Kuantum mekaniğinin harika sonucu: bilinç okyanusu ve paralel dünya, hangisini seçerdiniz?
Nasıl bir dünyadayız?
Bu soru yurtiçi ve yurtdışındaki filozoflar ve bilim adamları tarafından titizlikle araştırıldı ve henüz kesin bir cevap yok. Günümüzün modern insanları hala görelilik teorisini ve kuantum mekaniğini anlamıyorlarsa, en azından modern dünyadan ayrıldıklarını söyleyebilirler, çünkü artık internetten, yüksek hızlı iletişimden, yapay zekadan, genetik teknolojiden ve havacılık, derin deniz keşifleri ve hatta Nükleer bombalar, kitle imha silahları da dahil olmak üzere, bunların tümü görelilik ve kuantum mekaniğindeki temel araştırmalar temelinde geliştirildi.
Bu nedenle, yaşayan dünyamız hakkında daha derin bir anlayışa sahip olmak için her birimiz modern insanın bilimi popülerleştirmesi gerekir.
Görelilik ve kuantum mekaniği birlikte modern fiziğin iki temel direği olarak kabul edilir.
Einsteinın görelilik teorisi bizi Newtonun klasik fizik dünyasından kurtardı. Uzay ve zamanın değiştirilebildiği bir dünyayı tanımladı. Madde ve enerji birbirine dönüştürülebilir, yani ünlü kütle-enerji denklemi: E = mc, Atom bombası böylece yaratıldı ve o zamandan beri dünya savaşı ve barışının modelini değiştirdi. Einstein, yerçekiminin uzayın çarpıtılmasından kaynaklandığını ve uzayın bozulmasının sebebinin yıldızlar ve kara delikler gibi devasa nesnelerin varlığından kaynaklandığını kesin kanıtlarla ortaya çıkardı.
Kuantum mekaniği, kara cisim radyasyonunu incelerken Planck tarafından önerilmiş ve Einstein, Bohr, De Broglie, Schrodinger, Heisenberg, Pauli, Born, Dirac ve diğerleri tarafından sürekli olarak geliştirilmiştir. Bugün, kuantum mekaniği tamamen değişmiştir. İnsanların maddenin bileşimini anlaması. Mikroskobik dünyada, parçacıklar toplar değil, sürekli zıplayan olasılıklı bulutlardır.Sadece bir konumda varolmakla kalmaz, bu parçacıkların davranışı daha çok bir "dalga" gibidir.
Kuantum mekaniği ve klasik mekanik arasındaki önemli bir farkKlasik mekanikte, bir fiziksel sistemin konumu ve momentumu sonsuz hassasiyetle belirlenebilir ve tahmin edilebilir. En azından teoride, ölçümün sistemin kendisi üzerinde hiçbir etkisi yoktur ve sonsuz hassasiyetle gerçekleştirilebilir. Kuantum mekaniğinde, ölçüm sürecinin kendisi sistemi etkiler.
Belirsizlik ilkesi
Heisenberg ilk olarak 1927'de mikroskobik bir parçacığın belirli fiziksel niceliklerinin (konum ve momentum veya azimut ve momentum momentinin yanı sıra zaman ve enerji vb.) Aynı anda belirli bir değere sahip olamayacağını öne sürdü. , Diğer miktarın belirsizliği o kadar büyük olur.
Klasik mekanikte, her bir parçacığın konumu ve momentumu tamamen bilinir ve yörüngeleri tahmin edilebilir. Ölçüm yoluyla her partikül belirlenebilir. Kuantum mekaniğinde, her parçacığın konumu ve momentumu bir dalga işlevi ile ifade edilir, bu nedenle, birkaç parçacığın dalga işlevleri üst üste geldiğinde, "her parçacığı etiketleme" uygulaması anlamını yitirir.
Kuantum dolanıklığı
Dolaşık parçacıklar, ortak sezgiye ters düşen şaşırtıcı özelliklere sahiptir. Örneğin, bir parçacığın ölçümü, tüm sistemin dalga paketinin anında çökmesine neden olabilir, böylece ölçülen parçacıkla dolanmış olan başka bir uzak parçacığı da etkileyebilir.
Mikroskobik kuantumdan makroskopik evrene1954'te, Max Bonn'a yazdığı bir mektupta Einstein, makroskopik nesnelerin konumlarının kuantum mekaniği perspektifinden nasıl açıklanacağını önerdi.
Bu sorunun bir başka örneği, Schrödingerin kedi düşünce deneyidir.
Deney şuna benzer: bir kutuda bir kedi ve az miktarda radyoaktif madde var. Bundan sonra, radyoaktif maddenin çürümesi ve kediyi öldürmek için zehirli gaz salması olasılığı% 50, radyoaktif malzemenin çürümemesi ve kedinin hayatta kalması ihtimali% 50'dir.
Klasik fiziğe göre bu iki sonuçtan birinin kutuda gerçekleşmesi gerekir ve dışarıdaki gözlemci kutuyu açarak ancak kutunun içindeki sonucu bilebilir. Kuantum dünyasında, kutu kapatıldığında, tüm sistem her zaman belirsiz bir dalga durumunu sürdürür, yani kedinin yaşamı ve ölümü üst üste gelir. Kedinin ölü mü diri mi olduğu ancak kutu açıldıktan sonra belirlenebilir.
1970'lere kadar insanlar, yukarıdaki düşünce deneylerinin aslında pratik olmadığını anlamaya başladılar çünkü çevre çevre ile kaçınılmaz etkileşimi görmezden geldiler. Gerçekler, üst üste binen durumun çevredeki ortamdan çok kolay etkilendiğini kanıtladı. Örneğin, çift yarık deneyinde, elektronların veya fotonların hava molekülleri ile çarpışması veya radyasyon emisyonu, kırınım oluşumu için kritik olan durumlar arasındaki faz ilişkisini etkileyebilir. Kuantum mekaniğinde bu fenomene kuantum dağılımı denir.
Sistemin durumu ile çevredeki çevrenin etkisi arasındaki etkileşimden kaynaklanır. Bu etkileşim, her bir sistem durumunun çevresel durumla karışması olarak ifade edilebilir. Sonuç, üst üste binmenin yalnızca tüm sistem düşünüldüğünde (yani, deneysel sistem + çevresel sistem) geçerli olması ve deneysel sistemin yalnızca sistem durumu ayrı olarak ele alındığında, bu sistemin yalnızca "klasik" dağılımının kalmasıdır.
Kuantum dünyası çok belirsiz ve tuhaf, ama gerçekten teorik bir türetmedir ve hepsi deneylerle doğrulanamasa da birçok deneysel doğrulama vardır. Peki fotonların ve elektronların çift yarık deneyini ve Schrödinger'in kedi düşünce deneyini nasıl açıklayabiliriz?
Kopenhag açıkladı: bilincin katılımı
Fizikteki ünlü "tek elektronlu çift yarık girişim" deneyi, mikroskobik parçacık hareketinin belirsizliği ve rastlantısallığının somut örneğidir. Bu deneyde, tek bir elektron aslında çift yarıktan geçtikten sonra müdahale etti. Klasik mekanik açısından bir elektron bir seferde sadece bir yarıktan geçebilir ve aynı anda iki yarıktan geçip müdahale etmesi imkansızdır.
Bununla birlikte, bilim adamları bir elektronun bir aletten hangi yarıktan geçtiğini belirlemeye çalıştıklarında, elektron her zaman bunlardan birinde bulunacaktır. İki cihaz aynı anda elektronları tespit etmeyecek ve elektronlar bir seferde yalnızca bir yarıktan geçebilirler. Ölçücünün gözlemsel davranışı elektronun hareket durumunu değiştirmiş gibi görünüyor. Bu anormal fenomenin açıklaması nedir? Fizikçi Bohr ünlü "Kopenhag yorumunu" önerdi: İnsanlar gözlemlemediğinde, elektronlar İki yarık pozisyonunun var olma olasılığı vardır; ancak ölçüldüğünde, örneğin elektron sol yarık konumunda ölçülürse, elektronun doğru bir konumu vardır.Bu noktada olasılığı 1 ve diğer noktaların olasılığı 0'dır. . Başka bir deyişle, elektronun dalga fonksiyonu ölçüm anında bu noktaya "çöker".
Bohr, gözlemciyi ve bilincini kuantum mekaniğine sokarak, onu mikroskobik parçacıkların hareket durumuyla ilişkilendirdi. Ancak gözlemci ve "çöküş" açıklaması çok açık ve ikna edici değil ve birçok bilim adamı tarafından da sorgulandı. Örneğin, çöküş nasıl oluyor, bir anda mı oluyor yoksa fotonlar insanların gözlerine girip retinadaki elektriksel uyarıları uyardıktan sonra mı başlıyor?
Çok dünyalı açıklama: paralel evrenler
Sözde "çöküş" ve "gözlemci" yi atlamanın ve gözlemcinin öznel bileşenini ortadan kaldırmanın bir yolu var mı?
Everett cesur bir fikir ortaya attı: Dalga fonksiyonu "çökmezse", doğrusal olarak artmaya devam etmelidir. Başka bir deyişle, yukarıdaki deneydeki elektronlar, yeniden gözlemden sonra bile hala sol / sağ yarığın üst üste binmiş durumundadır.
Everett ayrıca şunu önerdi: İnsanların dünyası da üst üste biniyor.Elektronlar çift yarıktan geçtiklerinde, süperpozisyon durumunda olan sadece elektronlar değil, aynı zamanda tüm dünya.
Başka bir deyişle, elektron çift yarıktan geçtiğinde üst üste binmiş iki dünya ortaya çıkar.Bir dünyada elektron sol yarıktan, diğer dünyada elektron sağ yarıktan geçer. Dikmek.
Bu şekilde, dalga fonksiyonunun rastgele sol veya sağı seçmek için "çökmesi" gerekmez, çünkü iki dünyanın üst üste binmesi olarak görünür: bir dünyada yaşayan insanlar elektronların içlerinde soldaki yarıktan geçtiğini bulurlar ve diğerinde Bir dünyada insanların gözlemlediği elektronlar sağ taraftadır.
"Schrödinger'in Kedisi" durumunda Everett, her iki kedinin de gerçek olduğuna dikkat çekti. Canlı bir kedi ve ölü bir kedi var, ancak farklı dünyalarda bulunuyorlar.
Soru, kutudaki salıcı atomun bozunup bozulmaması değil, hem bozunması hem de bozulmamasıdır. Gözlemci kutunun içine baktığında, tüm dünya kendisinin iki versiyonuna ayrılır. İki versiyon diğer tüm açılardan aynıdır. Tek fark, bir versiyonda atomun bozunması ve kedinin ölmesidir; diğer versiyonda atom bozulmaz ve kedinin hala hayatta olmasıdır.
Bahsettiğimiz "atom bozulur, kedi ölür; atom bozunmaz, kedi hala yaşar" gibi bu iki dünya, tıpkı iki paralel dünya gibi birbirlerinden tamamen bağımsız olarak paralel olarak gelişecektir. Kuantum süreci Everett'in avangart "çoklu dünya yorumu" olan "iki dünya" yaratır.
Bu açıklamanın avantajı şudur: Schrödinger denklemi her zaman geçerlidir ve dalga fonksiyonu asla çökmez, bu nedenle temel teoriyi basitleştirir. Sorun şu ki, varsayım çok tuhaf ve ödenen bedel, bu paralel dünyaların hepsinin eşit derecede gerçek olmasıdır. Bazılarının şöyle demesi şaşırtıcı değildir: "Bilim tarihinde çok dünyalı açıklama, şüphesiz şu anda ortaya konulan en cesur ve en iddialı teoridir."
Kuantum mekaniğinin gelişimi, insanların maddenin yapısı ve etkileşimi konusundaki anlayışında devrim yarattı. Yerçekimine ek olarak, diğer temel fiziksel kuvvetler kuantum alan teorisi ile tanımlanabilir.
Kuantum mekaniğinin iki yorumundan hangisi doğrudur? Ya da her ikisi de doğru mu? Fizik bugün hala sonuçsuz mu? Bilim çıkmaza girmiş görünüyor. Bilimin önünde bilimin yolunu tıkayan devasa bir ekran var ama insanın nihai gerçeği keşfetme hızı asla durmayacak. !
