Sommige interpretaties van de kwantummechanica suggereren dat ons hele universum wordt beschreven door een enkele globale golffunctie die zich voortdurend splitst en vermenigvuldigt, en een nieuwe realiteit produceert voor elke mogelijke kwantuminteractie. Dit is een zeer gewaagde uitspraak. Dus hoe komen we daar?
Een van de vroegste realisaties in de geschiedenis van de kwantummechanica is dat materie een golfachtige eigenschap heeft. De eerste die dit suggereerde was de Franse natuurkundige Louis de Broglie, die beweerde dat aan elk subatomair deeltje een golf is gekoppeld, net als Licht kan werken als een deeltje en een golf.
Dit extreme idee werd snel bevestigd door andere natuurkundigen, vooral in de experimenten waarin het werd uitgevoerd elektronen Verspreide dunne chips voordat ze op het doel landden. De manier waarop de elektronen werden verstrooid, was meer kenmerkend voor de golf dan voor het deeltje. Maar toen rees de vraag: wat is precies een materiegolf? Hoe ziet het eruit?
Verwant: Leven we in een kwantumwereld?
Vroege kwantumtheoretici zoals Erwin Schrödinger geloofden dat de deeltjes zelf in de vorm van een golf de ruimte in werden gesmeerd. Hij ontwikkelde zijn beroemde vergelijking om het gedrag van die golven te beschrijven, die nog steeds wordt gebruikt. Maar het idee van Schrödinger stuitte op verdere experimentele tests. Hoewel het elektron zich bijvoorbeeld gedraagt als een mid-flight-golf, daalt het als het een doel raakt, als een enkel gecomprimeerd deeltje, dus het kan niet echt uitzetten in de ruimte.
In plaats daarvan begon er een alternatieve verklaring te ontstaan. Tegenwoordig noemen we het de Kopenhagen-interpretatie van de kwantummechanica, en het is verreweg de meest populaire interpretatie onder natuurkundigen. In dit model bestaat de golffunctie – de naam die natuurkundigen de golfachtige eigenschap van materie geven – niet echt. In plaats daarvan is het een wiskundige manier die we gebruiken om een wolk van kwantummechanische mogelijkheden te beschrijven waar we een subatomair deeltje zouden kunnen vinden de volgende keer dat we ernaar op zoek gaan.
wirwar kettingen
Maar de interpretatie van Kopenhagen kampt met verschillende problemen. Zoals Schrödinger zelf opmerkte, is het onduidelijk hoe de golffunctie gaat van een wolk van mogelijkheden vóór de meting naar de loutere afwezigheid van het moment waarop we waarnemen.
Dus misschien is er iets belangrijkers aan de golffunctie. Ze kunnen net zo echt zijn als alle deeltjes zelf. De Broglie was de eerste die dit idee opperde, maar sloot zich uiteindelijk aan bij het kamp van Kopenhagen. Latere natuurkundigen, zoals Hugh Everett, bekeken het probleem opnieuw en kwamen tot dezelfde conclusies.
Door de golffunctie echt te maken, wordt dit schalingsprobleem in de Kopenhagen-interpretatie opgelost, omdat het voorkomt dat de schaling dit superspecifieke proces is dat de golffunctie vernietigt. In plaats daarvan is wat we een schaling noemen eigenlijk gewoon een lange reeks kwantumdeeltjes en golffuncties die interageren met andere kwantumdeeltjes en golffuncties.
Als je een detector bouwt en er elektronen op schiet, bijvoorbeeld op subatomair niveau, weet het elektron niet dat het wordt gemeten. Het raakt gewoon de atomen op het scherm, dat een elektrisch signaal (gemaakt van meer elektronen) door een draad stuurt, dat interageert met een scherm, dat fotonen uitzendt die botsen met de deeltjes in je ogen, enzovoort.
In deze afbeelding heeft elk deeltje zijn eigen golffunctie, en dat is alles. Alle deeltjes en alle golffuncties werken op elkaar in zoals ze normaal doen, en we kunnen de instrumenten van de kwantummechanica (zoals de Schrödinger-vergelijking) gebruiken om voorspellingen te doen over hoe ze zich gedragen.
globale golffunctie
Maar kwantumdeeltjes hebben een heel interessante eigenschap vanwege hun golffunctie. Wanneer twee deeltjes op elkaar inwerken, botst niet alleen de ene met de andere; Voor een korte periode overlappen hun golffuncties elkaar. Als dat gebeurt, kun je geen twee afzonderlijke golffuncties meer hebben. In plaats daarvan zou je een enkele golffunctie moeten hebben die beide deeltjes tegelijkertijd beschrijft.
Wanneer de deeltjes hun eigen weg gaan, behouden ze nog steeds deze uniforme golffunctie. Natuurkundigen noemen dit proces Kwantumverstrengeling – Wat of wat? Albert Einstein Het wordt ‘spookachtige actie op afstand’ genoemd.
Wanneer we alle stappen van de meting nalopen, komt er een reeks verstrengelingen naar voren die worden veroorzaakt door de interferentie van de golffuncties. Het elektron raakt verstrikt met de atomen in het scherm, dat verstrikt raakt met de elektronen in de draad, enzovoort. Zelfs de deeltjes in onze hersenen zijn ermee verstrikt een landmet al het licht dat van onze planeet komt en gaat, naar elk deeltje in het universum dat verstrengeld is met elk ander deeltje in het universum.
Bij elke nieuwe verstrengeling heb je één golffunctie die alle verzamelde deeltjes beschrijft. Dus de voor de hand liggende conclusie van het realiseren van de golffunctie is dat er maar één golffunctie is die het hele universum beschrijft.
Dit wordt de “vele werelden”-interpretatie van de kwantummechanica genoemd. Het krijgt deze naam als we vragen wat er gebeurt tijdens het monitoringproces. In de kwantummechanica weten we nooit zeker wat een deeltje zal doen – soms kan het omhoog gaan, soms naar beneden, enz. In deze interpretatie, elke keer dat een kwantumdeeltje interageert met een ander kwantumdeeltje, splitst de globale golffunctie zich in meerdere secties, met verschillende universums die elk van de verschillende mogelijke uitkomsten bevatten.
en dat is Hoe een multiversum te krijgen?. Door simpelweg met elkaar verstrengelde kwantumdeeltjes te werken, krijg je steeds weer meerdere kopieën van het universum dat zich steeds opnieuw vormt. Elk is identiek, behalve een klein verschil in een willekeurig kwantumproces. Dit betekent dat er meerdere versies van jou zijn die dit artikel nu aan het lezen zijn, allemaal vrij gelijkaardig, behalve enkele subtiele kwantitatieve details.
Deze interpretatie heeft ook moeilijkheden – bijvoorbeeld, hoe ontvouwt deze splitsing zich in de werkelijkheid? Maar het is een radicale manier om het universum te zien en een demonstratie van hoe krachtig kwantummechanica is als een theorie – wat begon als een manier om het gedrag van subatomaire deeltjes te begrijpen, kan de eigenschappen van het hele universum beheersen.
Volg ons op Twitter Tweet insluiten (Opent in een nieuw tabblad) of op Facebook (Opent in een nieuw tabblad).
“Social media fanaat. Fanatieke bacon fanaat. Wannabe popcultuur fan. Communicator. Gecertificeerd schrijver.”
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/25594197/Genki_TurboCharger_Hero.jpg "Deze 100W GaN-oplader is dun en opvouwbaar")
More Stories
Wanneer zullen de astronauten lanceren?
Volgens fossielen werd een prehistorische zeekoe opgegeten door een krokodil en een haai
De Federal Aviation Administration schort vluchten van SpaceX op nadat een vlammende raket tijdens de landing neerstort