פרשנות קופנהגן

פרשנות קופנהגן היא אחת הפרשנויות של מכניקת הקוונטים אשר נוסחה בין השנים 1925–1927. היא מיוחסת לפיזיקאי נילס בוהר ותלמידיו, ונקראת פרשנות קופנהגן על שם עיר מושבם, קופנהגן שבדנמרק. על פי פרשנות זו, גדלים פיזיקליים קיימים ומוגדרים היטב רק לאחר שנמדדו בפועל על ידי מערכת מדידה מוגדרת היטב (בוהר השתמש במונח "מערכת מדידה" במקום המונח "צופה" כדי לחסוך הסתבכות בשאלות תאולוגיות בנוגע לתודעה ולנפש). עצם ביצוע המדידה הוא הגורם להופעת הגודל הנמדד, שערכו נקבע באופן הסתברותי מתוך כלל הערכים האפשריים. עוד גורסת הפרשנות כי להתנהגות הצופה ישנה משמעות מכרעת בקביעת תוצאת הניסוי. הצופה יכול באורח שרירותי להחליט עבור אלקטרון, לדוגמה, האם הוא גל או חלקיק, לפי אופי הניסוי שאותו הוא בוחר לבצע (דואליות גל-חלקיק). לפני המדידה האלקטרון נמצא במצב קוונטי המהווה סופרפוזיציה קוונטית של כל המצבים האפשריים, בצירוף ההסתברות למדוד כל מצב. אחריה, האלקטרון נמצא במצב מוגדר (המצב בו הוא נמדד) ונשאר במצב זה. אף בין בוהר לתלמידיו לא שררה אחידות-דעות מוחלטת, כך למשל נחלקו הוא וורנר הייזנברג בשאלת ממשותה של פונקציית הגל.

פרשנות זו, הגם שהיא הנפוצה ביותר כיום, מעלה תמיהות רבות. הגדולות שבהן עוסקות בקריסת פונקציית הגל, באי-הדטרמיניזם הטבוע בתאוריה (לכן פרשנות זו נקראת "הפירוש ההסתברותי למכניקת הקוונטים"), בבעיית המדידה וכן בפרדוקסים הנוגעים לקיומם של דברים וגדלים פיזיקליים בממשות, בהם: החתול של שרדינגר והפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן.

עקרונות פרשנות קופנהגן

על פי פרשנות זו, שמקורה באקטואליזם החריף שהחזיק בו נילס בוהר, גדלים פיזיקליים קיימים ומוגדרים היטב רק אחרי שנמדדו בפועל על ידי מערכת מדידה מוגדרת היטב. כלומר, גודל פיזיקלי כלשהו נקבע רק בעת ביצוע המדידה.

לדוגמה: בניסוי שני הסדקים, לאלקטרון אין מיקום מוגדר אלא ברגע שהצופה מחליט לבצע מדידה על ידי סגירת אחד הסדקים (או כאשר האלקטרון פוגע במסך). באופן חד יותר, לפי פרשנות זו בניסוחו הנחרץ של בוהר, לא ניתן להתייחס למהירות של אלקטרון לפני שהתבצע ניסוי למדוד אותה, כי רק אחרי המדידה לאלקטרון יש מהירות.

הפרשנות גורסת כי לפני המדידה לחלקיק אין מצב מוגדר אלא פונקציית גל - מצב קוונטי שמתאר את התוצאות האפשריות במדידה בצירוף ההסתברות לקבל אותן. רק בעת המדידה עצמה - מתרחשת "קריסה" ובה החלקיק קובע לעצמו מצב פיזיקלי מוגדר (אחת מהתוצאות האפשריות). בוהר קבע ש"קריסה" זו וקביעת המצב שאליו קורסת פונקציית הגל מתרחשת באופן אקראי לחלוטין, כאשר ההסתברות לקרוס למצב מסוים עומדת ביחס ישר לריבוע הערך המוחלט של האמפליטודה שלו בפונקציית הגל. כך מפורשים הפורמליזם של שרדינגר וסימון דיראק ("ברה-קט").

לדוגמה, אם פונקציית הגל של החלקיק היא

$\ |\psi \rangle =\alpha |x={\mbox{left}}\rangle +\beta |x={\mbox{right}}\rangle$

אזי בעת מדידת מיקום החלקיק נקבל שההסתברות למצוא את האלקטרון בצד ימין היא $\ {\mbox{Prob}}(x={\mbox{right}})=|\beta |^{2}$ ואילו ההסתברות למצוא אותו בצד שמאל היא $\ {\mbox{Prob}}(x={\mbox{left}})=|\alpha |^{2}$ .

מסיבה זו ידועה פרשנות קופנהגן כ"פירוש ההסתברותי למכניקת הקוונטים". קריסת פונקציית הגל שמתרחשת בעת מדידה - חלק חשוב בהתאמת פרשנות קופנהגן למציאות כפי שהיא נצפית בניסוי - לא קיים בפורמליזם של מכניקת הקוונטים מאחר שמשוואת שרדינגר היא דטרמיניסטית לחלוטין. עובדה זו תהווה את אחד המקורות העיקריים לבעייתיות של פרשנות קופנהגן ולהיותה שנויה במחלוקת.

משמעויות פילוסופיות של הפרשנות

פרשנות קופנהגן הולידה פרשנויות פילוסופיות רבות שהולידו בתורן מאמרים רבים, ספרים ואפילו סרטים. כל הפרשנויות הללו אינן תורות מדעיות משום שהן אינן ניתנות להפרכה, בהיותן מבוססות, בהגדרתן, על הנחות בלתי מדידות.^{[דרוש מקור]} אין גם כל הכרח להגיע למסקנות פילוסופיות מעין אלה עקב התמיהות שמעלה פרשנות קופנהגן. נילס בוהר עצמו לא דגל באף אחת מהן וטען כי עלינו פשוט להשלים עם אי יכולתנו לדעת הכל.

יש שגזרו מפרשנות קופנהגן משמעות פילוסופית, כי עלינו לזנוח את ראיית העולם התומכת בהיות ההכרה כלי המספק שיקוף של המציאות ועלינו להתחיל לחשוב על ההכרה ככלי מכונן מציאות (בדומה לאידיאליזם הקיצוני של ג'ורג' ברקלי ודייוויד יום). כך שהשאלה מהו האלקטרון כשלעצמו, ללא צופה, אין לה פשר של ממש. כך, ניתן להסיק כי תודעת האדם קובעת את המציאות - את הנחלים, העצים, בעלי החיים ואף בני אדם אחרים. העולם בעיני המתבונן היא פרשנות אידיאליסטית קיצונית, או כפי שאלברט איינשטיין התבטא פעם בלעג (משום ששלל את פרשנות קופנהגן), "האם כשאני עוצם את עיני, הירח נעלם?". ראייה זו מעמידה את פרשנות קופנהגן כהמשכה הפיזיקלי של תורת קאנט, שטען כי משמעותם היחידה של החלל והזמן הוא האספקט התודעתי שלהם (ב"עולם התופעות"), כאשר לא ניתן לדבר על עולם ה"דברים כשהם לעצמם", ובעצם תודעת האדם היא הקובעת את המציאות הרלוונטית.

דרך שונה במקצת להסתכל על פרשנות קופנהגן היא לומר שבמקום לחשוב על היקום כעשוי מעצמים המקיימים ביניהם אינטראקציות, אפשר לחשוב עליו כאינטראקציה מאוד מורכבת שלפעמים מתנהגת בצורה מדידה (כלומר בצורה שמתאימה לחוקי הפיזיקה היחסותית). הסתכלות כזו אינה מקדמת אותנו יותר מהאחרות מבחינת ההבנה המדעית, אולם יתרונה הוא שהיא אינה מכפיפה את החוקיות הפיזיקלית לתודעת הצופה. ההתערבות של הצופה בהתאם להסתכלות זו מתבטאת בבחירת המתווה של הניסוי ולא בהשפעה מסתורית כלשהי של תודעתו על התוצאות.

משמעות פילוסופית אחרת מעבירה את הפרשנות לשדה התאולוגיה. "האם כשאני עוצם את עיני, הירח נעלם?", שאל איינשטיין. ברור לנו שלא, וברור לנו שלא יהיה זה המצב גם אם כולנו נעצום את עינינו. ואולם, כיצד אנו בטוחים שהוא קיים, למרות שאין צופה? התשובה התאולוגית היא שעדיין קיים צופה, והרי הוא אלוהים, שבזכות צפייתו בכול, העולם קיים. הפילוסוף ג'ורג' ברקלי (שהיה כומר בהכשרתו) השתמש בפתרון זה כדי לברוח מן האבסורד של האקטואליזם הקיצוני שפותח. פילוסופים שהם אתאיסטים בהשקפתם חולקים על פתרון זה.

המשמעות המעשית של הפרשנות

משוואות מכניקת הקוונטים אינן תלויות בפרשנות קופנהגן או פרשנויות אחרות. הניבויים של מכניקת הקוונטים - כלומר כל מה שאפשר לבדוק בניסוי - ברורים, ולכן למחלוקת הפילוסופית באשר למשמעויותיה אין השלכות מעשיות מבחינת הפיזיקאי. לפי הגישה האמפיריציסטית, אין למחלוקת זו משמעות כלל.

כמו כן התאוריה של דה-קוהרנטיות קוונטית נותנת תשובה לשאלה באלו מקרים תתרחש קריסת פונקציית הגל ובאלו לא תתרחש קריסה כזו. אם מתייחסים לפונקציית הגל כאל תיאור מתמטי של מצב החלקיק רק זמן מה לפני ביצוע מדידה או זמן מה אחריה, אין צורך לעסוק בשאלה מתי בדיוק קורסת פונקציית הגל, ומקבלים תורה שלמה מבחינה מתמטית המנבאת במדויק כל תוצאה של ניסוי שניתן לבצע.

תורת הקוונטים "עובדת", והאימרה המפורסמת המיוחסת לפול דיראק או ריצ'רד פיינמן, שמתייחסת לפרשנויות הפילוסופיות של תורת הקוונטים היא "שתוק ותמשיך לחשב!".

ראו גם

• מכניקת הקוונטים
• החתול של שרדינגר
• הסתברות
• דטרמיניזם
• אם עץ נופל ביער
• אפקט הצופה

קישורים חיצוניים

• פרשנות קופנהגן באנציקלופדיה לפילוסופיה של אוניברסיטת סטנפורד
• צבי ינאי, ‏הוודאות האבודה של הטבע והאחדות הקוואנטית, מחשבות 55, אפריל 1988, עמ' 4–25