Что такое многомировая интерпретация квантовой механики?
Стандартным способом понимания квантовой физики является Копенгагенская интерпретация предложенная Нильсом Бором, одним из создателей современной физики. Согласно интерпретации квантовый мир полностью отделен от нашего повсеместного опыта, к тому же, начинается с парадокса. Собеседником Бора был его аспирант физик-теоретик Вернер Гейзенберг. Вместе они обсуждали как реальные, так и мысленные эксперименты, рассматривая предложения и возражения Эйнштейна, Шредингера, Паули, Пола Дирака и других. Гейзенберг, например, считал, что из квантовой теории должна вытекать единственно верная интерпретация, доказать которую можно в процессе дальнейших исследований. Эйнштейн, однако, не мог смириться с тем, что вытекает из этого предположения – существование «параллельных вселенных», в каждой из которых действуют одни и те же законы природы. И действительно, подобные предположения нелегко согласовать с нашим восприятием Вселенной.
Если существует множество миров, то чем мы заняты в них?
В двух местах одновременно
Одной из самых странных идей, появившихся в физике 20-го века, является многомировая интерпретация квантовой механики, которая пытается объяснить загадочные и противоречащие эффекты этой теории. Согласно Копенгагенской интерпретации каждый физический эксперимент, вне зависимости от того, относится ли он к явлениям повседневной жизни или к явлениям атомной физики, должен быть описан в понятиях классической физики. Вместе они образуют язык, с помощью которого мы описываем наши опыты и результаты.
Вот только заменить эти понятия нечем, а их применимость ограничена соотношением неопределенностей. Выходит, мы должны иметь в виду ограниченную применимость классических понятий и не пытаться выходить за рамки этой ограниченности. И чтобы лучше понять этот парадокс, необходимо сравнить интерпретацию опыта в классической и квантовой физике.
Некоторые физики считают, что могут существовать разные частицы, разные силы, даже разное количество измерений пространства по сравнению с тем, что мы видим вокруг нас.
Явления, о которых идет речь, похожи на квантовую интерференцию, при которой квантовая частица, проходящая через двойную щель, создает интерференционную картину, что может произойти только в том случае, если частица проходит через обе щели одновременно.
Интерпретация многих миров объясняет такое положение вещей идеей о том, что на самом деле в эксперименте участвуют две вселенные Напомним, что явление интерференции происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях.
В одной из этих вселенных частица проходит через одну щель, в то время как в другой проходит через вторую. В остальном эти вселенные идентичны. Интерференционная картина возникает потому, что эти вселенные находятся в квантовой суперпозиции.
Это интересно: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?
Копенгагенская интерпретация
Итак, интерпретация многих миров гласит, что все, что может произойти, на самом деле происходит в параллельной вселенной. Таким образом, должно существовать бесконечное число параллельных вселенных, содержащих все, что когда-либо могло произойти. В одной из таких вселенной вы политик, в другой знаменитый музыкант.
Согласна, принять эту идею нелегко, особенно ввиду других проблем с интерпретацией многих миров. Так, она предсказывает, что все возможные исходы действительно случаются, но не объясняет, почему физики видят наиболее вероятный результат в сто раз чаще, чем другие. По этой причине многие ученые остаются при своем мнении и продолжают искать более правдоподобные интерпретации.
Квантовая запутанность – явление, которое мы не можем объяснить
Одна из таких предложена физиками из университета Гриффита в Австралии. Они полагают, что нашли альтернативную интерпретацию, которая решает противоречащие проблемы квантовой механики и способна объяснить странные странные результаты научных исследований.
На первый взгляд, новая интерпретация имеет некоторое сходство с интерпретацией многих миров, предполагая реальное существование множества различных параллельных вселенных. Но есть важные отличия – каждая из этих вселенных развивается в соответствии с классической ньютоновской физикой, – отмечают исследователи.
Однако эти вселенные могут взаимодействовать посредством «отталкивания», которая не позволяет частицам в разных вселенных приближаться друг к другу близко. «Все квантоподобные эффекты возникают из-за существования этого взаимодействия», – пишут авторы научной работы. «В отсутствие межмирового взаимодействия миры развиваются независимо в соответствии с чисто ньютоновской динамикой».
Больше по теме: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?
Так сколько же существует вселенных?
Исследователи утверждают, что согласно квантовой теории может существовать «множество взаимодействующих миров». Это утверждение немедленно решает проблему вероятности, так как квантовые вероятности не играют никакой роли ни в одном из миров. Парадоксально, но физики говорят, что «вероятности возникают только потому, что наблюдатели не знают, в каком мире они на самом деле находятся».
Выходит, миры развиваются по-разному, в зависимости от того, что на самом деле происходит в каждом из них. Это позволяет сгруппировать их в классы в соответствии с макроскопическими результатами.
никто точно не знает, какие квантовые процессы в реальном мире ответственны за соткание ткани пространства-времени.
Физики продолжают изучать ряд примеров, в которых отталкивающее взаимодействие между различными мирами приводит к различным квантовым эффектам, которые они видят. В интерпретации множества взаимодействующих миров физики представляют себе два параллельных мира, в каждом из которых частица направляется к барьеру. В одном мире частица отскакивает от него, но в другом отталкивание между частицами дает второй импульс, необходимый для преодоления барьера.
По мнению авторов исследования, увеличение числа миров все больше походит на предсказаная квантовой механики.
И все же впереди еще много проблем. Возможно, наиболее серьезным и, следовательно, наиболее интересным является то, как интерпретация множества взаимодействующих миров справляется с квантовой запутанностью.
Подробнее о том, что это такое мы рассказывали здесь.
Оригинальная копенгагенская интерпретация квантовой механики все еще популярна, а новая теория может привести к проверяемым предсказаниям. Ключ находится в количестве миров, которые на самом деле составляют вселенную или мультивселенную. Но если это так, что двумя вселенными дело не кончится — их количество стремиться к бесконечности.
Если существуют другие вселенные, то сколько их?
Но если существует конечное число миров, значит ученые рано или поздно смогут это доказать. Безусловно, для этого потребуется время, но результаты однозначно стоят проверки и наших ожиданий. Идея мультивселенной становится популярной, а квантовая механика – наш ключ к поиску других миров. А как вы думаете, если параллельная вселенная существует, как в ней сложилась ваша жизнь? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.
