914
BLOG
Idee mechaniki kwantowej Broglie-Bohma
BLOG
Nie jest to oczywiście, jakaś konkurencyjna -w stosunku do kopenhaskiej - wersja interpretacji mechaniki kwantowej. Jest to inny, w stosunku do Schroedingera i Heisenberga, model teoretyczny świata atomowego.Jego początkiem, jest idea fizyka francuskiego Luisa de Brogliea, realistycznej interpretacji funkcji falowej “psi”, sformułowana w latach 1927-1929 [1] i zaprezentowana po raz pierwszy przez autora na V Kongresie Fizyków Solveya w roku 1927 [2], a następnie podjęta przez niego na nowo w roku 1952 i pod wpływem prac Bohma poszerzona o koncepcję tzw. “podwójnego rozwiązania” [3].Jednak w sposób spójny i systematyczny, ta postać mechaniki kwantowej została opracowana przez angielskiego fizyka Davida Bohma [4] i jego uczniów i po dziś dzień stanowi interesujące pole badań teoretycznych nowych pokoleń fizyków.O de Broglie pisałem obszernie w swoim wpisie zatytułowanym: ”L.de Broglie- niezłomny obrońca fizyki pięknej”,a o D.Bohmie, jako o filozofie fizyki, we wpisie zatytułowanym :” Zwijająco-rozwijający się wszechswiat”.W tym miejscu dodam, iż Bohm był doktorem R.Oppenheimera i na skutek prześladowań ze strony komisji McCarthyego, opuścił na stałe USA i przez trzydzieści lat był profesorem fizyki teoretycznej w Birkbeck College na Uniwersytecie Londyńskim stając się nie kwestionowanym autorytetem w dziedzinie mechaniki kwantowej na świecie.Był twórcą teorii zmiennych ukrytych i fizyki nielokalnej, a nawet ostatnie eksperymenty (z roku 2007) nad pewnym wariantem nierówności Bella, rzekomo kwestionujące jego idee nielokalności fizyki, wcale nie są tak jednoznaczne, jak to twierdzą ich autorzy.Teoria Brogliea-Bohma ignoruje całkowicie prace v.Neumanna o strukturze formalnej mechaniki kwantowej i rozwija obiektywny obraz realnego dualizmu rzeczywistości fizycznej. Jest to uwaga warta zapamiętania, gdyż teza Neumanna o absolutnym charakterze formalizmu mechaniki kwantowej i niemożliwości dopełnienia jego zasadą przyczynowości, miała –jak się później okazało- błędny dowód. Mechanika kwantowa Bohma wyjaśnia wszystkie główne zjawiska świata atomowego, czyli jest równoważna schematowi Schroedingera-Heisenberga, ale niestety nie przewiduje nowych zjawisk do badań doświadczalnych.Równanie Schroedingera w tym schemacie QM, jest zapisywane jako układ dwóch równań dla dwóch wielkości rzeczywistych ( nie zespolonych !): modułu funkcji “psi” oraz jej fazy. Otrzymane w ten sposób dwa równania, są podobne do dwóch fundamentalnych równań fizyki klasycznej.Jedno z nich, to znane równanie ciągłości (równoważne zawsze jakiemuś prawu zachowania) ,które Bohm interpretuje jako zachowanie całkowitego prawdopodobieństwa zaobserwowania cząstki w pewnym punkcie przestrzeni.Drugie, to równanie Hamiltona-Jacobiego opisujące ruch cząstki klasycznej z dodatkowym członem Q ,mającym wymiar energii. Równanie H-J, jak wiadomo, jest równoważne II prawu dynamiki Newtona. Nowością jest człon Q, który Bohm nazwał:“ potencjałem kwantowym”.Pole potencjału kwantowego różni się od pola np. potencjału grawitacyjnego tym min., że wartość tego potencjału nie zależy od odległości w związku z czym jego działanie na dowolny obiekt kwantowy jest natychmiastowe.Nie obowiązuje więc einsteinowski postulat o skończonej wartości prędkości rozprzestrzeniania się oddziaływań fizycznych, równej co najwyżej wartości prędkości światła w próżni.W ten sposób równanie Schroedingera uzyskuje zupełnie inną interpretację w stosunku do interpretacji kopenhaskiej.Równanie H-J określa całkowicie trajektorię cząstki w dowolnej chwili. Oczywiście ta trajektoria musi także zależeć od członu Q , który opisuje działanie fali na cząstkę z nią stowarzyszoną. L.de Broglie podał ścisłą interpretację tego członu Q.Jeżeli cząstka jest zanurzona w fali płaskiej, to z łatwością wykazał[5], że Q staje się równe zero i cząstka porusza się po linii prostej, nie jest na nią wywierana żadna siła i obowiązuje zasada bezwładności.Sytuacja zmienia się, gdy fala płaska natrafia na przeszkodę z otworami. Zachodzi zjawisko dyfrakcji i potencjał kwantowy Q za przegrodą staje się różny od zera i na cząstkę działa siła pod wpływem, której cząstka zmienia tor ruchu. Na ekranie występują prążki interferencyjne.Bohm udowodnił, że przebieg eksperymentu zależy od wartości modułu funkcji falowej “psi”. Jego grupa badawcza w składzie: Philipidis, Dewdney, Hilley stosując symulacje komputerowe [6] wykazała, że rachunek potencjału kwantowego Q daje figurę interferencyjną z zachowaniem twierdzenia, że cząstka posiada określony tor pomiędzy przegrodą z otworami a ekranem, wobec czego kopenhaskie idee o nie istnieniu obiektywnego procesu fizycznego poza aktem pomiarowym, tracą moc poznawczą.W analogiczny sposób, Dewdney i Hiley matematycznie otrzymali efekt tunelowania kwantowego z zachowaniem opisu przyczynowego rozchodzenia się cząstki w przestrzeni i czasie[7] oraz Bohm z Hileyem podali realistyczną interpretację procesów pomiarowych w fizyce kwantowej. Literatura[1] L.de Broglie, Corpuscule et ondes “psi”,Paris,1927[2] L.de Broglie,Electrons et Photons,raports et discssions du V Conseil de Physique Solvay,Paris,1927[3] L.de Broglie, L'interprétation de la mécanique ondulatoire par la théorie de la double solution,ed.3, Il Corso Academic Press, 1971.[4] D.Bohm,Physical Review,85,s.166,1952[5] L.de Broglie,L'reinterpretation de la Mecanique Ondulatoire,Paris,1971[6]C.Phillippidis,C.Dewdney,B.Hiley, Nuovo Cimento,52B,s.15,1979[7] R.Prosser,Jour.Theor.Phys.,15,s.181,1976
