Несподіваний поворот у квантовій фізиці: 80 років рукопис Шредінгера зберігав таємницю

Понад 80 років у одній з австрійських бібліотек зберігався рукопис, написаний одним із засновників квантової фізики — Ервіном Шредінгером. Цей тристорінковий документ виявили вчені з Женевського університету, і в ньому міститься інформація про одну з найгостріших суперечок у квантовій механіці. Цей забутий рукопис дозволяє по-новому поглянути на те, що сам Ервін Шредінгер думав про природу реальності. Стаття опублікована на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert.

У класичній фізиці поняття справжньої випадковості не існує. Навіть підкидання монети підпорядковується фізичним законам, які, теоретично, дають змогу передбачити результат цього кидка.

Це явище називається детермінізмом. Це концепція, згідно з якою будь-яка подія у класичному світі зумовлена попередніми умовами, навіть якщо нам невідомі всі ці умови. По суті, жодна подія чи явище не буває випадковим.

Але квантова механіка діє за зовсім іншими правилами. На квантовому рівні поведінку елементарних частинок можна описати лише з точки зору ймовірностей. Ми здатні з неймовірною точністю розрахувати ймовірність того чи іншого результату подій, але передбачити, як саме поведеться конкретна частинка, неможливо.

І тут виникає питання: чи є Всесвіт випадковим на фундаментальному рівні, чи існують певні приховані чинники, що визначають поведінку частинок, які квантова механіка поки що не враховує? Ці гіпотетичні приховані чинники називають прихованими змінними. Тобто це невідомі властивості або умови, розуміння яких дозволило б фізикам передбачати квантову поведінку окремих частинок.

На початку 1930-х, а потім і в першій половині 1940-х років з’явилася серія наукових статей відомих математиків і фізиків, які вказували на те, що такі приховані змінні не можуть існувати. Вчені доводили, що квантова випадковість є справжньою, і жоден обсяг додаткової інформації не дозволив би зробити окремі результати передбачуваними.

У 1944 році Ервін Шредінгер написав рукопис, який залишався забутим протягом 80 років. Фізик розробив математичну модель, у якій результат подій залежав як від прихованої змінної частинки, так і від умов, що на неї впливають. Ця модель дозволяла відтворити ймовірності, передбачені квантовою механікою, не вимагаючи при цьому, щоб кожна окрема взаємодія була випадковою. Його модель можна було використовувати для отримання прогнозів щодо подальшої поведінки частинки.

Шредінгер прагнув захистити детермінізм не тому, що сам був його переконаним прихильником. Він лише відстоював саму можливість детермінізму, спростовуючи твердження про те, що він у принципі неможливий. Чому Шредінгер не опублікував свій рукопис, залишається загадкою.

Варто зазначити, що ще в 1920-х роках, до того, як сформувалася квантова механіка, Шредінгер стверджував, що закони природи можуть не визначатися якимось прихованим механізмом із цілком передбачуваних подій. Він навіть називав класичний детермінізм "філософським забобоном". Судячи з неопублікованого рукопису, до 1940-х років його позиція принципово не змінилася, як не змінювалася вона й надалі.

Інші новини науки

• Фізики відтворили Великий вибух на Землі: що сталося в першу секунду існування Всесвіту.