Heisenbergin ja Bohrin epämääräinen tapaaminen

Teiko Heinonen, PEKKA J. LAHTI

Camilla Hollanti, Roope Vehkalahti

Niko Vuorinen

Tutkielman tavoitteena on vertailla kahden kvanttimekaniikan teorian, Kööpenhaminan tulkinnan sekä Bohmin tulkinnan, metafyysisiä rakenteita. Kööpenhaminan tulkinta on alkuperäinen kvanttimekaniikan tulkinta, jota kehitettiin 1920-luvulla useiden fyysikoiden toimesta. Se ei näin ollen ole yhtenäinen teoria, vaan joukko erilaisia tulkintoja, joita yhdistää todellisuuden indeterministis-probabilistinen sekä subjektiivinen luonne. Kööpenhaminan tulkinnan mukaan alkeishiukkaset eivät ole olemassa havainnon ulkopuolella, ja niiden ominaisuudet määräytyvät havaittaessa. Tutkielmassa Kööpenhaminan tulkintaa edustavat Werner Heisenbergin sekä Max Bornin teoriat. Bohmin tulkinta on David Bohmin kehittämä deterministinen ja objektiivinen kvanttimekaniikan teoria. Siinä hiukkasilla on aina tarkasti määritelty paikkansa, ja niiden liike on determinististä, ja sitä ohjaa aaltofunktio. Tutkielman lähtökohtana on laveasti määritelty tieteellinen realismi, eli oletetaan tieteen teorioiden olevan kuvauksia todellisuudesta. Näin ollen valitulla tulkinnalla on vaikutuksia siihen, minkälainen todellisuus pohjimmiltaan on, mikä taas omalta osaltaan väistämättä ohjaa myöhempää tutkimusta. Metafyysinen rakenne määritellään tutkielmassa seuraavasti: ontologiseksi rakenne, joka jakautuu käsityksiin substanssista sekä aineesta, probabiliteetin rooli sekä suhtautuminen aaltofunktion kollapsiin. Kööpenhaminan sekä Bohmin tulkintaa esitellään sekä vertaillaan näiden rakenteiden kautta. Aineistona käytetään ensisijaisesti Heisenbergin, Bornin sekä Bohmin tekstejä, mutta myös muita aihepiiriin kuuluvia julkaisuja. Tutkielmassa havaitaan, että Heisenbergin sekä Bornin teoriat eroavat jokseenkin metafyysisen rakenteidensa osalta siitä huolimatta, että ne kummatkin luokitellaan Kööpenhaminan tulkinnan alle. Heisenbergin teorian ontologian havaitaan olevan kolmitasoinen. Se jakautuu platonistis-idealistiseen ja muuttumattomaan pohjatasoon, probabilistiseen tasoon sekä aktuaaliseen aineelliseen tasoon. Bornin teorian havaitaan olevan yksitasoinen. Se ei sisällä jakoa idealistiseen ja aineelliseen todellisuuden osaan. Todellisuus on Bornin teoriassa pohjimmiltaan probabilistinen. Heisenbergin ja Bornin teorioita yhdistävä tekijä on aaltofunktion kollapsi. Bohmin tulkinnan havaitaan olevan deterministinen sekä kaksitasoinen. Siinä todellisuus jakautuu kahteen primitiiviluokkaan: aineellisiin hiukkasiin, jotka eksistoivat R^3-avaruudessa sekä aineettomaan aaltofunktioon, joka eksistoi R^3N-konfiguraatioavaruudessa. Bohmin tulkinta ei sisällä universaalia aaltofunktion kollapsia. Lisäksi havaitaan Kööpenhaminan tulkinnan osalta aaltofunktion kollapsin olevan ongelmallinen idea. Bohmin tulkinnan taas havaitaan olevan ongelmallinen sen ontologisen painolastin vuoksi sekä siksi, ettei se ole yhteensopiva suhteellisuusteorian kanssa. Johtopäätöksenä päädytään suosittelemaan tulkintoja, jotka eivät sisällä kollapsia ja ovat relativistisia.

Konrad Kleinknecht

Taro Asano

Kari Ylinen

Niels Bohr (1885-1962) oli tanskalainen fyysikko, joka on myös tunnettu fysiikan, erityisesti kvanttimekaniikan, filosofiaa käsittelevistä kirjoituksistaan. Hän oli keskeinen toimija kvanttimekaniikan luomisprosessissa 1900-luvun alkupuolella. Kvanttimekaniikan matemaattisen formalismin syntyessä 1920-luvun puolivälissä nähtiin, että uuden fysikaalisen teorian luonne oli jyrkästi erilainen kuin aikaisemman, niin sanotun klassisen fysiikan. Heräsi vaikeita tulkintakysymyksiä, joiden selvittelyyn Bohr paneutui. Bohrin ajattelun mahdollisista juurista on paljon keskusteltu. Tässä uskonnonfilosofian kandidaatintutkielmassa aihetta lähestytään kolmesta näkökulmasta: fysiikan, filosofian ja uskonnon. Itse fysiikan tuomiin ongelmiin teknisellä tasolla ei ole mahdollista paneutua, vaan tyydytään historialliseen katsaukseen. Bohrin työssä merkittävä askel oli hänen atomimallinsa vuodelta 1913. Vaikka se oli omalla tavallaan menestyksekäs, siinä kävi myös ilmi klassisen fysiikan riittämättömyys atomin rakenteen selittämisessä. Filosofisina vaikuttajina Bohriin on nähty esimerkiksi tanskalaiset Søren Kierkegaard ja Harald Høffding sekä amerikkalainen William James. Filosofisesta vaikutuskysymyksestä käydyn huomattavia erimielisyyksiä sisältävän keskustelun kuvaaminen on tämän työn yksi keskeinen teema. Siihen läheisesti liittyvä toinen tutkimuskysymys koskee tutkijoiden välisten erimielisyyksien taustoja. Osoittautuu, että jo historiallisista kysymyksistä voi olla erimielisyyttä, mutta merkittävimmäksi näkemyserojen aiheeksi arvioin tutkijoiden erilaisen terminologiaan liittyvän käsityksen siitä, mitä vaikuttamiselta pitää vaatia. Bohrilla oli kiinnostusta idän filosofioihin, mutta hänen asenteensa Tanskan luterilaiseen kirkkoon ja sen dogmeihin oli kielteinen. Uskontoon liittyvä näkökulma on perusteltavissa Bohrin omista käsityksistä riippumattomasti. Yhtenä tutkimuskysymyksenä työssä etsitään välillisiä vaikutteita sellaisten filosofien tuotannosta, joilla oli ajattelussaan uskontoon liittyviä painotuksia ja joiden filosofisesta vaikutuksesta Bohriin on keskusteltu. Kaikki kolme edellä mainittua filosofia kuuluvat tähän joukkoon. Høffding oli Bohrin filosofian opettaja yliopiston peruskurssilla, ja Bohr kävi hänen kanssaan filosofisia keskusteluja myöhemminkin. Työssä tulee Høffdingin oman osuuden ohella esiin hänen mahdollinen roolinsa Kierkegaardin ja Jamesin alun perin ainakin osittain uskonnonfilosofisesti painottuneiden näkemysten välittämisessä Bohrille.