Кот Шредингера объединяет теорию относительности и квантовую механику: что выяснили физики

Согласно новому исследованию, опубликованному в издании Journal of High Energy Physics, ученые представили новую теорию, которая может объяснить почему квантовые частицы могут существовать более чем в одном состоянии одновременно, а крупные объекты – нет. Для этого они внесли изменения в парадокс кота Шредингера. Это новое решение парадокса может позволить квантовой механике и теории относительности Эйнштейна объединиться, ведь пока они не совместимы между собой, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Состояние суперпозиции

Согласно законам квантовой механики, физические объекты могут существовать одновременно в разных состояниях. То есть они могут находиться в двух местах одновременно или иметь одновременно разную скорость. Любая физическая система остается в такой суперпозиции до тех пор, пока не проведены измерения ее состояния. То есть только после того, как будет измерено состояние системы можно узнать, какое это состояние. Резкие изменения состояния называются разрушением суперпозиции.

Парадокс Шредингера

Эрвин Шредингер предложил эту теорию еще 91 год назад и именно тогда возник знаменитый парадокс с котом, который был назван котом Шредингера. Парадокс состоит в том, что животное находится в закрытой коробке одновременно живым и мертвым до тех пор, пока коробка не откроется и не станет понятно, что именно с котом произошло. Таким образом будет разрушено состояние кота.

Хотя законы квантовой механики справедливы для элементарных частиц, более крупные объекты все же ведут себя в соответствии с классической физикой, как и предсказывает общая теория относительности Эйнштейна. То есть крупные объекты никогда не наблюдались в состоянии суперпозиции.

Описать всю Вселенную с помощью квантовой теории почти невозможно, ведь она выглядит полностью в соответствии с классической физикой и у нее нет внешнего наблюдателя, который мог бы зафиксировать изменение ее состояния и сказать, в каком именно состоянии она находится.

Может ли Вселенная находится в состоянии суперпозиции?

По словам авторов исследования, главный вопрос заключается в том, может ли Вселенная находится в состоянии суперпозиции? Наблюдения за космосом показывают, что это невозможно и все соответствует теории относительности Эйнштейна. Но что тогда разрушает суперпозицию?

Для того чтобы получить ответ на этот вопрос, физики предложили изменения уравнения Шредингера, которое определяет, как все состояния, в том числе, которые находятся в суперпозиции, развиваются с течением времени. Ученые добавили новые компоненты, которые показывают, как система взаимодействует сама с собой, что приводит к разрушению суперпозиции.

Эти изменения мало влияют на такие квантовые системы, как атомы и молекулы, но позволяют более крупным системам, таким как сама Вселенная, разрушаться через частые промежутки времени. Таким образом системы получают определенные значения, которые соответствуют наблюдениям за космосом.

Усовершенствованная версия квантовой физики

Новую теорию можно назвать усовершенствованной версией квантовой физики. В ней авторы исследования устранили различие между объектами, которые измеряются и тем, чем их измеряют. Вместо этого физики предполагают, что состояние каждой системы через определенные промежутки времени подвергается спонтанному разрушению, что приводит к приобретению определенных значений некоторых ее свойств.

По словам ученых, в крупных системах часто происходят спонтанные разрушения и таким образом они соответствуют классической физике. Когда с такими система взаимодействуют субатомные частицы, то они становятся частью систем и это приводит к быстрому разрушению их состояния, и они приобретают определенные значения. Это можно сравнить с внешним измерением их состояний.

Кот Шредингера одновременно мертвый или живой

По словам физиков, любая система спонтанно находится либо в одном состоянии, либо происходит разрушение ее состояния без каких-либо действий со стороны внешних объектов. Таким образом вместо того, чтобы говорить о том, что кот Шредингера одновременно и мертвый, и живой, ученые считают, что нужно говорить, что он мертвый или живой.

Новая теория может объяснить, почему геометрия пространства-времени не существует в состоянии суперпозиции и подчиняется уравнениям теории относительности. По словам ученых, их теория описывает квантовую Вселенную, которая в конечном итоге разрушилась и стала выглядеть в соответствии с предсказаниями Эйнштейна.

Модели спонтанного разрушения могут объяснить возникновение классической Вселенной из квантовой суперпозиции Вселенных, где каждая из этих Вселенных имеет различную геометрию пространства-времени, говорят физики.

Как уже писал Фокус, в центрах галактик черные дыры устраивают нечто невероятное. Ученые считают, что вокруг сверхмассивных черных дыр происходят столкновения черных дыр меньшего размера.

Также Фокус писал о том, что впервые получено изображение превращения одиночных атомов в квантовые волны.