anmeldt af Jon Hylsberg, studerende i fysik ved Aarhus Universitet

Jeffrey Bub's "Interpreting the Quantum World" er en bog der handler om kvantemekanikkens fortolkninger. Specielt beskæftiger den sig med måleproblemet i kvantemekanikken, der fremkommer i den almindeligt anderkendte fortolkning - københavnerfortolkningen. Den mest kendte fremstilling af måleproblemet er Schrödinger's kat, hvis skæbne er bestemt af et kvantemekanisk system. "Interpreting the Quantum World" vandt i 1998 Lakatos prisen for videnskabsfilosofi.

Bogen henvender sig fortrinsvist til overbygningsstuderende i fysik, matematik eller videnskabsfilosofi, men kan generelt  læses af folk med en vis matematisk baggrund. Ifølge forfatteren kræver bogen ikke noget omfattende kendskab til kvantemekanik, men jeg synes selv at det er nødvendigt at have styr på de mest grundlæggende kvantemekaniske begreber, så man ikke drukner i matematisk formalisme og kvantelogik undervejs når bogen læses. Bogens krav til en matamatisk baggrund er mere omfattende, hvilket også er grunden til at der er inkluderet et knap 30 siders appendiks med matematiske værktøjer såsom Hilbertrumsteori og kvantetilstande i Hilbertrum.

I modsætning til mange andre bøger der introducerer kvantemekanikkens fortolkninger, holder denne bog sig hovedsagligt til hvad man rent formelt kan vide om kvantemekanikken set i en teoretisk ramme. Dette er årsag til at bogen bliver meget svær at læse, da der er inkluderet en del matematiske beviser. Det kan til tider være ret svært at afgøre hvad det har med fysik at gøre, da beviserne sjældent bliver realiseret i nogle fysiske situationer eller tankeeksperimenter. Dog synes jeg uden tvivl at bogen er et fund, hvis man er træt af bøger fuld af løst snik-snak på populært niveau om kvantemekanikkens fortolkninger og savner en mere grundlæggende forståelse af nogle af problemstillingerne.

I kapitel 1 i bogen gør Jeffrey Bub rede for forskellen mellem klassisk mekanik og kvantemekanik i form af de forskellige måder teoriernes dynamiske størrelser (sted, impuls osv.) kan beskrives. Kvantemekanik bliver her formuleret som en generalisering af den klassiske mekanik, hvor et givet systems dynamiske størrelser eller 'observable' danner en ikke-kommutativ algebra af operatorer i et Hilbertrum. I klassisk mekanik danner et systems dynamiske variable en kommutativ algebra. Endviderer beskriver Bub overgangen fra klassisk mekanik til kvantemekanik som en overgang fra en boolsk til en ikke-boolsk beskrivelse et systems egenskaber. Dette betyder blot at i modsætning til i et klassisk mekanisk system, hvis egenskaber danner en boolsk algebra, gælder der i et kvantemekanisk system at det kan være i flere tilstande 'på samme tid' med en endelig sandsynlighed. Detter ser man bl.a. i tankeeksperimentet vedrørende Schrödingers kat, der synes både at være død og levende samtidig ud fra en kvantemekanisk beskrivelse. Dette er essensen i måleproblemet, der forfølges gennem resten af bogen.

I kapitel 2 og 3  betragtes spørgsmålet om hvorvidt kvantemekanikken udgør en fuldstændig beskrivelse af den fysiske virkelighed. Begyndende med Einstein-Podolsky-Rosen's ufuldstændighedsargument (EPR-argumentet fra 1935) og Bell's udvidelser heraf (Bell's teorem) forelægger Bub læserne for flere forskellige varianter af såkaldte 'no-go'-teoremer, der demonstrerer inkonsistensen i deterministiske (eller stokastiske) skjulte variable fortolkninger af kvantemekanikken under forudsætning at bestemte lokalitets- og separabilitets-betingelser er opfyldt.

Mens de tre første kapitler kan betragtes som værende introducerende, kan man sige at bogens hovedresultat bliver præsenteret i kapitel 4 og diskuteret i de to efterfølgende kapitler. I kapitel 4 bringer Bub et nyt resultat i form af et såkaldt entydighedsteorem, der viser hvordan man konstruerer alle mulige 'no collapse' (uden bølgefunktionens kollaps) fortolkninger af kvantemekanikken, hvoraf Bohr's komplimentaritetsfortolkning og Bohm's kausale fortolkning blot er to specialtilfælde. I kapitel 5 viser Bub hvordan man ud fra resultatet opnået i kapitel 4 kan genfinde den gængse (Dirac-von Neumann) fortolkning af kvantemekanikken med undtagelse af projektionspostulatet (bølgefunktionens kollaps). Desuden diskuterer Bub hvorledes måleproblemet kan undgås i disse 'no collapse' fortolkninger. I kapitel 6 viser Bub hvordan Bohm's kausale fortolkning af kvantemekanikken kan realiseres ud fra resultatet fra kapitel 4. Kapitlet starter med en meget kort introduktion til Bohm's mekanik.

De to sidste kapitler i bogen omhandler de forskellige varianter af københavnerfortolkningen. I kapitel 7 diskuterer Bub sammenhængen mellem Bohr's komplimentaritetsfortolkning og den gængse (Dirac-von Neumann) fortolkning af kvantemekanikken i lyset af entydighedsteoremet. I kapitel 8 diskuterer Bub de nyere fortolkninger af kvantemekanikken som 'konsistente historier' og 'many worlds', der betragtes som udspringere af københavnerfortolkningen. Disse fortolkninger tager udgangspunkt i ideen om, at københavnerfortolkningen er eksperimentelt bekræftet ved måling af kvantedekohærens. 'Konsistente historier' og 'many worlds' fortolkningerne er således forsøg på at løse måleproblemet. Her argumenterer Bub for at der ikke reelt er opnået noget. Han refererer her til Einstein's bemærkning om københavnerfortolkningen som 'a gentle pillow for the true believer'.

Publiceret 300700