Einige Interpretationen der Quantenmechanik legen nahe, dass unser gesamtes Universum durch eine einzige globale Wellenfunktion beschrieben wird, die sich ständig aufspaltet und multipliziert, wodurch für jede mögliche Quanteninteraktion eine neue Realität entsteht. Das ist eine sehr gewagte Aussage. Wie kommen wir also dorthin?
Eine der frühesten Erkenntnisse in der Geschichte der Quantenmechanik ist, dass Materie eine wellenartige Eigenschaft hat. Der erste, der dies vorschlug, war der französische Physiker Louis de Broglie, der argumentierte, dass jedes subatomare Teilchen eine damit verbundene Welle hat, genau wie Licht kann wie ein Teilchen und eine Welle wirken.
Diese extreme Idee wurde schnell von anderen Physikern bestätigt, insbesondere in den Experimenten, in denen sie durchgeführt wurde Elektronen Verstreute dünne Chips vor der Landung auf dem Ziel. Die Streuung der Elektronen war charakteristischer für die Welle als für das Teilchen. Doch dann tauchte eine Frage auf: Was genau ist eine Materiewelle? Wie sieht es aus?
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Frühe Quantentheoretiker wie Erwin Schrödinger glaubten, dass die Teilchen selbst in Form einer Welle ins All geschmiert würden. Er entwickelte seine berühmte Gleichung, um das Verhalten dieser Wellen zu beschreiben, die noch heute verwendet wird. Aber Schrödingers Idee widersprach weiteren experimentellen Tests. Obwohl sich beispielsweise das Elektron wie eine Welle im Flug verhält, sinkt es beim Auftreffen auf ein Ziel als einzelnes komprimiertes Teilchen ab, sodass es sich nicht wirklich im Raum ausdehnen kann.
Stattdessen tauchte eine alternative Erklärung auf. Heute nennen wir es die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik, und es ist bei weitem die beliebteste Interpretation unter Physikern. In diesem Modell existiert die Wellenfunktion – wie Physiker die wellenartige Eigenschaft der Materie nennen – nicht wirklich. Stattdessen ist es eine mathematische Methode, die wir verwenden, um eine Wolke von quantenmechanischen Möglichkeiten zu beschreiben, wo wir bei der nächsten Suche ein subatomares Teilchen finden könnten.
Gewirr Ketten
Aber die Kopenhagener Interpretation leidet unter mehreren Problemen. Wie Schrödinger selbst betonte, ist unklar, wie die Wellenfunktion von einer Wolke von Möglichkeiten vor der Messung zur bloßen Abwesenheit des Moments, in dem wir beobachten, übergeht.
Vielleicht gibt es also etwas Wichtigeres für die Wellenfunktion. Sie können so real sein wie alle Teilchen selbst. De Broglie war der erste, der diese Idee vorschlug, schloss sich aber schließlich dem Kopenhagener Lager an. Nachfolgende Physiker wie Hugh Everett betrachteten das Problem erneut und kamen zu denselben Schlussfolgerungen.
Die Wellenfunktion real zu machen, löst dieses Skalierungsproblem in der Kopenhagener Interpretation, weil es verhindert, dass die Skalierung dieser superspezifische Prozess ist, der die Wellenfunktion zerstört. Stattdessen ist das, was wir eine Skalierung nennen, wirklich nur eine lange Reihe von Quantenteilchen und Wellenfunktionen, die mit anderen Quantenteilchen und Wellenfunktionen interagieren.
Wenn Sie einen Detektor bauen und Elektronen darauf schießen, sagen wir auf subatomarer Ebene, weiß das Elektron nicht, dass es gemessen wird. Es trifft einfach auf die Atome auf dem Bildschirm, die ein elektrisches Signal (aus mehr Elektronen) durch einen Draht senden, der mit einem Bildschirm interagiert, der Photonen emittiert, die mit den Partikeln in Ihren Augen kollidieren, und so weiter.
In diesem Bild hat jedes Teilchen seine eigene Wellenfunktion, und das war’s. Alle Teilchen und alle Wellenfunktionen interagieren so, wie sie es normalerweise tun, und wir können die Werkzeuge der Quantenmechanik (wie die Schrödinger-Gleichung) verwenden, um Vorhersagen darüber zu treffen, wie sie sich verhalten.
globale Wellenfunktion
Aber Quantenteilchen haben aufgrund ihrer Wellenfunktion eine wirklich interessante Eigenschaft. Wenn zwei Teilchen interagieren, kollidiert nicht nur eines mit dem anderen; Für kurze Zeit überlappen sich ihre Wellenfunktionen. Wenn das passiert, können Sie keine zwei separaten Wellenfunktionen mehr haben. Stattdessen sollten Sie eine einzige Wellenfunktion haben, die beide Teilchen gleichzeitig beschreibt.
Wenn die Teilchen getrennte Wege gehen, behalten sie immer noch diese einheitliche Wellenfunktion bei. Physiker nennen diesen Vorgang Quantenverschränkung – Was oder was Albert Einstein Es wird als „gruselige Fernwirkung“ bezeichnet.
Wenn wir alle Schritte der Messung nachvollziehen, kommt eine Reihe von Verschränkungen heraus, die durch die Interferenz der Wellenfunktionen verursacht werden. Das Elektron verschränkt sich mit den Atomen im Schirm, das wiederum verschränkt sich mit den Elektronen im Draht und so weiter. Sogar die Teilchen in unserem Gehirn sind damit verstrickt ein Landmit all dem Licht, das von unserem Planeten kommt und geht, bis hinunter zu jedem Teilchen im Universum, das mit jedem anderen Teilchen im Universum verschränkt ist.
Mit jeder neuen Verschränkung haben Sie eine Wellenfunktion, die alle zusammengesetzten Teilchen beschreibt. Die offensichtliche Schlussfolgerung aus der Verwirklichung der Wellenfunktion ist also, dass es nur eine Wellenfunktion gibt, die das gesamte Universum beschreibt.
Dies wird als die „Viele-Welten“-Interpretation der Quantenmechanik bezeichnet. Es bekommt diesen Namen, wenn wir fragen, was während des Überwachungsprozesses passiert. In der Quantenmechanik sind wir nie sicher, was ein Teilchen tun wird – manchmal kann es steigen, manchmal kann es fallen usw. In dieser Interpretation teilt sich die globale Wellenfunktion jedes Mal, wenn ein Quantenteilchen mit einem anderen Quantenteilchen interagiert, in mehrere Abschnitte, wobei verschiedene Universen jedes der verschiedenen möglichen Ergebnisse enthalten.
und das ist er Wie bekomme ich ein Multiversum?. Indem Sie einfach miteinander verschränkte Quantenteilchen bearbeiten, erhalten Sie mehrere Kopien des Universums, die sich ständig und immer wieder bilden. Jeder ist identisch, abgesehen von einem winzigen Unterschied in einem zufälligen Quantenprozess. Dies bedeutet, dass Sie diesen Artikel jetzt in mehreren Versionen lesen, die alle ziemlich ähnlich sind, abgesehen von einigen subtilen quantitativen Details.
Auch diese Deutung hat Schwierigkeiten – zum Beispiel, wie entfaltet sich diese Spaltung in der Realität? Aber es ist eine radikale Art, das Universum zu sehen, und eine Demonstration, wie mächtig die Quantenmechanik als Theorie ist – was als Möglichkeit begann, das Verhalten subatomarer Teilchen zu verstehen, kann die Eigenschaften des gesamten Universums steuern.
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