Неожиданный поворот в квантовой физике: 80 лет рукопись Шредингера хранила секрет

Более 80 лет в одной из австрийских библиотек находилась рукопись, написанная одним из основоположников квантовой физики — Эрвином Шредингером. Этот трехстраничный документ обнаружили ученые из Женевского университета и в нем содержится информация об одном из самых острых споров в квантовой механике. Эта забытая рукопись позволяет по-новому взглянуть на то, что сам Эрвин Шредингер думал о природе реальности. Статья опубликована на сервере препринтов arXiv, пишет ScienceAlert.

В классической физике понятия истинной случайности не существует. Даже подбрасывание монеты подчиняется физическим законам, которые, теоретически, позволяют предсказать исход этого броска.

Это явление называется детерминизмом. Это концепция, согласно которой любое событие в классическом мире предопределено предшествующими условиями, даже если нам не известны все эти условия. По сути любое событие или явление не бывает случайными.

Но квантовая механика действует по совершенно иным правилам. На квантовом уровне поведение элементарных частиц можно описать лишь с точки зрения вероятностей. Мы способны с невероятной точностью рассчитать вероятность того или иного исхода событий, но предсказать, как именно поведет себя конкретная частица, невозможно.

И здесь возникает вопрос: является ли Вселенная случайной на фундаментальном уровне, или же существуют некие скрытые факторы, определяющие поведение частиц, которые квантовая механика пока не учитывает? Эти гипотетические скрытые факторы называют скрытыми переменными. То есть это неизвестные свойства или условия, понимание которых позволило бы физикам предсказывать квантовое поведение отдельных частиц.

В начале 1930-х, а затем и в первой половине 1940-х годов появилась серия научных статей известных математиков и физиков, которые указывали на то, что такие скрытые переменные не могут существовать. Ученые доказывали, что квантовая случайность является подлинной, и никакой объем дополнительной информации не позволил бы сделать отдельные исходы предсказуемыми.

В 1944 году Эрвин Шредингер написал рукопись, которая оставалась забытой 80 лет. Физик разработал математическую модель, в которой результат событий зависел как от скрытой переменной частицы, так и от условий, которые на нее влияют. Эта модель позволяла воспроизвести вероятности, предсказываемые квантовой механикой, не требуя при этом, чтобы каждое отдельное взаимодействие было случайным. Его модель можно было использовать для получения предсказаний дальнейшего поведения частицы.

Шредингер стремился защитить детерминизм не потому, что сам был его убежденным сторонником. Он лишь отстаивал саму возможность детерминизма, опровергая утверждения о том, что он в принципе невозможен. Почему Шредингер не опубликовал свою рукопись, остается загадкой.

Стоит отметить, что еще в 1920-х годах, до того, как сформировалась квантовая механика, Шредингер утверждал, что законы природы могут не определяться неким скрытым механизмом из абсолютно предсказуемых событий. Он даже называл классический детерминизм "философским предрассудком". Судя по неопубликованной рукописи, к 1940-м годам его позиция принципиально не изменилась, как не менялась она и в дальнейшем.

Другие новости науки

• Физики создали Большой взрыв на Земле: что произошло в первую секунду жизни Вселенной.