Паралелни светове обясняват квантовите явления

Повече от век на учените е известно, че всички явления във физиката не могат да бъдат обяснени с една теория.

В света на масивните обекти царуват класическата механика и теорията на относителността на Айнщайн, докато микроскопичните обекти – като елементарните частици, се подчиняват на законите на квантовата механика.

Този разкол на науката отдавна вълнува физиците, които постоянно предприемат опити да формулират така наречената теория на всичко, за да отворят вратите към света на новата физика.

Сега учените теоретици са формулирали необичайна хипотеза, която би могла да обясни хармонията на класическата и квантовата физика – множествени паралелни светове, всеки от които работи по законите на обикновената механика, периодично се докосват и тук възникват квантови явления.

Така например може елегантно да се обясни странното квантово явление, наречено суперпозиция, при което частицата може да приема две или дори няколко състояния едновременно, докато не се намеси наблюдател и не измери системата.

„Нашата хипотеза представлява фундаментален скок напред от предишните интерпретации на явленията от квантовия свят“, казва водещият автор на изследването Хауърд Вайсман от университета Грифит в Бризбейн, Австралия.

Предишните опити да се примирят класическата и квантовата механика се заключават в създаването на различни математически структури. Една от най-старите интерпретации представя класическия свят като следствие на съществуването на множествени квантови светове.

Този теоретичен подход за няколко едновременно съществуващи свята, известен като интерпретация на паралелните светове, е описан през 1950 година от американския теоретик Хю Еверет.

За разлика от хипотезата на Еверет, който смята, че паралелните светове не се докосват и не контактуват помежду си, формулировката на Вайсман и колегите му предполага, че съществуващите класически светове се намират в контакт един с друг и постоянно си взаимодействат.

Сам по себе си всеки свят се подчинява на законите на класическата Нютонова физика. Но взаимодействията на тези светове пораждат явления, които физиците обикновено приписват на квантовия свят. Учените се опитали да опишат математически тези взаимодействия.

Например в квантовата физика съществува такова явление, което се нарича тунелен ефект – частица с квантови свойства, например фотон, преминава през някаква енергийна бариера, а собствената ѝ енергия е по-малка от енергията на бариерата, която е необходимо да преодолее. Класическата механика не може да обясни това явление, но в квантовия свят то се среща често.

Вайсман казва, че според неговия сценарий, когато двата класически свята се приближават към енергийната бариера от различни страни, то един от тях ще се ускорява, а другият в крайна сметка ще отскочи назад. По такъв начин движещият се свят ще премине през, изглежда, непреодолимата бариера и отстрани това ще изглежда като квантово тунелиране на частици.

Физиците описват няколко други примера на квантови явления, които също могат да бъдат обяснени с контакти на паралелни класически светове. Според техния модел 41 взаимодействащи свята могат да доведат до квантова интерференция, която се наблюдава в прочутия експеримент с двата процепа на Томас Юнг.

Напомняме, че в хода на този експеримент частици светлина се пропускат към екран, като на пътя им има два процепа. Според идеята една неделима частица не може да се размножи и да премине през двата процепа едновременно, тя трябва да премине само през единия от тях.

Точно така се случва, ако има наблюдател, който регистрира през кой процеп е преминал всеки фотон. Но ако няма наблюдател и детектор, то частиците светлина ще се държат като вълна и ще оставят на екрана интерференционна рисунка, характерна за вълната. Именно така била потвърдена квантовата двойствена корпускулярно-вълнова природа на светлината.

„Разбира се, не сме успели да отговорим на абсолютно всички загадки на квантовия и класическия свят, ние само твърдим, че някои квантови явления могат да бъдат обяснени с взаимодействието на паралелни класически светове. Нашата хипотеза още не може да обясни явлението квантово заплитане, но работим над това“, разказва Вайсман в сп. Physical Review X.

В бъдеще екипът на учения планира да привлече към работата си повече теоретици и да изясни какви условия и сили се изискват за осъществяване на контакта на паралелните светове. А по-късно предстои изследователите да измислят експеримент, който на практика би могъл да потвърди верността на техния подход.