Физици са предложили изменения на прословутия парадокс на котката на Шрьодингер, които биха могли да помогнат да се обясни защо квантовите частици могат да съществуват в повече от едно състояние едновременно, докато големите обекти (като Вселената) очевидно не могат.
Най-големите структури на Вселената изглежда следват правилата на относителността на Айнщайн, докато най-малките обекти се подчиняват на квантовата механика. Могат ли предложените промени в прословутите уравнения на котката на Шрьодингер да помогнат за обединяването на двете теории?
Теоретични физици предлагат ново решение на парадокса на котката на Шрьодингер, което може да позволи на теориите на квантовата механика и теорията на относителността на Айнщайн да съжителстват в повече хармония.
Физикът Ервин Шрьодингер обобщава тази теория през 1935 г. с известния си котешки парадокс - използвайки метафората за котка в затворена кутия, която е едновременно жива и мъртва, докато кутията не бъде отворена, като по този начин състоянието на котката колапсира и разкрива нейната съдба.
Прилагането на тези правила към реални сценарии обаче е свързано с предизвикателства - и именно тук възниква истинският парадокс. Докато квантовите закони са валидни за сферата на елементарните частици, по-големите обекти се държат в съответствие с класическата физика, както е предсказано от Общата теория на относителността на Айнщайн, и никога не се наблюдават в суперпозиция от състояния. Описването на цялата Вселена с помощта на квантовите принципи поставя още по-големи препятствия, тъй като космосът изглежда изцяло класически и в него липсва външен наблюдател, който да служи за измерване на състоянието му.
"Въпросът е дали Вселената, която няма заобикаляща среда, може да се намира в такава суперпозиция?", отбелязва за Live Science водещият автор Матео Карлесо (Matteo Carlesso), физик-теоретик от Университета в Триест, Италия. "Наблюденията казват "не": всичко протича според класическите предсказания на Общата теория на относителността. Тогава какво нарушава такава суперпозиция?"
За да се справят с този въпрос, Карлесо и колегите му предлагат модификации на уравнението на Шрьодингер, което регулира как всички състояния, включително тези в суперпозиция, се развиват във времето.
"Специфични модификации на уравнението на Шрьодингер могат да решат проблема", твърди Карлесо. По-специално, екипът добавя членове към уравнението, които отразяват начина, по който системата взаимодейства със себе си, както и добавя някои други специфични членове. Това от своя страна води до разпадане на суперпозицията.
"Тези ефекти са толкова по-силни, колкото по-голяма е системата", добавя Карлесо.
Важното е, че тези модификации оказват слабо влияние върху микроскопични квантови системи, като атоми и молекули, но позволяват на по-големи системи - като самата Вселена - да се колапсират на чести интервали, придавайки им определени стойности, които съответстват на нашите наблюдения на космоса. Екипът описа своето модифицирано уравнение на Шрьодингер по-рано тази година в Journal of High Energy Physics.
Извеждане на котката от чистилището
В своята модифицирана версия на квантовата физика изследователите премахват разликата между обектите, подлежащи на измерване, и измервателните устройства. Вместо това предлагат състоянието на всяка система да претърпява спонтанен колапс на равни интервали от време, което води до придобиване на определени стойности за някои от техните атрибути.
При големите системи спонтанният колапс настъпва често, което ги превръща в класически на вид. Субатомните обекти, взаимодействащи с тези системи, стават част от тях, което води до бърз колапс на състоянието им и придобиване на определени координати, подобно на измерването.
"Без действие от страна на външни субекти всяка система се локализира (или колапсира) спонтанно в определено състояние. Вместо котката да е мъртва И жива, човек я намира мъртва ИЛИ жива", коментира Карлесо.
Новият модел може да обясни защо геометрията на пространство-времето на нашата Вселена не съществува в суперпозиция от състояния и се подчинява на класическите уравнения на теорията на относителността на Айнщайн.
"Нашият модел описва квантова Вселена, която в крайна сметка колапсира, като по този начин става ефективно класическа", отбелязва Карлесо. "Показваме, че моделите на спонтанен колапс могат да обяснят появата на класическа Вселена от квантова суперпозиция от Вселени, където всяка от тези Вселени има различна геометрия на пространство-времето."
Макар че тази теория може да обясни защо Вселената изглежда се управлява от класически закони на физиката, тя не прави нови предсказания за широкомащабните физически процеси. Тя обаче прави прогнози за поведението на атомите и молекулите, макар и с минимални отклонения от конвенционалната квантова механика.
В резултат на това тестването на новия модифициран квантов модел няма да бъде толкова просто. Бъдещата работа ще бъде насочена към изготвянето на такива тестове.
"Опитваме се да тестваме ефектите от модификациите на колапса или да изведем граници на техните параметри. Това е напълно еквивалентно на тестването на границите на квантовата теория."
Справка: Gaona-Reyes, J.L., Menéndez-Pidal, L., Faizal, M. et al. Spontaneous collapse models lead to the emergence of classicality of the Universe. J. High Energ. Phys. 2024, 193 (2024). https://doi.org/10.1007/JHEP02(2024)193
Източник: Tweak to Schrödinger's cat equation could unite Einstein's relativity and quantum mechanics, study hints, Live Science
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари