Ce reprezintă interpretarea "universurilor multiple"? În mecanica cuantică, fiecare sistem este descris de o funcție de undă, pe baza căreia se calculează probabilitatea obținerii unui anume rezultat al măsurării. Fizicienii folosesc de obicei litera greacă Psi (Ψ) pentru a referi la funcția de undă.

Cu ajutorul funcției de undă, puteți calcula, de exemplu, că o particulă care intră într-un divizor de fascicule prezintă o probabilitate de 50% de a merge la stânga și de 50% de a merge la dreapta. Dar - și acesta este punctul important - după ce ați măsurat particulele, știți cu o probabilitate de 100% unde se află. Aceasta înseamnă că acum trebuie să actualizați probabilitatea și, odată cu aceasta, funcția de undă. Această actualizare se mai numește colapsul funcției de undă.


Colapsul funcției de undă, trebuie subliniat, nu este opțional. Este o cerință de observație. Nu observăm niciodată o particulă care este 50% aici și 50% acolo. Dacă o observăm - este aici sau nu este. Vorbind de 50% - are sens doar dacă vorbim despre o predicție.

Colapsul funcției de undă reprezintă o problemă. Avem o ecuație care ne spune ce face funcția de undă atâta timp cât nu o măsurăm. Se numește ecuația lui Schrödinger. Ecuația Schrödinger este o ecuație liniară. Ce înseamnă asta? Înseamnă că dacă aveți două soluții ale acestei ecuații, la care adăugaţi coeficienţi în mod arbitrar, atunci suma obţinută va fi o soluție la ecuația lui Schrödinger. O astfel de sumă, mai este numită „superpoziție”. Superpoziție sună misterios, dar asta este ce este cu adevărat, o sumă cu coeficienţi.

Problema este că, în fapt, colapsul funcției de undă nu este liniar și, prin urmare, nu poate fi descris de ecuația lui Schrödinger. Iată un mod ușor de a înțelege acest lucru. Să presupunem că aveți o funcție de undă pentru o particulă care se deplasează către dreapta cu o probabilitate de 100%. Apoi o veţi măsura cu o probabilitate de 100%. Niciun mister aici. De asemenea, dacă aveți o particulă care merge la stânga, o veți măsura cu o probabilitate de 100%. Dacă analizaţi superpoziția acestor două stări însă, nu veți obține o superpoziție a probabilităților. Veți obține 100% fie pe o parte, fie pe cealaltă.

Prin urmare, procesul de măsurare nu este doar o presupunere suplimentară conform căreia mecanica cuantică trebuie să reproducă ceea ce observăm. Este de fapt incompatibilă cu ecuația Schrödinger.

 

Problema cu interpretarea universurilor multiple
(subtitrare în lb. engleză)

 

 



Cel mai evident mod de a răspunde acestei probleme este să spunem că procesul de măsurare este ceva complicat, ceva ce nu îl înțelegem încă, iar colapsul funcției de undă este un expedient pe care îl folosim până când vom descoperi ceva mai bun.


Interpretarea de la Copenhaga

Dar nu așa înţeleg lucrurile cei mai mulţi dintre fizicieni. Cei mai mulți aderă la interpretarea mecanicii cuanticii cunoscută sub numele de "interpretarea de la Copenhaga", care, în principiu, spune că nu trebuie să te întrebi ce se întâmplă pe timpul măsurării. Conform acestei interpretări, mecanica cuantică este doar un instrument matematic care face predicții și cu asta basta. Problema cu interpretarea de la Copenhaga - și cu toate interpretările similare - este că aceasta vă solicită să renunțați la ideea că ceea ce face un obiect macroscopic, precum un detector, ar trebui să fie derivat din teoria componentelor sale microscopice.

Dacă sunteţi un adept al interpretării de la Copenhaga, trebuie să acceptaţi că ceea ce face detectorul nu poate fi derivat din comportamentul componentelor sale microscopice. Pentru că dacă ai putea face asta, nu ai avea nevoie de o a doua ecuație în afară de ecuația lui Schrödinger. Faptul că aveți nevoie de această a doua ecuație este incompatibil cu reducționismul. Este posibil ca acest lucru să fie corect, dar atunci trebuie să explicați exact unde se termină reducționismul și de ce, ceea ce nimeni nu a făcut încă. Și fără asta, interpretarea de la Copenhaga nu rezolvă problema măsurării; de fapt, nici măcar nu este admis că problema există.

Ramificarea universului

Interpretarea universurilor multiple încearcă să elimine problema măsurării cuantice. Cum? Afirmând nu există un colaps al funcției de undă. În schimb, mulți adepţi ai teoriei spun, de fiecare dată când faceți o măsurare, universul se împarte (ramifică) în mai multe lumi paralele, una pentru fiecare rezultat posibil al măsurării.

Unii cercetători au o problemă cu această ramificare, deoarece nu este clar exact când sau unde ar trebui să aibă loc, dar nu cred că aceasta este o problemă gravă, ci doar o problemă de definire. Dar nu este aşa, iar adevărata problemă este că, după ce ai eliminat problema măsurării, interpretarea universurilor multiple are nevoie de o altă presupunere, care readuce în scenă problema măsurării.

Cum se întâmplă asta? În interpretarea universurilor multiple, dacă configurați un detector pentru o măsurătoare, atunci detectorul se va împărți (multiplica) și el în mai multe universuri. Prin urmare, dacă vă întrebați „ce va măsura detectorul?”, atunci răspunsul este „detectorul va măsura orice este posibil cu probabilitatea 1.”

Desigur, acest lucru nu este ceea ce observăm noi. Noi observăm un singur rezultat al măsurării. Adepţii interpretării  universurilor multiple spun că nu trebuie să calculați probabilitatea pentru fiecare "ramificare" a detectorului. Pentru că atunci când ne referim la detector, nu ne referim la toate ramificările acestuia (prezenţa acestuia în multiple universuri). Ar trebui să evaluați doar probabilitatea în raport cu detectorul dintr-o singură "ramificaţie".


A dispărut problema măsurării?

Suna rezonabil. Într-adevăr, este rezonabil. Este la fel de rezonabil ca postulatul măsurării. De fapt, este în totalitate echivalent cu postulatul  măsurării. Acest postulat spune: actualizați probabilitatea de măsurare la 100%. Definiția detectorului în universuri multiple spune: „detectorul” este prin definiție doar lucrul dintr-o singură ramificaţie (un univers). Acum evaluați probabilitățile în raport cu acest lucru, care vă oferă 100% în fiecare ramificaţie. Același lucru.

Și pentru că este același lucru, știi deja că nu puteţi deriva această definiție a detectorului din ecuația lui Schrödinger. Nu este posibil. Ceea ce încearcă acum mulți adepţi ai interpretării universurilor multiple este să obțină acest postulat din teoria alegerii raționale. Dar, desigur, asta readuce în discuţie termenii macroscopici, cum ar fi actorii care iau decizii și așa mai departe. Cu alte cuvinte, această trimitere la cunoaștere este în conflict în egală măsură cu reducționismul ca și interpretarea de la Copenhaga.

De aceea, interpretarea multor lumi nu rezolvă problema măsurării și, prin urmare, este la fel de problematică cum sunt toate celelalte interpretări ale mecanicii cuantice.

Imagine: wikipedia.org
Traducere după: The trouble with many worlds de Sabine Hossenfelder


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!