Про це розповідає ProIT
Минуло століття від часу формування основ квантової фізики, однак навіть сьогодні науковці не можуть дійти єдиної думки щодо її фундаментальних понять. Наукова спільнота, яка зібралася на німецькому острові Гельголанд, вкотре продемонструвала розбіжності у трактуванні самого поняття квантової фізики.
Розбіжності серед науковців та масштабне опитування
З нагоди сторіччя квантової теорії журнал Nature організував наймасштабніше опитування серед дослідників галузі: понад 15 тисяч квантових фізиків отримали питання, а відповіді надали більш як 11 тисяч респондентів. Опитування показало, що хоча більшість науковців впевнені у власних знаннях, єдності у тлумаченні основних понять квантової фізики немає.
Це виглядає парадоксально, адже квантова теорія стала базисом для створення численних технологій – від МРТ і лазерів до комп’ютерів. Проте століття потому питання «що таке квантова фізика?» залишається відкритим.
«Квантового світу не існує. Квантові стани існують лише в наших головах», — переконує фізик, лавреат Нобелівської премії з Віденського університету, Антон Цайлінгер.
З іншого боку, його колега, нобелівський лауреат Ален Аспект, займає протилежну позицію. Подібні розбіжності серед провідних учених лише підкреслюють глибину питання.
Історія квантової теорії та сучасні інтерпретації
Квантова механіка виникла як спроба описати поведінку найдрібніших частинок: атомів, електронів, фотонів. Все почалося з ідеї Макса Планка у 1900 році про порційну передачу енергії – кванти. Згодом Альберт Ейнштейн запропонував фотонну природу світла, а до середини 1920-х Вернер Гейзенберг та Ервін Шредінгер розробили повноцінні математичні моделі для опису квантових систем.
Однак головна суперечність полягає у питанні, що відбувається з квантовою системою під час спостереження. Класичний приклад – експеримент з котом Шредінгера, котрий поки коробка не відкрита, перебуває у суперпозиції станів – і живий, і мертвий. Лише спостереження визначає результат.
Серед науковців існує щонайменше п’ять конкуруючих інтерпретацій цього явища:
- Копенгагенська інтерпретація (Нільс Бор, Вернер Гейзенберг): реальність формується під час вимірювання, а властивості частинки проявляються лише при спостереженні.
- Багатосвітова інтерпретація: усі можливі результати реалізуються, але в різних паралельних світах, що не перетинаються.
- Теорія де Бройля-Бома: вводить концепцію «пілотної хвилі», яка робить події детермінованими, але суперечить теорії відносності через миттєві ефекти.
- Гіпотеза спонтанного колапсу: квантова механіка – лише наближена модель до глибшої теорії, але наразі це гіпотеза без експериментального підтвердження.
- Епістемічні інтерпретації: квантовий стан – це інформація, доступна зовнішньому спостерігачеві, що ставить під сумнів об’єктивне існування реальності.
Найбільше опитаних (36%) підтримують копенгагенську інтерпретацію, однак лише невелика частина з них абсолютно впевнена у її правильності – більшість вважає її просто доцільною. Епістемічні підходи обрали 17% фізиків, а багатосвітову теорію – 15%.
Близько 10% респондентів дали «інші» відповіді або висловили сумніви щодо необхідності тлумачень взагалі. При цьому лише 24% опитаних твердо впевнені у власному трактуванні квантової теорії.