Cilj je rada u najosnovnijim crtama ponuditi objasnjenje glavnih otkrica koja su dovela do nastanka kvantne teorije kakvom su je iznijeli Niels Bohr i Werner Heisenberg. Vec je nakon prvih eksperimenata sa svjetloscu bila naceta tema o dvojnom, valno-cesticnom svojstvu zracenja, bitna za razvoj kvantne fizike. Rad se u nastavku bavi razvojem fizike pod utjecajem važnih fizicara poput J. J. Thomsona, Ernesta Rutheforda, Maxa Plancka i Alberta Einsteina kao bi ponudio uvid u paradoksalnost i ocevidnu nepomirljivost suvremenih otkrica na podrucju tadasnje fizike. Kao glavne protagoniste u rjesavanju nastalih problema pamtimo Erwina Schrodingera, Louisa de Broglia te Nielsa Bohra i Wernera Heisenberga. Od spomenutih posljednja su dvojica posebno dragocjena za filozofski interes zbog vlastitih teorijskih osvrta na rezultate eksperimenata tadasnje fizike radi cega je velik dio rada posvecen njihovom tumacenju istih. Ono se konsenzusno naziva Kopenhagenskim tumacenjem kvantne fizike, a zadnji dio rada nastoji dati prikaz njegovih osnovnih principa.
Cilj je rada u najosnovnijim crtama ponuditi objasnjenje glavnih otkrica koja su dovela do nastanka kvantne teorije kakvom su je iznijeli Niels Bohr i Werner Heisenberg. Vec je nakon prvih eksperimenata sa svjetloscu bila naceta tema o dvojnom, valno-cesticnom svojstvu zracenja, bitna za razvoj kvantne fizike. Rad se u nastavku bavi razvojem fizike pod utjecajem važnih fizicara poput J. J. Thomsona, Ernesta Rutheforda, Maxa Plancka i Alberta Einsteina kao bi ponudio uvid u paradoksalnost i ocevidnu nepomirljivost suvremenih otkrica na podrucju tadasnje fizike. Kao glavne protagoniste u rjesavanju nastalih problema pamtimo Erwina Schrodingera, Louisa de Broglia te Nielsa Bohra i Wernera Heisenberga. Od spomenutih posljednja su dvojica posebno dragocjena za filozofski interes zbog vlastitih teorijskih osvrta na rezultate eksperimenata tadasnje fizike radi cega je velik dio rada posvecen njihovom tumacenju istih. Ono se konsenzusno naziva Kopenhagenskim tumacenjem kvantne fizike, a zadnji dio rada nastoji dati prikaz njegovih osnovnih principa.
Kroz problem mjerenja Kvantna mehanika se suocava s pomirbom kolapsa složene teoretske evolucije sustava u jedinstveni eksperimentalno zamijeceni ishod. U posljednjih 75 godina razvijen je citav niz tumacenja formalizma teorije kako bi se objasnio raskorak između teoretski predviđenog i iskustveno zamijecenog, a da pri tome vrijednost same teorije nije eksperimentalno dovedena u pitanje. Pokusaji tumacenja formalizma mogu se ugrubo podijeliti u metafizicka i epistemoloska objasnjenja. Dok metafizicka postuliraju postojanje dodatne strukture na mikro-nivou (koja je u pravilu nedostupna motrenju), epistemoloska nastoje pronaci razloge za fundamentalna ogranicenja covjekove spoznajne sposobnosti na mikro-nivou. Međutim, metafizicka objasnjenja nemaju dodatnog empirijskog sadržaja u odnosu na epistemoloska. Jedno suvremeno epistemolosko tumacenje, ono C. A. Fuchsa, temelji se na novim spoznajama iz podrucja Kvantne informacijske teorije, posebice recentne pojave teleportacije. Na osnovi te i slicnih pojava Fuchs zakljucuje da kvantno stanje nije potpun niti objektivan opis zbiljnog fizickog mikro-sustava. Takvog opisa nema u formalizmu Kvantne mehanike. Kvantna stanja samo su racionalne subjektivne procjene fizicara eksperimentatora o posljedicama njezinih buducih mjernih intervencija na određenom fizickom sustavu. Pri derivaciji ovakvih zakljucaka Fuchs se koristi principnom metodologijom razvoja fizikalnih teorija, onako kako Einstein opisuje vlastite postupke pri razvoju Specijalne i Opce relativnosti. Fuchs iz temelja razvija djelomicno modificirani formalizam teorije, za koji tvrdi da nije opterecen problematicnim temeljima kao standardni formalizam. Ukratko se razmatra opca uspjesnost ovog Einsteinovog metodoloskog modela, posebno u svjetlu kritike Browna i Pooleya, te Saundersova opca kritika epistemickih interpretacija formalizma. Kao jedinu svoju metafizicku pretpostavku Fuchs navodi intrinzicnu osjetljivost zbilje na mjerne intervencije, svojstvo koje onemogucuje potpuno sigurno predviđanje buducih mjernih ishoda i stjecanje potpune informacije o sustavima na mikro nivou. Formalnu manifestaciju ove pretpostavke on nalazi u izmjeni standardne Bayesove statistike, izlucujuci, na taj nacin, iz nje novi formalizam Kvantne mehanike. Ovakav postupak, međutim, slici na uklanjanje kumulativnosti iz formalizma Bayesove statistike, koje provodi Williamson kako bi pružio formalisticku potkrjepu svojem modelu znanja kao mentalnog stanja. Uloga koju Williamson pripisuje znanju podudarna je sa pretpostavljenim stanjima Fuchsovih hipotetskih fizicara dok koriste formalizam Kvantne mehanike pri provedbi mjernih intervencija. Postavlja se pitanje je li navodna intrinzicna osjetljivost zbilje na mikro-nivou, samo formalna posljedica potrebe uklanjanja kumulativnosti iz operativne verzije Bayesove statistike, sto pak povlaci nužno odustajanje od teoretske mogucnosti potpune sigurnosti pri predviđanju buducih ishoda. Fuchsov model trenutno ne sadrži dodatne empirijske sadržaje vezane uz danu metafizicku pretpostavku.
IN CROATIAN: Od samih početaka razvoja kvantne mehanike javlja se potreba metafizičkog razgraničenja "makro" svijeta opisanog "svakodnevnim jezikom" i "mikro" svijeta kojim se bavi fomrlizam teorije (ponajprije zbog pojave "isprepletenosti" dvaju ili više logički suprotstavljenih stanja). U tekstu se raspravlja o potrebi pomirenja ovako umjetno rzgraničenih svjetova, uz pregled najvažnijih pravaca tumačenja formalizma teorije. Posebno se izlaže Bohrovo "kopenhaško" tumačenje i problemi koje pred njega postavlja EPR misaoni eksperiment. Pregledom Bohrovih odgovora na dani eksperiment pokazuje se da njegovo tumačenje traži više od ograničenja svakodnevene deskriptivne metafizike pri opisu pojava na mikro-nivou. na taj način gubi se Bohrovo povlašteno mjesto među tumačenjima formalizme teorije. Pokazuje se da niti MacKinnonov detaljniji shematiski prikaz spajanja teoretskog i svakodnevnog jezika ne može primijeniti na zakljičke EPR eksperimenta i Bohrov odgovor na njih. Sam MAcKinnon nudi prijedloge izmjena "svakodnevnog" jezika uvjetovane matematičkim zaključcima kvantne mehanike, ali se i one pokazuju previše radikalnima i grubima da bi zauzele povlašteno mjesto u odnosu na ostala tumačenja teoretskog formalizma koja sa sobom nose velike ontološke i konceptualne zahtjeve. ---------- IN ENGLISH: Ever since the beginning of development of Quantum Mechanics there was a metaphysical division between the “macro” world as described in “everyday language” and the “micro” world described by quantum formalism (especially due to entanglement of two or more logically conflicting states). A discussion is offered of the need to reunite these arbitrarily divided worlds through an overview of the main interpretations of the formalism. Bohr’s Copenhagen interpretation, as well as the problems it faces due to EPR thought experiment, is presented in greater detail. It is claimed that Bohr’s answers to the said experiment demand more than a restriction of everyday descriptive metaphysics, when describing phenomena at the micro-level. Thus, the special place Bohr’s interpretation takes among other interpretations of the formalism is forfeited. It is also shown that MacKinnon’s more detailed schema aiming to connect the theoretical and everyday language cannot be applied to EPR conclusions and Bohr’s reply to those. MacKinnon’s own modifications of the “everyday language” induced by the mathematical conclusions of Quantum Mechanics are considered too radical and too coarse to take the vacated special place among formalism interpretations.
Kroz problem mjerenja Kvantna mehanika se suocava s pomirbom kolapsa složene teoretske evolucije sustava u jedinstveni eksperimentalno zamijeceni ishod. U posljednjih 75 godina razvijen je citav niz tumacenja formalizma teorije kako bi se objasnio raskorak između teoretski predviđenog i iskustveno zamijecenog, a da pri tome vrijednost same teorije nije eksperimentalno dovedena u pitanje. Pokusaji tumacenja formalizma mogu se ugrubo podijeliti u metafizicka i epistemoloska objasnjenja. Dok metafizicka postuliraju postojanje dodatne strukture na mikro-nivou (koja je u pravilu nedostupna motrenju), epistemoloska nastoje pronaci razloge za fundamentalna ogranicenja covjekove spoznajne sposobnosti na mikro-nivou. Međutim, metafizicka objasnjenja nemaju dodatnog empirijskog sadržaja u odnosu na epistemoloska. Jedno suvremeno epistemolosko tumacenje, ono C. A. Fuchsa, temelji se na novim spoznajama iz podrucja Kvantne informacijske teorije, posebice recentne pojave teleportacije. Na osnovi te i slicnih pojava Fuchs zakljucuje da kvantno stanje nije potpun niti objektivan opis zbiljnog fizickog mikro-sustava. Takvog opisa nema u formalizmu Kvantne mehanike. Kvantna stanja samo su racionalne subjektivne procjene fizicara eksperimentatora o posljedicama njezinih buducih mjernih intervencija na određenom fizickom sustavu. Pri derivaciji ovakvih zakljucaka Fuchs se koristi principnom metodologijom razvoja fizikalnih teorija, onako kako Einstein opisuje vlastite postupke pri razvoju Specijalne i Opce relativnosti. Fuchs iz temelja razvija djelomicno modificirani formalizam teorije, za koji tvrdi da nije opterecen problematicnim temeljima kao standardni formalizam. Ukratko se razmatra opca uspjesnost ovog Einsteinovog metodoloskog modela, posebno u svjetlu kritike Browna i Pooleya, te Saundersova opca kritika epistemickih interpretacija formalizma. Kao jedinu svoju metafizicku pretpostavku Fuchs navodi intrinzicnu osjetljivost zbilje na mjerne intervencije, svojstvo koje onemogucuje potpuno sigurno predviđanje buducih mjernih ishoda i stjecanje potpune informacije o sustavima na mikro nivou. Formalnu manifestaciju ove pretpostavke on nalazi u izmjeni standardne Bayesove statistike, izlucujuci, na taj nacin, iz nje novi formalizam Kvantne mehanike. Ovakav postupak, međutim, slici na uklanjanje kumulativnosti iz formalizma Bayesove statistike, koje provodi Williamson kako bi pružio formalisticku potkrjepu svojem modelu znanja kao mentalnog stanja. Uloga koju Williamson pripisuje znanju podudarna je sa pretpostavljenim stanjima Fuchsovih hipotetskih fizicara dok koriste formalizam Kvantne mehanike pri provedbi mjernih intervencija. Postavlja se pitanje je li navodna intrinzicna osjetljivost zbilje na mikro-nivou, samo formalna posljedica potrebe uklanjanja kumulativnosti iz operativne verzije Bayesove statistike, sto pak povlaci nužno odustajanje od teoretske mogucnosti potpune sigurnosti pri predviđanju buducih ishoda. Fuchsov model trenutno ne sadrži dodatne empirijske sadržaje vezane uz danu metafizicku pretpostavku.
ni u prirodnoj znanosti predmet istraživanja nije više priroda po sebi nego priroda podvrgnuta ljudskom ispitivanju, i utoliko susreće čovjek i tu opet samog sebe ."Werner Heisenberg Teorija relativnosti i daljnji razvoj suvremene fizike doveli su u pitanje neka od temeljnih načela klasične fizike .Prostorno-vremenski opis više se nije mogao temeljiti na poimanju prostora i vremena kao apsolutnih kategorija, načelo uzročnosti na kvantnoj razini, u njenim temeljnim aspektima, ne vrijedi, mijenjaju se stavovi o ulozi istraživača .Sve ovo potaknulo je dijalog između fizike i filozofije .nužnost ovog dijaloga prepoznali su i hrvatski znanstvenici i filozofi koji su zajednički trud objavili u knjizi Physics and Philosophy .Knjiga se sastoji od osam članaka izloženih na istoimenom simpoziju, održanom u Splitu 8 .i 9 .srpnja 2013 .godine . 1 Simpozij je bio posvećen prvenstveno kvantnoj mehanici i promjenama u našem razumijevanju svijeta koja su proizašla iz istraživanja atomske razine .U cilju promicanja takvog humanističkoznanstvenog dijaloga, autori raspravljaju o nekim od temeljnih pojmova u fizici i filozofiji, prostoru, vremenu i uzročnosti, te ističu nužnost zajedničke kritičke analize moderne znanosti .Zbornik Physics and Philosophy započinje člankom "Some Roots of Modern Philosophy of nature in the Reneissance Critique of Aristotle" Luke Boršića, u kojem autor istražuje korijene moderne znanosti u anti-aristotelijanskoj kritici renesanse i utjecaj te kritike na Galilea .Boršić ključnim smatra tri renesansna anti-aristotelijanska filozofa .To su Mario nizzoli i njegov pokušaj napuštanja Aristotelove ontologije te okret prema svijetu iskustva, Francesco Patrizi i njegova kritika Aristotelove metafizike, logike i epistemologije, te Jacopo Mazzoni, koji je polemizirao s Patrizijem, te bio Galileov profesor i kolega .Historijsko-
kvantnoj mehanici, sustav je u prostoru i vremenu opisan valnom funkcijom Ψ (q,t). Za izracun svojstava sustava potrebno je rijesiti Schrodingerovu jednadžbu. Valna funkcija prema tome mora zadovoljavati tu jednadžbu, tj. mora biti njezino rjesenje. Buduci da su vrijeme i prostorne koordinate nezavisne varijable (možemo ih nezavisno mijenjati), Schrodingerova jednadžba se može rastaviti na dva faktora: vremenski neovisnu ili stacionarnu Schrodingerovu jednadžbu koja ovisi samo o položajnim koordinatama i vremenski faktor. Vremenski neovisna ili stacionarna Schrodingerova jednadžba predstavlja osnovnu jednadžbu za određivanje energetskih stanja sustava u stacionarnim stanjima (Ĥψ(q) = Eψ(q)).
Nametanje uvjeta na valnu funkciju da mora biti kontinuirana na cijelom svom definicijskom prostoru (cestica u kutiji) i jednoznacna (cestica na prstenu i cestica na kugli), dovodi nas do izbora samo malog broja mogucih rjesenja Schrodingerove jednadžbe za te sustave. To su sustavi u kojima je kretanje cestice prostorno ograniceno. Tzv. rubni uvjeti dovode do pojave kvantnih brojeva koji jednoznacno određuju valne funkcije i pripadne energije. Kvantni brojevi ogranicavaju observable na diskretne vrijednosti. To jest, kvantizacija je posljedica rubnih uvjeta. Najcesce govorimo o kvantizaciji energijskih razina, ali postoji i kvantizacija kutne kolicine gibanja oko jedne osi (koja se uobicajeno oznacava z). To možemo vidjeti na primjeru cestice u prstenu. Kod cestice u sferi se pojavljuju dva kružna rubna uvjeta koja se trebaju zadovoljiti. To dovodi do pojave zvane prostorna kvantizacija, koja ukazuje na to da rotirajuce tijelo ne može zauzeti proizvoljnu orijentaciju s obzirom na neku specificnu os.
U sustavima koji imaju visok stupanj simetrije se pojavljuje degeneracija energijskih razina. Ona ukazuje na to da se isto energijsko stanje može opisati sa vise razlicitih valnih funkcija. To je posljedica toga sto je pojedina energijska razina proporcionalna ili zbroju kvadrata pojedinih kvantnih brojeva n (cestica u 2D- i 3D- kutiji), pa se razliciti kvantni brojevi mogu kombinirati na razlicite nacine da im zbroj kvadrata ostane isti, ili kvadratu kvantnog broja ml (primjer cestice na prstenu). Kvantni broj cestice u 1D-kutiji ima vrijednosti n=1,2,.... Degeneracija energijskih razina kod cestice u prstenu (za ml ≠ 0) je posljedica toga sto cestica može putovati oko prstena s jednakom kinetickom energijom u oba smjera (kvantni broj ml = 0,±1,±2,...). Energijske razine kod cestice u sferi su proporcionalne umnosku l(l+1) pa je svaka energijska razina (2l + 1)-struko degenerirana. To jest, za svaku vrijednost orbitalnog kvantnog broja kutne kolicine gibanja, l, postoji 2l + 1vrijednosti kvantnog broja ml (ml = l, l-1,...,-l) ). Kod cestice u prstenu i cestice u sferi ne postoji nulta tocka energije, dok cestica u 1D-kutiji ima najnižu neuklonjivu energiju E1=h2/8mL2.
Gustoca vjerojatnosti za koordinate položaja, tj. |ψ|2, nam govori o najvjerojatnijoj raspodjeli cestice u prostoru. Kod cestice u 1D-kutiji se cini kao da cestica izbjegava zidove pri nižim kvantnim brojevima, dok je pri visim kvantnim brojevima raspodjela vise jednolika po cijelom prostoru. To je primjer nacela korespondencije u kojem se stanja klasicne mehanike pojavljuju iz kvantne mehanike pri visim kvantnim brojevima. Kod cestice u prstenu i cestice u sferi je azimutalna raspodjela jednolika: određenost u vrijednosti kutne kolicine gibanja podrazumijeva totalnu neodređenost u lokaciji cestice. Klasicni opis za ta dva sustava se dobije kada se cestica postavi da se vrti s neprecizno definiranom energijom. U tom slucaju, njezina valna funkcija je valni paket oblikovan iz superpozicije ili svojstvenih valnih funkcija kutne kolicine gibanja (cestica u prstenu), ili sfernih harmonika (cestica u sferi). Kod cestice u prstenu valni se paket krece po prstenu kao lokacija klasicne cestice. Međutim, siri se s vremenom. Kod cestice u sferi valni se paket krece u slaganju s predviđanjima klasicne fizike i putuje kroz sve kutove, ali se također siri s vremenom.
filozofiju u Zagrebu Rođen je 1972 u Čakovcu Diplomirao je 1999 na Fizičkom odsjeku Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu Pohađao je poslijediplomski studij i 2005 magistrirao na Hrvatskim studijima Sveučilišta u Zagrebu, a doktorirao je iz područja humanističkih znanosti (polje filozofija) na Filozofskom fakultetu u Zagrebu 2009 godine Njegov se filozofijski rad u najvećoj mjeri usredotočuje na područje filozofije znanosti (filozofije fizike) s posebnim naglaskom na istraživanje epistemoloških i ontoloških temelja kvantne mehanike, filozofsko promišljanje eksperimentalne prakse moderne prirodne znanosti te proučavanje odnosa znanosti i tehnike Autor je knjige Eksperiment i filozofija: eksperimentalna metoda između ontologije i tehnologije, epistemologije i ideologije (2013 ) te većeg broja radova u domaćim i inozemnim časopisima Za čitatelje je Scopusa s prof Kožnjakom razgovarao kolega Ivan Lorger 1 1 Uredništvo časopisa se zahvaljuje Ivanu Lorgeru što je osmislio i vodio razgovor za ovaj broj Scopusa Iako je iz toga zasigurno izvukao i vlastitu intelektualnu korist, njegovim se radom okoristio i sam časopis Stoga mu se -baš kao i profesoru Kožnjaku -od srca zahvaljujemo