"Жахлива дія на відстані" може породити паралельний Усесвіт: як це працює

Деякі інтерпретації квантової механіки припускають, що весь наш Усесвіт можна описати однією універсальною хвильовою функцією, яка постійно ділиться та збільшується в кількості. Водночас створюється абсолютно нова реальність для кожної можливої квантової взаємодії. Але як таке можливо, пояснює у своєму матеріалі видання Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Матерія у формі хвилі

Першим, хто завив про те, що матерія може мати властивості хвилі, був один із основоположників квантової механіки Луї Де Бройль. Він стверджував, що кожна субатомна частка має пов'язану з нею хвилю, так само, як світло може поводитися і як частка, і як хвиля.

Незабаром ця ідея була підтверджена іншими фізиками під час експериментів із розсіюванням електронів. Але метод розсіювання електронів був характерніший для хвилі, ніж для частки. Але в учених постало питання: що ж таке хвиля матерії та на що вона схожа?

Один із творців квантової механіки Ервін Шредінгер вважав, що всі частинки розташовані в Усесвіті у формі хвилі. Але наступні експерименти показали, що, хоча електрон і поводився як хвиля під час польоту до цілі, коли він її досягав, то приземлявся як єдина компактна частка, тому його не можна було фізично розтягнути в просторі.

Копенгагенська інтерпретація квантової механіки

Тому з'явилася інша інтерпретація квантової механіки, яка отримала назву Копенгагенської інтерпретації, розробленої Нільсом Бором і Вернером Гейзенбергом.

У цій інтерпретації хвильової властивості матерії чи хвильової функції насправді немає. Просто це зручний математичний спосіб, який використовується для опису хмари ймовірностей квантової механіки, де можна виявити субатомну частинку наступного разу під час спостережень.

Але неясно, як хвильова функція перетворюється з хмари ймовірностей до вимірювання за її відсутності під час проведення спостережень. Можливо, хвильова функція має якісь інші властивості.

Частинки та їхні хвильові функції

Далі вчені дійшли висновку, що те, що ми називаємо виміром, насправді є просто довгим рядом квантових частинок і хвильових функцій, що взаємодіють із іншими квантовими частинками та хвильовими функціями.

Якщо побудувати детектор і направити до нього електрони, наприклад, на субатомному рівні, електрон не знатиме, що його вимірюють. Кожна окрема частка отримує свою власну хвильову функцію, от і все. Усі частки та всі хвильові функції просто взаємодіють, як завжди, і ми можемо використовувати інструменти квантової механіки, щоб передбачити їхню майбутню поведінку.

Але у квантових частинок існує цікава властивість через їхню хвильову функцію. Коли дві частинки взаємодіють, вони не просто стикаються одна з одною. На короткий час їхні хвильові функції перетинаються. Коли це відбувається, не може бути двох окремих хвильових функцій. Натомість має бути одна хвильова функція, яка описує обидві частинки одночасно.

Квантова заплутаність

Коли частки розходяться, вони зберігають цю єдину хвильову функцію. Фізики називають цей процес квантовою заплутаністю. Альберт Ейнштейн називав це "жахливою дією на відстані".

Якщо повторювати всі вимірювання, то виходить серія заплутаностей із хвильових функцій, що перекриваються. Тобто кожна частка в Усесвіті, заплутується з кожною іншою частинкою. З кожною новою заплутаністю з'являється одна функція хвиль, яка описує всі об'єднані частинки. Отже, існує універсальна хвильова функція, яка описує весь Усесвіт.

Багатосвітова інтерпретація квантової механіки

Такі висновки зробили вчені, які запропонували багатосвітову інтерпретацію квантової механіки. У квантовій механіці неможливо бути точно впевненими, що робитиме частка в майбутньому. У цій інтерпретації кожен раз, коли квантова частка взаємодіє з іншою квантовою частинкою, універсальна хвильова функція поділяється на кілька частин, тобто з'являються паралельні Всесвіти, у кожному з яких є різні результати поведінки частки.

Паралельні Всесвіти

Тобто завдяки заплутуванню квантових частинок однієї з одною можна отримати безліч копій нашого Всесвіту, які створюються весь час. І всі ці Всесвіти однакові, за винятком невеликої різниці в якомусь випадковому квантовому процесі.

Виходить, що зараз, поки ви читаєте цей текст, у той же час це роблять точні копії вас у паралельній реальності. Але з невеликими квантовими відхиленнями.

Про квантову механіку й те, що таке квантова заплутаність Фокус уже писав у зв'язку з тим, що троє фізиків отримали Нобелівську премію цього року саме за експерименти із заплутаними фотонами.

Також Фокус писав про те, чи може існувати мультивсесвіт і як туди можна потрапити, якщо це взагалі можливо.