مقتطفات من الفيديو: www.youtube.com/watch؟v=kTXTPe3wahc
جزء مع المعادلة من مقال تفسير
العوالم المتعددة لميكانيكا الكم كتاب "الفضاء الفائق: رحلة علمية عبر عوالم متوازية وثقوب في الزمن والبعد العاشر" -
كتاب ميتشيو كاكو "بداية اللانهاية" - David Deutsch
نظرًا لحقيقة أن فيزياء الكم لا يمكن ملاحظتها بشكل كامل وإجراء تجارب على جميع القضايا الناشئة ، ينقسم العلماء إلى عدة معسكرات فيما يتعلق بالنظام العالمي للكون. يعد تفسير العوالم المتعددة أحد الفرضيات الرائدة في العديد من العوالم في الفيزياء والفلسفة ، جنبًا إلى جنب مع تفسير كوبنهاجن وتفسير التسلسل الزمني المتسق.
في الفيزياء الكلاسيكية ، كل شيء بسيط: هناك مكان وزمان ، وهناك مادة في هذا الفضاء ، وهناك معلمات للنظام (مثل الزخم أو الموقع) ، وهناك قوانين فيزيائية تصف التغيير في هذه المعلمات. إذا كنت تعرف الحالة الأولية للنظام بالضبط ، يمكنك التنبؤ بسلوكه المستقبلي بدقة مطلقة.
الأمر ليس كذلك في فيزياء الكم. هنا يتم وصف النظام بوظيفة الموجة. يحدد احتمال قياس نظام في حالة معينة (على سبيل المثال ، إحداثيات أو زخم معين). قبل القياس ، لا يمكن للمرء أن يقول أن النظام لديه لحظة معينة ، فهو يحتوي على دالة موجية فقط.
لكن المشكلة هي أن ميكانيكا الكم لا تسمح لك برؤية الدالة الموجية للجسيم.
عندما نحاول قياس الدالة الموجية لجسيم ما ، فسوف يظهر لنا أحد الخيارات ، وليس التدرج اللوني المحتمل بأكمله.
كثير من الناس الذين يدرسون ميكانيكا الكم معتادون على حقيقة أن هناك مجموعتين من القواعد:
- عندما لا ننظر ، يتم وصف الدالة الموجية بواسطة معادلة شرودنجر
- وعندما نحاول قياسها ، تنهار نفس الوظيفة على الفور
لم يعجب شرودنجر بنفسه هذه الفكرة التي ناقشوها مع أينشتاين في مراسلاتهم. وظهرت التجربة مع قط شرودنجر في نفس المكان.
وصف التجربة
كانت فكرة التجربة هي ربط التأثير الكمي غير المحسوس بشيء ملموس ، مثل القط.
نضع القطة في الصندوق. يحتوي الصندوق على مصدر إشعاع ، وكاشف تحلل الجسيمات ، وغاز سيتم إطلاقه إذا اكتشف الكاشف تحلل الجسيمات.
تقول النظرية أن للجسيم احتمال: إنه يتحلل أم لا. والقياسات الخاصة بحالة هذا الجسيم فقط هي التي ستعطينا إجابة عما إذا كان قد تفكك أم لا. حتى يتم إجراء القياسات من جانبنا ، فإننا لا نعرف شيئًا عن حالة الجسيم.
لا يمكننا معرفة النتيجة إلا عندما نفتح الصندوق ونرى ما إذا كانت قطتنا ميتة أم لا - أي أننا نأخذ القياسات.
حتى لحظة القياس ، يكون النظام بأكمله في حالة ارتباك.
نتيجة جيدة (لقطه)
الذرة لا تتحلل ، الكاشف لا يكتشف التسوس ، القارورة لا تنكسر ، القط مستيقظ
نتيجة سيئة (بالنسبة لقطه)
تتحلل الذرة ، يكتشف الكاشف الانحلال ، القارورة تنكسر ، القطة ميتة
أثناء إغلاق الصندوق ، القطة في حالة تراكب لمراقب خارجي
في هذه التجربة ، تعتمد حالة القط بشكل مباشر على حالة الذرة - أي أن الذرة والقط متشابكان مع بعضهما البعض .
لكن وفقًا لميكانيكا الكم ، لا يجب أن تكون الذرة في حالة معينة. معظم الوقت يكون في حالة تراكب .
أولئك. متعفنة وغير مكسورة في نفس الوقت.
علاوة على ذلك ، فإن تراكب الذرة يصبح متشابكًا مع حالة الكاشف ، ونتيجة لذلك ، مع القط.
اتضح أنه بعد مرور بعض الوقت تكون الدالة الموجية لمحتويات الصندوق بالكامل في حالة تراكب.
- في إحدى الحالات ، لم تتفكك الذرة ، وكان أنبوب الاختبار بالغاز سليمًا ، والقط على قيد الحياة
- في حالة أخرى ، تفككت الذرة وانكسر أنبوب الاختبار ومات القط
علاوة على ذلك ، إذا فتحنا الصندوق ، كمراقب ، ونظرنا إلى الداخل ، فسننهار وظيفة الموجة ونرى القطة حية أو ميتة. نعم؟
ليس صحيحا
يشير التفسير الكلاسيكي (كوبنهاجن) إلى أن عملية المراقبة هي عملية انهيار وظيفة الموجة في إحدى الحالات. يؤدي الانهيار إلى حقيقة أن الدالة الموجية تستمر في التطور كجزء واحد فقط من الدالة الموجية الأصلية (الصورتان 1 و 2 من بداية المقال) . لم يعد الكائن في حالة تراكب ، ونتيجة لذلك ، يأخذ إحدى قيمه الممكنة.
نتيجة لذلك ، تختفي جميع تأثيرات التشابك الكمومي. لا تشرح هذه النظرية كيف يحدث انهيار الدالة الموجية ، كما أنها لا تفسر سبب تسبب بعض التفاعلات في الانهيار بينما لا يحدث البعض الآخر.
تم الاعتراف على نطاق واسع بتفسير كوبنهاجن لانهيار الدالة الموجية على أنه خدعة مصطنعة.وبالتالي ، يجب البحث عن تفسير آخر يتم فيه تفسير سلوك القياس باستخدام المزيد من المبادئ الفيزيائية الأساسية.
من أكثر التفسيرات تفصيلاً حتى الآن هو تفسير العوالم المتعددة.
تفسير العوالم المتعددة
هناك مصطلح مثل التشابك الكمي. يحدث هذا عندما يتصادم إلكترونان يطيران باتجاه بعضهما البعض ويتشابكان.
وبمجرد قياس زخم إلكترون واحد ، ندرك فورًا زخم إلكترون آخر.
إن قياس إلكترون واحد يجعل الدالة الموجية لإلكترون آخر تنهار على الفور ، حتى لو كانت المسافة بينهما عدة ملايين من السنين
الضوئية.بعد التفاعل مع بعضها البعض ، لم تعد للإلكترونات وظائف موجية ، يمكن الآن وصف حالتها بوظيفة واحدة مشتركة .
يمكن أن يستمر هذا إلى أجل غير مسمى ، وفي النهاية سنصل إلى استنتاج مفاده أن هناك دالة موجية واحدة فقط تصف حالة الكون بأكمله
تفاصيل قليلة
في تفسير كوبنهاجن ، يُعتقد أنه عند ملاحظة نظام كمي ، يتم وصفه بواسطة مجموعة واحدة من القواعد ، وعندما لا يتم ملاحظته ، فإنه يتم وصف مجموعة أخرى من القواعد.
وفقًا لهذا الافتراض ، عندما يفتح شرودنجر الصندوق ، يطيح بالقط إلى حالة "حية" أو "ميتة".
إذا أزلنا هذا الافتراض من نظرية الكم ، فقد اتضح أن تراكب الذرة الفاسدة وغير المتحللة يتشابك مع الكاشف ومع القط نفسه.
لا تنس أن البشر مكونون أيضًا من الذرات. وإذا تم الخلط بين النظام والقط ، فسيتم الخلط بيننا.
هذا يعني ، وفقًا لـ MMI ، أن Schrödinger (III) يجد نفسه في حالة حيرة:
إلى هذه المعادلة ، تحتاج إلى إضافة البيئة (env):
تتشابك البيئة نتيجة لعملية فك الترابط مع كليهما:
في هذه الحالة ، لم يعد شرودنغر قادرًا على "إلغاء" القياس أو القيام بشيء "لفك" الحالتين. تم تقسيم العالمين: في أحدهما وجد شرودنغر قطة ميتة ، في الآخر - على قيد الحياة. في الوقت نفسه ، لم يحدث انهيار ، كل هذا لا يزال تطورًا موحدًا لوظيفة الموجة الكبيرة.
اتضح أنه عندما نفتح الصندوق ، لا توجد تغييرات ووظائف الانهيار مهمة ، فقط يتم الخلط بيننا وبين النظام الموجود داخل الصندوق.
هذا يعني أننا نرى نظامًا به قطة حية وآخر ميت.
لذلك ، نحن أمام صندوق به قطة حية ، ونحن في عوالم مختلفة أمام صندوق به قطة ميتة.
حسنًا ، في الواقع ، ليس نحن ، ولكن نسختنا التي ظهرت أثناء تفكك الكون إلى حقيقتين لن تتقاطعان الآن.
نتيجة لذلك ، ينقسم الكون
ويظهر واقعان متطابقان تقريبًا ، وهذه هي الفكرة الرئيسية لتفسير العوالم المتعددة. افتراضها الوحيد هو أن الكون بأكمله موصوف بدالة موجية واحدة . لا يوجد عالم "كلاسيكي" ، ولا مراقبون ، ولا انهيار - كل هذا تطور موحد لوظيفة موجة واحدة تحت تأثير معادلة شرودنغر. ما نلاحظه باعتباره انهيارًا هو حصريًا عملية فك الترابط ، وعدم قدرتنا على "فك" الكائن والبيئة التي يتشابك معها.
في هذه الحالة ، تنشأ "عوالم" مختلفة في كل مرة يحدث "انهيار" - تفاعل النظام مع البيئة. في هذه الحالة ، ينقسم عالم واحد إلى عدة ، وفقًا لفروع دالة الموجة ، ولم تعد هذه العوالم تتفاعل.
مجموع، كل هذا مجرد حل جزئي ، لأن دالة الموجة الكونية نفسها ، التي تصف الكون بأكمله ، ليس لها حالة محددة ، ولكنها تتكون من جميع الأكوان الممكنة. وهكذا ، فإن مشكلة عدم اليقين ، التي اكتشفها هايزنبرغ لأول مرة ، امتدت الآن إلى الكون بأسره.
أصغر وحدة يمكننا العمل عليها في هذه النظريات هي الكون نفسه ، وأصغر وحدة يمكن قياسها هي مساحة كل الأكوان الممكنة ، والتي تشمل القطط الحية والميتة. وهكذا ، في كون ما ، قطة ميتة حقًا ، لكنها في عالم آخر حية. ومع ذلك ، كلا الكونين في نفس الحاوية - الدالة الموجية للكون.