Hvad de mange verdens teorier betyder i fysik

De mange verdens fortolkninger (MWI) er en teori inden for kvantefysik beregnet til at forklare det faktum, at universet indeholder nogle ikke-deterministiske begivenheder, men selve teorien har til hensigt at være fuldt deterministisk. I denne fortolkning, hver gang en "tilfældig" begivenhed finder sted, splittes universet mellem de forskellige tilgængelige muligheder. Hver separate version af universet indeholder et andet resultat af denne begivenhed. I stedet for en kontinuerlig tidslinje ligner universet under de mange verdensfortolkninger mere som en række grene, der splittes ud af en trælem.

For eksempel angiver kvante teori sandsynligheden for, at et individuelt atom i et radioaktivt element vil forfald, men der er ingen måde at sige nøjagtigt hvornår (inden for disse sandsynlighedsområder), hvilket forfald vil tage placere. Hvis du havde en masse atomer med radioaktive elementer, der har en 50% chance for at forfaldne inden for en time, ville 50% af disse atomer i løbet af en time blive henfaldet. Men teorien fortæller intet nøjagtigt om hvornår et givet atom vil henfalde.

I henhold til traditionel kvanteteori (Københavns fortolkning) er der ingen måde at fortælle, om det vil have forfaldt eller ikke, indtil målingen foretages for et givet atom. I henhold til kvantefysik skal du faktisk behandle atomerne, hvis det er i en superposition af tilstande - både forfaldne og ikke forfaldne. Dette kulminerer med den berømte Schroedinger's kat tankeeksperiment, som viser de logiske modsætninger i forsøget på at anvende Schroedinger-bølgefunktionen bogstaveligt.

Den mange verdens fortolkning tager dette resultat og anvender det bogstaveligt, i form af Everett Postulatet:

Everett postulat
Alle isolerede systemer udvikler sig i henhold til Schroedinger-ligningen

Hvis kvante teori indikerer, at atomet er både forfaldent og ikke forfaldent, er de mange verdener fortolkningen konkluderer, at der skal eksistere to universer: en, hvor partiklen forfaldt og en ind som det ikke gjorde. Universet forgrener sig derfor hver gang en kvantehændelse finder sted, hvilket skaber et uendeligt antal kvanteunivers.

Faktisk indebærer Everett-postulatet, at hele universet (som et enkelt isoleret system) kontinuerligt eksisterer i en superposition af flere tilstande. Der er ikke noget punkt, hvor bølgefunktionen nogensinde kollapser i universet, fordi det ville betyde, at en del af universet ikke følger Schroedinger-bølgefunktionen.

Det mange verdens fortolkning blev skabt af Hugh Everett III i 1956 i sin doktorafhandling, Teorien om den universelle bølgefunktion. Det blev senere populariseret af indsatsen fra fysiker Bryce DeWitt. I de senere år har nogle af de mest populære værker været af David Deutsch, der har anvendt koncepterne fra de mange verdensfortolkninger som en del af hans teoretiske til støtte for kvantecomputere.

Selvom ikke alle fysikere er enige i den mange verdens fortolkning, har der været uformelle, uvidenskabelige afstemninger, der har støttet ideen at det er en af ​​de dominerende fortolkninger, som fysikere mener, og som sandsynligvis rangerer lige bag Københavns fortolkning og decoherence. (Se introduktionen af ​​dette Max Tegmark-papir for et eksempel. Michael Nielsen skrev et blogindlæg i 2004 (på et websted, der ikke længere eksisterer), hvilket angiver - bevidst - at den mange verdens fortolkning ikke kun accepteres af mange fysikere, men at den også var den mest stærkt ikke lide fortolkning af kvantefysik. Modstandere er ikke bare uenige i det, de protesterer aktivt mod det principielt.) Det er en meget kontroversiel tilgang, og de fleste fysikere, der arbejder i kvantefysik ser ud til at tro, at det at spilde tid med at stille spørgsmålstegn ved (i det væsentlige ikke-testbare) fortolkninger af kvantefysikken er spild af tid.

Den mange verdens fortolkning har adskillige andre navne, skønt arbejde i 1960'erne og 1970'erne af Bryce DeWitt har gjort "mange verdener" -navnet mere populært. Nogle andre navne på teorien er relativ tilstandsformulering eller teorien om den universelle bølgefunktion.

Ikke-fysikere bruger undertiden de bredere udtryk for multiverse, megaverse eller parallelle universer, når de taler om de mange verdens fortolkninger. Disse teorier inkluderer normalt klasser af fysiske begreber, der dækker mere end blot de typer af "parallelle universer", der er forudsagt af de mange verdens fortolkning.

I science fiction har sådanne parallelle universer været grundlaget for et antal store historier, men faktum er, at ingen af ​​disse har et stærkt grundlag i videnskabelig kendsgerning for en meget god grund:

Den mange verdens fortolkning tillader på ingen måde kommunikation mellem de parallelle universer, den foreslår.

Universerne, når de først er delt, er helt forskellige fra hinanden. Igen har science fiction-forfattere været meget kreative med at finde ud af måder omkring dette, men jeg kender ikke noget solidt videnskabeligt arbejde, der har vist, hvordan parallelle universer kunne kommunikere med hver enkelt Andet.

Redigeret af Anne Marie Helmenstine