У кількох інтерпретаціях квантової механіки, наприклад, інтерпретація Еверетта, Всесвіт можна описати
Проте вчені не довели, що ці інтерпретації вірні. Також у них є серйозні недоліки, через які вони не отримали загальне визнання.
Квантова проблема
Квантова механіка описує поведінку крихітнихчастинок. Її основна старанність в тому, що впевненості в тому, які результати можна отримати в результаті спостережень, просто немає. Наприклад, згідно з інтерпретацією теорії свідчить, що електрони існують одночасно в кількох станах. Потім, коли хтось робить вимірювання, електрон «вибирає» один з цих станів.
Ось у чому проблема:«сенс фізики» в тому, щоб передбачати, поводитимуться об'єкти у Всесвіту. Якщо людина кине іншому м'яч, можна використовувати знання фізики (наприклад, класичні закони Ньютона), щоб передбачити, куди він полетить. Але, якщо «кинути» електрон, точно дізнатися, де лн виявиться, не вийде.
Концепція мультисвіту. Фото: ru.freepik.com
Однак у квантової механіки є один інструментдля пророцтв: рівняння Шредінгера. Воно приписує кожній частинці хвильову функцію і описує, як вона змінюється з часом. У стандартній картині квантової механіки вона є хмарою ймовірності. Воно, у свою чергу, описує, де можна спостерігати частинку. Там, де у хвильової функції високі значення, є велика ймовірність, а там, де низькі, — невелика.
Хвильова функція (або вектор стану) описуєстан квантовомеханічної системи. Якщо її знати, можна отримати якнайповніші відомості про систему, принципово досяжні в мікросвіті. Наприклад, з її допомогою можна розрахувати всі вимірювані фізичні характеристики системи, ймовірність того, що вона перебуватиме у певному місці простору та еволюцію у часі. Хвильова функція можна знайти в результаті розв'язання хвильового рівняння Шредінгера.
Однак ця стандартна картина стикаєтьсяіз проблемою, коли вчені дійсно проводять вимірювання. Коли вони не дивляться, хвильова функція розвивається сама по собі у відповідності з рівнянням Шредінгера. Але коли вчені проводять вимір, ця вона «сплескується», фактично зникаючи, і частка з'являється в одному з можливих місць.
Квантова інтерпретація
Як у квантовому світі можуть існувати дваабсолютно різних набору правил поведінки хвильової функції? У стандартній картині хвильова функція підпорядковується рівнянню Шредінгера, коли її не спостерігають, а в іншому випадку негайно колапсує. Це дивно, але звичайно для квантової фізики.
Концепція мультисвіту. Фото: maxpixel.net
У противагу деякі інтерпретації квантовоїмеханіки «перетворюють» хвильову функцію з простого математичного інструменту на реальний існуючий об'єкт. Наприклад, інтерпретація багатьох світів (також відома як інтерпретація Еверетта) і теорія хвиль-пілотів.
Як це працює?
Інтерпретація Еверетта, також відома якбагатосвітова інтерпретація(ММІ) передбачає існування, в якосьсенсі, «паралельних всесвітів». У кожній з них діють одні й ті ж закони природи і яким властиві одні й ті ж світові постійні. Однак вони перебувають у різних станах.
Згідно з фізиком Михайлом Коробком, ось як цепрацює. Якщо квантова система виявляється заплутаною з усім навколишнім світом, різні частини хвильової функції виявляються повністю ізольовані один від одного, без «колапсу». Начебто вони перебувають у різних світах. Так «працює» головна ідея багатосвітової інтерпретації, згідно з якою весь Всесвіт описується однією хвильовою функцією.
При цьому різні «світи» при цьому виникають коженраз, коли відбувається «колапс» - взаємодія системи з оточенням. При цьому один світ ділиться на кілька, у відповідності з гілками хвильової функції і більше вони не взаємодіють.
Концепція мультисвіту. Фото: maxpixel.net
У цій інтерпретації немає такого поняття, яквимір. Немає спеціального процесу чи «трюка», який змусив би хвильову функцію зникнути. Натомість, кожній частинці у Всесвіті призначається власна хвильова функція, і кожна просто продовжує нескінченно розвиватися у відповідності з рівнянням Шредінгера.
Коли частки взаємодіють, їх хвильовіфункції ненадовго перекриваються. У квантовій механіці, як тільки це відбувається, частки назавжди пов'язані: одна хвильова функція описує обидві частинки одночасно в процесі квантової заплутаності. Взагалі, кожна частка у Всесвіті заплутується з будь-якою іншою, що призводить до єдиної універсальної хвильової функції, що описує весь космос «одним махом».
Як працює квантовий мультивсесвіт
Але навіть за наявності універсальної хвильовоїФункція випадковість, як і раніше, є ключовою для квантової механіки, пояснює Пол Саттер, професор-дослідник в галузі астрофізики в Університеті Стоуні-Брук SUNY для Live Science. Щоб пояснити це, згідно з обома інтерпретаціями, хвильова функція розщеплюється кожного разу, коли відбувається квантова взаємодія, і в кожному дублюючому Всесвіті електрон поводиться по-своєму. Цей процес створює квантовий мультивсесвіт.
Концепція мультисвіту. Фото: ru.freepik.com
По суті, кожна взаємодія на певному рівніє квантовим, існують паралельні всесвіти, в кожній наслідки можливого альтернативного вибору, який людина могла зробити за все своє життя. По суті, людина постійно «розщеплюється» в цей самий момент, фрагментуючись на безліч копій з кожним вибором, кожним рухом і кожною дією.
«Розщеплення» людини
Складність квантового мультивсесвіту в тому, щовона неймовірно величезна. Адже не тільки свідомі рішення призводять до «розщеплення», але й кожна квантова взаємодія. Навіть читаючи цю статтю, ви запускаєте «фрагментування» незліченних всесвітів, які абсолютно ідентичні, за винятком крихітних, незначних квантових деталей, що відбуваються всередині смартфона або ноутбука. Це дуже багато.
Головне питання квантового мультивсесвіту
Проблема в тому, що люди сприймаютьсвідомість як єдине ціле, і мозгу потрібен час, щоб інтегрувати всі сенсорні дані в свідоме сприйняття світу. Але якщо людина постійно «розщеплюється», як можна зберегти несуперечливу історію нашої власної ідентичності?
Крім того, жодна з цих фізичних теорійне пояснює, як насправді відбувається цей поділ всесвітів. Невідомо, як швидко це відбувається і чому люди не можуть спостерігати це. Крім того, залишається відкритим питання, як люди відновлюють ймовірності квантової механіки з усіма цими всесвітами, що розщеплюються — іншими словами, як всесвіти «знають», яке розщеплення проводити при кожній квантовій взаємодії. У майбутньому, можливо, вчені зможуть відповісти на цей та інші питання.
Читати далі:
Подивіться на найпотужніше виверження вулкана на Місяці Юпітера
Відкрито новий вид квантової заплутаності: фотони запам'ятовують структуру атомів
Металевість Сонця виявилася вищою, ніж вважалося: що дізналися астрофізики
На обкладинці: концепція мультисвіту, фото: maxpixel.net