Реалност или илюзия? Физици откриха квантовата множественост на света

Учените откриха нов поглед върху квантовата физика, свързан с концепцията за квантовите референтни рамки. Идеята за референтните рамки отдавна се използва в класическата физика – от Галилей и Нютон до теориите на относителността на Айнщайн, където е показано, че пространството и времето са променливи и подлежат на деформация.

Въпреки това тази концепция остана до голяма степен пренебрегната в квантовата механика – досега.

Един класически пример илюстрира значението на референтните рамки: представете си платформа, от която се наблюдава движението на количка. Ако момиче в количката изпусне топка, тя ще падне вертикално надолу за нея. От гледна точка на наблюдателя на платформата обаче топката описва дъга. Тази разлика се дължи на различните отправни рамки: едната, прикрепена към количката и другата, прикрепена към платформата.

В квантовата механика често се приемаше, че наблюдателите се намират в една обща референтна рамка – факт, който сега се преразглежда. Нови изследвания показват, че самите референтни рамки могат да бъдат в суперпозиция – състояние, при което даден обект се намира едновременно на повече от едно място. Например, ако референтна рамка А е свързана с квантов обект, който има вероятност да се намира на различни места, то за референтна рамка В системата А изглежда „размита“ в пространството. По този начин относителни свойства като суперпозиция и заплитане зависят от избора на референтна рамка.

//ОЩЕ ПО ТЕМАТА:

Революция във възприятието: Как квантовите референтни рамки променят представата ни за реалността

Изследванията на Часлав Брукнер и неговите колеги разкриха нови аспекти на квантовите явления. По-специално, беше доказано, че изборът на референтна рамка влияе върху това кои системи изглеждат заплетени или в суперпозиция. Например, две референтни рамки могат да бъдат свързани по такъв начин, че едната от тях да изглежда в суперпозиция само спрямо другата, но не и в абсолютен смисъл.

Тези открития могат да хвърлят светлина върху фундаментални проблеми на квантовата физика. Един от ключовите въпроси е проблемът за взаимодействието между квантовата механика и гравитацията.

Общата теория на относителността на Айнщайн разглежда гравитацията като изкривяване на пространство-времето от масивни обекти, но какво се случва, ако самият масивен обект е в квантова суперпозиция? Отговорът на този въпрос може да бъде възможен с помощта на квантовите референтни рамки, въведени за първи път през 1984 година, при които обектът заема определено положение спрямо една от тях, което позволява да се изчисли неговото гравитационно поле.

Използването на квантови референтни рамки може да реши проблеми, които преди това са се смятали за нерешими. Например, експериментите с поставяне на малки маси в състояние на суперпозиция могат да станат по-разбираеми благодарение на новите подходи към описанието на тези системи.

Въпреки това квантовите референтни рамки продължават да бъдат предизвикателство в тази област. За разлика от класическите референтни рамки, при които трансформациите между тях са обратими, това свойство не винаги е изпълнено за квантовите системи. Освен това все още не съществува единен подход за дефиниране и превеждане между различни квантови референтни рамки. Различни групи изследователи предлагат свои собствени методи, които на пръв поглед изглеждат разумни, но често са несъвместими помежду си.

Независимо от това, тази насока на изследване може да се окаже ключова за разбирането на квантовия свят. Изследванията вече са започнали, но все още предстои дълъг път за разрешаване на парадоксите в пресечната точка на класическата и квантовата физика.