في العديد من تفسيرات ميكانيكا الكم، مثل تفسير إيفريت، يمكن وصف الكون
ومع ذلك، لم يثبت العلماء صحة هذه التفسيرات. لديهم أيضًا عيوب خطيرة بسبب عدم حصولهم على اعتراف عام.
مشكلة كمومية
تصف ميكانيكا الكم سلوك الأجسام الصغيرةجزيئات. النقطة الأساسية هي أنه ببساطة لا يوجد يقين بشأن النتائج التي يمكن الحصول عليها نتيجة للملاحظات. على سبيل المثال، وفقا لتفسير النظرية، توجد الإلكترونات في وقت واحد في عدة حالات. وبعد ذلك، عندما يقوم شخص ما بإجراء قياس، "يختار" الإلكترون إحدى هذه الحالات.
ها هي المشكلة:"الهدف من الفيزياء" هو التنبؤ بكيفية تصرف الأشياء في الكون. إذا قام شخص ما برمي كرة إلى شخص آخر، يمكنك استخدام المعرفة الفيزيائية (مثل قوانين نيوتن الكلاسيكية) للتنبؤ بالمكان الذي ستذهب إليه الكرة. ولكن إذا قمت "بإسقاط" إلكترون، فلن تتمكن من معرفة أين سينتهي به الأمر بالضبط.
مفهوم الكون المتعدد. الصورة: en.freepik.com
ومع ذلك، تمتلك ميكانيكا الكم أداة واحدةللتنبؤات: معادلة شرودنغر. فهو يعين دالة موجية لكل جسيم ويصف كيف يتغير مع مرور الوقت. وفي الصورة القياسية لميكانيكا الكم، فإنها تمثل سحابة من الاحتمالات. وهو بدوره يصف المكان الذي يمكن ملاحظة الجسيم فيه. عندما تكون الدالة الموجية ذات قيم عالية، يكون هناك احتمال كبير، وعندما تكون لها قيم منخفضة، يكون هناك احتمال صغير.
تصف الدالة الموجية (أو ناقل الحالة).حالة النظام الميكانيكي الكمي. إذا كنت تعرف ذلك، يمكنك الحصول على المعلومات الأكثر اكتمالا حول النظام، وهو أمر يمكن تحقيقه بشكل أساسي في العالم المصغر. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لحساب جميع الخصائص الفيزيائية القابلة للقياس لنظام ما، واحتمال وجوده في مكان معين في الفضاء، وتطوره مع مرور الوقت. يمكن إيجاد الدالة الموجية عن طريق حل معادلة شرودنغر الموجية.
ومع ذلك، فإن هذه الصورة القياسية تتعارضمع مشكلة عندما يأخذ العلماء القياسات فعليًا. وعندما لا ينظرون، تتطور الدالة الموجية من تلقاء نفسها وفقًا لمعادلة شرودنغر. ولكن عندما يقوم العلماء بإجراء قياس، فإن هذا الجسيم "ينهار"، ويختفي بشكل أساسي، ويظهر الجسيم في أحد الأماكن المحتملة.
تفسير الكم
كيف يمكن أن يتواجد اثنان في عالم الكم؟مجموعة مختلفة تمامًا من القواعد لسلوك الدالة الموجية؟ في الصورة القياسية، تخضع الدالة الموجية لمعادلة شرودنغر عندما لا يتم ملاحظتها وتنهار على الفور بخلاف ذلك. وهذا أمر غريب، لكنه معتاد في فيزياء الكم.
مفهوم الكون المتعدد. الصورة: maxpixel.net
على عكس بعض تفسيرات الكمتقوم الميكانيكا "بتحويل" الدالة الموجية من أداة رياضية بسيطة إلى كائن حقيقي موجود. على سبيل المثال، تفسير العوالم المتعددة (المعروف أيضًا باسم تفسير إيفريت) ونظرية الموجة التجريبية.
كيف يعمل؟
تفسير إيفريت، المعروف أيضًا باسمتفسير متعدد العوالم(MMI) تفترض وجودها بطريقة مابمعنى "الأكوان الموازية". وفي كل منها تعمل نفس قوانين الطبيعة وتتميز بنفس الثوابت العالمية. ومع ذلك، فهم في ولايات مختلفة.
وفقا للفيزيائي ميخائيل كوروبكو، هذا هو الحاليعمل. إذا أصبح النظام الكمي متشابكًا مع العالم بأكمله من حوله، فإن الأجزاء المختلفة من الدالة الموجية تصبح معزولة تمامًا عن بعضها البعض، دون "الانهيار". يبدو الأمر كما لو أنهم في عوالم مختلفة. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الفكرة الرئيسية لتفسير العوالم المتعددة، والتي بموجبها يتم وصف الكون بأكمله بواسطة دالة موجية واحدة.
في الوقت نفسه، تنشأ "عوالم" مختلفةالأوقات التي يحدث فيها "الانهيار" - تفاعل النظام مع بيئته. في هذه الحالة، ينقسم العالم الواحد إلى عدة عوالم، وفقًا لفروع الدالة الموجية، ولا يعودون يتفاعلون.
مفهوم الكون المتعدد. الصورة: maxpixel.net
في هذا التفسير لا يوجد شيء اسمهقياس. لا توجد عملية خاصة أو "خدعة" من شأنها أن تجعل الدالة الموجية تختفي. وبدلاً من ذلك، يتم تعيين وظيفة موجية خاصة لكل جسيم في الكون، ويستمر كل جسيم في التطور إلى أجل غير مسمى وفقًا لمعادلة شرودنغر.
عندما تتفاعل الجسيمات، أشكالها الموجيةوظائف "تتداخل" لفترة قصيرة. في ميكانيكا الكم، بمجرد حدوث ذلك، ترتبط الجسيمات إلى الأبد: تصف دالة موجية كلا الجسيمين في وقت واحد في عملية التشابك الكمي. بشكل عام، يصبح كل جسيم في الكون متشابكًا مع بعضه البعض، مما يؤدي إلى ظهور دالة موجية عالمية واحدة تصف الكون بأكمله "بضربة واحدة".
كيف يعمل الكون المتعدد الكمي
ولكن حتى لو كانت هناك موجة عالميةيقول بول سوتر، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة ولاية نيويورك ستوني بروك، لمجلة لايف ساينس: "إن العشوائية لا تزال عنصرًا أساسيًا في ميكانيكا الكم". لتفسير ذلك، وفقًا لكلا التفسيرين، تنقسم الدالة الموجية في كل مرة يحدث فيها تفاعل كمي، وفي كل كون مكرر يتصرف الإلكترون بشكل مختلف. هذه العملية تخلق الكون المتعدد الكمي.
مفهوم الكون المتعدد. الصورة: en.freepik.com
في الأساس، كل تفاعل يكون عند مستوى ماكما هو الكم، هناك أكوان متوازية، يحتوي كل منها على عواقب الاختيارات البديلة المحتملة التي يمكن أن يتخذها الإنسان طوال حياته. في جوهر الأمر، "ينقسم" الشخص باستمرار في هذه اللحظة بالذات، وينقسم إلى العديد من النسخ مع كل اختيار، وكل حركة، وكل فعل.
"انشقاق" الإنسان
تعقيد الكون المتعدد الكمي هو ذلكإنها ضخمة بشكل لا يمكن تصوره. ففي نهاية المطاف، ليست القرارات الواعية فقط هي التي تؤدي إلى "الانقسام"، بل كل تفاعل كمي أيضًا. حتى من خلال قراءة هذا المقال، فإنك تبدأ "تجزئة" عدد لا يحصى من الأكوان المتطابقة تمامًا باستثناء التفاصيل الكمومية الصغيرة غير المهمة التي تحدث داخل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول. هذا كثير.
السؤال الرئيسي للكون المتعدد الكمي
المشكلة هي أن الناس يدركونالوعي ككل، ويستغرق الدماغ وقتًا لدمج جميع البيانات الحسية في الإدراك الواعي للعالم. ولكن إذا كان الشخص "منقسمًا" باستمرار، فكيف يمكننا الحفاظ على تاريخ ثابت لهويتنا؟
علاوة على ذلك، لم يتم العثور على أي من هذه النظريات الفيزيائيةلا يفسر كيف يحدث هذا الانفصال بين الأكوان في الواقع. ومن غير المعروف مدى سرعة حدوث ذلك ولماذا لا يستطيع الأشخاص مراقبته. ويبقى أيضًا سؤالًا مفتوحًا حول كيفية إعادة بناء الناس لاحتمالات ميكانيكا الكم مع كل هذه الأكوان المنقسمة، وبعبارة أخرى، كيف "تعرف" الأكوان أي انقسام سينتج مع كل تفاعل كمي. ربما سيتمكن العلماء في المستقبل من الإجابة على هذا السؤال وغيره.
قراءة المزيد:
شاهد أقوى ثوران بركاني على قمر المشتري
تم اكتشاف نوع جديد من التشابك الكمومي: الفوتونات "تتذكر" بنية الذرات
تبين أن معدنية الشمس أعلى مما كان يعتقد: ما تعلمه علماء الفيزياء الفلكية
على الغلاف: مفهوم الكون المتعدد ، الصورة: maxpixel.net