Съществуват ли наистина квантови вселени?

Има ли паралелни светове, които се разстилат във времето и пространството? Те са обект на научната фантастика, но има няколко научни хипотези, които допускат съществуването на паралелни вселени - поне на квантово ниво.

В няколко интерпретации на квантовата механика, като например интерпретацията на многото светове и теорията на пилотните вълни, вселената може да бъде описана чрез едно огромно уравнение, известно като квантова вълнова функция. Всеки път, когато някъде във Вселената настъпи квантов или субатомен процес, тази вълнова функция се разделя на две, което означава, че постоянно се създават паралелни вселени.

Но тези тълкувания никога не са доказани и имат някои сериозни слабости, заради което не са общоприети.

Проблемът с измерването

Квантовата механика е физичната рамка, която описва поведението на малки частици. Една от странностите на тази теория е, че никой не е сигурен какви резултати получава, докато не провери. Например основната (копенхагенската) интерпретация на квантовата механика гласи, че електроните съществуват в няколко състояния едновременно. След това, щом някой направи измерване, електронът "избира" едно от тези състояния.

Тази идея може да бъде доста разочароваща, защото целият смисъл на физиката е да прави прогнози за това как ще се държат обектите в нашата вселена. Ако някой ви хвърли топка, можете да използвате знанията си по физика (например законите на Нютон), за да предвидите къде ще отиде топката. Но ако ви хвърлят електронс, няма как да знаете къде точно ще падне.

Квантовата механика обаче ни дава един инструмент за предсказване: уравнението на Шрьодингер. Уравнението на Шрьодингер приписва на всяка частица нещо, наречено вълнова функция, и описва как тази вълнова функция се развива с времето. В стандартната картина на квантовата механика тази вълнова функция е облак от вероятности, който описва къде има шанс да се види частицата, след като хората я потърсят. Там, където вълновата функция има високи стойности, има голяма вероятност, а там, където тя има ниски стойности, има малка вероятност.

Тази стандартна картина обаче се сблъсква с проблем, когато учените реално направят измерване. Когато те не търсят, вълновата функция се развива самостоятелно в съответствие с уравнението на Шрьодингер. Нищо страшно. Но когато учените направят измерване, тази вълнова функция "колапсира", като по същество изчезва, а частицата се появява на едно от възможните места.

Въвеждане на много светове

Как е възможно в квантовия свят да има два напълно различни набора от правила за поведението на вълновата функция? В стандартната картина вълновата функция се подчинява на уравнението на Шрьодингер, когато хората не я гледат, и веднага след това колапсира, когато хората я гледат. Това изглежда странно.

В отговор на това някои други интерпретации на квантовата механика, най-вече интерпретацията на многото светове и теорията на пилотните вълни, издигат вълновата функция от обикновен математически инструмент в реален, съществуващ обект. В тези интерпретации няма такова нещо като измерване. Няма специален процес или магически трик, който да накара вълновата функция да изчезне. Вместо това всяка частица във Вселената получава своя собствена частна вълнова функция и тези вълнови функции просто продължават да се развиват според уравнението на Шрьодингер без край.

Когато частиците си взаимодействат, техните вълнови функции за кратко се припокриват. В квантовата механика, щом това се случи, тези частици са завинаги свързани: една единствена вълнова функция описва двете частици едновременно - процес, известен като "квантово вплитане". Когато учените извършват измерване, те просто задействат поредица от вплитания, които започват с попадането на частицата в детектора и завършват с разместването на молекулите в мозъка на измерващия, за да осъзнае какво се е случило току-що.

Но вплитанията не спират дотук: всяка частица във Вселената се вплита с всяка друга частица, което води до една универсална вълнова функция, която описва целия космос с един замах.

Илюстрация: wikipedia

Вселената просто да се разцепва на две, като в едната котката на Шрьодингер е жива, а в другата - мъртва. Този подход позволява да се опишат поотделно две едновременни състояния и дава реалност, две напълно паралелни вселени, които вероятно не могат да общуват помежду си, след като се разделят.

Разделени личности

Но дори и при наличието на универсална вълнова функция случайността все още е факт в квантовата механика. За да обяснят това, тези тълкувания казват, че вълновата функция се разделя всеки път, когато се осъществява квантово взаимодействие, като всяка дублирана вселена съдържа един от възможните резултати. Така например, ако изпратим електрон през екран и той има шанс 50/50 да отиде нагоре или надолу, има една вселена, в която електронът отива нагоре, и една, в която отива надолу.

Този процес създава квантова мултивселена. Тъй като по същество всяко взаимодействие е на някакво ниво квантово взаимодействие, съществуват вселени, съдържащи всички възможни алтернативни избори, които може да се направят през целия човешки живот. Всъщност в този момент се случва постоянно разделяне, фрагментиране и раздробяване на множество копия от нас при всеки избор, всяко движение и всяко действие.

Именно тук мултивселената започва да става малко тежка, защото не само съзнателните решения водят до разцепване, а и всяко квантово взаимодействие. Само с прочитането на тази статия на устройството си предизвикваме разцепването на безброй вселени, които са абсолютно идентични, с изключение на малките, незначителни квантови детайли, случващи се в електрониката.

Това е немислимо много. Но има и по-голям проблем. Хората възприемат съзнанието си като единно цяло, а на мозъка му е необходимо време, за да интегрира всички сетивни входни данни в съзнателно възприятие на света. Но ако постоянно се разделяме и фрагментираме, как можем да поддържаме последователна история на собствената си идентичност?

Освен това нито една от тези физични теории не обяснява как всъщност се извършва това разцепване на вселените. Колко бързо се случва и защо хората не могат да го открият? И как хората възстановяват вероятностите на квантовата механика при всички тези разцепващи се вселени - с други думи, как вселените "знаят" колко разцепване да предизвикат при всяко квантово взаимодействие?

Тези въпроси са области на активни изследвания, така че не е ясно дали квантовата мултивселена наистина съществува, или не.

Източник: Do quantum universes really exist?
Paul Sutter, Livescience