Ну що, поговоримо трохи про квантову механіку? згодна, досить складна тема, але ця складність лише надає їй пікантності і гостроти. Як і численні припущення про існування мультивселенной і паралельних реальностей. До слова сказати, сучасна фізика рясніє подібними ідеями, але ми з вами зупинимося на одній з, на мою скромну думку, найцікавіших з них – багатовимірної інтерпретації квантової механіки або інтерпретації еверетта. У 1954 році, будучи аспірантом принстонського університету, фізик х’ю еверетт прийшов до революційної інтерпретації нерелятивістської квантової механіки, яку повністю розвинув за два наступні роки. Однак наукове співтовариство не додало особливої уваги працям еверетта, так як робота не вела до нових прогнозів і до того ж виглядала парадоксальною і в цілому непотрібною. Більш того, його праця ніяк не вплинула на основну лінію розвитку теоретичної фізики і створення стандартної моделі фізики елементарних частинок. І все ж, десятиліття потому робота еверетта привернула увагу космологів. І хоча практичних наслідків вона як і раніше не принесла, це не означає, що бачення світу, описане в роботі видатного фізика, не варто нашої з вами уваги.
Згідно многомировой інтерпретації квантової механіки, існує безліч світів, що розташувалися паралельно в тому ж просторі і часі, що і наш з вами будинок
Многомірова інтерпретація квантової механіки
Отже, для початку давайте обговоримо дещо важливе: коли фізики розмірковують про мультивселенной, швидше за все, вони думають про космологічної мультивселенной. Так, звучить як мінімум грандіозно, але так воно і є. Просто мова йде не про набір окремих всесвітів. Швидше, ці ідеї відноситься до сукупності областей простору, настільки далеких, що вони для нас просто ненаблюдаемы. До того ж, там діють свої, невідомі для нас закони.
Деякі фізики вважають, що можуть існувати різні частинки, різні сили, навіть різну кількість вимірювань простору в порівнянні з тим, що ми бачимо навколо нас.
Але що таке космологічна всесвіт? дивно, але пояснення звучить простіше – ніж здається-наука космологія вивчає властивості і еволюцію всесвіту. Ні більше ні менше. А всесвіт, як ми знаємо, та ще штучка-народилася близько 14 мільярдів років тому і з тих пір розширюється, розширюється і розширюється з усе зростаючою швидкістю.
Всесвіт, як ми знаємо сьогодні, розширюється з прискоренням. Але чому це відбувається фізики сказати не можуть.
І коли фізики говорять про космологічної всесвіту вони зовсім не веселяться, уявляючи нескінченну безліч копій самих себе, як, наприклад, в мультсеріалі «рік і морті», головні герої якого за допомогою «портальної гармати» подорожують по цьому самому мультиверсу, нерідко знищуючи цілі світи. Ні, фізики, звичайно, люблять дивитися на подорожі вічно п’яного дідуся і його боязкого онука і міркувати про подібне, але ідея космологічної всесвіту природно виникає як наслідок інших (не менш спекулятивних ідей), включаючи теорію струн і космологічну інфляцію.
Багато дослідників вважають, що так як ці ідеї самі по собі є умоглядними, космологічну мультивселенную слід розглядати як умоглядну в квадраті . Безумовно, вона дійсно може існувати, але єдине, що можна сказати з цього приводу прямо зараз – ми не знаємо.
Однак множинні «світи» квантової механіки – це щось зовсім інше. Вони знаходяться недалеко-але лише тому, що вони взагалі ніде не «розташовані». І вони природним чином випливають з найпростішої версії нашої найбільш перевіреної фізичної теорії-квантової механіки .
Наш новинний канал в telegram. Так ви точно не пропустите нічого цікавого!
Квантова механіка мультивселенной
Але щоб зрозуміти чому це так, слід згадати як працює квантова механіка. Давайте розглянемо електрон-елементарну частинку, що має певне фіксоване значення величини, званої спіном. Коли ми вимірюємо його обертання, то отримуємо тільки один з двох можливих відповідей: він обертається вгору або вниз щодо будь-якої осі, яку ми використовували для його вимірювання.
Наш світ набагато більший і складніший, ніж ми можемо собі уявити. Але шанс розгадати фундаментальні таємниці всесвіту у нас є.
Дивно, так? чому всього дві можливі відповіді? але ще більш дивно те, що ми не завжди можемо передбачити, яким буде результат вимірювання. Ми можемо підготувати електрон в” суперпозиції ” спина вгору і спина вниз, так що буде деяка ймовірність спостереження кожного результату. Нагадаємо, що фізики описують стан електрона в термінах “хвильової функції«, яка демонструє яка частина стану електрона має спін» вгору», а яка –»вниз”. Також вчені використовують хвильову функцію для обчислення ймовірності кожного результату вимірювання.
Однак чим більше експериментів проводять вчені, і чим глибше стає їх розуміння квантової механіки, тим більше здається, що хвильова функція дійсно існує. Вона не просто характеризує наші знання, це-8 реальний фізичний стан електрона.
Таким чином, всі квантові предмети можна описати лише за допомогою ймовірностей, а хвильова функція і зовсім дарує шанс на існування будь-якої кількості різних станів, в яких може перебувати об’єкт. Але варто почати спостерігати за ним, або виміряти його, як об’єкт приймає одне з відомих станів – по крайней мере, з вашої точки зору.
Хвильова функція квантових станів
Цікаво і те, що хвильова функція, скажімо так, розділяє фізиків. Багато хто дотримується копенгагенської інтерпретації, згідно з якою ми ніколи не зможемо дізнатися, що відбувається в цій нечіткій області попереднього вимірювання. Іншими словами, квантова теорія робить передбачення про реальність, але нічого не говорить про те, як саме вона влаштована.
Інтерпретація еверетта
Отже, ми з’ясували, що вимірювання – це взаємодія квантового об’єкта з приладом. В результаті цієї взаємодії вимірюваний об’єкт переходить з одного макростсояния в інше. І ось тут-то, як то кажуть, собака зарита-згідно копенгагенської інтерпретації така наша об’єктивна реальність, для існування якої не потрібні додаткові обґрунтування. І х’ю еверетт висловився проти подібного трактування.
За евереттом, хвильова функція не колапсує. Це означає, що існує нескінченна безліч паралельних копій втілень нашої фізичної реальності, адже хвильова функція описує єдиний квантовий світ-нескінченний набір можливих станів. Вимірювання цих станів дозволяє фізикам виділяти класичні проекції, в яких вони самі і знаходяться в якості спостерігачів. І якщо результат вимірювання – це вибір з усього двох станів (спін вгору або спін вниз), то після вимірювання в справу вступає хвильова функція, породжуючи два світи, в одному з яких спін вгору, а в іншому – вниз.
Х’ю еверетт. Зображення: tass наука
Як пише фізик олексій левін в статті тасс, можна припустити, що різні гілки єдиної хвильової функції, що описують паралельні світи, осцилюють в часі не в фазі і тому один для одного як би не існують.
Ервін шредінгер, засновник квантової теорії, який глибоко скептично ставився до її правильності, підкреслював, що еволюція квантових систем природним чином призводить до станів, які можуть бути виміряні як володіють зовсім іншими властивостями. Його» кіт шредінгера”, як відомо, збільшує квантову невизначеність у питаннях про смертність кішок. До вимірювання кішці не можна привласнити властивість життя (або смерті). І те, і інше – або ні те, ні інше-співіснують в цілій пеклі можливостей.
Повсякденна мова погано підходить для опису квантової додатковості, частково тому, що повсякденний досвід з нею не стикається. Практичні кішки взаємодіють з навколишніми молекулами повітря, серед іншого, абсолютно по-різному в залежності від того, живі вони або мертві, тому на практиці вимірювання проводиться автоматично, і кішка продовжує жити (або вмирати).
Розшукується кіт шредінгера! живим або мертвим!
Але заплутані історії описують питання, які в реальному сенсі є кошенятами шредінгера. Їх повний опис вимагає, щоб у проміжні моменти часу ми враховували обидві з двох суперечливих траєкторій властивостей.
Контрольована експериментальна реалізація заплутаних історій є делікатною, тому що вона вимагає, щоб ми збирали часткову інформацію про наш вимір. Звичайні квантові вимірювання якПравило збирають повну інформацію за один раз — наприклад, вони визначають певну форму або певний колір-а не часткову інформацію, що охоплює кілька разів.
Але це можна зробити — дійсно, без великих технічних труднощів. Таким чином, фізики можуть надати певне математичне та експериментальне значення поширенню ідеї множинності світів у квантовій теорії та продемонструвати її обґрунтованість.
Висновки
На закінчення хочу додати, що сам сам еверетт ніколи не просував ідею множинності світів або мультивсерсу. Ще до того, як він захистив докторську дисертацію, він прийняв пропозицію про роботу в пентагоні і займався проблемами холодної війни (деякі його роботи були настільки секретними, що до цих пір засекречені) і, по суті, зникли з академічного радара. Тільки в кінці 1960-х років ідея набрала певний імпульс, коли її підхопив і з ентузіазмом просував брайс девітт з університету північної кароліни, який написав:
Кожен квантовий перехід, що відбувається в кожній зірці, в кожній галактиці, в кожному віддаленому куточку всесвіту, розщеплює наш локальний світ на землі на міріади копій самого себе.
Закони взаємодії частинок кардинально відрізняються від законів видимого світу
Цікаво і те, що перша версія докторської дисертації еверетта (пізніше змінена і скорочена) насправді називалася «теорія універсальної хвильової функції». І під “універсальним” еверетт мав на увазі наступне:
Оскільки стверджується універсальна значимість опису функції держави, можна розглядати самі функції держави як фундаментальні сутності, і можна навіть розглядати державну функцію всього всесвіту. У цьому сенсі цю теорію можна назвати теорією “універсальної хвильової функції”, оскільки передбачається, що вся фізика випливає тільки з неї.
І все ж, безліч питань залишаються без відповіді. Але це нормально, оскільки фізики люблять вирішувати складні питання . Так що ми повинні бути вдячні за те, що х’ю еверетт заповів нам багатий набір паралельних всесвітів, в одній з яких, ми, судячи з усього, і знаходимося. Так що сміливо передаю привіт самій собі з паралельного всесвіту, чим би інша «я» зараз не займалася.
