Как классический мир возникает из квантового хаоса

Квантовая механика завораживает и интригует как ученых, так и широкую публику. Эта фундаментальная область физики, изучающая поведение частиц в субатомном масштабе, привела к впечатляющим технологическим достижениям, таким как изобретение лазеров и квантовых компьютеров. Но она также поднимает глубокие вопросы о природе реальности. Среди этих вопросов один из самых интригующих: как перейти от странного и неопределенного квантового мира к привычному классическому, где объекты тверды, а события четко определены?


Странный мир квантовой механики
В квантовом мире перестают действовать правила, известные нам в макроскопических масштабах. В основе этой странности лежит понятие волновой функции. Волновая функция — это не просто описание того, где находится частица, а скорее вероятностная карта, показывающая все возможности того, где она может находиться. Суперпозиция состояний — одна из самых неинтуитивных концепций в квантовой механике. Возьмем знаменитый пример с котом Шредингера.

Представьте себе кота, запертого в коробке с квантовым механизмом, который может выпустить яд. Пока ящик остается закрытым, кот одновременно и жив, и мертв — суперпозиция состояний. Только когда коробку открывают и мы заглядываем внутрь, кот принимает определенное состояние: жив или мертв. Этот переход от квантовой нечеткости к четко определенной реальности называется коллапсом волновой функции. Но почему и как происходит этот коллапс?

Инструменты, используемые физиками для объяснения возникновения классической
Чтобы объяснить этот переход, физики опираются на несколько концепций. Первое — это правило Борна, которое гласит, что когда мы производим измерение, вероятность наблюдения определенного состояния пропорциональна квадрату амплитуды волновой функции в этом состоянии. Другими словами, волновая функция не дает точного результата, а только вероятности. Еще одно важнейшее понятие — квантовая декогеренция. Когда квантовая система взаимодействует с окружающей средой, различные суперпозиции ее состояний быстро становятся несовместимыми. Это означает, что мы наблюдаем только одно когерентное классическое состояние — например, живого или мертвого кота - а не их комбинацию.

Эта идея занимает центральное место в так называемой копенгагенской интерпретации, но она не объясняет всего. Появились и альтернативные интерпретации, такие как интерпретация множества миров. Согласно этой точке зрения, все возможные состояния волновой функции продолжают существовать, но в параллельных вселенных. Например, в одной вселенной кот жив, а в другой — мертв. Но если эти миры существуют, почему мы никогда не видим их напрямую?

Недавнее открытие: зарождающийся классический мир
Недавно испанские физики пролили новый свет на эту проблему. Их исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, показывает, что характеристики классического мира естественным образом возникают из сложных квантовых систем. Другими словами, наш макроскопический мир не противоречит квантовой физике — он неизбежно вытекает из нее.

Представьте себе мешок с водой, в котором есть отверстия. Хотя молекулы воды внутри движутся хаотично и непредсказуемо, вода, вытекающая из отверстий, образует регулярные, предсказуемые струи. Аналогичным образом, исследование показывает, что квантовые системы, хотя и являются сложными и хаотичными, при наблюдении в больших масштабах создают стабильные классические структуры. Команда смоделировала квантовые эволюции в беспрецедентных масштабах, включающих до 50 000 энергетических уровней. Они обнаружили, что эффекты квантовой интерференции, ответственные за странное поведение на малых масштабах, очень быстро исчезают при увеличении размера системы. Это явление происходит экспоненциально и универсально, без каких-либо особых условий. Таким образом, даже системы, состоящие из нескольких атомов, могут начать вести себя классическим образом.

Что это значит для нашего понимания реальности
Это исследование проливает новый свет на вопрос о возникновении классического мира. Оно показывает, что наша наблюдаемая реальность — это не аномалия, а естественное следствие физических законов. Оно также может объяснить, почему время, кажется, течет только в одном направлении — стрела времени возникает из определенных ветвей квантовой эволюции, в то время как другие ветви теоретически могут иметь инвертированную стрелу времени. Связав эту работу со статистической механикой, исследователи показывают, насколько такие понятия, как температура и давление, возникают в результате взаимодействия бесчисленных микроскопических частиц. Это подкрепляет идею о том, что порядок и структура могут возникнуть из глобально хаотичной и несимметричной по времени Вселенной.

А как насчет других вселенных?
Идея множественных миров по-прежнему интересна. Согласно этой теории, наша Вселенная — лишь одна из ветвей среди бесчисленного множества других. Последние работы предлагают схему для понимания того, как эти ветви могут сосуществовать, создавая последовательные и стабильные миры. Хотя у нас нет прямого доступа к этим другим вселенным, их существование может объяснить богатство и сложность нашего собственного мира.

Источник

Цитата:

Аналогичным образом, исследование показывает, что квантовые системы, хотя и являются сложными и хаотичными, при наблюдении в больших масштабах создают стабильные классические структуры.

А как же ошибки при наблюдениях, когда сам факт наблюдения влияет на результат?

И второе... наблюдение за квантовым миром??? Ребят, поделитесь новостью, это когда мы в реальности, а не в фильмах про Человека-Муравья, научились наблюдать за тем, что значительно меньше атома, протона, электрона... ? Что за бред, я упустил величайшее открытие?

Очень интересно, но ничего не понятно.

фигасе людей после праздников не отпускает

P.S.
вы верите в нло, астральные проекции, телепатию, экстрасенсорное восприятие, ясновидение, телекинез, медиумов, лох-несское чудовище и теорию об атлантиде?

Но магии и пр. всё равно не существует.

Статью нейросеть писала?

Окей, короче, слушайте, что я тут узнала про квантовую механику! Это просто взрыв мозга! 🤯

**Квантовый мир – это что-то с чем-то!**

Представьте, что есть такой мир, где всё не так, как у нас. Там частицы – это не просто шарики, а какие-то волшебные штуки, которые могут быть везде и нигде одновременно! 🤪 Типа, одна частица может быть сразу в двух местах! Это называется "суперпозиция", и это реально странно.

Вот, например, есть такой известный прикол про кота Шрёдингера. Представьте кота в коробке, а там ещё есть такая штука, которая может его отравить, а может и нет. И пока мы не откроем коробку, кот как бы и живой, и мёртвый одновременно! 🙀 Только когда мы откроем, он станет либо живым, либо мёртвым. Это называется "коллапс волновой функции". Но почему так происходит?

**Как из этой странности получается наш нормальный мир?**

Учёные придумали всякие штуки, чтобы это объяснить. Например, есть "правило Борна", которое говорит, что когда мы что-то измеряем, то волшебная штука (волновая функция) как бы выбирает, что будет на самом деле. Но она не говорит точно, что будет, а только какая вероятность, что будет так или эдак. 🤷‍♀️

Ещё есть "квантовая декогеренция". Это когда волшебная штука взаимодействует с нашим миром, и все эти "одновременно" перестают работать. И мы видим только что-то одно – например, живого кота или мёртвого. 😿

Некоторые учёные думают, что есть много вселенных, и в каждой из них кот может быть разным – в одной живой, в другой мёртвый. 😲 Но мы эти другие вселенные не видим.

**Новость века! Наш мир – это тоже квантовая штука!**

Короче, недавно одни крутые ребята из Испании выяснили, что наш обычный мир получается из вот этой квантовой странности! 🥳 Они сравнили это с мешком, в котором есть дырки. Внутри мешка молекулы воды двигаются как попало, а из дырок вода течет ровными струйками. Так же и с квантовым миром: если смотреть на него издалека, то он кажется нормальным и понятным.

Они провели суперсложные расчёты и выяснили, что чем больше частиц, тем быстрее пропадает вся эта квантовая странность. Так что даже если в системе всего несколько атомов, она уже может вести себя как обычный предмет.

**Что всё это значит?**

Это значит, что наш мир – это не что-то отдельное от квантового мира, а его часть! И что время течёт только вперёд, потому что так устроены квантовые штуки. И что такие штуки, как температура и давление, появляются из-за того, что много-много маленьких частиц взаимодействуют друг с другом.

**А что там с другими вселенными?**

Про другие вселенные всё ещё интересно думать. Может быть, наша вселенная – это только одна из многих. И может быть, эти другие вселенные помогают нашему миру быть таким сложным и интересным. 🌎🌌

Короче, квантовая механика – это очень круто и сложно, но учёные всё лучше и лучше её понимают! 😎

Model B: gemini-exp-1206

Невидимое глазу не перестаёт существовать.
Марк Леви.

Так каждый год, после встречи НГ с друзьями начиная с 3-го пока не созвонишься ничего не ясно про друга. Жив он или нет. Один сам звонит и говорит , что умирает с похмелья, а у второго выключен телефон. А вдруг, еcли я ему больше никогда не позвоню он будет жить вечно (хотя в этой вселенной умер с похмелья)?

Ни не понял, но испытал гордость за NNM Вряд ли где еще среди людей пришедших качнуть что-нибудь на халяву найдутся такие интеллектуалы

Ребята, не пинайте автора... Это 'чистейшей воды' - философское изложение материала (квантовая физика). Как всё происходит на самом деле понять невозможно! Так как мы имеем дело с бесконечным набором статистических данных и вероятностных процессов... А статья на самом деле очень занимательная, отличающаяся оригинальностью представлений ещё одного видения квантовой физики!

Maximus писал(а):

Что это значит для нашего понимания реальности

То, что написано в этом пункте на бытовом уровне всем понятно и давно ясно

Уважаемый Maximus, спасибо за выложенный материал!

Нет никакого квантового хаоса, каждый атом тщательно просчитан, сила гравитации тоже рассчитана так чтобы планеты не падали на звёзды и чтобы электроны не падали в ядро атома, наша вселенная это не замкнутая система: у вселенной есть внешний источник энергии.

Интересная статья, после праздника попробую перечитать) Пока читал, кстати, вспомнил книгу (фантастику), где сюжет построен на похожей идее об управлении вероятностями, кажется (давно читал). Здесь есть, Хранители вечности

alex13101982 писал(а):

Нет никакого квантового хаоса, каждый атом тщательно просчитан, сила гравитации тоже рассчитана так чтобы планеты не падали на звёзды и чтобы электроны не падали в ядро атома, наша вселенная это не замкнутая система: у вселенной есть внешний источник энергии.

Только правильно говорить не внешний источник, а внутренний. Проявленный космос это уже внешняя энергия. У меня всё.