Італійський фізик-теоретик, основоположник теорії петлевої квантової гравітації карло ровеллі у своїй книзі під назвою “гельголанд” намагається пояснити шалено складну теорію квантової механіки, розглядаючи світ фотонів, електронів, атомів і молекул, який підпорядковується правилам, що йдуть врозріз з нашою повсякденною фізичною реальністю. Раніше ровеллі розробив математичні таблиці (“матриці”), щоб передбачити хвильову механіку електронів. Його робота незабаром була вдосконалена ервіном шредінгером і полом діраком. Нагадаю, що квантова теорія виникла зі спостережень гейзенберга і більш ранньої теорії відносності ейнштейна. До ейнштейна вчені вірили в передбачувану, детерміновану всесвіт, керовану годинниковим механізмом. Ньютонівської ідеї про абсолютний “істинний час«, невблаганно цокає у всесвіті, протистояла теорія ейнштейна про те, що єдиного» зараз «немає, скоріше, існує безліч»зараз”. Гейзенберг і його послідовники вважали, що ми не можемо знати сучасний стан світу у всіх деталях. Все, що нам дозволено-досліджувати світ за допомогою моделей невизначеності і ймовірності.

Наш світ, на думку італійського фізика-теоретика карло ровеллі, є квантовим.

” загадка квантової теорії в кінцевому рахунку може опинитися за межами нашого приблизного розуміння на землі. Але ньютонівська механіка, хоча і далеко не застаріла, більше не може пояснити кожен аспект світу, в якому ми живемо”, – пише ровеллі.

Квантова реальність

Квантова теорія пропонує нам побачити світ як гігантську котячу колиску відносин, де об’єкти існують тільки в термінах їх взаємодії один з одним. Ровеллі вважає, що теорія гейзенберга-це теорія про те, як речі «впливають» один на одного. Вона становить основу всіх сучасних технологій – від комп’ютерів до ядерної енергетики, лазерів, транзисторів і мрт-сканерів.

У своїх вигадках італійський фізик застосовує квантову теорію до різних філософій. Люди існують завдяки їх безперервній взаємодії один з одним; те ж саме відбувається з атомами і електронами.

Карло ровелли на лекції в римі / © marco tambara/wikipedia

Отже, візьмемо електрон, який випускається в точці а і виявляється в точці ст. Можна було б припустити, що електрон слід по траєкторії (як автомобіль з точки а в точку в), однак щоб пояснити експериментальні спостереження, гейзенберг відкинув поняття траєкторії електрона. А отримана в результаті квантова теорія має справу з ймовірностями і дозволяє розрахувати ймовірність знаходження електрона в точці b.

При цьому, ми нічого не знаємо про шлях, по якому рухається електрон. У своїй найсуворішій формі квантова теорія і зовсім заперечує будь-яку реальність електрона до тих пір, поки він не буде виявлений (що призводить деяких до твердження, що свідомий спостерігач якимось чином створює реальність).

Прихована реальність

З 1950-х років вчені намагалися привести квантову теорію у відповідність з вимогами класичної фізики, в тому числі відстоюючи «приховану» реальність, в якій електрон дійсно має траєкторію, або припускаючи, що електрон проходить всі можливі шляхи, але ці шляхи проявляються в різних світах. Але ровеллі відкидає ці спроби.

Натомість у своїй новій книзі (“гельголанд”) фізик пояснює “реляційну” інтерпретацію, в якій електрон, скажімо, має властивості лише тоді, коли він взаємодіє з чимось іншим. Коли електрон не взаємодіє, він позбавлений фізичних властивостей: ні положення, ні швидкості, ні траєкторії.

Ще більш радикальним є твердження ровеллі про те, що властивості електрона реальні тільки для об’єкта, з яким він взаємодіє, а не для інших об’єктів. “світ розколюється на безліч точок зору, які не допускають однозначного глобального бачення», – пише ровеллі.

Як пише financial times, квантову фізику не можна зробити абсолютно ясною, але ровеллі прекрасно забезпечує максимальну ясність, наскільки це можливо.

Очікування того, що об’єкти матимуть своє власне незалежне існування – незалежно від нас і будь – яких інших об’єктів-насправді є глибоко вкоріненим припущенням, яке ми робимо про світ. Це припущення бере свій початок у науковій революції 17 століття і є частиною того, що ми називаємо механістичним світоглядом. Згідно з цією точкою зору, світ подібний гігантському годинниковому механізму, частини якого управляються встановленими законами руху, – карло ровеллі, «гельголанд».

Щоб завжди бути в курсі останніх новин зі світу фізики і наукових досліджень, підписуйтесь на наш telegram-канал. Так ви точно не пропустите нічого цікавого!

Взаємодії об’єктів і простір-час

Отже, якщо розглядати простір і час як суму відстаней і тривалостей між усіма об’єктами і подіями світу і прибрати з рівняння вміст всесвіту, то ми автоматично «видалимо» і простір і час. Це “реляційний” погляд на простір-час: вони є лише просторовими та часовими відносинами між об’єктами та подіями. Реляційний погляд на простір і час був ключовим джерелом натхнення для ейнштейна, коли він розробив загальну теорію відносності.

Наше розуміння простору-часу навряд чи можна назвати повноцінним.

Ровеллі використовує цю ідею для розуміння квантової механіки. Він стверджує, що об’єкти квантової теорії, такі як фотон, електрон або інша фундаментальна частинка, є не чим іншим, як властивостями, які вони виявляють при взаємодії з іншими об’єктами – по відношенню до них. Ці властивості квантового об’єкта визначаються за допомогою експерименту і включають такі речі, як положення об’єкта, імпульс і енергія . Разом вони складають стан об’єкта.

Згідно реляційної інтерпретації ровеллі, ці властивості – це все, що є у об’єкта, а значить немає ніякої лежить в основі індивідуальної субстанції, яка “володіє” властивостями.

Як зрозуміти квантову теорію?

У своїй статті для the conversation ровеллі пропонує розглянути добре відому квантову головоломку кота шредінгера. Ми поміщаємо кішку в коробку з яким-небудь смертельним речовиною (наприклад, флакон з отруйним газом), що запускається квантовим процесом( наприклад, розпадом радіоактивного атома), і закриваємо кришку.

квантовий процес – це випадкова подія. Передбачити його неможливо, але ми можемо описати подію таким чином, щоб визначити різні шанси розпаду атома або його відсутності протягом певного періоду часу. Оскільки відкривши коробку ми вивільнимо газ з флакона, отже, і смерть кішки і її життя також є чисто випадковою подією .

Згідно квантової теорії, кіт ні мертвий, ні живий, поки ми не відкриємо коробку і не поспостерігаємо за системою. Залишається загадкою, яке було б кішці, якби вона не була ні живою, ні мертвою.

Але згідно реляційної інтерпретації, стан будь-якої системи завжди знаходиться по відношенню до будь-якої іншої системи. Таким чином, квантовий процес в коробці може мати невизначений результат по відношенню до нас, але певний результат для кішки.

Так що цілком розумно, що кішка для нас ні жива ні мертва, але в той же самий час може бути і мертвою і живою. для нас у всій цій історії реальний один факт і один факт реальний для кішки. коли ми відкриваємо коробку, стан кішки стає для нас певним, але кішка ніколи не була в невизначеному стані для себе. У реляційній інтерпретації глобального « “божественного” погляду на реальність е існує. Але що, в такому випадку, це говорить нам про природу реальність?

Швидше за все відповідь на питання про те, що таке квантова реальність, ми так і не дізнаємося. Але спробувати варто.

Ровеллі стверджує, що, оскільки наш світ в кінцевому підсумку квантовий, варто звернути увагу на його подібне сприйняття. Зокрема, такі об’єкти, ка, наприклад, улюблена книга, можуть володіти своїми властивостями тільки по відношенню до інших об’єктів, включаючи вас. На щастя, це також включає в себе всі інші предмети, такі як смартфон або кухонний шафа. Але незважаючи на свою уявну простоту, подібний погляд на світ – це драматичне переосмислення природи реальності.

З цієї точки зору світ являє собою складну мережу взаємозв’язків, так що об’єкти більше не мають власного індивідуального існування, незалежного від інших об’єктів, подібно нескінченній грі квантових дзеркал . Більш того, цілком можливо, що в основі цієї мережі немає незалежної”метафізичної” субстанції, що становить нашу реальність – – пише ровеллі.

Так що не виключено (як висловився сам ровеллі), що навколишня реальність, включаючи нас самих – ні що інше, як тонка і тендітна завіса, за якою … Немає нічого. А якщо додати до цього ще й загадку природи свідомості, то все стає ще складніше. До речі, докладніше про те, що таке свідомість, я розповідала в цій статті, рекомендую до прочитання.