Проблема кота Шредингера: ученые признали, что никто на самом деле не понимает квантовую физику

Теория квантовой механики изменила нашу жизнь с момента ее появления 100 лет назад, но принципы ее работы остаются загадкой. Как показал опрос научного журнала Nature, в котором приняли участие более 1000 ученых, физики имеют разные мнения о том, что же на самом деле происходит в квантовом мире.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Загадка квантовой физики

В течение последних 100 лет уравнения, основанные на квантовой механике, точно описывали поведение субатомных частиц. Но никто точно не понимает, что происходит в квантовой реальности. Дело в том, что принципы классической физики нельзя применить к квантовой механике. Например, известно, что частицы света, фотоны и субатомные частицы электроны ведут себя одновременно как частицы и волны. Они также могут находиться в разных положениях и иметь разные уровни энергии одновременно.

В 1925 году физики Эрвин Шредингер и Вернер Гейзенберг разработали набор сложных математических уравнений, которые описывают квантовую механику с помощью вероятностей. Эта волновая функция позволила предсказывать результаты измерений частиц. Уравнения помогли создать многие современные технологии. Включая лазеры, аппараты МРТ и другую электронику, включая квантовые компьютеры. Но и через 100 лет остается нерешенным вопрос: что же на сам деле происходит в квантовом мире? Новый опрос показал, что мнения физиков расходятся относительно того, что квантовая механика говорит о природе реальности.

В опросе журнал Nature хотел выяснить у физиков, как они относятся к мгновенному изменению параметров квантового объекта, которое происходит, когда этот объект измеряют. Это известно как коллапс волновой функции. Самыми известным примером этого явления является кот Шредингера, который одновременно и жив, и мертв, находясь в закрытой коробке, пока не будут проведены измерения его состояния. Остается загадкой природа такого явления и что же на самом деле происходит с квантовым объектом.

Копенгагенская интерпретация квантовой механики

Более 36 процентов физиков заявили, что они поддерживают теорию, известную как Копенгагенская интерпретация квантовой механики. В классическом мире все объекты имеют определенные свойства, независимо от того, проводят ли их измерения физики или нет.

Согласно Копенгагенской интерпретации квантовой механики, созданной физиками Вернером Гейзенбергом и Нильсом Бором в 1927 году, в квантовой реальности все иначе. Эта теория гласит, что при измерении определенного квантового объекта можно увидеть только одно состояние из возможных. Это и есть коллапс волновой функции в единственную возможность.

Параллельные миры существуют

Но физиков также поддержали и другие теории. 15% ученых поддержало теорию, известную как многомировая интерпретация квантовой механики. Она предполагает, что мы живем в мультивселенной. Согласно этой теории, коллапс волновой функции не происходит, а она разделяется на столько Вселенных, сколько существует возможных вариантов поведения квантового объекта. Проще говоря, кот Шредингера может быть и жив, и мертв одновременно, просто одно его состояние можно измерить в нашем мире, а в другом состоянии он находится в параллельной реальности. Измерение любого квантового объекта покажет лишь его состояние в нашей Вселенной, хотя другие возможные состояния существуют во всех других возможных Вселенных.

Мнения квантовых физиков также разделились относительно того, существует ли некая граница между квантовым и классическим миром, где законы физики внезапно меняются. 45% физиков заявили, что она существует и столько же ученых заявили, что ее не существует.

Только 24% ученых уверены в правильности выбранной ими интерпретации квантовой механики, остальные же считают, что ее заменит более полная квантовая теория. То есть 76% физиков считают, что на самом деле теория квантовой механики является неполной, то есть не может описать все процессы, происходящие в квантовом мире.

Как уже писал Фокус, физики подтвердили, что на самом деле двойную природу света в виде частицы и волны наблюдать одновременно невозможно.

Также Фокус писал о том, что земля, Марс и Венера в прошлом вращались вокруг Солнца не так, как сейчас. Они находились в орбитальном резонансе, которого уже нет.