vi til sidst det rette indtryk af
den mærkelige slags virkelighed bag vore atomare eksperimenter. Bohr bruger
begrebet om "komplementaritet" adskillige steder i tolkningen af
kvanteteori. Viden om en partikels position er komplementær til viden om dens
hastighed eller bevægelsesmængde. Hvis vi kender den ene med stor
nøjagtighed, kan vi ikke kende den anden med stor nøjagtighed; alligevel skal
vi kende dem begge for at bestemme systemets opførsel. rumtids beskrivelsen af
atomare hændelser er komplementær til deres deterministiske beskrivelse.
Sandsynlighedsfunktionen adlyder en bevægelsesligning, som koordinaterne
gjorde i Newtons mekanik; dens ændring i løbet af tiden er fuldstændig
bestemt af den kvantemekaniske ligning, men den tillader ikke en beskrivelse
i rum og tid. På den anden side gennemtvinger observationen beskrivelsen i
rum og tid, men bryder den bestemte kontinuitet af sandsynlighedsfunktionen
ved at ændre vor viden om systemet.
Alment er dualismen mellem to forskellige
beskrivelser af den samme virkelighed ikke længere en vanskelighed, fordi vi
fra den matematiske formulering af teorien ved, at der ikke kan opstå
modsigelser. Dualismen mellem de to komplementære billeder - bølger og
partikler - bringes også frem i den matematiske procedures fleksibilitet.
Formalismen skrives normalt så den ligner newtonsk mekanik, med
bevægelsesligninger for partiklernes koordinater og bevægelsesmængde. Men ved
en enkel transformation kan den omskrives, så den ligner en bølgeligning for
en almindelig tre-dimensional stof bølge. Derfor har denne mulighed for at
lege med forskellige komplementære billeder sin analog i de forskellige
transformationer af den matematiske procedure; det fører ikke til nogen
vanskeligheder i Københavnertolkningen af kvanteteori.
En virkelig vanskelighed ved forståelsen af denne tolkning opstår
imidlertid, når man stiller det berømte spørgsmål: Men hvad sker der
"virkelig" i en atomar hændelse? Det er før blevet fastslået, at
mekanismen og resultaterne af en observation altid kan udtrykkes ved hjælp af
de klassiske begreber. Men det man udleder af en observation er en
sandsynlighedsfunktion, et matematisk udtryk, som kombinerer erklæringer om
muligheder eller tendenser med erklæringer om vort kendskab til
kendsgerninger. Så vi kan ikke objektivisere resultatet af en observation
fuldstændigt, vi kan ikke beskrive hvad der "sker" mellem denne
observation og den næste. Dette ser ud som om, at vi havde indført et element
af subjektivisme i teorien, som om vi ville sige: hvad der sker afhænger af
vor måde at observere på eller på den kendsgerning, at vi observerer det. Før
vi diskuterer dette problem om subjektivisme, er det nødvendigt at forklare
helt tydeligt, hvorfor man ville komme ind i håbløse vanskeligheder, hvis man
prøvede at beskrive, hvad der sker mellem to efterfølgende observationer.
Til dette formål er det nyttigt at diskutere det
følgende ideelle eksperiment: Vi antager, at en lille monokromatisk lyskilde
stråler mod en sort skærm, som har to små huller i sig. Hullernes diameter må
ikke være meget større end lysets bølgelængde, men deres indbyrdes afstand
vil være meget større. Et stykke bag skærmen registrerer en fotografisk plade
det indfaldende lys. Hvis man beskriver dette eksperiment ved hjælp af
bølgebilledet, siger man, at de primære bølger gennemtrænger de to huller;
der vil være sekundære bølger, som starter fra hullerne, disse bølger vil
interferere med hinanden og interferensen vil danne et mønster med varierende
intensitet på den fotografiske plade.
Sværtningen af den fotografiske plade er en
kvanteproces, en kemisk reaktion frembragt af enkelte lyskvanter. Derfor må
det også være muligt at beskrive eksperimentet ved hjælp af lyskvanter. Hvis
det var tilladt at sige, hvad der sker med det enkelte lyskvant mellem dets
udsendelse fra lyskilden og dets absorption i den fotografiske plade, kunne
man påstå følgende: Det enkelte lyskvant kan komme gennem det første hul
eller det andet. Hvis det går gennem det første hul og spredes der, kan dets
sandsynlighed for at blive absorberet på et bestemt punkt af den fotografiske
plade ikke afhænge af om det andet hul er lukket eller åbent.
Sandsynlighedsfordelingen på pladen vil være den samme som, hvis kun det
første hul var åbent. Hvis eksperimentet gentages mange gange og man samler
alle de tilfælde hvor lyskvantet er gået igennem det første hul, vil
sværtningen af den fotografiske plade, på grund af disse tilfælde, svare til
denne sandsynlighedsfordeling. Hvis man kun tager de lyskvanter i
betragtning, som går gennem det andet hul, skulle sværtningen svare til en
sandsynlighedsfordeling, som er udledt af antagelsen om, at kun det andet hul
er åbent. Derfor burde den totale sværtning bare være summen af sværtningen i
de to tilfælde; med andre ord burde der ikke være noget interferensmønster.
Men vi ved, at dette ikke er korrekt og eksperimentet vil vise et
interferensmønster. Derfor er erklæringen om, at ethvert lyskvant enten må
have gået gennem det første eller det andet hul problematisk og fører til
modsigelser. Dette eksempel viser klart, at begrebet om en
sandsynlighedsfunktion ikke tillader en beskrivelse af, hvad der sker mellem
to observationer. Ethvert forsøg på at finde en sådan beskrivelse ville føre
til modsigelser; dette må betyde at vendingen "sker" er begrænset
til observationen.
Nu er dette et meget mærkeligt resultat, da det
forekommer at indikere, at observationen spiller en afgørende rolle i
hændelsen og at virkeligheden varierer, afhængigt af om vi observerer den
eller ej. For at klargøre dette punkt er vi nødt til at analysere
observationsprocessen nærmere.
Fra starten er det vigtigt at huske, at i naturvidenskab er vi ikke
interesseret i universet som helhed, inkluderende os selv, men vi retter
vores opmærksomhed mod en del af universet og gør den til genstanden for vore
studier. I atomfysik er denne del sædvanligvis en meget lille genstand, en
atomar partikel eller en gruppe sådanne partikler, sommetider meget større -
størrelsen betyder ingenting; men det er vigtigt, at en stor del af
universet, inklusive os selv, ikke hører med til genstanden.
Nuvel, den teoretiske tolkning af et eksperiment
starter med de to trin, som er blevet diskuteret. I det første trin er vi
nødt til at beskrive eksperimentets indretning, eventuelt kombineret med den
første observation, ved hjælp af klassisk fysik og oversætte denne
beskrivelse til en sandsynlighedsfunktion. Denne sandsynlighedsfunktion
følger kvanteteoriens love og dens ændringer i løbet af tiden, som er
kontinuerlig, kan beregnes ud fra startforholdene; dette er det andet trin.
Sandsynlighedsfunktionen kombinerer objektive og subjektive elementer. Den
indeholder erklæringer om muligheder eller bedre tendenser ("potentia"
i Aristoteles filosofi) og disse erklæringer er fuldstændig objektive, de
afhænger ikke af nogen observatør; og den indeholder erklæringer om vor viden
om systemet, hvilken naturligvis er subjektiv for så vidt som de kan være
forskellige for forskellige observatører. I ideelle tilfælde kan det
subjektive element i sandsynlighedsfunktionen være så lille, sammenlignet med
det objektive, at man kan negligere det. Fysikerne taler så om et "rent
tilfælde".
Når vi nu kommer til den næste observation, hvis resultat
skulle forudsiges ud fra teorien, er det meget vigtigt at være klar over, at
vor genstand skal være i kontakt med den anden del af verden, nemlig den
eksperimentelle indretning, målepinden, o.s.v., før, eller i det mindste på,
observationstidspunktet. Dette betyder, at bevægelsesligningen for
sandsynlighedsfunktionen nu indeholder indflydelsen fra vekselvirkningen med
måleudstyret. Denne indflydelse introducerer et nyt element af ubestemthed,
fordi måleudstyret nødvendigvis beskrives ved hjælp af klassisk fysik; en
sådan beskrivelse indeholder alle de ubestemtheder, der angår udstyrets
mikroskopiske dele, som vi kender fra termodynamikken, og da udstyret er
forbundet med resten af verden, indeholder det faktisk alle ubestemthederne i
den mikroskopiske struktur af hele verden. Disse ubestemtheder kan kaldes
objektive for så vidt de simpelthen er en konsekvens af beskrivelsen ved
hjælp af klassisk fysik og ikke afhænger af nogen observatør. De kan kaldes
subjektive for så vidt som de refererer til vor ukomplette viden om verden.
Efter at vekselvirkningen har fundet sted, indeholder
sandsynlighedsfunktionen tendensens objektive element og den ukomplette
videns element, selv hvis det har været et "rent tilfælde"
tidligere. Dette er grunden til, at resultatet af observationen alment ikke
kan forudsiges med sikkerhed; hvad man kan forudsige, er sandsynligheden for
et bestemt resultat af observationen og denne erklæring om sandsynligheden
kan checkes ved, at gentage eksperimentet mange gange. Ulig den almindelige
procedure i newtonsk mekanik beskriver sandsynlighedsfunktionen ikke en
bestemt hændelse men, i det mindste under observationsprocessen, en hel
samling mulige hændelser.
Observationen i sig selv ændrer
sandsynlighedsfunktionen diskontinuert; den vælger, ud af alle mulige
hændelser, den aktuelle, som har fundet sted. Da vor viden om systemet,
gennem observationen, har ændret sig diskontinuert, har dens matematiske
repræsentation også gennemgået den diskontinuerte ændring og vi taler om et
"kvantespring". Når det gamle ord "Natura non facit
saltus" bruges som grundlag for kritik af kvanteteori, kan vi svare, at
vor viden bestemt kan ændre sig pludseligt og at dette faktum retfærdiggør
brugen af vendingen "kvantespring".
Derfor sker overgangen fra det "mulige" til
det "aktuelle" under observationshandlingen. Hvis vi ønsker at
beskrive, hvad der sker i en atomar hændelse, må vi gøre os klart, at ordet
"sker" kun kan anvendes på observationen, ikke på tilstanden mellem
to observationer. Det gælder for den fysiske og ikke den psykiske
observationshandling og vi kan sige at overgangen fra det "mulige"
til det "aktuelle" finder sted så snart genstandens vekselvirkning
med måleudstyret og dermed med resten af verden, er kommet i gang; den er
ikke forbundet med registreringshandlingen af resultatet i observatørens
sind. Den diskontinuerte ændring af sandsynlighedsfunktionen finder
imidlertid sted ved registreringshandlingen, fordi det er den diskontinuerte
ændring af vor viden i registreringsøjeblikket, der har sit billede i den
diskontinuerte ændring af sandsynlighedsfunktionen.
I hvilken udstrækning er vi så endelig nået til en
objektiv beskrivelse af verden, især den atomare verden? I klassisk fysik
begyndte videnskaben ud fra den tro - eller burde man sige illusion? - at vi
kunne beskrive verden eller i det mindste dele af verden uden nogen reference
til os selv. Dette er faktisk muligt i stor udstrækning. Vi ved, at byen
London eksisterer, hvadenten vi ser den eller ej. Det kan siges, at klassisk fysik
kun er den idealisering, hvori vi kan tale om dele af verden uden nogen
reference til os selv. Dens succes har ført til det almindelige ideal om en
objektiv beskrivelse af verden. Objektivitet er blevet det første kriterium
for værdien af ethvert videnskabeligt resultat. Overholder
Københavnertolkningen af kvanteteori stadig dette ideal? Man kan måske sige,
at kvanteteori svarer til dette ideal så vidt som muligt. Kvanteteori
indeholder afgjort ikke ægte subjektive egenskaber, den indfører ikke fysikerens
sind som del af en atomar hændelse. Men den starter fra opdelingen af verden
i "genstanden" og resten af verden, og fra det faktum at, i det
mindste for resten af verden, bruger vi de klassiske begreber i vor
beskrivelse. Denne deling er skønsmæssig og historisk en direkte konsekvens
af vor videnskabelige metode; brugen af de klassiske begreber er til slut en
konsekvens af den almindelige menneskelige måde at tænke på. Men dette er
allerede en reference til os selv og så vidt er vor beskrivelse ikke komplet
objektiv.
Det er blevet sagt i begyndelsen, at
Københavnertolkningen af kvanteteori starter med et paradoks. Det starter med
det faktum, at vi beskriver vore eksperimenter på den klassiske fysiks vilkår
og samtidig ud fra viden om, at disse begreber ikke passer nøjagtigt på
naturen. Spændingen mellem disse to startpunkter er roden til kvanteteoriens
statistiske natur. Derfor er det sommetider blevet foreslået, at man skulle
gå helt væk fra de klassiske begreber og at en radikal ændring af de begreber,
der bruges til at beskrive eksperimenterne, muligvis kunne føre tilbage til
en ikke-statistisk, komplet objektiv beskrivelse af naturen.
Dette forslag hviler imidlertid på en misforståelse.
Den klassiske fysiks begreber er kun en forfining af dagliglivets begreber og
er en essentiel del af det sprog, som danner grundlaget for al
naturvidenskab. Vores aktuelle situation i videnskab er sådan, at vi virkelig
gør brug af de klassiske begreber til beskrivelsen af eksperimenterne og det
var kvanteteoriens problem at finde en teoretisk tolkning af eksperimenterne
på dette grundlag. Det er nytteløst at diskutere hvad der kunne gøres, hvis
vi var andre skabninger end vi er. På dette sted er vi nødt til at indse, som
von Weizsäcker har formuleret det, at "Naturen kommer før mennesket, men
mennesket kommer før naturvidenskab". Den første del af sætningen
retfærdiggør klassisk fysik, med dens ideal om komplet objektivitet. Den
anden del fortæller os, hvorfor vi ikke kan undgå kvanteteoriens paradoks,
nemlig, nødvendigheden af at bruge de klassiske begreber.
Vi er nødt til at tilføje nogle bemærkninger om den
aktuelle procedure ved den kvanteteoretiske tolkning af atomare hændelser.
Det er blevet sagt, at vi altid starter med en opdeling af verden i en
genstand, som vi vil studere, og resten af verden og at denne opdeling til en
vis grad er skønsmæssig. Det burde virkelig ikke gøre nogen forskel på det
endelige resultat, om vi tilføjer en del af måleapparatet eller hele
apparatet til genstanden og anvender kvanteteoriens love på denne mere
komplicerede genstand. Det kan vises, at en sådan ændring af den teoretiske
behandling ikke ville ændre forudsigelserne vedrørende et givet eksperiment.
Dette følger matematisk fra den kendsgerning, at kvantemekanikkens love for
fænomener, hvori Plancks konstant kan betragtes som en meget lille mængde,
tilnærmet er identisk med de klassiske love. Men det ville være en
fejltagelse at tro, at denne anvendelse af de kvanteteoretiske love på
måleapparatet kunne hjælpe med at undgå kvanteteoriens fundamentale paradoks.
Måleudstyret fortjener kun sit navn, hvis det er i
nær kontakt med resten af verden, hvis der er en vekselvirkning mellem
udstyret og observatøren. Derfor vil ubestemtheden, med hensyn til verdens
mikroskopiske opførsel, komme ind i det kvanteteoretiske system her lige så
vel som i den første tolkning. Hvis måleudstyret skulle være isoleret fra
resten af verden, ville det hverken være et måleudstyr eller overhovedet
kunne beskrives i den klassiske fysiks vendinger.
Med hensyn til denne situation har Bohr understreget,
at det er mere realistisk at erklære, at opdelingen i genstand og resten af
verden ikke er skønsmæssig. Vor aktuelle situation i forskningsarbejde i
atomfysik er sædvanligvis denne: vi ønsker at forstå et bestemt fænomen, vi
ønsker at erkende, hvorledes dette fænomen opstår af naturens almene love.
Derfor er den stofdel eller stråling, som deltager i fænomenet, den naturlige
"genstand" i den teoretiske behandling og bør adskilles med hensyn
til dette, fra de værktøjer, der anvendes til at studere fænomenet. Dette
understreger igen et subjektivt element i beskrivelsen af atomare hændelser,
da måleudstyret er blevet konstrueret af observatøren og vi må huske, at det
vi observerer er ikke naturen i sig selv, men naturen udsat for vor måde at
spørge på. Vort videnskabelige arbejde i fysik består i, at stille spørgsmål
om naturen i det sprog vi besidder og at prøve at få et svar fra
eksperimenter med de midler, som står til vores rådighed. På denne måde minder
kvanteteori os om, som Bohr har udtrykt det, den gamle visdom om, at når vi
søger efter harmoni i livet, må vi aldrig glemme, at i eksistensens drama er
vi selv både deltagere og tilskuere. Det er forståeligt, at i vort
videnskabelige forhold til naturen bliver vor egen aktivitet meget vigtig,
når vi er nødt til at beskæftige os med dele af naturen, som vi kun kan
trænge ind i ved at anvende de mest kunstfærdige værktøjer.
Oversat fra Werner Heisenberg: The Copenhagen Interpretation of Quantum
Theory i The World Treasury of Physics, Astronomy and Mathematics,
Edited by Timothy Ferris (1991). Little, Brown and Company. Boston.
U.S.A.
Studieretningsprojekt
på K.U. med gode links
Indhold
Tiden: Det første kvantebegreb :Én
sti: Om mangeverdener tolkningen af kvantemekanik
Index
|