Mange verdeners tolkning av kvantefysikk

Hvorfor fysikk foreslår mange verdener

I følge Many Worlds Theory, når en tilfeldig hendelse har flere utfall, deler universet seg for å imøtekomme dem alle. VICTOR HABBICK VISIONS, Getty Images

Mange verdener tolkning (MWI) er en teori innenfor kvantefysikk ment å forklare det faktum at universet inneholder noen ikke-deterministiske hendelser, men selve teorien har til hensikt å være fullstendig deterministisk. I denne tolkningen, hver gang en 'tilfeldig' hendelse finner sted, deler universet seg mellom de forskjellige tilgjengelige alternativene. Hver separate versjon av universet inneholder et annet utfall av den hendelsen. I stedet for én sammenhengende tidslinje, ser universet under tolkningen av mange verdener mer ut som en serie grener som deler seg av en trelem.

For eksempel indikerer kvanteteori sannsynligheten for at et individuelt atom av et radioaktivt element vil forfalle, men det er ingen måte å si nøyaktig når (innenfor disse sannsynlighetsområdene) at forfallet vil finne sted. Hvis du hadde en haug med atomer av radioaktive grunnstoffer som har 50 % sjanse for å råtne i løpet av en time, ville 50 % av disse atomene forfalle i løpet av en time. Men teorien forteller ingenting nøyaktig om når et gitt atom vil forfalle.

I følge tradisjonell kvanteteori (København-tolkningen), før målingen er gjort for et gitt atom, er det ingen måte å si om det vil ha forfalt eller ikke. Faktisk, ifølge kvantefysikken, må du behandle atomene hvis de er i en superposisjon av tilstander - både forfalt og ikke forfalt. Dette kulminerer i det berømte Schroedingers katt tankeeksperiment, som viser de logiske motsetningene i å prøve å bruke Schroedinger-bølgefunksjonen bokstavelig.

Tolkningen av mange verdener tar dette resultatet og bruker det bokstavelig, i form av Everett-postulatet:

Everett postulat
Alle isolerte systemer utvikler seg i henhold til Schroedinger-ligningen

Hvis kvanteteorien indikerer at atomet både er forfalt og ikke forfalt, konkluderer tolkningen av mange verdener med at det må eksistere to universer: ett der partikkelen forfalt og ett der det ikke gjorde det. Universet forgrener seg derfor hver gang en kvantehendelse finner sted, og skaper et uendelig antall kvanteuniverser.

Faktisk antyder Everett-postulatet at hele universet (som et enkelt isolert system) kontinuerlig eksisterer i en superposisjon av flere tilstander. Det er ikke noe poeng hvor bølgefunksjonen noen gang kollapser i universet, fordi det ville bety at en del av universet ikke følger Schroedinger-bølgefunksjonen.

Historien om tolkningen av mange verdener

De mange verdener tolkning ble opprettet av Hugh Everett III i 1956 i sin doktorgradsavhandling, Teorien om den universelle bølgefunksjonen . Det ble senere popularisert av innsatsen til fysikeren Bryce DeWitt. De siste årene har noe av det mest populære arbeidet vært av David Deutsch, som har brukt begrepene fra tolkningen av mange verdener som en del av sin teori til støtte for kvantedatamaskiner .

Selv om ikke alle fysikere er enige i tolkningen av mange verdener, har det vært uformelle, uvitenskapelige meningsmålinger som har støttet ideen om at det er en av de dominerende tolkningene fysikere tror, ​​og sannsynligvis rangert like bak København-tolkningen og dekoherensen. (Se introduksjonen av dette Max Tegmark papiret for ett eksempel. Michael Nielsen skrev et blogginnlegg fra 2004 (på et nettsted som ikke lenger eksisterer) som indikerer - bevoktet - at tolkningen av mange verdener ikke bare er akseptert av mange fysikere, men at den også var den sterkeste mislikte tolkning av kvantefysikk. Motstandere er ikke bare uenige i det, de protesterer aktivt mot det på prinsippet.) Det er en veldig kontroversiell tilnærming, og de fleste fysikere som jobber med kvantefysikk ser ut til å tro at det å bruke tid på å stille spørsmål ved de (i hovedsak utestbare) tolkningene av kvantefysikk er bortkastet tid.

Andre navn for tolkningen av mange verdener

Tolkningen av mange verdener har flere andre navn, selv om arbeid på 1960- og 1970-tallet av Bryce DeWitt har gjort navnet 'mange verdener' mer populært. Noen andre navn for teorien er relativ tilstandsformulering eller teorien om den universelle bølgefunksjonen.

Ikke-fysikere vil noen ganger bruke de bredere begrepene multivers, megavers eller parallelle universer når de snakker om tolkningen av mange verdener. Disse teoriene inkluderer vanligvis klasser av fysiske konsepter som dekker mer enn bare typene 'parallelle universer' som er forutsagt av tolkningen av mange verdener.

Myter om tolkning av mange verdener

I science fiction har slike parallelle universer gitt grunnlaget for en rekke flotte historielinjer, men faktum er at ingen av disse har et sterkt grunnlag i vitenskapelig fakta av en veldig god grunn:

Tolkningen av mange verdener tillater ikke på noen måte kommunikasjon mellom de parallelle universene den foreslår.

Når universene først er splittet, er de helt forskjellige fra hverandre. Igjen, science fiction-forfattere har vært veldig kreative i å komme opp med måter rundt dette, men jeg kjenner ikke til noe solid vitenskapelig arbeid som har vist hvordan parallelle universer kunne kommunisere med hverandre.

Redigert avAnne Marie Helmenstine