Параллельные вселенные как потенциальное решение парадоксов квантовой теории: взгляд специалиста
В современной теоретической физике концепция параллельных вселенных рассматривается как перспективный подход к разрешению парадоксов квантовой механики. Эта идея базируется на фундаментальных принципах квантовой теории, в частности, на уравнении Шрёдингера и концепции суперпозиции. В интервью, опубликованном на сайте «Газета.Ru», доктор физико-математических наук Алексей Семихатов, эксперт в области квантовой теории поля, представил детальный анализ возможных локализаций этих параллельных вселенных и причин их недоступности для непосредственного наблюдения.
Семихатов начал с обсуждения уравнения Шрёдингера, которое является ключевым элементом квантовой механики, аналогичным законам Ньютона в классической физике. Это уравнение описывает динамику квантовых систем, охватывая широкий спектр явлений, от микроскопических процессов в атомах до макроскопических эффектов, таких как сверхпроводимость и работа лазеров. Однако, как отмечает Семихатов, уравнение Шрёдингера утрачивает свою применимость в момент проведения измерений, несмотря на то, что именно измерения предоставляют нам информацию о состоянии системы.
Любая система, вступающая во взаимодействие с внешней средой, становится восприимчивой к этому взаимодействию, что касается как элементарных частиц, таких как электроны и фотоны, так и сложных квантовых систем. Измерение неизбежно приводит к изменению состояния системы, переходя от суперпозиции возможных состояний к конкретному результату. В этом контексте уравнение Шрёдингера перестает быть адекватным инструментом для описания системы.
Семихатов подчеркнул, что квантовая механика не предоставляет четкого объяснения механизма, посредством которого измерительный прибор вызывает редукцию суперпозиции. В качестве иллюстрации он привел эксперимент Штерна-Герлаха, где электрон может находиться в суперпозиции состояний с различными направлениями спина. До проведения измерения обе возможности сосуществуют, но измерительный прибор принуждает электрон выбрать одно из этих состояний. Уравнение Шрёдингера предполагает, что прибор должен учитывать обе возможности, однако на практике наблюдается только одно из состояний.
На этом этапе возникает гипотеза о существовании параллельных вселенных: если уравнение Шрёдингера действительно описывает все возможные состояния, то обе возможности — и спин «вперед», и спин «назад» — могут быть реализованы, но в разных ветвях мультиверса. Семихатов привел в пример мысленный эксперимент с котом Шрёдингера, исход которого зависит от результата измерения. После проведения измерения события развиваются по двум различным сценариям, что приводит к образованию двух независимых реальностей.
Семихатов также отметил, что ветвление мультивселенной усиливается под воздействием окружающей среды, включая атмосферу и космический микроволновый фон. Эти внешние факторы передают информацию о возможных взаимодействиях, что приводит к быстрому расхождению ветвей, которые остаются в одном пространственно-временном континууме, но математически ортогональны и не пересекаются.
Однако данная концепция вызывает ряд методологических и философских вопросов. Во-первых, неясно, каким образом в рамках этой модели формируются вероятности, лежащие в основе квантовой механики. Во-вторых, теория допускает существование множества редких ветвей, однако в повседневной жизни люди не сталкиваются с ними.
Семихатов также упомянул недавний эксперимент на суперкомпьютере, в ходе которого была смоделирована упрощенная вселенная. Изначально ветви расходились, но впоследствии экзотические ветви запутались и перестали отделяться, не формируя классической реальности. Это означает, что наблюдатели не появляются в этих сценариях.
Таким образом, остаются лишь «умеренные» ветви, близкие к нашему миру. Ученым предстоит продолжить научные дискуссии по этому вопросу. Семихатов также обратил внимание на гипотезу британского физика Дэвида Дойча о возможности функционирования квантового компьютера параллельно в нескольких ветвях мультиверса. Искусственный интеллект, изолированный от внешней среды, мог бы экспериментально проверить эту гипотезу, предоставляя данные о своем опыте пребывания в различных вселенных.
Несмотря на то что многие аспекты этих теорий остаются неясными, научные исследования продолжаются, открывая новые горизонты для понимания природы реальности и квантовых процессов, пишет источник.