În teoria prezentată în manualele de mecanică cuantică, o funcție de undă este atribuirea unui număr complex fiecărei configurații posibile a unui sistem.
Dacă vorbim despre o particulă și nimic altceva, atunci fiecare configurație posibilă este fiecare locație posibilă în care particula ar putea să se afle. Fiecare locație este etichetată prin trei numere: coordonatele x, y și z. Funcția de undă preia aceste trei coordonate și le asociază un număr complex, iar apoi trebuie să efectuăm o operație matematică asupra acelui număr complex, din care obținem o probabilitate. Mai precis, probabilitatea pe unitatea de volum ca o măsurătoare să găsească particula în acel punct.
Așadar, funcția de undă poate fi privită ca atribuirea unui număr complex special fiecărui punct din spațiul fizic tridimensional, iar dacă aplici această operație — numită „modul la pătrat” — asupra acelui număr, îți oferă, grosso modo, probabilitatea ca o măsurătoare să detecteze particula în acea locație.
Este foarte ușor să crezi că o funcție de undă este ca un câmp, precum câmpul electric, în spațiul tridimensional.
Dar dacă ai două particule în loc de una, atunci spațiul posibilităților devine mult mai complicat. Acest spațiu al posibilităților îl numim „spațiul configurațiilor”. Pentru că fiecare configurație posibilă a unui sistem cu două particule necesită șase numere, nu trei. Trebuie să cunoști x, y și z pentru prima particulă și x, y și z pentru a doua particulă. Astfel, funcția de undă asociază un număr complex unui punct într-un spațiu cu șase dimensiuni. Șase dimensiuni, deoarece ai nevoie de șase numere pentru a specifica un punct. Și asta înseamnă că o funcție de undă pentru două particule este o funcție al cărei domeniu este un spațiu cu șase dimensiuni. Spațiul cu șase dimensiuni nu este spațiul fizic tridimensional.
Dacă ai trei particule, ai nevoie de un spațiu cu nouă dimensiuni. Dacă ai zece particule, ai nevoie de un spațiu cu treizeci de dimensiuni.
Și, de fapt, universul nostru nu are un număr bine definit de particule.
Modelul nostru fizic principal pentru univers — cel puțin pentru părțile non-gravitaționale ale acestuia — este modelul standard, bazat pe un set de teorii cunoscute sub numele de teorii ale câmpurilor cuantice. În aceste teorii, particulele sunt excitații emergente ale unor entități delocalizate numite câmpuri cuantice. Iar numărul de particule poate varia de la un moment la altul. Nu este întotdeauna bine definit.
Așadar, nici măcar nu este clar cum să ne gândim la funcții de undă care să existe într-un spațiu asemănător cu spațiul fizic așa cum îl cunoaștem. Studenții vor învăța aceste lucruri pe parcursul formării lor în fizică. Dar cred că mulți oameni din afară sau studenții noi care nu au început încă propriul drum în fizică au o anumită idee despre cum arată funcțiile de undă, idee care este de fapt destul de diferită de modul în care le folosim în practică.
Sursa informațiilor: fizicianul Jacob Barandes
