Στέφανος Τραχανάς :Οι ερμηνείες της κβαντομηχανικής

Το νέο βιβλίο του Στέφανου Τραχανά από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

H κβαντομηχανική είναι σίγουρα η πιο επιτυχημένη επιστημονική θεωρία όλων των εποχών. Όχι μόνο εξήγησε τον κόσμο μας, αλλά και τον άλλαξε —μέσω της τεχνολογίας— όσο τίποτε άλλο στην ανθρώπινη ιστορία μέχρι τώρα. Ταυτόχρονα όμως η εικόνα του φυσικού κόσμου που αναδύθηκε απ’ αυτήν είναι ό,τι πιο αλλόκοτο έχει αντιμετωπίσει ποτέ ο ανθρώπινος νους. Με την «πέτρα του σκανδάλου» να βρίσκεται στη θεμελιώδη τυχαιότητα της θεωρίας· στην ύπαρξη θεμελιωδώς αναίτιων γεγονότων.

Το θέμα του βιβλίου είναι οι εναλλακτικές ερμηνείες προς την καθιερωμένη κβαντομηχανική —την κβαντομηχανική της Κοπεγχάγης, όπως λέγεται— οι οποίες προτάθηκαν ως «φάρμακο» στην «αρρώστια» της θεμελιώδους πιθανοκρατίας. Η ιδιαιτερότητα του βιβλίου έγκειται κυρίως στην προσπάθεια του συγγραφέα να πάρει ένα θέμα διαβόητο για την ασάφεια και την ποικιλία των αντικρουόμενων εκδοχών του και να το κάνει διδάξιμο στο βασικό προπτυχιακό επίπεδο.

Ένα πνεύμα «αυθάδειας» απέναντι στις δογματικές βεβαιότητες, σε συνδυασμό με μια συνεχή ετοιμότητα για αλλαγές και αναθεωρήσεις, είναι η πνευματική στάση που απαιτεί το θέμα του βιβλίου και το βιβλίο το ίδιο.

Το κοινό στο οποίο απευθύνεται είναι ανήσυχοι φοιτητές και επαγγελματίες επιστήμονες που έχουν παρακολουθήσει ένα προπτυχιακό μάθημα κβαντομηχανικής και έχουν μια γνήσια περιέργεια να τη δουν στο κάδρο μιας ριζοσπαστικής αμφισβήτησης.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΜΕΡΟΣ Α′. ΠΙΘΑΝΟΚΡΑΤΙΑ: Η ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΚΟΠΕΓΧΑΓΗΣ
1. Η κβαντομηχανική της Κοπεγχάγης I: Εξίσωση Schrödinger – Στατιστική ερμηνεία – Μετρητικό αξίωμα
1.1 Εισαγωγή
1.2 Η εξίσωση Schrödinger και η στατιστική της ερμηνεία
1.3 Τα δύο «κουτιά» της Κοπεγχάγης
1.4 Χρονική εξέλιξη: Στάσιμες καταστάσεις και επαλληλίες
1.5 Διατήρηση της πιθανότητας
1.6 Το πείραμα των δύο σχισμών: Ένα πείραμα που τα λέει όλα
1.7 Κυματοσυναρτήσεις πολλών σωματιδίων: Διαχωρίσιμες και μη διαχωρίσιμες καταστάσεις – Η έννοια της κβαντικής σύμπλεξης
Προβλήματα

2. Η κβαντομηχανική της Κοπεγχάγης ΙΙ: Αρχή αβεβαιότητας – Σπιν – Κβαντική σύμπλεξη
2.1 Εισαγωγή
2.2 Ο θεμελιώδης ρόλος της μη μεταθετικότητας στην κβαντομηχανική: Η αρχή της αβεβαιότητας
2.3 Νόμοι διατήρησης και κλασικό όριο
2.4 Το σπιν: Μια καθαρά κβαντική στροφορμή
2.5 Κβαντική σύμπλεξη: Μια νέα θεμελιώδης έννοια της φυσικής
Προβλήματα

ΜΕΡΟΣ Β′. ΚΥΜΑΤΑ-ΟΔΗΓΟΙ: Η ΕΡΜΗΝΕΙΑ DE BROGLIE-BOHM
3. Η θεωρία de Broglie-Bohm I: Τα βασικά
3.1 Εισαγωγή
3.2 Η μαθηματική διατύπωση: Η εξίσωση de Broglie-Bohm
3.3 Η φυσική ερμηνεία της θεωρίας de Broglie-Bohm: Η απροσδιοριστία στη θέση οφείλεται σε άγνοια των αρχικών θέσεων του σωματιδίου
3.4 Απλές ασκήσεις: Υπολογισμός των τροχιών Bohm στα πιο απλά κβαντικά συστήματα
3.5 Το «κβαντικό δυναμικό»: Μια πολυσυζητημένη και απολύτως περιττή έννοια
3.6 Ρεύμα πιθανότητας και τροχιές Bohm: Μια χρήσιμη συμπληρωματική εικόνα της μπομιανής κίνησης στον χώρο
Προβλήματα – Εργασίες

4. Η θεωρία de Broglie-Bohm IΙ: Πέρα από τα βασικά
4.1 Εισαγωγή
4.2 Η κατανομή των ορμών: Τι προβλέπει γι ̓αυτήν η μπομιανή μηχανική;
4.3 Πόσο συνεπής με τον εαυτό της είναι η μπομιανή μηχανική; Ένας διάλογος
4.4 Ισχύουν οι θεμελιώδεις αρχές διατήρησης στην μπομιανή μηχανική; Ένας πιο «σκληρός» διάλογος
4.5 Το πρόβλημα της μέτρησης στην μπομιανή μηχανική
4.6 Κριτική επισκόπηση της θεωρίας
4.7 Η μπομιανή μηχανική των μέσων όρων: Μία δεύτερη ευκαιρία στη θεωρία de Broglie-Bohm
Προβλήματα – Εργασίες

ΜΕΡΟΣ Γ′. ΠΟΛΛΟΙ ΚΟΣΜΟΙ: Η ΕΡΜΗΝΕΙΑ EVERETT
5. Η ερμηνεία των πολλών κόσμων Ι: Τα βασικά
5.1 Εισαγωγή
5.2 Το μετρητικό αξίωμα στο απόσπασμα Ι: Είναι συμβιβαστή η κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης με την εξίσωση Schrödinger;
5.3 Το μετρητικό αξίωμα στο απόσπασμα ΙΙ: Μπορούν οι μετρητικές συσκευές να εξαιρεθούν από την εφαρμογή της εξίσωσης Schrödinger;
5.4 Η αυθερμήνευτη εξίσωση Schrödinger: Ένας διάλογος για τις προϋποθέσεις
5.5 Όλη η εξουσία στην εξίσωση Schrödinger Ι: Εφαρμογή στη μετρητική διαδικασία – Κβαντική σύμπλεξη και κβαντικές γάτες
5.6 Όλη η εξουσία στην εξίσωση Schrödinger ΙΙ: Η πολυκοσμική ερμηνεία σε διαλογική μορφή
5.7 Αποσυμφώνηση και ο κρίσιμος ρόλος της στις εναλλακτικές θεωρίες για το πρόβλημα της μέτρησης: Μια σύντομη εισαγωγή
Προβλήματα – Εργασίες

6. Η ερμηνεία των πολλών κόσμων ΙΙ: Πέρα από τα βασικά
6.1 Εισαγωγή
6.2 Αποσυμφώνηση (Decoherence): Ο κρίκος που λείπει
6.3 Ποσοτικές προβλέψεις: Μετρώντας κόσμους για να βρούμε τον κανόνα του Born
6.4 Κριτική επισκόπηση
Προβλήματα – Εργασίες

ΜΕΡΟΣ Δ′. ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ
7. Κβαντομηχανική και φιλοσοφία Ι: Η γνωσιολογία της Κοπεγχάγης
7.1 Εισαγωγή
7.2 Θεμελιώδης τυχαιότητα: Ένα φιλοσοφικό σκάνδαλο που τελικά… δεν είναι!
7.3 Η γνωσιολογία της Κοπεγχάγης Ι: Παραδεκτά και μη παραδεκτά ερωτήματα για τη φύση της πραγματικότητας
7.4 Η γνωσιολογία της Κοπεγχάγης ΙΙ: Είναι αναγκαία η ύπαρξη συνειδητών παρατηρητών;
7.5 Η γνωσιολογία της Κοπεγχάγης ΙΙΙ: Πώς είναι δυνατόν ένας τόσο προβλέψιμος κόσμος να διέπεται από μια θεωρία θεμελιωδώς πιθανοκρατική;
Προβλήματα – Εργασίες

8. Κβαντομηχανική και φιλοσοφία ΙΙ: Η μεγάλη εικόνα
8.1 Εισαγωγή
8.2 Υλισμός έναντι Ιδεαλισμού: Η κβαντομηχανική στο σταυροδρόμι των μεγάλων φιλοσοφικών συστημάτων
8.3 Κβαντομηχανική και λογικός εμπειρισμός Ι: Μια γόνιμη συνάντηση του «μέσα» με το «έξω»
8.4 Κβαντομηχανική και λογικός εμπειρισμός ΙΙ: Μια εξίσου διδακτική συνέχεια
8.5 Φυσική και φιλοσοφία στον 20ό αιώνα: Η μεγάλη σύγκρουση για το κοσμολογικό μοντέλο
8.6 Κβαντομηχανική και ψευδοεπιστήμη: Η ετερογονία των σκοπών
8.7 Επιστήμη σε ανήσυχους καιρούς: Κβαντομηχανική και η Δημοκρατία της Βαϊμάρης
Προβλήματα – Εργασίες

Επίλογος: Δύο ασκήσεις κι ένα… στοίχημα
Βιβλιογραφία
Ευρετήριο όρων
Ευρετήριο ονομάτων

Διαβάστε το Κεφάλαιο 3 (ΘΕΩΡΙΑ DE BROGLIE-BOHM I) εδώ

Ο Στέφανος Τραχανάς διδάσκει, μεταξύ άλλων, κβαντική φυσική και διαφορικές εξισώσεις στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης από το 1983 έως σήμερα. Από το 1986 και μετά είναι μέλος του επιστημονικού προσωπικού του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας και η διδασκαλία του στο τμήμα Φυσικής προσφέρεται δωρεάν.

Είναι συγγραφέας έντεκα πανεπιστημιακών συγγραμμάτων στα παραπάνω πεδία καθώς και των βιβλίων Το φάντασμα της όπερας: Η επιστήμη στον πολιτισμό μας και Το αμάρτημα της Εύας: Φυσική κάτω από τ’ άστρα και δημιουργική μάθηση, τα οποία απευθύνονται στο ευρύτερο μορφωμένο κοινό. Το βιβλίο του An Introduction to Quantum Physics κυκλοφόρησε πρόσφατα από τον εκδοτικό οίκο Wiley.

Το 2003 ανακηρύχτηκε σε επίτιμο διδάκτορα του Πανεπιστημίου Κρήτης ενώ το 2012 του απονεμήθηκε το Εθνικό βραβείο εξαίρετης πανεπιστημιακής διδασκαλίας Ξανθόπουλου – Πνευματικού. Για το σύνολο της προσφοράς του τιμήθηκε το 2015 με τον Ανώτερο Ταξιάρχη του Φοίνικα της Ελληνικής Δημοκρατίας.

Ως ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας μέχρι το 2013, είχε τη βασική ευθύνη για τη δημιουργία του πρώτου πανεπιστημιακού εκδοτικού οίκου της χώρας. Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον του στράφηκε στα ανοικτά διαδικτυακά μαθήματα και τους νέους δρόμους που αυτά ανοίγουν για την εξίσωση των ευκαιριών στην ποιοτική εκπαίδευση. Πιστεύει ότι η χώρα μας δεν μπορεί να μείνει έξω από τις επαναστατικές αλλαγές που συντελούνται αλλού σε αυτό το θέμα και γι’ αυτόν το σκοπό πήρε την πρωτοβουλία για την ίδρυση του Mathesis –ενός αυτόνομου και αυτοχρηματοδοτούμενου τμήματος των ΠΕΚ– στο οποίο και προσφέρει εθελοντικά την εργασία του τόσο ως διευθυντής του (πλήρους και αποκλειστικής απασχόλησης) όσο και ως δάσκαλος ή συγγραφέας. Η επιτυχία του «πειράματος» είναι το προσωπικό του στοίχημα για τα επόμενα χρόνια.

πηγή: https://www.cup.gr/book/ermineies-kvantomichanikis/