Köpenhamnstolkning vs många världar

Någon fysiker är jag rakt inte, och än mindre är jag expert på kvantmekaniken och hur denna skall tolkas. Eftersom det handlar om materiens och världens innersta uppbyggnad tillåter jag mig ändå att, med en lagom dos ödmjukhet, intressera mig för ämnet.

Kvantmekaniken har varit spektakulärt framgångsrik i att ge matematiska förutsägelser som stämmer med observationer. Sämre är det ställt när det gäller sökandet efter en intuitivt tilltalande och begriplig tolkning av ekvationerna. Många tolkningar har föreslagits, inklusive den strikt instrumentalistiska position vilken dömer ut sökandet efter en djupare sanning bortom observationerna och ekvationerna såsom meningslös, men någon lösning som är så tillfredsställande att den förmår samla konsensus bland fysiker tycks inte föreligga.

Länge var Köpenhamnstolkningen den dominerande uppfattningen, men som framgår av Wikipedia kom dess dominans att försvagas mot slutet av 1900-talet, till förmån framför allt för den så kallade många världar-tolkningen:

The many-worlds interpretation has been gaining acceptance; a poll mentioned in "The Physics of Immortality" (published in 1994), of 72 "leading cosmologists and other quantum field theorists" found that 58% supported the many-worlds interpretation, including Stephen Hawking and Nobel laureates Murray Gell-Mann and Richard Feynman.

Den kvantmekaniska vågfunktionen utvecklas i enlighet med Schrödingerekvationen, men kollapsar enligt Köpenhamnstolkningen då en mätning görs. Någon övertygande precisering av vad som här skall förstås med mätning har emellertid inte kunnat slås fast. Och oavsett om "mätning" hänför sig till en observation gjord av ett medvetet subjekt eller om det bara handlar om en tillräckligt omfattande makroskopisk störning, så uppstår ett allvarligt problem som fysikern Jean Bricmont¹ formulerat på följande vis:

Any scientific explanation [...] ultimately follows the reductionist line: properties of "objects" are explained in terms of those of their constituents, which are ultimately governed by quantum mechanics. But here, the theory becomes suddenly silent and talks only about the behaviour of macroscopic objects, and the reductionist line becomes a circle.

Detta är gravt otillfredsställande. Hugh Everetts många världar-teori söker undgå problematiken genom att avstå från att postulera någon vågkollaps. Priset kan synas högt, ty i och med att vågfunktionen ostört fortsätter sin dynamik i enlighet med Schrödingerekvationens föreskrifter, så kommer i viss mening alla möjliga utfall att realieras, vilket kan förstås som att världen ständigt grenar ut sig - en ny värld för varje möjligt utfall. Detta leder till en våldsamt växande uppsättning parallella universa, något som många världar-teorins kritiker ofta framhållit som ett brott mot den vetenskapsfilosofiska princip som kallas Ockhams rakkniv, och som Wikipedia sammanfattar med att "from among competing hypotheses, selecting the one that makes the fewest new assumptions usually provides the correct one, and that the simplest explanation will be the most plausible until evidence is presented to prove it false".

Just denna kritik mot många världar-tolkningen är enligt min mening orättvis. Många världar-tolkningen är strikt enklare än Köpenhamnstolkningen, då den undviker det otympliga (och inte ens ordentligt specificerade) vågfunktionskollapspostulatet. Att hävda att själva omfattningen av den värld (eller uppsättning världar) som blir följden skulle bryta mot Ockhams rakkniv är som att anföra sagda rakkniv mot existensen av den enorma rymd som gängse astronomisk vetenskap befattar sig med, till förmån för att rymden skulle ta slut vid en lätt föränderlig "fixstjärnesfär" belägen strax bortom Plutos omloppsbana kring solen.²

Eliezer Yudkowskys försvar av många världar-tolkningen är medryckande. Läs särskilt hans med glimten i ögat författade dialog som utspelar sig i ett parallellt universum där många världar-tolkningen kom att lanseras före Köpenhamnstolkningen:

Imagine an alternate Earth, where the very first physicist to discover entanglement and superposition, said, "Holy flaming monkeys, there's a zillion other Earths out there!"

In the years since, many hypotheses have been proposed to explain the mysterious Born probabilities. But no one has yet suggested a collapse postulate. That possibility simply has not occurred to anyone.

One day, Huve Erett walks into the office of Biels Nohr...

"I just don't understand," Huve Erett said, "why no one in physics even seems interested in my hypothesis. Aren't the Born statistics the greatest puzzle in modern quantum theory?"

Biels Nohr sighed. Ordinarily, he wouldn't even bother, but something about the young man compelled him to try.

"Huve," says Nohr, "every physicist meets dozens of people per year who think they've explained the Born statistics. If you go to a party and tell someone you're a physicist, chances are at least one in ten they've got a new explanation for the Born statistics. It's one of the most famous problems in modern science, and worse, it's a problem that everyone thinks they can understand. To get attention, a new Born hypothesis has to be... pretty darn good."

"And this," Huve says, "this isn't good?"

Huve gestures to the paper he'd brought to Biels Nohr. It is a short paper. The title reads, "The Solution to the Born Problem".

Läs den spännande fortsättningen här!

Fotnoter

1) I sin kritik mot Köpenhamnstolkningen ansluter sig Bricmont varken till många världar-tolkningen eller till instrumentalismen, utan försvarar en annan av de många tolkningar som föreslagits: Bohmsk mekanik.

2) Eller ännu värre, att anföra Ockhams rakkniv till försvar för solipsismen.

3) I kraft av hans arbete med att lägga grund för så kallad Friendly AI i hopp om att i förlängningen rädda mänskligheten från utplåning, betraktar jag den unge Eliezer Yudkowsky som en av vår tids viktigaste tänkare.