Kvanttimekaniikan perusteet perustuvat Schrödingerin yhtälöön, joka kuvaa kvanttisysteemien kehitystä. Siitä huolimatta siirtyminen kvanttimaailman ja klassisen maailman välillä pysyy mysteerinä. Tätä siirtymää, jota kutsutaan usein "aaltotoiminnon romahtamiseksi", on käsitelty tieteellisissä keskusteluissa vuosikymmenten ajan.
Kopenhaagin tulkinta ehdottaa, että aaltotoiminto romahtaa määriteltyyn tilaan mittauksen aikana. Kuitenkin tämä näkemys kyseenalaistetaan vaihtoehtoisilla teorioilla, kuten monimaailmateorialla. Jälkimmäinen ehdottaa, että jokainen mittaus luo Universumin haaran, jossa kaikki mahdolliset tulokset ovat olemassa samanaikaisesti.
Philipp Strasberg ja hänen tiiminsä Barcelonan autonomisesta yliopistosta ovat tutkineet tätä ideaa numeeristen simulaatioiden avulla. Heidän työnsä, julkaistu Physical Review X:ssä, osoittaa, että kvanttiväliintuloefektit häviävät nopeasti suurilla mittakaavoilla. Tämä selittää, miksi havaitsemme vakaan klassisen maailman.
Tutkijat ovat simuloineet monimutkaisten kvanttisysteemien kehitystä, mukaan lukien jopa 50 000 energiatason. Heidän tuloksensa osoittavat, että vakaat makroskooppiset rakenteet, jotka vastaavat "Universumin haaroja", syntyvät luonnollisesti ilman erityisiä alkuolosuhteita. Tämä löytö vahvistaa ajatusta siitä, että klassinen maailma on kvanttimekaniikan väistämätön seuraus.
Yhdistäen tilastolliseen mekaniikkaan, tiimi on myös havainnut, että tietyt Universumin haarat johtavat entropian kasvuun, kun taas toiset aiheuttavat sen vähenemistä. Nämä haarat saattavat omata vastakkaisia aikasuuntia, avaten uusia näkökulmia ajan luonteeseen.
Nämä työt avaavat tietä paremmalle ymmärrykselle siirtymisestä kvanttimaailman ja klassisen maailman välillä. Ne viittaavat siihen, että rakenteellisen ja järjestäytyneen maailman syntyminen on kvanttimekaniikan perusominaisuus, joka on riippumaton mikroskooppisista yksityiskohdista.
Mitkä ovat aaltotoiminto kvanttimekaniikassa?
Aaltotoiminto on keskeinen käsite kvanttimekaniikassa. Se kuvaa kvanttisysteemin tilaa ja sisältää kaikki tarvittavat tiedot mittaustulosten ennustamiseksi.Matemaattisesti aaltotoiminto on ratkaisu Schrödingerin yhtälöön. Sitä merkitään usein kreikkalaisella kirjaimella psi (ψ) ja se riippuu avaruuskoordinaateista ja ajasta.
Aaltotoiminto mahdollistaa todennäköisyyden laskemisen löytää hiukkanen tietyltä alueelta. Tämä todennäköisyys on verrannollinen aaltotoiminnon amplitudin neliöön, Bornin säännön mukaan.
Kuitenkin aaltotoiminnon tarkka luonne on edelleen keskustelun aiheena. Jotkut tulkinnat pitävät sitä todellisena entiteettinä, kun taas toiset näkevät sen matemaattisena työkaluna.
Kuinka monimaailmateoria selittää aaltotoiminnon romahtamisen?
Monimaailmateoria, jonka on ehdottanut Hugh Everett III, tarjoaa vaihtoehdon Kopenhaagin tulkinnalle. Se ehdottaa, että aaltotoiminto ei koskaan romahtaa, vaan haarautuu jokaisessa mittauksessa.Tässä näkemyksessä jokainen mahdollinen mittauksen tulos vastaa rinnakkaista universumia. Näin ollen kaikki kvanttitilat ovat olemassa erillisissä Universumin haaroissa.
Tämä teoria poistaa tarpeen havaitsijalle aaltotoiminnon romahtamisen aiheuttamiseksi. Se ehdottaa determinististä näkemystä kvanttimekaniikasta, jossa jokainen kvanttitapahtuma luo uusia todellisuuksia.
Vaikka viehättävä, tämä teoria herättää kysymyksiä näiden rinnakkaisten universumien luonteesta ja havaittavuudesta. Viimeaikaiset työt, kuten Strasbergin, pyrkivät selventämään näitä näkökohtia.