Каждый раз, когда мы принимаем какое-либо решение где-то рождается новая часть мультивселенной

Каждый раз, когда мы принимаем какое-либо решение, возникает другая временная шкала. Каждое наше решение - это решение "да/нет", потому что мы либо делаем что-то, либо решаем этого не делать. В квантовой вселенной каждое решение имеет равную значимость: так, существует реальность, где мы выбрали "да", и другая, где мы выбрали "нет". Отсюда возникает огромная Мультивселенная, которая содержит все потенциальные возможности.

Новая реальность может быть порождена каждым возможным квантовым взаимодействием. Некоторые интерпретации квантовой механики предполагают, что вся наша Вселенная описывается одной универсальной волновой функцией, которая постоянно расщепляется и умножается, создавая новую реальность при каждом возможном квантовом взаимодействии. Это довольно смелое заявление. Как же ученые к этому пришли?

Одна из самых ранних теорий в истории квантовой механики заключается в том, что материя обладает волнообразными свойствами. Первым это предложил французский физик Луи де Бройль, который утверждал, что каждая субатомная частица имеет связанную с ней волну, так же как свет может вести себя и как частица, и как волна.

Другие физики вскоре подтвердили эту радикальную идею, особенно в экспериментах, в которых электроны рассеивались на тонкой фольге, прежде чем упасть на мишень. То, как электроны рассеивались, было более характерно для волны, чем для частицы. Но тут возник вопрос: Что именно представляет собой волна материи? Как она выглядит?

Ранние квантовые теоретики, такие как Эрвин Шредингер, считали, что частицы сами по себе размазаны по пространству в форме волны. Он разработал свое знаменитое уравнение для описания поведения этих волн, которое используется и сегодня. Но идея Шредингера натолкнулась на множество экспериментальных проверок. Например, хотя электрон в полете вел себя как волна, когда он достигал цели, он приземлялся как одна компактная частица, поэтому его нельзя было физически растянуть в пространстве.

Вместо этого начала набирать силу альтернативная интерпретация. Сегодня мы называем ее копенгагенской интерпретацией квантовой механики, и она, безусловно, является самой популярной среди физиков. В этой модели волновая функция - так физики называют волнообразное свойство материи - на самом деле не существует. Вместо этого она является математическим удобством, которое мы используем для описания облака квантовомеханических вероятностей того, где мы можем найти субатомную частицу в следующий раз, когда будем ее искать.

Цепочки запутывания

Однако у копенгагенской интерпретации есть несколько проблем. Как отмечал сам Шредингер, непонятно, как волновая функция превращается из облака вероятностей до измерения в просто несуществующую в момент наблюдения.

Так что, возможно, в волновой функции есть нечто более значимое. Возможно, она так же реальна, как и все частицы. Де Бройль был первым, кто предложил эту идею, но в итоге он присоединился к копенгагенскому лагерю. Более поздние физики, такие как Хью Эверетт, снова рассмотрели эту проблему и пришли к тем же выводам.

Заставив волновую функцию быть реальной вещью, мы решаем эту проблему измерения в копенгагенской интерпретации, потому что измерение перестает быть сверхспециальным процессом, который разрушает волновую функцию. Вместо этого, то, что мы называем измерением, на самом деле просто длинная серия квантовых частиц и волновых функций, взаимодействующих с другими квантовыми частицами и волновыми функциями.

Если вы построите детектор и будете стрелять в него электронами, например, на субатомном уровне, электрон не будет знать, что его измеряют. Он просто попадает в атомы на экране, который посылает электрический сигнал (состоящий из большего количества электронов) по проводу, который взаимодействует с дисплеем, который испускает фотоны, попадающие в молекулы в ваших глазах, и так далее.

В этой картине каждая частица получает свою собственную волновую функцию, и это все. Все частицы и все волновые функции просто взаимодействуют, как они обычно взаимодействуют, и мы можем использовать инструменты квантовой механики (например, уравнение Шредингера), чтобы сделать предсказания о том, как они будут себя вести.

Универсальная волновая функция

Но квантовые частицы обладают действительно интересным свойством благодаря своей волновой функции. Когда две частицы взаимодействуют, они не просто сталкиваются друг с другом; на короткое время их волновые функции накладываются друг на друга. Когда это происходит, вы уже не можете иметь две отдельные волновые функции. Вместо этого у вас должна быть одна волновая функция, которая описывает обе частицы одновременно.

Когда частицы расходятся в разные стороны, они все еще сохраняют эту единую волновую функцию. Физики называют этот процесс квантовой запутанностью - то, что Альберт Эйнштейн назвал "жутким действием на расстоянии".

Когда мы прослеживаем все этапы измерения, получается серия запутываний от перекрывающихся волновых функций. Электрон запутывается с атомами в экране, которые запутываются с электронами в проводе, и так далее. Даже частицы в нашем мозге запутываются с Землей, со всем светом, исходящим и исходящим от нашей планеты, вплоть до каждой частицы во Вселенной, запутывающейся с каждой другой частицей во Вселенной.

С каждым новым запутыванием у вас появляется единая волновая функция, которая описывает все объединенные частицы. Таким образом, очевидный вывод из того, что волновая функция реальна, заключается в том, что существует единая волновая функция, которая описывает всю Вселенную.

Это называется "многомировой" интерпретацией квантовой механики. Она получила такое название, когда мы спрашиваем, что происходит в процессе наблюдения. В квантовой механике мы никогда не знаем точно, что будет делать частица - иногда она может подняться, иногда опуститься и так далее. В этой интерпретации каждый раз, когда квантовая частица взаимодействует с другой квантовой частицей, универсальная волновая функция распадается на множество секций, с различными вселенными, содержащими каждый из различных возможных результатов.

Вот так и получается мультивселенная. В результате взаимодействия квантовых частиц друг с другом создаются многочисленные копии вселенной, которые постоянно повторяются. Каждая из них идентична, за исключением крошечного различия в каком-то случайном квантовом процессе. Это означает, что существует множество копий вас, читающих эту статью прямо сейчас, и все они абсолютно одинаковы, за исключением какой-то крошечной квантовой детали.

У этой интерпретации есть и трудности - например, как на самом деле происходит это расщепление? Но это радикальный способ взглянуть на Вселенную и демонстрация того, насколько мощной теорией является квантовая механика - то, что начиналось как способ понять поведение субатомных частиц, может управлять свойствами всего космоса.