בכמה פרשנויות של מכניקת הקוונטים, כמו זו של אוורט, ניתן לתאר את היקום
עם זאת, מדענים לא הוכיחו שהפרשנויות הללו נכונות. יש להם גם חסרונות חמורים שבגללם לא זכו להכרה כללית.
בעיה קוונטית
מכניקת הקוונטים מתארת את ההתנהגות של זעירחלקיקים. הנקודה העיקרית שלו היא שפשוט אין ודאות לגבי התוצאות שניתן להשיג כתוצאה מתצפיות. לדוגמה, לפי פרשנות התיאוריה, אלקטרונים קיימים בו זמנית בכמה מצבים. לאחר מכן, כאשר מישהו מבצע מדידה, האלקטרון "בוחר" אחד מהמצבים הללו.
זאת הבעיה:"המטרה של הפיזיקה" היא לחזות כיצד יתנהגו עצמים ביקום. אם אדם זורק כדור למישהו אחר, אתה יכול להשתמש בידע בפיזיקה (כגון החוקים הקלאסיים של ניוטון) כדי לחזות לאן הוא יגיע. אבל אם "תפיל" אלקטרון, לא תוכל לגלות היכן בדיוק הוא יגיע.
מושג הרב-יקום. צילום: en.freepik.com
עם זאת, למכניקת הקוונטים יש כלי אחדלתחזיות: משוואת שרדינגר. הוא מקצה פונקציית גל לכל חלקיק ומתאר כיצד הוא משתנה לאורך זמן. בתמונה הסטנדרטית של מכניקת הקוונטים, היא מייצגת ענן של הסתברות. זה, בתורו, מתאר היכן ניתן לראות את החלקיק. כאשר לפונקציית הגל יש ערכים גבוהים, יש הסתברות גבוהה, ובמקום שיש לה ערכים נמוכים, יש הסתברות קטנה.
פונקציית הגל (או וקטור המצב) מתארתמצב של מערכת מכנית קוונטית. אם אתה יודע את זה, אתה יכול לקבל את המידע השלם ביותר על המערכת, שהוא בר השגה ביסודו במיקרוקוסמוס. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי לחשב את כל המאפיינים הפיזיקליים הניתנים למדידה של מערכת, את ההסתברות שהיא תהיה במקום מסוים במרחב ואת התפתחותה לאורך זמן. ניתן למצוא את פונקציית הגל על ידי פתרון משוואת הגל שרדינגר.
עם זאת, התמונה הסטנדרטית הזו מתנגשתעם בעיה כאשר מדענים באמת מבצעים מדידות. כשהם לא מסתכלים, פונקציית הגל מתפתחת מעצמה לפי משוואת שרדינגר. אבל כאשר מדענים מבצעים מדידה, החלקיק הזה "קורס", למעשה נעלם, והחלקיק מופיע באחד המקומות האפשריים.
פרשנות קוונטית
איך יכולים להתקיים שניים בעולם הקוונטי?מערכת כללים שונה לחלוטין להתנהגות פונקציית הגל? בתמונה הסטנדרטית, פונקציית הגל מצייתת למשוואת שרדינגר כאשר היא אינה נצפית ומיד קורסת אחרת. זה מוזר, אבל רגיל לפיזיקה קוונטית.
מושג הרב-יקום. צילום: maxpixel.net
בניגוד לכמה פרשנויות של קוונטיםהמכניקה "הופכת" את פונקציית הגל מכלי מתמטי פשוט לאובייקט קיים אמיתי. לדוגמה, פרשנות העולמות הרבים (המכונה גם פרשנות אוורט) ותיאוריית גלי הפיילוט.
איך זה עובד?
הפרשנות של אוורט, המכונה גםפרשנות רב עולמית(MMI) מניח את הקיום, בדרך כלשהימובן, "יקומים מקבילים". בכל אחד מהם פועלים אותם חוקי טבע ומאופיינים באותם קבועי עולם. עם זאת, הם נמצאים במדינות שונות.
לפי הפיזיקאי מיכאיל קורובקו, ככה זהעובד. אם מערכת קוונטית מסתבכת עם כל העולם הסובב אותה, החלקים השונים של פונקציית הגל הופכים מבודדים לחלוטין זה מזה, ללא "קריסת". זה כאילו הם בעולמות שונים. כך עובד הרעיון המרכזי של פרשנות העולמות הרבים, לפיו כל היקום מתואר בפונקציית גל בודדת.
יחד עם זאת, "עולמות" שונים עולים כל אחדפעמים שבהן מתרחשת "התמוטטות" - האינטראקציה של המערכת עם הסביבה שלה. במקרה זה, עולם אחד מחולק לכמה, בהתאם לענפי פונקציית הגל, והם אינם מתקשרים עוד.
מושג הרב-יקום. צילום: maxpixel.net
בפרשנות הזו אין דבר כזהמדידה. אין תהליך מיוחד או "טריק" שיגרמו לפונקציית הגל להיעלם. במקום זאת, לכל חלקיק ביקום מוקצית פונקציית גל משלו, וכל אחד פשוט ממשיך להתפתח ללא הגבלת זמן לפי משוואת שרדינגר.
כאשר חלקיקים מקיימים אינטראקציה, צורות הגל שלהםפונקציות "חופפות" לזמן קצר. במכניקת הקוונטים, ברגע שזה קורה, החלקיקים מקושרים לנצח: פונקציית גל אחת מתארת את שני החלקיקים בו זמנית בתהליך של הסתבכות קוונטית. באופן כללי, כל חלקיק ביקום מסתבך עם כל חלקיק אחר, וכתוצאה מכך פונקציית גל אוניברסלית אחת המתארת את כל הקוסמוס "במכה אחת".
כיצד פועל הרב-יקום הקוונטי
אבל גם אם יש גל אוניברסליפונקציות, אקראיות היא עדיין המפתח למכניקת הקוונטים, מסביר פול סאטר, פרופסור מחקר לאסטרופיזיקה באוניברסיטת SUNY Stony Brook, ל- Live Science. כדי להסביר זאת, לפי שתי הפרשנויות, פונקציית הגל מתפצלת בכל פעם שמתרחשת אינטראקציה קוונטית, ובכל יקום כפול האלקטרון מתנהג אחרת. תהליך זה יוצר את הרב-יקום הקוונטי.
מושג הרב-יקום. צילום: en.freepik.com
בעצם, כל אינטראקציה היא ברמה מסוימתהוא קוונטי, ישנם יקומים מקבילים, שכל אחד מהם מכיל את ההשלכות של בחירות חלופיות אפשריות שאדם יכול לעשות במהלך חייו. בעצם, אדם "מפוצל" כל הזמן ברגע זה ממש, מתפצל להעתקים רבים בכל בחירה, כל תנועה וכל פעולה.
"פיצול" של אדם
המורכבות של הרב-יקום הקוונטי היא כזוהוא עצום בצורה בלתי נתפסת. אחרי הכל, לא רק החלטות מודעות מובילות ל"פיצול", אלא גם כל אינטראקציה קוונטית. אפילו בקריאת המאמר הזה, אתה מתחיל את ה"פיצול" של אינספור יקומים שהם זהים לחלוטין למעט הפרטים הקוונטים הזעירים וחסרי החשיבות המתרחשים בתוך סמארטפון או מחשב נייד. זה הרבה.
השאלה העיקרית של הרב-יקום הקוונטי
הבעיה היא שאנשים תופסיםהתודעה כולה, ולוקח זמן למוח לשלב את כל הנתונים החושיים בתפיסה המודעת של העולם. אבל אם אדם כל הזמן "מפוצל", איך נוכל לשמור על היסטוריה עקבית של הזהות שלנו?
יתר על כן, אף אחת מהתיאוריות הפיזיקליות הללואינו מסביר כיצד ההפרדה הזו של יקומים מתרחשת בפועל. לא ידוע באיזו מהירות זה קורה ומדוע אנשים לא יכולים להתבונן בזה. זו גם נותרה שאלה פתוחה כיצד אנשים משחזרים את ההסתברויות של מכניקת הקוונטים עם כל היקומים המתפצלים האלה - במילים אחרות, איך יקומים "יודעים" איזו פיצול לייצר עם כל אינטראקציה קוונטית. בעתיד, אולי מדענים יוכלו לענות על שאלות אלו ואחרות.
קרא עוד:
ראה את ההתפרצות הוולקנית החזקה ביותר על הירח של צדק
סוג חדש של הסתבכות קוונטית התגלה: פוטונים "זוכרים" את מבנה האטומים
המתכתיות של השמש התבררה כגבוהה מכפי שחשבו: מה שאסטרופיזיקאים למדו
על הכריכה: מושג הרב-יקום, צילום: maxpixel.net