Mecanica cuantică fascinează și intrigă atât oamenii de știință, cât și publicul larg. Acest domeniu fundamental al fizicii, care explorează comportamentul particulelor la scară subatomică, a permis progrese tehnologice spectaculoase, cum ar fi inventarea laserelor și a calculatoarelor cuantice. Dar pune și întrebări profunde despre natura realității. Printre aceste întrebări, una dintre cele mai interesante rămâne: cum trecem de la o lume cuantică ciudată și incertă la lumea noastră clasică familiară, în care obiectele sunt solide și evenimentele clar definite?
În domeniul cuantic, regulile pe care le cunoaștem la scară macroscopică încetează să se aplice. În centrul acestei ciudățenii se află noțiunea de funcție de undă. O funcție de undă nu este o simplă descriere a locului în care se află o particulă, ci mai degrabă o hartă probabilistică care arată toate posibilitățile unde ar putea fi. Această suprapunere de stări este unul dintre cele mai contraintuitive concepte din mecanica cuantică. Să luăm exemplul celebru al pisicii lui Schrödinger. Imaginați-vă o pisică închisă într-o cutie cu un mecanism cuantic care poate elibera otravă. Atâta timp cât cutia rămâne închisă, pisica este atât vie, cât și moartă – o suprapunere de stări. Doar atunci când cutia este deschisă și ne uităm înăuntru, pisica capătă o stare definită: vie sau moartă. Această tranziție de la lumea cuantică la o realitate bine definită se numește colapsul funcției de undă. Dar de ce și cum are loc acest colaps? Pentru a explica acest pasaj, fizicienii s-au bazat pe mai multe concepte. Prima este regula lui Born, care spune că atunci când facem o măsurătoare, probabilitatea de a observa o anumită stare este proporțională cu pătratul amplitudinii funcției de undă în acea stare. Cu alte cuvinte, funcția de undă nu dă un rezultat precis, ci doar probabilități.
Un alt concept crucial este cel al decoerenței cuantice. Când un sistem cuantic interacționează cu mediul său, diferitele sale suprapuneri de stări devin rapid incompatibile. Aceasta înseamnă că observăm doar o stare clasică consistentă – de exemplu, o pisică vie sau moartă – mai degrabă decât o combinație a celor două. Această idee este centrală pentru așa-numita interpretare de la Copenhaga, dar nu explică totul. Au apărut și interpretări alternative, cum ar fi cea a mai multor lumi. Conform acestui punct de vedere, toate stările posibile ale funcției de undă continuă să existe, dar în universuri paralele. De exemplu, într-un univers pisica este vie, iar în altul este moartă. Dar dacă aceste lumi există, de ce nu le vedem niciodată direct?
Fizicienii spanioli au lansat o nouă perspectivă asupra acestei probleme. Cercetările lor, publicate în Physical Review X, arată că caracteristicile lumii clasice apar în mod natural din sisteme cuantice complexe. Cu alte cuvinte, lumea noastră macroscopică nu contrazice fizica cuantică – ea decurge inevitabil din ea.
Imaginați-vă un sac cu apă cu găuri în el. Deși moleculele de apă din interior se mișcă haotic și imprevizibil, apa care curge din găuri formează fluxuri regulate, previzibile. În mod similar, cercetările arată că sistemele cuantice, deși complexe și haotice, generează structuri clasice stabile atunci când sunt observate la scară largă. Echipa a simulat evoluții cuantice la o scară fără precedent, implicând până la 50.000 de niveluri de energie. Ei au descoperit că efectele de interferență cuantică, responsabile de comportamentul ciudat la scară mică, dispar foarte repede pe măsură ce dimensiunea sistemului crește. Acest fenomen are loc exponențial și universal, fără a fi nevoie de condiții speciale. Astfel, chiar și sistemele formate din câțiva atomi pot începe să se comporte în moduri clasice.
Această cercetare aruncă o lumină nouă asupra problemei apariției lumii clasice. Arată că realitatea noastră observabilă nu este o anomalie, ci o consecință naturală a legilor fizice. Acest lucru ar putea explica, de asemenea, de ce timpul pare să curgă într-o singură direcție – o săgeată a timpului iese din unele ramuri ale evoluției cuantice, în timp ce alte ramuri ar putea avea, teoretic, o săgeată inversă a timpului. Prin legarea acestei lucrări de mecanica statistică, cercetătorii arată cum concepte precum temperatura și presiunea apar din interacțiunea a nenumărate particule microscopice. Acest lucru întărește ideea că ordinea și structura pot apărea dintr-un univers haotic la nivel global și simetric temporal.
Ideea de lumi multiple rămâne fascinantă. Conform acestei teorii, universul nostru este doar o ramură dintre nenumăratele altele. Lucrările recente oferă un cadru pentru înțelegerea modului în care aceste ramuri pot coexista în timp ce produc lumi coerente și stabile. Deși nu avem acces direct la aceste alte universuri, existența lor ar putea explica bogăția și complexitatea propriei noastre lumi.
