Niektóre interpretacje mechaniki kwantowej sugerują, że cały nasz wszechświat jest opisany przez pojedynczą globalną funkcję falową, która nieustannie dzieli się i mnoży, tworząc nową rzeczywistość dla każdej możliwej interakcji kwantowej. To bardzo odważne stwierdzenie. Więc jak się tam dostaniemy?
Jednym z najwcześniejszych wniosków w historii mechaniki kwantowej jest to, że materia ma właściwość falową. Jako pierwszy zasugerował to francuski fizyk Louis de Broglie, który twierdził, że każda cząstka subatomowa ma powiązaną z nią falę, tak jak Światło może działać jak cząsteczka i fala.
Ta skrajna idea została szybko potwierdzona przez innych fizyków, zwłaszcza w eksperymentach, w których została przeprowadzona Elektrony Rozrzucone cienkie wióry przed lądowaniem na celu. Sposób rozpraszania elektronów był bardziej charakterystyczny dla fali niż cząstki. Ale wtedy pojawiło się pytanie: czym właściwie jest fala materii? Jak to wygląda?
Związane z: Czy żyjemy w świecie kwantowym?
Wcześni teoretycy kwantowi, tacy jak Erwin Schrödinger, wierzyli, że same cząstki zostały rozmazane w przestrzeni w postaci fali. Opracował swoje słynne równanie opisujące zachowanie tych fal, które jest używane do dziś. Ale pomysł Schrödingera pokonał dalsze testy eksperymentalne. Na przykład, chociaż elektron zachowywał się jak fala w połowie lotu, kiedy dotarł do celu, opadł jako pojedyncza skompresowana cząstka, więc nie mógł w rzeczywistości rozciągnąć się w kosmos.
Zamiast tego zaczęło się pojawiać alternatywne wyjaśnienie. Dziś nazywamy ją kopenhaską interpretacją mechaniki kwantowej i jest to zdecydowanie najpopularniejsza interpretacja wśród fizyków. W tym modelu funkcja falowa — nazwa, którą fizycy nadają materii podobną do fal — tak naprawdę nie istnieje. Zamiast tego jest to matematyczny sposób, którego używamy do opisania chmury możliwości mechaniki kwantowej, w której możemy znaleźć cząstkę subatomową, gdy następnym razem będziemy jej szukać.
plątaniny łańcuchów
Ale interpretacja kopenhaska ma kilka problemów. Jak zauważył sam Schrödinger, nie jest jasne, w jaki sposób funkcja falowa przechodzi od chmury możliwości przed pomiarem do zwykłego braku momentu, w którym obserwujemy.
Więc może jest coś ważniejszego w funkcji falowej. Mogą być tak samo rzeczywiste jak wszystkie same cząstki. De Broglie jako pierwszy zasugerował ten pomysł, ale ostatecznie dołączył do obozu w Kopenhadze. Kolejni fizycy, tacy jak Hugh Everett, ponownie przyjrzeli się problemowi i doszli do tych samych wniosków.
Urzeczywistnienie funkcji falowej rozwiązuje problem skalowania w interpretacji kopenhaskiej, ponieważ sprawia, że skalowanie nie jest tym superspecyficznym procesem, który niszczy funkcję falową. Zamiast tego to, co nazywamy skalowaniem, jest tak naprawdę długą serią cząstek kwantowych i funkcji falowych, które oddziałują z innymi cząstkami kwantowymi i funkcjami falowymi.
Jeśli zbudujesz detektor i wystrzelisz w niego elektrony, powiedzmy, na poziomie subatomowym, elektron nie będzie wiedział, że jest mierzony. Po prostu uderza w atomy na ekranie, który wysyła sygnał elektryczny (złożony z większej liczby elektronów) przez przewód, który wchodzi w interakcję z ekranem, który emituje fotony zderzające się z cząsteczkami w twoich oczach itp.
Na tym zdjęciu każda cząstka ma swoją własną funkcję falową i to wszystko. Wszystkie cząstki i wszystkie funkcje falowe oddziałują w normalny sposób i możemy użyć narzędzi mechaniki kwantowej (takich jak równanie Schrödingera), aby przewidzieć, jak się zachowują.
globalna funkcja fali
Ale cząstki kwantowe mają naprawdę interesującą właściwość ze względu na swoją funkcję falową. Kiedy dwie cząstki wchodzą w interakcję, nie tylko jedna zderza się z drugą; Przez krótki czas ich funkcje falowe nakładają się na siebie. Kiedy tak się stanie, nie możesz już mieć dwóch oddzielnych funkcji falowych. Zamiast tego powinieneś mieć jedną funkcję falową, która opisuje obie cząstki jednocześnie.
Kiedy cząstki rozchodzą się własnymi drogami, nadal zachowują tę jednolitą funkcję falową. Fizycy nazywają ten proces Splątanie kwantowe – Co lub co? Albert Einstein Jest to określane jako „przerażająca praca zdalna”.
Kiedy prześledzimy wszystkie kroki pomiaru, wyjdzie szereg splątań spowodowanych interferencją funkcji falowych. Elektron spląta się z atomami w ekranie, który spląta się z elektronami w drucie i tak dalej. Nawet cząsteczki w naszym mózgu są z nią splątane Ziemiaz całym światłem, które przychodzi i odchodzi z naszej planety, aż do każdej cząstki we wszechświecie splątanej z każdą inną cząsteczką we wszechświecie.
Z każdym nowym splątaniem masz jedną funkcję falową, która opisuje wszystkie zebrane cząstki. Tak więc oczywisty wniosek z urzeczywistnienia funkcji falowej jest taki, że istnieje tylko jedna funkcja falowa opisująca cały wszechświat.
Nazywa się to interpretacją mechaniki kwantowej „wielu światów”. Otrzymuje tę nazwę, gdy pytamy, co dzieje się podczas procesu monitorowania. W mechanice kwantowej nigdy nie jesteśmy pewni, co zrobi cząsteczka – czasami może wzrosnąć, czasami opaść itd. W tej interpretacji za każdym razem, gdy cząstka kwantowa wchodzi w interakcję z inną cząstką kwantową, globalna funkcja falowa dzieli się na wiele sekcji, z różnymi wszechświatami zawierającymi każdy z możliwych wyników.
i to jest Jak zdobyć wieloświat?. Po prostu pracując ze splątanymi ze sobą cząstkami kwantowymi, otrzymujesz wiele kopii wszechświata tworzących się w kółko przez cały czas. Każdy z nich jest identyczny, z wyjątkiem niewielkiej różnicy w jakimś losowym procesie kwantowym. Oznacza to, że istnieje wiele wersji tego, co czytasz teraz ten artykuł, wszystkie dość podobne, z wyjątkiem kilku subtelnych szczegółów ilościowych.
Ta interpretacja również ma trudności – na przykład, jak ta schizma rozwija się w rzeczywistości? Ale jest to radykalny sposób widzenia wszechświata i demonstracja tego, jak potężna jest mechanika kwantowa jako teoria – to, co zaczęło się jako sposób na zrozumienie zachowania cząstek subatomowych, może kontrolować właściwości całego wszechświata.
Śledź nas na Twitterze Umieść tweeta (Otwiera się w nowej karcie) lub na Facebook (Otwiera się w nowej karcie).
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
