Kuantum Fiziğinde Felsefi Meseleler (Stanford Felsefe Ansiklopedisi)

Kualia Analitik Felsefe

Kualia Analitik Felsefe

Çevirmen: Efe Niğdelioğlu

Kaynak: Myrvold, Wayne, “Philosophical Issues in Quantum Theory”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2018 Edition), Edward N. Zalta (ed.), https://plato.stanford.edu/entries/qt-issues/

 

Çevirmen notu:

Genel hatlarıyla kuantum mekaniği, dalga fonksiyonunun çökmesi, ölçme problemine olan yaklaşımları ve bunların felsefi sonuçlarını kapsamlı bir şekilde ele alan bu metin literatüre giriş için kıymetli bir metin olması sebebiyle önem arz etmektedir, fakat okuyucunun çok az dalga mekaniği ve doğrusal cebire aşina olmasını gerektirecek kadar teknik bir dil kullanılarak yazılmıştır.

Doğrusal cebir, genellikle standart notasyonuyla öğretilir fakat bu metinde Bra-ket notasyonu kullanılmıştır, muhtemelen Kuantum mekaniği dersi almayanlar bu notasyona yabancı kalacaklardır. Bu sebeple Bra-ket notasyonunda vektör gösteriminin ve iç çarpım gösteriminin nasıl yapıldığını metine eklemeyi gerekli buluyorum.

Standart notasyonda bir A vektörünün gösterimi aşağıdaki gibidir.

{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {A} &=A_{x}\mathbf {e} _{x}+A_{y}\mathbf {e} _{y}+A_{z}\mathbf {e} _{z}\\&=A_{x}{\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}}+A_{y}{\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}}+A_{z}{\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}}\\&={\begin{pmatrix}A_{x}\\0\\0\end{pmatrix}}+{\begin{pmatrix}0\\A_{y}\\0\end{pmatrix}}+{\begin{pmatrix}0\\0\\A_{z}\end{pmatrix}}\\&={\begin{pmatrix}A_{x}\\A_{y}\\A_{z}\\\end{pmatrix}}\end{aligned}}}

Vektörlerin “ket” gösterimi ise aşağıdaki gibidir ve ket A diye okunu

{\displaystyle |A\rangle =A_{x}|e_{x}\rangle +A_{y}|e_{y}\rangle +A_{z}|e_{z}\rangle ={\begin{pmatrix}A_{x}\\A_{y}\\A_{z}\end{pmatrix}},}

N bileşenli iki vektörün iç çarpımı ise iki notasyon için de aşağıdaki gibidir

{\displaystyle \langle A|B\rangle =A_{1}^{*}B_{1}+A_{2}^{*}B_{2}+\cdots +A_{N}^{*}B_{N}={\begin{pmatrix}A_{1}^{*}&A_{2}^{*}&\cdots &A_{N}^{*}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}B_{1}\\B_{2}\\\vdots \\B_{N}\end{pmatrix}}}

Bras ve ketlerin taban olarak nasıl tanımlandığı aşağıdaki gibir

{\displaystyle \langle A|={\begin{pmatrix}A_{1}^{*}&A_{2}^{*}&\cdots &A_{N}^{*}\end{pmatrix}}}

{\displaystyle |B\rangle ={\begin{pmatrix}B_{1}\\B_{2}\\\vdots \\B_{N}\end{pmatrix}}}

Bras fonksiyonunun doğrusallığı:

{\displaystyle \langle \phi |\;{\bigg (}c_{1}|\psi _{1}\rangle +c_{2}|\psi _{2}\rangle {\bigg )}=c_{1}\langle \phi |\psi _{1}\rangle +c_{2}\langle \phi |\psi _{2}\rangle .}

 

 

Bu makale, Stanford Felsefe Ansiklopedisi’ndeki diğer makalelerin daha derinlemesine işleyişlerinin bir göstergesi olarak kuantum teorisi tarafından ortaya konulan felsefi konulara genel bir bakış sunmaktadır.

1. Giriş

2. Kuantum teorisi

2.1 Kuantum durumlar ve klasik durumlar

●2.2 Kuantum mekaniği ve kuantum alan teorisi

●2.3 Kuantum durum evrimi

●3. Dolanıklık, kuantum yerbilmezliği ve ayrıştırılamama

● 4. Ölçüm problemi

● 4.1 Ölçüm problemi formülasyonu

● 4.2 Ölçüm problemine yaklaşımlar

● 4.3 Eş fazlılığın kaybolmasının rolü

● 4.4 Ölçüm problemine olan yaklaşımların karşılaştırılması

●5. Ontolojik meseleler

●5.1 Kuantum durumu gerçekliği sorusu

●5.2 Kuantum durumlarının ontolojik kategorisi

●6. Kuantum hesaplama ve kuantum bilgi teorisi

●7. Kuantum mekaniğinin ve ötesinin yeniden inşası

● Kaynakça

 

1. Giriş

Çağdaş fiziğin temel bir parçası olmasına rağmen, fizikçiler veya fizik felsefecileri arasında kuantum teorisinin ampirik başarısının bize fiziksel dünya hakkında ne anlattığı konusunda bir fikir birliği yoktur. Bu, “kuantum mekaniğinin yorumlanması” olarak bilinen felsefi meselelerin birikmesine yol açar. Birisi bu terminoloji yüzünden, sahip olduğumuz şeyin fiziksel dünyayla hiçbir bağlantısı olmayan, yorumlanmamış bir matematiksel formalizm olduğunu düşünmemelidir. Daha ziyade, belirli durumlara tabi tutulan sistemlerde gerçekleştirilen deneylerin sonuçlarının olasılıklarını hesaplamak için matematiksel yöntemlerden oluşan ortak bir yorum vardır. Genellikle kuantum mekaniğinin farklı “yorumları” olarak adlandırılan şey, ortak yoruma bir şey eklenmesidir. Tartışmalı olarak, başlıca yaklaşımlardan ikisi, gizli değişkenler teorileri ve çöküş teorileri, standart kuantum mekaniğinden farklı fiziksel teorilerin formülasyonunu içerir; bu, “yorum” terminolojisini daha da uygunsuz hale getirir.

Kuantum teorisi ile bağlantılı felsefi literatürün çoğu, teoriyi mi, yoksa teoriye uygun bir uzantısını ya da revizyonunu mu, gerçekçi terimlerle mi yorumlamamız gerektiği ve eğer öyleyse bunun nasıl yapılması gerektiğine odaklanmaktadır. “Ölçüm Sorunu” na çeşitli yaklaşımlar bu sorulara farklı cevaplar önermektedir. Bununla birlikte, felsefi ilgiyle ortaya çıkan başka sorular da vardır. Bunlar, uzay-zaman yapısı ve nedensellik anlayışımız üzerinde kuantum lokalitesinin etkisini, kuantum durumların ontolojik karakterini, kuantum mekaniğinin bilgi teorisine etkilerini ve kuantum teorisini diğer gerçek ve varsayımsal teorilere göre konumlandırma görevini içerir. Aşağıda, bu konuların her birine değineceğiz, asıl amaç, ilgili konulardaki Stanford Ansiklopedisi girdileri de dahil olmak üzere ilgili literatüre bir giriş sağlamaktır.

2) Kuantum teorisi

Bu bölümde kuantum teorisine kısa bir giriş yaptık; daha ayrıntılı bir giriş için kuantum mekaniğine giriş bölümüne bakınız.

2.1) Kuantum durumlar ve klasik durumlar

Klasik fizikte, herhangi bir fiziksel sistem, sistemin durumunu karakterize eden dinamik değişkenlere değer atamanın olası yollarının toplamını temsil eden bir durum uzayı ile ilişkilidir. Örneğin, η tane parçacıktan oluşan bir sistem için, sistemin durumu, bazı referans kordinat eksenlerine göre tüm parçacıkların konumlarını ve momentumlarını belirterek verilir. Çok fazla serbestlik derecesine sahip sistemler için, sistemin durumunun tam bir spesifikasyonu mevcut veya uygun olmayabilir; böyle bir durumda klasik istatiksel mekanik, sistemin durum uzayı üzerinde olasılık dağılımını yapar. Yapılan olasılık dağılımı bazı fiziksel büyüklüklere, bir veya sıfır dışında herhangi bir olasılığı atadığında eksik bir spesifikasyon olarak kabul edilir.

Kuantum mekaniğinde ise işler farklıdır. Tüm fiziksel niceliklere kesin değerler veren kuantum durumları yoktur ve olasılıklar teorinin standart formülasyonuna dahil edilmiştir. Bazı fiziksel sistemlerin kuantum teorisinin inşası, ilk önce dinamik serbestlik derecelerini operatörlerle uygun şekilde yapılandırılmış bir Hilbert uzayında ilişkilendirerek devam eder (ayrıntılar için kuantum mekaniği girişine bakın). Bir fiziksel durum, beklenen değerlerinin fiziksel miktarlara (“gözlemlenebilir”) atanmasıyla karakterize edilebilir. Bu atamaların doğrusal olması gerekir. Yani, bir fiziksel büyüklük diğerlerinin doğrusal bir kombinasyonuysa, buna karşılık gelen beklenen değerler aynı ilişkide durur. Eksiksiz bir beklenen değerler kümesi, sistem üzerinde gerçekleştirilebilecek tüm deneylerin sonuçları için bir olasılık spesifikasyonuna eşdeğerdir. Her ikisi için de değer veren tek bir deney varsa, iki fiziksel niceliğin uyumlu olduğu söylenir; bunlar değişmeli (Abelian, yani AB=BA özelliğini sağlayan) A ve B operatörleriyle ilişkilidir. Uyumsuz gözlemler belirsizlik ilişkilerine yol açar; belirsizlik ilkesine bakınız.

Saf bir durum, yani beklenen değerlerin azami olarak spesifik bir şekilde belirlenmesi, örneğin fiziksel olarak eşdeğer birkaç yolla, Hilbert uzayındaki bir vektör veya tek boyutlu bir alt uzaya bir projeksiyon operatörü ile temsil edilebilir. Saf durumlara ek olarak, karışık bir şekilde adlandırılan ve saf olmayan durumlar da düşünülebilir; bunlar yoğunluk operatörleri olarak adlandırılan operatörler tarafından temsil edilir. Saf bir durum fiziksel bir niceliğe belirli bir değer atarsa, durumu temsil eden bir vektör, duruma karşılık gelen operatörün bir özvektörü olacaktır. Bu, “özdurum-özdeğer bağlantısı” olarak adlandırılan şeye yol açar, yani, bir sisteme fiziksel bir niceliği temsil eden bazı operatörlerin özvektörü olan bir durum vektörü atandığında, buna karşılık gelen dinamik nicelik, karşılık gelen değer ve bu fiziksel sistemin bir özelliği olarak kabul edilebilir.

Kuantum teorisinin tartışmalı olmayan tarafları, herhangi bir sistem için, dinamik miktarlarını temsil eden uygun operatörleri ve bu operatörlere etki edecek uygun bir Hilbert uzayını tanımlayan kurallardan oluşur. Ayrıca, belirtilen harici alanlar tarafından etkilenen veya çeşitli manipülasyonlara tabi tutulduğunda sistemin durumunu geliştirmek için yöntemler vardır (bkz. Bölüm 1.3).

Bu tartışmasız konuların ötesine geçip geçemeyeceğimizi ve bu teoriyi, deneylerin sonuçlarının olasılıklarını hesaplamak için bir araçtan daha fazlası olarak kabul edip edemeyeceğimiz, çağdaş felsefi tartışmaların konusu olmaya devam eden bir meseledir.

2.2) Kuantum mekaniği ve kuantum alan teorisi

Kuantum mekaniği genellikle, belirli ve sınırlı sayıda serbestlik derecesine sahip sistemleri içeren klasik mekanik teorisinin kuantalanmış(Sadece belirli enerji seviyelerine sahip olan, Enerji klasik mekanikte ise sürekli bir fonksiyondur) versiyonuna atıfta bulunur. Klasik olarak, örneğin bir elektromanyetik alan, sonsuz serbestlik derecesine sahip bir sistemdir. Bir alan teorisinin kuantalanması bir kuantum alan teorisine yol açar. Kuantum mekaniğinin ortaya koyduğu başlıca felsefi sorunlar, kuantum alan teorisine geçiş yapıldığında da kalır; ayrıca yeni yorumsal sorunlar ortaya çıkmaktadır. Kuantum mekanik teorileri ile kuantum alan teorileri arasında hem teknik hem de yorumsal ilginç farklılıklar vardır; genel bir bakış için bkz. kuantum alan teorisi ve kuantum teorisi: von Neumann vs. Dirac.

Kuantum alan teorisinin standart modeli başarılıdır fakat henüz genelçekimi içermemektedir. Hem kuantum fenomenlerini hem de çekimsel fenomenleri içeren bir teori geliştirme girişimi ciddi kavramsal sorunlara yol açar (kuantum genelçekimi girişine bakın).

 

2.3 Kuantum durumu evrimi

 

2.3.1 Schrödinger denklemi

Bir kuantum durum vektörü tarafından belirlenen hareket denklemi Schrödinger denklemidir, bu ilk olarak, sistemin toplam enerjisini temsil eden, sistemin Hamiltonyanı olarak isimlendirilen Н operatörünün oluşturulmasıyla oluşturulur. Bir durum vektörünün değişim hızı(yani kısmi türevleri), Hamilton operatörü H ile durum vektörünün beraber opere edilmesinin sonucu ile orantılıdır.  

                                  id/dt|ψ(t)=H|ψ(t).

0 zamanında bir durumu t zamanında bir duruma değiştiren bir operatör vardır ve aşağıdaki gibi verilir. 

Bu operatör, herhangi bir iki vektörün iç çarpımını koruyan Hilbert uzayının kendisine bire bir eşlenmesini uygulayan doğrusal bir operatördür; bu özelliklere sahip operatörlere üniter operatörler denir ve bu nedenle Schrödinger denklemine göre bu kuantum evrimine üniter evrim denir.

Bizim amacımız için, bu denklemin en önemli özellikleri deterministik ve lineer olmasıdır. Herhangi bir zamanda durum vektörü, denklemle birlikte, başka bir zamandaki durum vektörünü benzersiz bir şekilde belirler. Doğrusallık: iki vektör |ψ1(0)⟩ ve |ψ2(0)⟩ şu vektörlere dönüşürse |ψ1(t)⟩ ve |ψ2(t)⟩, ve 0 zamanındaki durum bu iki vektörün doğrusal kombinasyonu ise herhangi bir t zamanındaki duruma karşılık gelen |ψ1(t)⟩ ve |ψ2(t)de bu duruma karşılık gelen doğrusal kombinasyon olacaktır. Matematiksel olarak:

                             a|ψ1(0)+b|ψ2(0)a|ψ1(t)+b|ψ2(t).

2.3.2 Çöküş postülatı ( Dalga fonksiyonunun çöküşü )

Ders kitaplarında kuantum mekaniğinin formülasyonları genellikle bir deneyden sonra bir durum vektörünün nasıl atanacağı hakkında ek bir postüla içerir. Bunun kökenleri von Neumann’ın iki tür süreç arasındaki ayrımından kaynaklanmaktadır: birinci süreç: bir deneyin gerçekleştirilmesinden sonra gerçekleşir ve ikinci süreç: deney yapılmadığı sürece gerçekleşen üniter evrim. (bkz. Von Neumann 1932, 1955: §V.1). Dirac’ın formülasyonunda postülat şöyledir:

Gerçek bir dinamik değişkeni ξ, ölçtüğümüzde, ölçüm eylemindeki uyarma, dinamik sistemin durumunda bir sıçramaya neden olur. Fiziksel süreklilikten, aynı dinamik değişkenin ξ, ilkinden hemen sonra ikinci bir ölçüm yaparsak, ikinci ölçümün sonucu birinciyle aynı olmalıdır. Dolayısıyla, ilk ölçüm yapıldıktan sonra, ikincinin sonucunda belirsizlik yoktur. Bu nedenle, ilk ölçüm yapıldıktan sonra, sistem dinamik değişkenin ξ, bir özdeğerinde, ait olduğu özdeğer ilk ölçümün sonucuna eşittir. İkinci ölçüm gerçekte yapılmadıysa da, bu sonuç hala geçerli olmalıdır. Bu şekilde, bir ölçümün her zaman sistemin ölçülmekte olan dinamik değişkenin bir özdurumuna atlamasına neden olduğunu görüyoruz, bu özdeğer, ölçümün sonucuna eşittir (Dirac 1935: 36). ”

Dirac’ın “zıplaması”, durum vektörü çökmesi veya dalga fonksiyonu çökmesi olarak bilinir ve bu tür bir sıçramanın postülasyonuna çökme postülatı veya projeksiyon postülatı denir.

Kuantum durum vektörünün, sistemin fiziksel durumunu değil, yalnızca fiziksel bir sistem hakkındaki bir inanç veya bilgi durumunu temsil ettiği düşünülürse, ölçümden sonra durum vektöründe ani bir kaymayı, ölçümün kişinin inanç durumuna getirilmesine karşılık geldiği düşünülür. Ne von Neumann ne de Dirac bunu böyle düşünmüyor; her ikisi tarafından fiziksel bir süreç olarak ele alınıyor. Ayrıca, Dirac’ın postülatı “gözlem” yerine “ölçüm” olarak ifade ettiğini de unutmayın; bir çöküşün meydana gelmesi için bilinçli bir gözlemcinin ölçümün sonucundan haberdar olması gerektiği yönünde bir öneri yoktur. Ölçüm sürecine ilişkin genişletilmiş tartışmasında, von Neumann (1932, 1955, Bölüm VI) gözlem eylemini tartışsa da, çökme postülasının bir gözlemciden önce, kuantum sistemleri ve ölçme aparatının etkileşimine uygulanabileceğini vurgulamaktadır. Londra ve Bauer’da (1939) sonuç gözlenene kadar bir ölçümün tamamlanmadığı çöküş postülatının bir versiyonunun bir formülasyonu bulunur. Bununla birlikte, gözlemci ve kuantum sistemi arasındaki gizemli bir etkileşimi temsil ettiğini inkar ederler; onlar için, gözlem öncesi durum vektörünün yenisiyle değiştirilmesi gözlemcinin yeni bilgi edinmesi meselesidir. Çöküşün bu iki yorumu literatürde, ya sistemin fiziksel durumunun gerçek bir değişimi ya da bir gözlemcinin sadece bilgilerinin güncellenmesi olarak mı olduğu varlığını sürdürmektedir.

Eğer durum vektörü çöküşü fiziksel bir süreç olarak kabul edilecekse, bu durum, sistem durumunda ani bir sıçramayı indükleyebilen, “ölçümler” olarak sayılacak müdahaleleri fiziksel olarak neyin farklı kıldığı sorusunu gündeme getirmektedir. John S. Bell’in (1990) iddia ettiği gibi, “ölçüm”, temel alınabilecek herhangi bir fiziksel teorinin formülasyonunda yer almak için uygun bir kavram değildir. Bununla birlikte, eğer kişi önermeden vazgeçerse, bu, dolanıklık kavramına geldikten sonra tartışacağımız sözde “ölçüm sorunu” na yol açar (bkz. Bölüm 3).

3) Dolanıklık, kuantum yerbilmezliği ve ayrıştılılamama

Hilbert uzayları  HA ve HB ile ilişkilendirdiğimiz, iki ayrık fiziksel sistem A ve B göz önüne alındığında, kompozit sistemle ilişkili Hilbert uzayı, HAHB olarak gösterilen tensör çarpım uzayıdır. İki sistem bağımsız olarak saf durumlarda |ψ⟩ ve   |ϕ hazırlandığında, kompozit sistemin durumu |ψ|ϕ⟩ dur ( Bazen ⊗ sembolünün kullanılması atlanır). Çarpım durumlarına ek olarak, tensör çarpım uzayı, çarpım durumlarının doğrusal kombinasyonlarını, yani aşağıdaki formunun durum vektörlerini içerir

                           a|ψ1|ϕ1+b|ψ2|ϕ2

Tensör çarpım uzayı, tüm çarpım durumlarını içeren en küçük Hilbert uzayı olarak tanımlanabilir.

Çarpım vektörü olmayan bir durum vektörü ile temsil edilen herhangi bir saf durum, dolanık bir durumdur. Bileşik sistemin durumu, bileşik sistem üzerinde yapılabilecek tüm deneylerin sonuçlarına olasılıklar atar. Bunu A sistemi üzerinde yapılan deneylere bir kısıtlama veya B’ye yapılan deneylere bir kısıtlama gibi de düşünebiliriz. Bu tür kısıtlamalar, sistemlerin indirgenmiş durumları olarak adlandırılan sırasıyla A ve B durumlarını verir. AB kompozit sisteminin durumu dolanık bir durum olduğunda, A ve B’nin indirgenmiş durumları da karışık durumlar olur. Bunu görmek için, yukarıdaki durumda |ϕ1⟩ ve |ϕ2⟩ vektörlerinin ayırt edilebilir durumları temsil ettiğini varsayın. Gözlemcinin dikkati A üzerinde yapılan deneylerle sınırlanırsa, B üzerinde de bir deney yapıp yapmamak fark etmez. B üzerinde yapılan |ϕ1⟩ ve |ϕ2⟩ ‘ yu ayıran bir deney A’nın durumunu |ψ1⟩ ya da |ψ2⟩ ‘ye sırasıyla  a² ve b² olasılıklarıyla ve |ψ1⟩ ile |ψ2⟩ durumlarına karşılık gelen, A üzerinde yapılan deney sonuçlarının olasılıklarına yansıtır ( İzdüşürür). Bu olasılıklar, belirtildiği gibi, B üzerinde hiçbir deney yapılmadığı durumla aynıdır. Böylelikle, B üzerinde hiç bir deney yapılmasa bile, A üzerinde yapılan deney sonuçlarının olasılıkları tam olarak A’nın sırasıyla a² ve b² olasılıklarıyla |ψ1⟩ ya da  |ψ2⟩ durumlarıyla temsil edilmesi gibi olacaktır.

Genel olarak, ne bir çarpım durumu ne de çarpım durumlarının bir karışımı olan saf ya da karışık herhangi bir duruma, dolanık durum denir.

Saf dolanık durumların varlığı, uzamsal olarak ayrılmış parçalardan oluşan bir kompozit sistemi düşünürsek, sistemin durumu saf bir durum olsa bile, bileşenlerinin indirgenmiş durumları tarafından belirlenmediği anlamına gelir. Böylece, kuantum durumlar bir tür ayrılmazlık sergiler. Daha fazla bilgi için fizikte holizm ve ayrılmazlık konusuna bakın. Kuantum dolanıklığı, klasik fiziğe yabancı bir biçimsizlik ile sonuçlanır. A ve B’nin indirgenmiş durumlarının fiziksel durumlarını tamamen karakterize etmediğini, ancak bazı diğer değişkenlerle desteklenmesi gerektiğini varsaysak bile, A ve B durumları arasındaki korelasyonlara indirgenemeyecek kuantum korelasyonları vardır; Bell teoremi ve kuantum mekaniğinde uzaktan etki konusundaki girişlere bakınız.

4. Ölçüm problemi

4.1 Ölçüm probleminin formülasyonu

Kuantum teorisinin evrensel bir teori olması gerekiyorsa, prensip olarak, deneysel aparatımız kadar büyük ve karmaşık sistemler de dahil olmak üzere tüm fiziksel sistemlere uygulanabilir olmalıdır. Şimdi, şematik bir deneyi düşünelim. En az iki ayırt edilebilir durumda hazırlanabilen bir kuantum sistemimiz olduğunu varsayalım, bunlar |0S ve |1S a olsun. |RA aparatın hazır bir durumu, yani aparatın ölçüm yapmaya hazır olduğu bir durum olsun.

Aparat düzgün çalışıyorsa ve ölçümün sistemi uyarması minimal ise, sistem S’nin A aparatı ile birleştirilmesi, tahmin edilebilir biçimde sonuçları veren bir evrim ile aşağıdaki formda sonuçlanmalıdır.

                                                                        |0S|RA|0S|0A
                                                                        |1S|RA|1S|1A

burada |0A ve |1A

sırasıyla 0 ve 1 sonuçlarını gösteren cihaz durumlarıdır. Şimdi, S sisteminin |0S ve |1S durumlarının bir süperpozisyonunda hazırlandığını varsayalım.

                                                              |ψ(0)S=a|0S+b|1S,

burada a ve b her ikisi de sıfırdan farklıdır. Eğer deney öncesi durumdan deney sonrası duruma giden evrim, doğrusal Schrödinger evrimi ise,

                                      |ψ(0)S|RAa|0S|0A+b|1S|1A.

Bu, cihazın okuma değişkeninin bir özdurumu değildir, aksine, okuma değişkeninin ve sistem değişkeninin birbirine karıştığı bir durumdur. Böyle bir duruma uygulanan özdurum-özdeğer bağlantısı, cihaz okuması için kesin bir sonuç vermez. Bunun ne yapılacağı sorununa, aşağıda daha ayrıntılı biçimde tartışılacak olan “ölçüm sorunu” denir.

4.2 Ölçüm problemine yaklaşımlar

Kuantum durum evrimi, Schrödinger denklemi veya başka bir doğrusal denklem yoluyla gerçekleşirse, önceki bölümde gördüğümüz gibi, tipik deneyler, farklı deneysel sonuçlara karşılık gelen terimlerin süper pozisyon olduğu kuantum durumlarına yol açacaktır. Bazen bunun, deneysel okuma değişkenleri gibi deneysel sonuç değişkenlerinin her zaman belirli değerlere sahip olduğunun deneyimlerimizle çeliştiği söylenir. Bu, sorunu ortaya koymanın yanıltıcı bir yoludur, çünkü bu türden durumların deneysel aygıt içeren bir sistemin fiziksel durumları olarak nasıl yorumlanacağı doğrudan doğruya açık değildir ve eğer böyle bir durumda olan aparatı gözlemlemenin nasıl olduğunu söyleyemezsek, böyle bir durumda olduğunu asla gözlemleyemeceğimizi söylemek hiç mantıklı olmaz.

Yine de yorumsal bir sorunla karşı karşıyayız. Eğer kuantum durumunu sistemin tam bir açıklaması olarak alırsak, o zaman durum, önceden beklenenin aksine, benzersiz(biricik), kesin bir sonuca karşılık gelen bir durum değildir. J.S. Bell, “Schrödinger denkleminin verdiği dalga fonksiyonu her şey değildir ya da doğru değildir” (Bell 1987: 41, 2004: 201). Bu bize ölçüm problemine yaklaşımları sınıflandırmanın düzenli bir yolunu verir:

1. Kuantum dalga fonksiyonunun (veya kuantum durumunu temsil etmenin herhangi başka bir yolunun) fiziksel bir sistemin tam bir tarifini vermesini reddeden yaklaşımlar vardır.

2. Uygun koşullarda dalga fonksiyonunun çöküşünü sağlamak için dinamiklerin modifikasyonunu içeren yaklaşımlar vardır.

3. Bell’in ikileminin her iki tarafını da reddeden ve kuantum durumların her zaman üniter evrim geçirdiğini ve kuantum durum tanımının prensip olarak eksiksiz olduğunu savunan yaklaşımlar vardır.

Birinci kategorideki yaklaşımları, bir kuantum durumunun gerçeklikle alakalı herhangi bir şeyi temsil etmediği düşüncesine dahil ediyoruz. Bunlar, Kopenhag yorumunun varyantlarının yani pragmatik ve diğer realist olmayan yaklaşımları içerir. Ayrıca birinci kategoride kuantum durum tanımının tamamlanmasını isteyen yaklaşımlar vardır. Bunlar gizli değişkenler yaklaşımlarını ve modal yorumları içerir. İkinci yorum kategorisi, kuantum dinamiğinde uygun indeterministik modifikasyonlar bulmak için bir araştırma programını güder. Bell ikileminin her iki tarafını da reddeden yaklaşımlar Everettian veya “birçok dünya” yorumlarıyla karakterize edilir.

4.2.1 Kuantum mekaniğine realist olmayan yaklaşımlar

Kuantum mekaniğinin ilk günlerinden itibaren, kuantum mekaniğine yönelik doğru tutumun araçsal ya da pragmatik olduğu düşüncesi vardır. Böyle bir bakış açısıyla, kuantum mekaniği deneyimlerimizi koordine etmek ve deney sonuçları hakkında beklentiler oluşturmak için bir araçtır. Bu görüşün varyantları arasında Kopenhag Yorumu (veya fizikçilerin bu yorumlarla alakalı farkları vurguladığı gibi, Kopenhagen yorumları) olarak adlandırılırlar; bkz. kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumu. Daha yakın zamanlarda, bu türden görüşler, kuantum durumların öznel veya epistemik olasılıkları temsil ettiğini belirten QBistler dahil fizikçiler tarafından savunulmuştur (bkz. Fuchs ve ark. 2014). Filozof Richard Healey, kuantum durumların nesnel olsa da fiziksel gerçekliği temsil etmediği konusunda ilgili bir görüşü savunur (bakınız Healey 2012; Healey yakında çıkacak).

4.2.2 Gizli değişkenler ve modal yaklaşım

Yapısı kuantum durumu içeren ancak ölçüm problemini aşmak amacıyla ek yapı içeren teorilere geleneksel olarak “gizli değişkenler teorileri” denir. Kuantum durum tanımının fiziksel gerçekliğin tam bir açıklaması olarak görülemeyeceği, sonraki yayınlarda Einstein tarafından ünlü bir makalede tartışılmıştır (Einstein 1936, 1948, 1949). Kuantum teorisindeki Einstein-Podolsky-Rosen argümanı girdisine bakın.

Olası gizli değişken teorilerinin kapsamını sınırlayan bir takım teoremler vardır. En doğal düşünce, geleneksel kuantum mekaniğinde, gözlemlenebilir bir “ölçüm” olarak sayılacak herhangi bir deneysel prosedür olacak şekilde, yalnızca ölçümle ortaya çıkarılan gözlemlenebilir olana kesin değeri veren, tüm gözlemlenebilir belirli değerleri atanan bir teori aramak olacaktır. Bu tür teorilere bağlamsal olmayan gizli değişkenler teorisi denir. Bell (1966), Kochen ve Specker (1967) tarafından Hilbert uzayI boyutunun üçten büyük olan herhangi bir sistem için böyle bir teori olmadığı gösterilmiştir (bkz. Kochen-Specker teoremindeki giriş).

Bell-Kochen-Specker Teoremi gizli değişken teorisini kolayca hükümsüz kılmaz. Bunu aşmanın en basit yolu, deneylerin kararlı sonuçlarını garanti etmek için yeterli olan bazı gözlemlenebilir veya uyumlu gözlemlenebilir kümeler seçmektir; diğer gözlenebilirlere belirli değerler atanmaz ve bu gözlenebilirlerin “ölçümleri” olarak düşünülen deneyler, önceden var olan değerleri ortaya çıkarmaz.

Bu türdeki en kapsamlı çalışma, de Broglie tarafından geliştirilen ve 1927’de Brüksel’de düzenlenen, Beşinci Solvay Konferansın’nda sunulan, 1952’de David Bohm tarafından tekrar ele alınan ve şu anda küçük bir fizikçi ve filozof grubu tarafından çalışılan aktif bir araştırma alanı olan Pilot dalga teorisidir. Bu teoriye göre, kuantum dalga fonksiyonu tarafından yönlendirilen, belirli yörüngeleri olan parçacıklar vardır. De Broglie teorisinin tarihi için, Bacciagaluppi ve Valentini 2009’un giriş bölümlerine bakınız. De Broglie-Bohm teorisine ve onunla ilişkili felsefi konulara genel bir bakış için Bohm mekaniğine giriş bölümüne bakınız.

Kuantum durumunun ek yapılar ile desteklenmesi için başka öneriler de vardır; bunlara kalıcı yorumlar denir; kuantum mekaniğinin modal yorumlarına bakınız.

4.2.3 Dinamik çöküş teorileri

Daha önce de belirtildiği ve von Neumann ve Dirac’ın yazdığı gibi, sistem üzerinde deneysel bir müdahale ile kuantum durum vektörünün çöküşü, alışılmış üniter evrimden farklı olarak, gerçek bir fiziksel değişiklikmiş gibi, çöküş gerçek bir fiziksel süreç olarak ele alınacaksa, o zaman meydana gelen koşullar için sadece bir deney yapıldığında gerçekleşenden daha fazla şey söylenmelidir. Bu, kuantum durumu için, bunun iyi teyit edildiği durumlarda lineer, üniter Schrödinger evrimine yaklaşan kesin olarak tanımlanmış bir dinamik formüle eden ve tipik deneysel kümede sonuç değişkeninin bir özdurumuna çökme üreten, veya başarısız olursa, bir özduruma yakın bir çökme üreten bir araştırma konusuna sebep olur. Umut vaat eden tek çöküş teorileri doğada stokastiktir(rasgele); gerçekten de deterministik bir çöküş teorisinin süperluminal(Işık hızından daha hızlı) sinyale izin vereceği gösterilebilir. (genel bir bakış için çöküş teorileri bölümüne bakınız)


İlk bakışta, bu tipte dinamik bir çöküş teorisi, Bell’in ifadesiyle “dalga fonksiyonu her şeydir” gibi bir kuantum durum monist teorisi olabilir. Son yıllarda bu tartışmalı; çöküş teorilerinin kuantum duruma ek olarak “ilkel ontoloji” gerektirdiği ileri sürülmüştür. Bkz. Allori ve al. 2008; Ayrıca çöküş teorileri ve referansları.

4.2.4 Everettian ”, ya da çoklu dünyalar yorumu

Hugh Everett III, 1957 doktora tezinde (Everett 2012’de yeniden basılmıştır) kuantum mekaniğinin çökme postülatı olmadan ve “gizli değişkenler” olmadan düşünülmesini önerdi. Ortaya çıkan yorumu göreli durum yorumlaması olarak adlandırdı.

Temel fikir, bir deneyden sonra, sistem ve aparatın kuantum durumu tipik olarak farklı sonuçlara karşılık gelen terimlerin süperpozisyonudur. Aparat, gözlemcileri içeren çevresi ile etkileşime girdiğinde, bu sistemler, net sonucu bir kuantum durum olan aparat ve kuantum sistemiyle dolanık hale gelir ve olası deneysel sonuçların her biri için aparatın okunduğu bir terim bu sonuca karşılık gelir, çevrede bu sonucun kayıtları vardır, gözlemciler de bu sonucu gözlemler, vb. Everett, bu terimlerin her birinin eşit derecede gerçek olmasını öneriyor. Tanrı’nın bakış açısına göre, benzersiz bir deneysel sonuç yoktur, ancak biri aynı zamanda bir alt sistemin, örneğin deneysel aparatın belirli bir belirleyici durumuna odaklanabilir ve dolanık duruma göreli bir durum olarak katılan diğer sistemlere atfedilebilir. Yani, ‘+ ‘okuyan aparat ile ilgili olarak sonuçlanan çevrenin bir durumu ve gözlemcinin bu sonucu gözlemlediği durumlar. (Everett’in görüşleri hakkında daha fazla ayrıntı için Everett’in kuantum mekaniğinin bağıl durum formülasyonuna bakınız).

Everett’in çalışması, “Çoklu Dünyalar” yorumu adıyla anılan bir görüş ailesine ilham verdi; fikir, süper pozisyon terimlerinin her birinin tutarlı bir dünyaya karşılık gelmesi ve tüm bu dünyaların eşit derecede gerçek olmasıdır. Zaman geçtikçe, bu dünyaların çoğalması söz konusudur, bu da sonuçların daha da çoğulmasına yol açan durumlar ortaya çıkmaktadır (kuantum mekaniğinin girişine çoklu dünyaların yorumuna ve Saunders 2007’ye son tartışmaların gözden geçirilmesi için bakınız; Wallace 2012 kuantum mekaniğinin Everettian yorumunun genişletilmiş bir savunması).

“İlişkisel Kuantum Mekaniği” adıyla anılan farklı ama birbiriyle ilişkili görüşler vardır. Bu görüşler, Everett’e dinamik değişkenlerin sisteme özgü değerlerini yalnızca diğer sistemlerin durumlarına göre ilişkilendirmede katılırlar ama Everett’in aksine, kuantum durumunu temel ontolojileri olarak almazlar (daha fazla ayrıntı için ilişkisel kuantum mekaniğine girişe bakın).

4.3 Eşfazlılığın kaybolmasının rolü

Aşağıdaki gibi iki farklı terimin süper pozisyonu olan kuantum durum,

                                         |ψ=a|ψ1+b|ψ2,

yukarıdaki ifadede |ψ1⟩ ve |ψ2⟩ ayırt edilebilir durumlardır, |ψ1⟩ ya da |ψ2⟩ olacak şekilde hazırlanan durum, |ψ1⟩ ve |ψ2⟩ karışmı olan durumla aynı değildir, bunlardan birisi olacaktır ama hangisi olacağını bilmiyoruz. İki terimin tutarlı bir şekilde süper pozisyon olması ile bir karışım arasındaki farkın ampirik sonuçları vardır. Bunu görmek için, bir parçacık demetinin (elektronlar, nötronlar veya fotonlar gibi) iki dar yarıktan geçtiği ve daha sonra parçacıkların tespit edildiği bir ekrana çarptığı çift yarık deneyini düşünün. |ψ1⟩ bir parçacığın üst yarıktan geçtiği bir durum ve |ψ2⟩, alt yarıktan geçtiği bir durum olsun.

Durumun bu iki alternatifin bir süperpozisyonu olması, ekranda yüksek ve düşük emilim bantlarında değişen girişim(interference) desenlerinin oluşmasına sebep olur.

Bu genellikle klasik ve kuantum olasılıklar arasındaki fark olarak ifade edilir. Eğer parçacıklar klasik parçacıklar olsaydı, ekranın bir p noktasında saptanma olasılıkları basitçe iki koşullu olasılığın ağırlıklı ortalaması olacaktır: parçacığın üst yarıktan geçtiği göz önüne alındığında p’de saptama olasılığı ve parçacığın alt yarıktan geçtiği göz önüne alındığında p’de saptanması. Girişim deseninin ortaya çıkışı klasik olmamanın bir göstergesidir.

Şimdi elektronların, ekrana giden yolda, hangi yarıktan geçtiğini saptayan ve tabii böylelikle elektronla etkileşen bir şey olsun (Çevre olarak adlandıralım); yani, bu yardımcı sistemin durumu, durumu |ψ1⟩ ve |ψ2⟩ ile ilişkili olacak şekilde elektron durumuna karışır. O zaman kuantum sisteminin durumu olan ”s” ile çevresi ”e” şöyle olur 

               |ψse=a|ψ1s|ϕ1e+b|ψ2s|ϕ2e

Ortam |ϕ1e ve |ϕ1⟩s durumlarını ayırt edilebiliyorsa, bu durum girişim desenlerini tamamen yok eder: parçacıklar, bir yarıktan veya diğerinden kararlı bir şekilde geçiyormuş gibi ekranla etkileşime girer ve ortaya çıkan desen iki tek yarıklı desenin üst üste binmesinin sonucudur. Yani, parçacıklara belirli yörüngelere uyuyormuş gibi davranabilir ve olasılıkları klasik parçacıklarmış gibi uygulanabilir.

Şimdi, makroskopik nesneler tipik olarak geniş ve karmaşık bir ortamla etkileşim halindedir – sürekli olarak hava molekülleri, fotonlar ve benzerleri ile bombardımana tabi tutulmaktadırlar. Sonuç olarak, böyle bir sistemin indirgenmiş hali hızlı bir şekilde, eş fazlılığın bozulması olarak bilinen bir fenomen olan yarı klasik durumların bir karışımı haline gelir.

Eş fazlılığın bozulmasının genelleştirilmesi, kuantum mekaniğinin yorumuna, dekoherans tarihler yaklaşımı adı ile geçen bir yaklaşımın merkezinde yer alır (genel bakış için kuantum mekaniğine tutarlı tarihler(Dekoherans tarihler) yaklaşımı konusundaki girişe bakın).

Dekoherans, kuantum mekaniğine diğer yaklaşımlar için önemli rol oynar, ancak oynadığı rol yaklaşıma göre değişir; bu konuda bilgi için kuantum mekaniğinde dekoherans rolü girdisine bakınız.

4.4 Ölçüm problemine olan yaklaşımların karşılaştırılması

Yukarıdaki yaklaşımların tümü, dünyadaki, en azından bazı tahminlerde, klasik davranışlar gösteren alışılmış sıradan nesneler ve dünyamız gibi olayları açıklamaktadır. Ana akım yaklaşımların hiçbiri bilinçli gözlemcilere herhangi bir özel fiziksel rol atfetmez. Bununla birlikte, bu yönde öneriler olmuştur (tartışma için bilince kuantum yaklaşımlar hakkındaki girişe bakınız).

Yukarıda belirtilen yaklaşımların tümü gözlemle tutarlıdır. Bununla birlikte, sadece tutarlılık yeterli değildir; kuantum teorisini deneysel sonuçlarla ilişkilendirmek için kullanıların kuralları tipik olarak deneysel sonuçlara atanan non-trivial (yani sıfıra veya bire eşit olmayan) olasılıkları içerir. Bu hesaplanmış olasılıklar, tekrarlanan deneylerden elde edilen istatistiksel veriler biçiminde ampirik kanıtlarla karşı karşıyadır. Mevcut gizli değişkenler teorileri kuantum olasılıklarını yeniden üretir ve çöküş teorileri, şimdiye kadar yapılmış ancak akla gelebilecek diğer deneyler için kuantum olasılıklarından ayrılan tüm deneyler için kuantum olasılıklarına çok yakın yaklaşımlar üretmenin ilgi çekici özelliğine sahiptir. Bu, prensipte; bu teoriler ve çöküş teorileri arasında ampirik bir ayrımcılığa izin verir.

Everettian(Çoklu dünya) teorilerine karşı ortaya atılan bir eleştiri, bu tür istatistiksel testlerin anlamlı olup olmayacağının açık bir şekilde görülemeyeceği, çünkü herhangi bir şekilde doğrudan elde etme olasılığından bahsetmenin mantıklı olmadığı, tüm olasılıkların dalga fonksiyonunun bir dalında meydana geleceğidir. Buna “Everettian kanıtsal sorunu” denir ve Everettian teorileri üzerine son zamanlarda yapılan çalışmaların konusu olmuştur; giriş ve genel bakış için Saunders (2007) ‘ya bakınız.

Eğer birisi Everettian yaklaşımının kanıtsal soruna bir çözümü olduğunu kabul ederse, o zaman, ana yaklaşım çizgileri arasında, hiç biri ampirik kanıtlar tarafından doğrudan kabul edilemez. Eğer biri, hangisinin kabul etmesi gerektiğine karar verecekse, diğer gerekçelerle verilecektir. Burada, devam etmekte olan bu tartışmalara derinlemesine bir bakış sunulmayacaktır, ancak okuyucuya tartışmaların bir girişini vermek için birkaç hususdan bahsedilebilir; daha fazla ayrıntı için bu konuya özgü yaklaşımlar hakkındaki girdilere bakın.

Bohmian görüşünün, Bohm yaklaşımı lehine, bu çizgilerdeki bir teorinin olayların en basit resmini sağladığını; Everettian teorileri veya çöküş teorileri söz konusu olduğunda ise ontolojik meseleler daha az anlaşılır ve açıktır.

Bir diğer husus göreceli nedensel yapı ile uyumluluktur. De Broglie-Bohm teorisi, formülasyonu için uzak eşzamanlılığın ayırt edici bir ilişkisi gereklidir. Bu gereksinim, bu türden herhangi bir gizli değişken teorisinin kaçınılmaz bir özelliğidir; bu, her zaman belirli değerlere sahip olması için gözlemlenebilir olan bazılarını seçer (bkz. Berndl ve diğerleri, 1996; Myrvold 2002). Öte yandan, tamamen rölativistik olan çöküş modelleri vardır. Bu tür modellerde, çöküşler yerelleştirilmiş olaylardır. Her ne kadar aralarındaki boşluk gibi ayrılmadaki çökme olasılıkları bağımsız olmasa da, bu olasılıksal bağımlılık daha önce diğeri gibi birbirini ayırmamızı gerektirmez. Dolayısıyla, bu tür teoriler uzak eşzamanlılığın ayırt edici bir ilişkisini gerektirmez. Bununla birlikte, bu tür teorilerin beable’larla (veya “realitenin unsurları”) nasıl donatılacağı hakkında bir tartışma var. Çöküş teorileri ve referansları hakkındaki girdiye bakınız; ayrıca tartışmaya bazı katkılar için Fleming 2016, Maudlin 2016 ve Myrvold 2016’ya bakınız.

Everettian teorileri söz konusu olduğunda, önce rölativistik yerellik sorununun nasıl formüle edileceğini düşünmek gerekir. Bazı yazarlar, bu konuya Everettian kuantum mekaniğinin gerçekten de yerel olduğu gibi ortak bir sonuçla, biraz farklı şekillerde yaklaştılar. (Bakınız Vaidman 1994; Baccialuppi 2002; Wallace 2012 Bölüm 8; Tipler 2014; Vaidman 2016; ve Brown ve Timpson 2016.)

5. Ontolojik meseleler

Belirtildiği gibi, kuantum mekaniğinin yorumlanmasıyla ilgili temel bir soru, kuantum durumlarının fiziksel gerçeklikte herhangi bir şeyi temsil ettiğinin düşünülüp düşünülmeyeceği ile ilgilidir. Eğer bu olumlu olarak cevaplanırsa, bu yeni sorulara, yani kuantum durumu tarafından ne tür bir fiziksel gerçekliğin temsil edildiğine ve bir kuantum durumunun prensip olarak fiziksel gerçekliğin kapsamlı bir açıklamasını verip veremeyeceğine yol açar.

5.1 Kuantum gerçekçiliği sorunu

Harrigan ve Spekkens (2010) bu konuları tartışmak için bir sistem ortaya koymuşlardır. Terminolojilerinde, fiziksel özelliklerin tam bir spesifikasyonu, bir sistemin ontik durumu ile verilir. Ontolojik bir model, herhangi bir hazırlık prosedürü ile, ontik durumlar üzerinde bir olasılık dağılımı olan bir ontik durumları uzayı oluşturmaktadır. Ontik durumun kuantum durumunu benzersiz bir şekilde belirlemesi halinde bir modelin ψontic olduğu söylenir; yani, ontik durumlarından kuantum durumlarına bir fonksiyon varsa (bu, kuantum durumunun fiziksel durumu tamamen belirlediği ve kuantum durumunun fiziksel durumu tamamen belirlemediği, gizli değişken teorileri gibi vakaları da içerir.). Terminolojilerinde ψontic olmayan modellere ψ-epistemic denir. Bir model ψontic değilse, bu, bazı ontik durumların, saf kuantum durumlarının farklı atamalarına yol açan iki veya daha fazla preparatın sonucu olabileceği anlamına gelir; yani, aynı ontik durum farklı kuantum durumlarıyla uyumlu olabilir.

Bu, kuantum durum gerçekçiliği sorununu ortaya koymanın güzel bir yolunu verir: aynı ontic duruma yol açabilecek farklı saf kuantum durumlarına karşılık gelen preparatlar var mı yoksa tersine, farklı kuantum durumlarla uyumlu ontik durumlar var mı? Pusey, Barrett ve Rudolph (2012), eğer birisi durum preparatları hakkında doğal bir bağımsızlık varsayımını benimserse – yani, ikisinin ontik durumları için olasılıkları bağımsız olacak şekilde bir çift sistem hazırlamanın mümkün olduğu- o zaman cevap olumsuzdur; kuantum tahminleri yapan ve bu preparat bağımsızlığı varsayımını karşılayan herhangi bir ontolojik model ψ-ontic bir model olmalıdır.

Pusey, Barrett ve Rudolph (PBR) teoremi, kuantum durumlar hakkında anti-realist görüşler için tüm seçenekleri kapatmaz; kuantum durumlar hakkında bir anti-gerçekçi, preparat bağımsızlığı varsayımını reddedebilir ya da teoremin belirlendiği çerçeveyi reddedebilir; bkz. Spekkens 2015: 92–93. Kuantum durum gerçekçiliği ile ilgili teoremlere dikkatlice ve kapsamlı bir genel bakış için Leifer’e (2014) bakınız.

5.2 Kuantum durumların ontolojik kategorisi

Ölçüm problemine başlıca gerçekçi olan yaklaşımlar bir bakıma kuantum durumlar hakkında da gerçekçidir. Sadece bunun belirli bir yorumun ontolojisini açıklamak için yetersiz olacağı söylenmektedir. Ele alınması gereken sorular arasında: kuantum durumlar fiziksel olarak gerçek bir şeyi temsil ediyorsa, bu nasıl bir şeydir? Aslında bu kuantum durumların ontolojik olarak yorumlanması meselesidir. Başka bir soru, kuantum durumlar açısından bir açıklamanın prensip olarak, tam bir biçimde alınıp veya farklı bir ontoloji ile desteklenmesi gerekip gerekmediği olan EPR sorusudur.

De Broglie’nin orijinal “pilot wave” anlayışı, elektromanyetik alana benzeyen bir alan olmasıydı. Orijinal fikir, her parçacığın, parçacığı güden bir pilot dalgasına sahip olacağıydı. Bununla birlikte, Schrödinger tarafından geliştirildiği gibi kuantum mekaniğinde, iki veya daha fazla parçacıklı bir sistem için, her parçacık için ayrı dalga fonksiyonlarına değil, n parçacık sayısı olmak üzere, ntane üzerinde tanımlanan tek bir dalga fonksiyonuna sahibiz. Bu, de Broglie, Schrödinger ve diğerleri tarafından, kuantum dalga fonksiyonlarının alan olarak kavranmasının aleyhine getirildi. Kuantum durumlar fiziksel gerçeklikte bir şeyi temsil ediyorsa, klasik fizikte tanıdık olan şeylerden farklıdırlar.

Buna alınan bir yanıt, kuantum dalga fonksiyonlarının, (n evrendeki temel parçacıkların sayısı olmak üzere) 3n boyutlu bir uzaydaki alanlar olduğunda ısrar etmektir. Bu görüşe göre, bu yüksek boyutlu uzay, genellikle fiziksel olayların gerçekleştiği arena olarak kabul edilen tanıdık üç boyutlu uzaydan (veya dört boyutlu uzay zamanından) daha temel olarak düşünülmektedir. Klasik görüş için bkz. Albert (1996, 2013); diğer taraftarlar arasında Loewer (1996), Lewis (2004), Ney (2012, 2013a, b, 2015) ve North (2013) bulunmaktadır. Bu önerinin tartışılmasının çoğu, temel bir teori olmayan, non-rölativistik kuantum mekaniği bağlamında gerçekleşti. Non-rölativistik kuantum mekaniğinin dalga fonksiyonlarının bir kuantum alan teorisinden nasıl ortaya çıktığı ile ilgili düşüncelerin dalga fonksiyonlarının konfigürasyon uzayındaki alanlara benzer olduğu fikrini ve konfigürasyon alanlarının sıradan uzay-zamandan daha temel olarak düşünülebileceği tartışıldı.(Myrvold 2015).

Bir dalga fonksiyonunun yüksek boyutlu bir uzay üzerindeki alan olarak gören düşünce, Belot’un (2012) multi-alan olarak adlandırdığı ve sıradan üç boyutlu uzayın noktalarına özellikler atayan bir görünümden ayırt edilmelidir. Ayrılabilirlik bu görüşte, herhangi bir zamanda, temel (3-n boyutlu) uzaydaki her lokasyonun yerel durumların spesifikasyonunun belirtilmesi ile verilir. Bir dalga fonksiyonunun multi-alan olması, diğer yandan, ayrılamazlığı kabul etmeyi içerir. Dalga fonksiyonlarını sıradan uzay üzerinde multi-alan olarak almak ve bunları yüksek boyutlu bir uzay üzerinde alan olarak almak arasındaki bir diğer fark, multi-alan görünümde sıradan üç boyutlu uzayın, çok boyutlu uzayla ilişkisi ile ilgili bir soru olmamasıdır.

De Broglie-Bohm pilot dalga teorisi ve diğer ilgili pilot dalga teorileri üzerinde kuantum durumun klasik mekanikteki bir yasaya daha çok benzer bir rol oynadığı tartışılmıştır; Rolü, teoriye göre sıradan nesneler oluşturan Bohm cisimcikleri için dinamikler sağlamaktır. Bkz. Dürr, Goldstein ve Zanghì 1997 ve Allori ve ark. 2008.

Dürr, Goldstein ve Zanghì (1992), bir fizik teorisine göre sıradan fiziksel nesneleri oluşturan şeyler için “ilkel ontoloji” terimini tanıttı; de Broglie-Bohm teorisinde, bunlar Bohmian cisimcikleridir. Bu anlayış Allori ve arkadaşları tarafından çöküş teorilerinin yorumlanmasına kadar uzatıldı. İlkel ontoloji, ilkel ontolojinin davranışını açıklamak için teoriye dahil edilen kuantum durum gibi diğer ontolojiden ayırt edilmelidir. Bu ayrımın, teorinin ilkel olmayan ontolojisinin nasıl kavranacağına dair bir rehber olması amaçlanmıştır.

6. Kuantum hesaplama ve kuantum bilgi teorisi

Kuantum mekaniği sadece yorumsal bilmecelere yol açmadı; bilgi işlem ve bilgi teorisinde de yeni kavramlara yol açmıştır. Kuantum bilgi teorisi, kuantum teorisi tarafından açılan bilgi işleme ve iletim olanaklarının incelenmesidir. Bu, kuantum teorisine farklı bir bakış açısı getirdi, bunlardan biri Bub (2000, 597) tarafından belirtildiği gibi, “kuantum mekaniğinin şaşırtıcı özellikleri çözülecek bir problemden ziyade geliştirilecek bir kaynak olarak görülüyor” ( kuantum hesaplama ve kuantum dolanıklık ve bilgi girişlerine bakınız).

7. Kuantum mekaniğinin ve ötesinin yeniden inşası

Kuantum mekaniğinin temellerindeki bir diğer aktif araştırma alanı, teorinin yapısı ve hem klasik fizikten hem de kurulabilecek diğer teorilerden nasıl farklılaşabileceği konusunda derinlemesine bilgi edinme girişimidir.

Bu projenin kökleri Mackey (1957, 1963), Ludwig (1964) ve Piron’un (1964) çalışmalarında kuantum mekaniğini operasyonel olarak karakterize etmeyi amaçlamaktadır. Bu, genelleştirilmiş olasılıksal bir model çerçevesinin geliştirilmesine yol açmıştır. Ayrıca Birkhoff ve von Neumann (1936) tarafından başlatılan kuantum mantığına yönelik araştırmalarla da bağlantılıdır (genel bakış için giriş kuantum mantığı ve olasılık teorisine bakın).

Operasyonel içeriğe sahip aksiyomlardan kuantum teorisi türetme projesine olan ilgi Hardy’nin (2001 [2008], Diğer İnternet Kaynakları) çalışmasıyla yeniden canlandı. Bu bağlam boyunca önemli sonuçlar Masanes ve Müller’in (2011) ve Chiribella, D’Ariano ve Perinotti’nin (2011) aksiyomlaştırmalarını içerir. Bu çabanın son teknolojisinin bir fotoğrafı için Chiribella ve Spekkens 2015’e bakınız.

Kaynakça

Albert, David Z., 1996, “Elementary quantum metaphysics”, in J.T. Cushing, A. Fine, & S. Goldstein (eds.), Bohmian Mechanics and Quantum Mechanics: An appraisal, Dordrecht: Kluwer, 277–284.

–––, 2013, “Wave function realism”, in Ney and Albert (eds.) 2013: 52–57.

Allori, Valia, Sheldon Goldstein, Roderich Tumulka, and Nino Zanghì, 2008, “On the Common Structure of Bohmian Mechanics and the Ghirardi–Rimini–Weber Theory”, The British Journal for the Philosophy of Science, 59(3): 353–389. doi:10.1093/bjps/axn012

Bacciagaluppi, Guido, 2002, “Remarks on Space-time and Locality in Everett’s Interpretation”, in T. Placzek and J. Butterfield (eds.), Non-locality and Modality, Berlin: Springer, 105–124.

Bacciagaluppi, Guido, and Antony Valentini, 2009, Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference, Cambridge: Cambridge University Press.

Bell, J.S., 1966, “On the Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics”, Reviews of Modern Physics, 38: 447–52. Reprinted in Bell 2004: 1–13.

–––, 1987, “Are There Quantum Jumps?” in C.W. Kilmister (ed), Schrödinger: Centenary celebration of a polymath, Cambridge: Cambridge University Press, 41–52. Reprinted in Bell 2004: 201–212.

–––, 1990, “Against ‘Measurement’”, Physics World, 3: 33–40. Reprinted in Bell 2004: 213–231.

–––, 2004, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, 2nd edition, Cambridge: Cambridge University Press.

Bell, Mary and Shan Gao (eds.), 2016, Quantum Nonlocality and Reality: 50 Years of Bell’s Theorem, Cambridge: Cambridge University Press.

Belot, Gordon, 2012, “Quantum States for primitive ontologists: a case study”, European Journal for the Philosophy of Science 2: 67–83.

Berndl, Karin, Detlef Dürr, Sheldon Goldstein, and Nino Zanghì, 1996, “Nonlocality, Lorentz invariance, and Bohmian quantum theory”, Physical Review A, 53: 2062–2073.

Birkhoff, Garrett, and John von Neumann, 1936, “The Logic of Quantum Mechanics”, Annals of Mathematics (Second series), 37: 823–43.

Brown, Harvey R. and Christopher G. Timpson, 2016,“Bell on Bell’s Theorem: The Changing Face of Nonlocality”, in Bell and Gao (eds.) 2016: 91–123.

Bub, Jeffrey, 2000, “Indeterminacy and entanglement: the challenge of quantum mechanics”, The British Journal for the Philosophy of Science, 51: 597–615.

Chiribella, Giulio, Giacomo Mauro D’Ariano, and Paolo Perinotti, 2011, “Informational derivation of quantum theory”, Physical Review A, 84: 012311. doi:10.1103/PhysRevA.84.012311

Chiribella, Giulio and Robert W. Spekkens (eds.), 2015, Quantum Theory: Informational Foundations and Foils, Berlin: Springer.

Deutsch, David and Patrick Hayden, 2000, “Information flow in entangled quantum systems”, Proceedings of the Royal Society of London A, 456: 1759–74.

Dirac, P.A.M., 1935, Principles of Quantum Mechanics, 2nd edition, Oxford: Oxford University Press.

Dürr, Detlef, Sheldon Goldstein, and Nino Zanghì, “Quantum Equilibrium and the Origin of Absolute Uncertainty”, Journal of Statistical Physics 67:843–907.

–––, 1997, “Bohmian Mechanics and the Meaning of the Wave Function”, in R.S. Cohen, M. Horne and J. Stachel (eds.), Experimental Metaphysics: Quantum Mechanical Studies for Abner Shimony, Volume One, Boston: Kluwer Academic Publishers.

Einstein, Albert, Boris Podolsky, and Nathan Rosen, 1935, “Can Quantum-Mechanical Description of Reality Be Considered Complete?” Physical Review, 47: 777–780.

Einstein, Albert, 1936, “Physik und Realität”, Journal of the Franklin Institute, 221: 349–382. English translation in Einstein 1954.

–––, 1948, “Quanten-Mechanik und Wirklichkeit”, Dialectica, 2: 320–324.

–––, 1949, “Autobiographical notes”, in P.A. Schilpp (ed.), Albert Einstein: Philosopher-Scientist, Chicago: Open Court.

–––, 1954, “Physics and reality”, in Ideas and Opinions, New York: Crown Publishers, Inc., 290–323. Translation of Einstein 1936.

Everett, Hugh, III, 2012, The Everett Interpretation of Quantum Mechanics: Collected Works 1955–1980 With Commentary, Jeffrey A. Barrett and Peter Byrne (eds.), Princeton: Princeton University Press.

Fleming, Gordon N., 2016, “Bell Nonlocality, Hardy’s Paradox and Hyperplane Dependence”, in Bell and Gao (eds.) 2016: 261–281.

Fuchs, Christopher A., N. David Mermin, and Rüdiger Schack, 2014, “An introduction to QBism with an application to the locality of quantum mechanics”, American Journal of Physics, 82: 749–752.

Harrigan, Nicholas and Robert W. Spekkens, 2010, “Einstein, Incompleteness, and the Epistemic View of Quantum States”, Foundations of Physics, 40: 125–157.

Healey, Richard, 2012, “Quantum Theory: A Pragmatist Approach”, The British Journal for the Philosophy of Science, 63: 729–771.

–––, forthcoming, “Quantum States as Objective Informational Bridges”, Foundations of Physics. doi:10.1007/s10701-015-9949-7

Kochen, Simon and Ernst Specker, 1967, “The Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics”, Journal of Mathematics and Mechanics, 17: 59–87.

Leifer, Matthew Saul, 2014, “Is the Quantum State Real? An Extended Review of ψψ-ontology Theorems”, Quanta, 3: 67–155.

Lewis, Peter J., 2004, “Life in configuration space”, The British Journal for the Philosophy of Science, 55: 713–729. doi:10.1093/bjps/55.4.713

Loewer, B., 1996, “Humean supervenience”, Philosophical Topics, 24: 101–127.

London, Fritz and Edmond Bauer, 1939, La théorie de l’observation en mécanique quantique, Paris: Hermann. English translation, “The theory of observation in quantum mechanics”, in Quantum Theory and Measurement, J.A. Wheeler and W.H. Zurek (eds.), Princeton: Princeton University Press, 1983, 217–259.

Ludwig, G., 1964, “Versuch einer axiomatischen Grundlegung der Quantenmechanik und allgemeinerer physikalischer Theorien”, Zeitschrift für Physik, 181: 233–260.

Mackey, George W. 1957, “Quantum Mechanics and Hilbert Space”, American Mathematical Monthly, 64: 45–57.

–––,1963, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics: A lecture-note volume, New York: W.A. Benjamin.

Masanes, Lluís and Markus P. Müller, 2011, “A derivation of quantum theory from physical Requirements”, New Journal of Physics, 13: 063001.

Maudlin, Tim, 2016, “Local Beables and the Foundations of Physics”, in Bell and Gao (eds.) 2016: 317–330.

Myrvold, Wayne C., 2002, “Modal Interpretations and Relativity”, Foundations of Physics, 32: 1773–1784.

–––, 2015, “What is a Wavefunction?” Synthese, 192: 3247–3274.

–––, 2016, “Lessons of Bell”s Theorem: Nonlocality, Yes; Action at a Distance, Not Necessarily”, in Bell and Gao (eds.) 2016: 237–260.

Ney, Alyssa, 2012, “The status of our ordinary three dimensions in a quantum universe”, Noûs, 46: 525–560.

–––, 2013a, “Introduction”, in Ney and Albert (eds.) 2013: 1–51.

–––, 2013b, “Ontological reduction and the wave function ontology”, in Ney and Albert (eds.) 2013: 168– 183.

–––, 2015, “Fundamental physical ontologies and the constraint of empirical coherence: a defense of wave function realism”, Synthese, 192: 3105–3124.

Ney, Alyssa and David Z. Albert (eds.), 2013, The Wave Function: Essays on the Metaphysics of Quantum Mechanics, Oxford: Oxford University Press.

North, Jill, 2013, “The structure of a quantum world”, in Ney and Albert (eds.) 2013: 184–202.

Piron, Constantin, 1964, “Axiomatique quantique”, Helvetica Physica Acta, 37: 439–468.

Pusey, Matthew F., Jonathan Barrett, and Terry Rudolph, 2012, “On the Reality of the Quantum State”, Nature Physics, 8: 475–478.

Saunders, Simon, 2007. “Many Worlds? An Introduction”, in S. Saunders, J. Barrett, A. Kent, and D. Wallace (eds.), Many Worlds? Everett, Quantum Theory, and Reality, Oxford: Oxford University Press, 1–50.

Spekkens, Robert W., 2007, “Evidence for the Epistemic view of Quantum States: A Toy Theory”, Physical Review A, 75: 032110.

–––, 2015, “Quasi-Quantization: Classical Statistical Theories with an Epistemic Restriction”, in Chiribella and Spekkens 2015: 83–135.

Tipler, Frank J., 2014, “Quantum nonlocality does not exist”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 111: 11281–6.

Vaidman, Lev, 1994, “On the paradoxical aspects of new quantum experiments”, in D. Hull, M. Forbes and R.M. Burian (eds.), PSA 1994 Vol. 1 (Philosophy of Science Association), 211–17.

–––, 2016, “The Bell Inequality and the Many-Worlds Interpretation”, in Bell and Gao (eds.) 2016: 195–203.

von Neumann, John, 1932, Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik, Berlin, Springer Verlag.

–––, 1955, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Robert T. Beyer (trans.), Princeton: Princeton University Press.

Wallace, David, 2012, The Emergent Multiverse: Quantum Theory according to the Everett interpretation, Oxford: Oxford University Press.

2 thoughts on “Kuantum Fiziğinde Felsefi Meseleler (Stanford Felsefe Ansiklopedisi)

  1. Kuantum üzre bir modifikasyon tasavvuru inşaası için, Işık hızı ‘alanındaki’ yaklaşımlara çözgücü bir akıl yürütme yöntemi çıkarılabilirse, insanoğlunun beyin yapısı ile paralelize bir aptallık yaşantısı durumunun algısal bir çıkış yolu bulma klavuzu edinilebilinir. belki???

  2. Uzaysal uzamda paralel bir ışık yolu,fiziki kuantum sıçramalı bir hız realiazasyonu ile ışınlama formatının buluşturmanın ilham vericiliği aynı zamnda uzayltaraması ile evrensel. boyutta eş bir frekans buluşmasına taşınamaz mı? Evrensel ışınımın dünya boyutunu içeren bir döngüsel uzay yolculuğunu keşifle buluşulacak uzamsal perspektif hangi algı boylutunu ifadelendirecek bir aklmi çağrının yakalanma boyutuna taşımaz nöronsal beyin kopyasının evren dilini çözümlenmiş bir tasavvur sonsuzluğuna taşımaz bizi? Aklı cevap üretme aracı kılma yönünde baş, döndürücü soru biçimlerinin ilhamı bütün bilimsel şaçmalıkları aşkın bir gül bahçesi içinde düşünmek kendimizi gibi bir hayal kamçısıyla silkelenmeye bırakmak..

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir