Reprezentare cuantică a câmpurilor cuantice. Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Într-un articol recent, faimosul fizician Carlo Rovelli vorbește despre patru interpretări ale mecanicii cuantice, una dintre aceste interpretări revenindu-i chiar acestuia. Pentru cei nefamiliarizați cu mecanica cuantică, puteți citi articolele noastre dedicate subiectului aici.
Iată pricipalele idei ale lui Rovelli:
1. La 100 de ani de la apariția mecanicii cuantice, încă dezbatem despre cum să interpretăm această teorie, în special în ce privește ceea ce se întâmplă atunci când facem o măsurătoare.
2. Majoritatea fizicienilor folosesc o formulare a teorie ce separă sistemul cuantic studiat de „restul lumii”, cum ar fi aparatul de măsură sau cercetătorul, care sunt descriși în termeni clasici.
3. Problema este că „restul lumii” este, de asemenea, supus regulilor mecanicii cuantice.
4. Sunt patru mari idei care încearcă să facă mecanica cuantică mai solidă din punct de vedere conceptual:
a) colapsul fizic
b) variabilele ascunse
c) universurile multiple
d) mecanica cuantică relațională (ideea lui Rovelli).
5. Ultimele două pot fi de mai mare interes pentru fizicienii specializați în energii înalte, pentru că primele două nu se potrivesc prea bine cu teoria relativității.
6. Ideea colapsului fizic
Această idee presupune că ne lipsește o piesă din mecanism: poate există o interacțiune fizică neidentificată ce duce la colapsul funcției de undă, atunci când sistemul cuantic interacționează cu lumea „clasică” pe timpul unei măsurători.
7. Ideea variabilelor ascunse
Această idee pornește de la credința lui Einstein că mecanica cuantică este incompletă și presupune că există variabile suplimentare celor incluse în teorie care descriu ceea ce se întâmplă în realitate. Aceste variabile ar explica și de ce suntem nevoiți să folosim probabilități, care ar indica, în fapt, ignoranța noastră. O teorie care ilustrează ideea este cea a undei-pilot, cunoscută și ca interpretarea Broglie-Bohm (propusă în 1927 de cei doi fizicieni). Dar teoriile de acest tip încalcă invarianța Lorenz, iar aplicarea variabilelor ascunse în teoria câmpurilor cuantice pare problematică.
8. Ideea universurilor multiple
În esență, ideea este următoarea: aparatul care efectuează o măsurătoare asupra unui sistem cuantic nu duce la colapsul superpoziției posibilelor rezultate ale măsurătorii, ci devine o superpoziție a posibilităților, așa cum este cazul și pentru orice observator uman. Dacă observăm un singur rezultat al măsurătorii, nu se întâmplă asta pentru una dintre probabilități s-a materializat, ci pentru că, deși există mai multe probabilități, se întâmplă că noi ne-am materializat într-una dintre acestea. Consecința acestei idei este că trebuie să acceptăm că sunt multiple universuri în care sunt copii ale fiecăruia dintre noi, dar noi nu suntem conștienți decât de universul nostru, adică al unei dintre nenumăratele copii.
Mecanica cuantică relațională
9. Ideea interpretării relaționale
Această idee este cea mai recentă și evită colapsul funcției de undă, variabilele ascunse și multiplele universuri. Observatorul nu are nicio poziție privilegiată. Ideea propune să ne gândim la teoria cuantică în următorii termeni: există amplitudini tranzitorii între observații și nu stări cuantice care evoluează continuu.
10. În loc să considere starea cuantică drept entitatea fundamentală, „interpretarea relațională” se focalizează pe informația pe care un sistem arbitrar o are despre un alt sistem arbitrar. Această informație se găsește în fizica aparatului de măsură: poziția variabilei pointer, urma din camera cu bule, memoria unei persoane sau jurnalul unui cercetător. După măsurătoare, aceste calități fizice au informație despre sistemul măsurat, iar valoarea este corelată cu o proprietate a sistemelor observate.
11. Așadar, teoria cuantică poate fi interpretată ca o descriere a informației relative pe care sistemele o au unele despre celelalte.
12. Starea cuantică este interpretată ca o modalitate de a codifica informația despre un sistem, disponibilă unui alt sistem.
13. Interpretarea relațională reduce fizica la cum sistemele afectează alte sisteme.
14. Relativitatea ne arată că viteza este un concept relativ: un obiect nu are viteză în sine, ci doar în raport cu un alt obiect. La fel, mecanica cuantică ne învață că toate variabilele fizice sunt relative; nu sunt proprietăți ale unui obiect, ci modalități în care un obiect afectează alte obiecte.
15. Ideea relațională vine cu o slăbire radicală pentru realism: nu mai avem o serie obiectivă unică de fapte, ci doar perspective asupra realității sistemelor fizice și cum aceste perspective interacționează între ele. Doar stările cuantice ale unui sistem în raport cu alt sistem au un rol în această teorie.
16. Richard Feynman a scris celebrul că „fiecare fizician teoretician care este cu adevărat bun cunoaște șase sau șapte reprezentări teoretice diferite pentru exact aceeași fizică. Știe că toate sunt echivalente și că nimeni nu va putea vreodată decide care este corectă la acel nivel, dar le păstrează în minte, sperând că îi vor da idei diferite pentru a face presupuneri”. Cred că exact aici ne aflăm și noi acum, încercând să dăm sens celei mai bune teorii fizice a noastre.
Sursa: Four ways to interpret quantum mechanics
