Вселената може да се разцепва на много повече светове, отколкото си представяме

Нов начин за тълкуване на неуловимата математика на квантовата механика може фундаментално да промени нашето разбиране за реалността

Ваня Милева Последна промяна на 12 април 2024 в 00:00 6751 0

Интерпретацията
Интерпретацията "много повече светове" разширява мултивселената

Интерпретацията "много повече светове" разширява мултивселената

Мултивселената може да бъде безкрайно по-голяма, отколкото някога сме си представяли според нова интерпретация на квантовата механика, която описва свят след свят на паралелни вселени, създадени с всяко наше решение.

В сърцето на квантовата механика е вълновата функция, абстрактен и размит математически инструмент, който е изключително добър в описването на поведението на фотони, електрони и други обитатели на квантовата област. Но какво точно е вълновата функция? След почти век спорове, физиците все още не са съгласни как да направим скок от математиката към осезаемия, физически свят.

В най-конвенционалния възглед, известен като Копенхагенската интерпретация, вълновата функция математически описва всички възможни състояния на обект, преди да бъде "наблюдаван", акт, който го оставя в недвусмислено състояние чрез "колапс" на вълновата функция.

Например в мисловния експеримент на котката на Шрьодингер, котка е поставена в кутия, която ще бъде изпълнена с отровен газ, когато се разпадне радиоактивен атом. Тъй като поведението на атома е квантово механично, когато кутията е затворена, вълновата функция на котката едновременно съдържа както живото й, така и мъртвото й състояния. Когато наблюдател отвори кутията, вълновата функция колапсира и котката е или мъртва, или жива, като другата възможност изчезва. Нейното поведение от този момент нататък е напълно неквантово или класическо. Веднъж наблюдавана като мъртва, котката не се връща към живот.

Много светове

Котка, която е едновременно жива и мъртва, може да бъде трудна за преглъщане, но друг възглед за квантовата механика, създаден от физика Хю Еверет през 50-те години на миналия век, има още по-стряскащи последици. В "интерпретацията с много светове" (many-worlds interpretation - MWI) вълновата функция не колапсира само в едно определено, класическо състояние, защото всяко квантово състояние, което съдържа, вече е съвършено реално – в един от многото паралелни светове. Когато отворите кутията и наблюдавате жива котка, копие на вас в друг свят току-що я е намерило мъртва, като актът на наблюдение ефективно поражда два отделни свята.

Кредит: Wikimedia Commons

Интерпретацията за многото светове (many-worlds interpretation - MWI) предполага, че най-вероятно има неизброим брой вселени. Това е една от поредицата хипотези за мултивселената във физиката и философията. MWI разглежда времето като дърво с много разклонения, в което се реализира всеки възможен квантов резултат. Тя има за цел да разреши проблема с измерването и по този начин някои парадокси на квантовата теория като EPR парадокса и котката на Шрьодингер , тъй като всеки възможен резултат от квантово събитие съществува в своя собствена вселена.

Която и гледна точка да предпочитате, остава един голям открит въпрос: как проявата на това, което възприемаме като класическо поведение, се прилага към цялата вселена?

"Всички звезди, галактики, планети, живот, всички те започват като квантови флуктуации в много, много ранната вселена. С разширяването на Вселената в крайна сметка тези неща стават класически", разказва Арсалан Адил (Arsalan Adil) от Калифорнийския университет в Дейвис. "И квантовата теория е наистина добре тествана, така че сме съгласни, че това до известна степен, е правилната теория, но бихме искали да разберем как възниква един класически свят."

Един проблем и на Копенхагенската интерпретация и за множеството светове (MWI) е точно какво се брои за "наблюдател", което е проблем особено в ранната вселена, когато не е имало нищо и никой, който да прави наблюдения. За да избегнат това, Адил и колегите му започват с по-малко антропоцентрична идея да разглеждат колекции от частици, като поведението на всяка частица се определя от начина, по който енергията е структурирана във всички частици в системата.

"Ние сме големи, топли обекти, които са свикнали да взаимодействат с други големи, топли обекти, които са добре локализирани в позиция, и изграждаме някаква научна история, базирана на тези неща. Но може да го обърнем наобратно и да кажем, че това, което Вселената всъщност ни дава в най-суровата си форма, като се отървем от човешката ни гледнна точка, е просто някаква енергийна структура", обяснява членът на екипа Зоуи Холмс (Zoe Holmes) от Швейцарския федерален институт по технологии в Лозана.

Освободени от необходимостта да разглеждат отделни "наблюдатели", екипът разработва алгоритъм, който идентифицира начини за разделяне на тези системи от частици на подсистеми. Всяка подсистема се счита за валиден възглед за света, доколкото взаимодействията между подсистемите водят до това, че една от тях става класическа – по същество много по-обща версия на отваряне на кутията в мисловния експеримент на Шрьодингер.

"Може да обединим част от Земята и галактиката Андромеда в една подсистема, това е напълно легитимна подсистема", посочва Арсалан.

Тази нова гледна точка разкрива мириади (безброй) домейни от нови светове, отвъд обикновените мъртви и живи котки, което кара изследователите да я нарекат интерпретация за много повече светове (many-more-worlds interpretation - MMWI).

За да разберете защо, представете си квантовата версия на решението дали да пиете кафе или чай на закуска. В Копенхагенската интерпретация вие вземате решение и вълновата функция колапсира. Ако след това решите между ядене на препечени филийки или зърнени храни, втора вълнова функция колапсира. Всичко това се случва в единствената вселена, която съществува.

Но в интерпретацията за множеството светове, вие, който искате кафе, и вие, който предпочитате чай, съществувате в паралелни светове и всеки от тези светове отново ще се разклони на два в зависимост от това какво решите да ядете (вижте "Квантова гледна точка", по-долу).

Кредит: New Scientist; превод НаукаOFFNews

В интерпретацията за много повече светове взаимодействието между вас и вашата закуска поражда един домейн, съставен от много светове, но повече домейни от светове възникват от по-малко интуитивните разделения на вашия свят на подсистеми като обединения от вашата чаша и някакъв далечен небесен обект или още по-странно обозначение на лявата ви ръка към една подсистема и дясната ви към друга. С много повече гледни точки, всяка от които поражда домейн от нови светове, нетният ефект разширява иначе вече огромната мултивселена на интерпретацията на Еверет.

Паоло Занарди (Paolo Zanardi) от Университета на Южна Калифорния Дорнсайф казва, че новата интерпретация постига "нещо като оперативна демократизация" между начините за сегментиране на реалността, тъй като не забранява никакви разделяния на подсистеми само защото са странни или контраинтуитивни, което той намира за убедително и удовлетворяващо. Но алгоритъмът, който изследователите използват, за да намерят разделенията на различните подсистеми, все още съдържа някои предположения, като например колко време е необходимо на една подсистема да стане класическа, така че има място за повече математически изследвания и усъвършенстване на идеята, смята Занарди.

"Това е добър, сериозен и полезен принос към нарастващата литература за това как да вземем "гола" квантово-механичната теория и да извлечем от нея нещо, наподобяващо класическия свят на нашия опит", коментира Шон Карол (Sean Carroll) от университета Джонс Хопкинс в Мериленд.

Карол също е разглеждал разделянето на квантовите системи на подсистеми, но е открил, че валидните подсистеми, водещи до подходящи класически светове, са по-редки от множеството домейни, предложени от Адил, Холмс и техните колеги. Това може да се дължи на факта, че има различни начини за количествено определяне кога точно една система е достатъчно неквантова, за да се счита за класическа, отбелязва Карол.

Докато тези въпроси остават да бъдат решени, какво точно може да означава разширена мултивселена за нашето разбиране за реалността, все още не е ясно, дори за екипа. Адил казва, че той и колегите му в момента са "агностици относно онтологичните заключения" на това, което са открили досега. Холмс се притеснява, че работата им е подобна на намирането на познати форми в облаците, а не на отражение на реалността.

И все пак и двамата изследователи не могат да се отърсят от чувството, че са попаднали на нещо значимо и искат да го продължат.

"Бих казал, че мисля, че знаем, че това е вярно, но не знаем дали е важно", отбелязва Холмс. "Имахме толкова много спорове за това, че зациклихме."

Справка: A Search for Classical Subsystems in Quantum Worlds; Arsalan Adil, Manuel S. Rudolph, Andrew Arrasmith, Zoë Holmes, Andreas Albrecht, Andrew Sornborger; https://arxiv.org/abs/2403.10895 

Източник: The multiverse could be much, much bigger than we ever imagined,  New Scientist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !