Пересмотр уравнения Шрёдингера может объединить относительность и квантовую механику
Физики недавно предложили новую интерпретацию знаменитого парадокса Шрёдингера с котом, которая может прояснить, как квантовые частицы способны одновременно находиться в нескольких состояниях, в то время как крупные объекты, например, сама Вселенная, такого не демонстрируют.
Относительность Эйнштейна и квантовая механика
Физика исследует базовые законы, управляющие Вселенной, и в этой области особенно выделяются теория относительности Эйнштейна и квантовая механика. Теория относительности, разработанная Эйнштейном в начале 20-го века, радикально изменила наше понимание пространства, времени и гравитации. Она делится на специальную относительность, описывающую объекты, движущиеся с околосветовой скоростью, и общую относительность, интерпретирующую гравитацию как результат искривления пространства и времени массой и энергией.
Квантовая механика, в свою очередь, разъясняет поведение субатомных частиц, таких как электроны и фотоны, и предполагает, что они могут находиться в состояниях суперпозиции — одновременно в различных состояниях. Это противоречит классической физике, где частица находится в одном конкретном состоянии до момента измерения.
Проблема совместимости
Ключевая сложность заключается в попытке объединить квантовую механику и теорию относительности в единое описание реальности. Квантовая механика работает с вероятностями и суперпозициями, тогда как общая относительность использует детерминированные уравнения для описания динамики пространства и времени.
Парадокс кота Шрёдингера иллюстрирует эту несовместимость: по квантовой механике, кот в закрытой коробке одновременно жив и мертв, пока не произойдет наблюдение. Это противоречит классическому взгляду, по которому кот должен быть в одном конкретном состоянии.
Инновационный подход
В новом исследовании физики предложили модификацию уравнения Шрёдингера, предполагающую, что квантовые системы спонтанно и периодически коллапсируют к определенным состояниям, решая проблему бесконечной суперпозиции. Это означает, что квантовые частицы со временем спонтанно "выбирают" конкретное состояние без внешнего наблюдения.
Представьте, что вы смотрите на мир через две разные линзы: линзу квантовой механики, показывающую мир субатомных частиц, и линзу общей относительности, демонстрирующую Вселенную в масштабах больших объектов. Идея модификации уравнения Шрёдингера заключается в том, чтобы найти способ, как эти два взгляда могут сосуществовать, предоставляя более последовательное описание Вселенной.
Это нововведение позволяет квантовым системам переходить от неопределенности к определенности со временем, объясняя, почему макроскопические объекты воспринимаются нами в четко определенных состояниях. Несмотря на то, что исследования продолжаются, это открытие может значительно продвинуть наше понимание фундаментальных принципов Вселенной.