Проблема кота Шредінгера: вчені визнали, що ніхто насправді не розуміє квантової фізики

Теорія квантової механіки змінила наше життя з моменту її появи 100 років тому, але принципи її роботи залишаються загадкою. Як показало опитування наукового журналу Nature, в якому взяли участь понад 1000 вчених, фізики мають різні думки про те, що ж насправді відбувається у квантовому світі.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Загадка квантової фізики

Протягом останніх 100 років рівняння, засновані на квантовій механіці, точно описували поведінку субатомних частинок. Але ніхто точно не розуміє, що відбувається у квантовій реальності. Річ у тім, що принципи класичної фізики не можна застосувати до квантової механіки. Наприклад, відомо, що частинки світла, фотони і субатомні частинки електрони поводяться одночасно як частинки і хвилі. Вони також можуть перебувати в різних положеннях і мати різні рівні енергії одночасно.

У 1925 році фізики Ервін Шредінгер і Вернер Гейзенберг розробили набір складних математичних рівнянь, які описують квантову механіку за допомогою ймовірностей. Ця хвильова функція дала змогу передбачати результати вимірювань частинок. Рівняння допомогли створити багато сучасних технологій. Включаючи лазери, апарати МРТ та іншу електроніку, включно з квантовими комп'ютерами. Але і через 100 років залишається невирішеним питання: що ж насправді відбувається у квантовому світі? Нове опитування показало, що думки фізиків розходяться щодо того, що квантова механіка говорить про природу реальності.

В опитуванні журнал Nature хотів з'ясувати у фізиків, як вони ставляться до миттєвої зміни параметрів квантового об'єкта, яка відбувається, коли цей об'єкт вимірюють. Це відомо як колапс хвильової функції. Найвідомішим прикладом цього явища є кіт Шредінгера, який водночас і живий, і мертвий, перебуваючи в закритій коробці, доки не буде проведено вимірювання його стану. Залишається загадкою природа такого явища і що ж насправді відбувається з квантовим об'єктом.

Копенгагенська інтерпретація квантової механіки

Понад 36 відсотків фізиків заявили, що вони підтримують теорію, відому як Копенгагенська інтерпретація квантової механіки. У класичному світі всі об'єкти мають певні властивості, незалежно від того, чи проводять їх вимірювання фізики, чи ні.

Згідно з Копенгагенською інтерпретацією квантової механіки, створеною фізиками Вернером Гейзенбергом і Нільсом Бором у 1927 році, у квантовій реальності все інакше. Ця теорія свідчить, що під час вимірювання певного квантового об'єкта можна побачити тільки один стан із можливих. Це і є колапс хвильової функції в єдину можливість.

Паралельні світи існують

Але фізиків також підтримали й інші теорії. 15% вчених підтримало теорію, відому як багатосвітова інтерпретація квантової механіки. Вона передбачає, що ми живемо в мультивсесвіті. Згідно з цією теорією, колапс хвильової функції не відбувається, а вона розділяється на стільки Всесвітів, скільки існує можливих варіантів поведінки квантового об'єкта. Простіше кажучи, кіт Шредінгера може бути і живий, і мертвий одночасно, просто один його стан можна виміряти в нашому світі, а в іншому стані він перебуває в паралельній реальності. Вимірювання будь-якого квантового об'єкта покаже лише його стан у нашому Всесвіті, хоча інші можливі стани існують у всіх інших можливих Всесвітах.

Думки квантових фізиків також розділилися щодо того, чи існує якась межа між квантовим і класичним світом, де закони фізики раптово змінюються. 45% фізиків заявили, що вона існує і стільки ж учених заявили, що її не існує.

Лише 24% учених упевнені в правильності обраної ними інтерпретації квантової механіки, решта ж вважають, що її замінить повніша квантова теорія. Тобто 76% фізиків вважають, що насправді теорія квантової механіки є неповною, тобто не може описати всі процеси, що відбуваються у квантовому світі.

Як уже писав Фокус, фізики підтвердили, що насправді подвійну природу світла у вигляді частинки і хвилі спостерігати одночасно неможливо.

Також Фокус писав про те, що земля, Марс і Венера в минулому оберталися навколо Сонця не так, як зараз. Вони перебували в орбітальному резонансі, якого вже немає.