Ligger relativitet ved kilden til kvanteeksotisme?

Siden begyndelsen, kvantemekanikken er ikke ophørt med at forbløffe os med sin ejendommelighed, så svært at forstå. Hvorfor synes en partikel at passere gennem to slidser samtidigt? Hvorfor, i stedet for specifikke forudsigelser, kan vi kun tale om evolution af sandsynligheder? Ifølge teoretikere fra universiteter i Warszawa og Oxford, de vigtigste træk i kvanteverdenen kan skyldes den særlige relativitetsteori, som indtil nu syntes at have lidt at gøre med kvantemekanik.

Siden kvantemekanikkens ankomst og relativitetsteorien, fysikere har mistet søvn over uforeneligheden mellem disse tre begreber (tre, da der er to relativitetsteorier:speciel og generel). Det er almindeligt accepteret, at det er beskrivelsen af ​​kvantemekanikken, der er den mere fundamentale, og at relativitetsteorien skal tilpasses den. Dr. Andrzej Dragan fra Det Fysiske Fakultet, University of Warszawa (FUW) og prof. Artur Ekert fra University of Oxford (UO) har netop fremlagt deres begrundelse, der fører til en anden konklusion. I artiklen "The Quantum Principle of relativity, "offentliggjort i New Journal of Physics , de beviser, at kvantemekanikkens egenskaber, der bestemmer dets entydighed og dets ikke-intuitive eksotisme-accepteret, hvad mere er, om tro (som aksiomer) - kan forklares inden for rammerne af den særlige relativitetsteori. Man skal kun beslutte sig for et bestemt temmelig uortodokst trin.

Albert Einstein baserede den særlige relativitetsteori på to postulater. Det første er kendt som det galileiske relativitetsprincip (som, Bemærk venligst, er et særligt tilfælde af det kopernikanske princip). Dette siger, at fysikken er den samme i hvert inertisystem (dvs. en, der enten er i ro eller i en jævn bevægelse i lige linje). Det andet postulat, formuleret på resultatet af det berømte Michelson-Morley-eksperiment, stillede kravet om en konstant lyshastighed i hvert referencesystem.

"Einstein anså det andet postulat for at være afgørende. I virkeligheden, det afgørende er relativitetsprincippet. Allerede i 1910 viste Vladimir Ignatowski, at kun baseret på dette princip er det muligt at rekonstruere alle relativistiske fænomener i den særlige relativitetsteori. En påfaldende simpel begrundelse, direkte fra relativitetsprincippet til relativisme, blev også præsenteret i 1992 af professor Andrzej Szymacha fra vores fakultet, "siger Dr. Dragan.

Den særlige relativitetsteori er en sammenhængende struktur, der giver mulighed for tre matematisk korrekte typer løsninger:en verden af ​​partikler, der bevæger sig ved subluminale hastigheder, en verden af ​​partikler, der bevæger sig med lysets hastighed og en verden af ​​partikler, der bevæger sig med superluminale hastigheder. Denne tredje mulighed er altid blevet afvist for ikke at have noget at gøre med virkeligheden.

"Vi stillede spørgsmålet:hvad sker der, hvis vi-foreløbig uden at gå ind i løsningenes fysiske eller ikke-fysiske-seriøst ikke tager en del af den særlige relativitetsteori, men det hele, sammen med superluminalsystemet? Vi forventede årsag-virkning paradokser. I mellemtiden, vi så præcis de effekter, der udgør den dybeste kerne af kvantemekanikken, "siger Dr. Dragan og Prof. Ekert.

I første omgang, begge teoretikere betragtede en forenklet sag:rum-tid med alle tre familier af løsninger, men består kun af en rumlig og en tidsdimension (1+1). En partikel i hvile i det ene system af løsninger ser ud til at bevæge sig superluminalt i det andet, hvilket betyder, at selve superluminositeten er relativ.

I et rum-tid-kontinuum konstrueret på denne måde, ikke-deterministiske hændelser forekommer naturligt. Hvis der i et system i punkt A genereres en superluminal partikel, endda fuldstændig forudsigelig, udsendes mod punkt B, hvor der simpelthen ikke er oplysninger om årsagerne til emissionen, så fra observatørens synspunkt i det andet system kører begivenheder fra punkt B til punkt A, så de starter fra en helt uforudsigelig begivenhed. Det viser sig, at analoge effekter også forekommer i tilfælde af subluminale partikelemissioner.

Begge teoretikere har også vist, at efter at have taget hensyn til superluminale løsninger, bevægelsen af ​​en partikel på flere baner vises samtidigt naturligt, og en beskrivelse af hændelsesforløbet kræver indførelse af en sum af kombinerede sandsynlighedsamplituder, der angiver eksistensen af ​​overlejring af stater, et fænomen, der hidtil kun er forbundet med kvantemekanik.

I tilfælde af rumtid med tre rumlige dimensioner og en tidsdimension (3+1), det er, svarende til vores fysiske virkelighed, situationen er mere kompliceret. Relativitetsprincippet i sin oprindelige form bevares ikke - de subluminale og superluminale systemer kan skelnes. Imidlertid, forskerne bemærkede, at når relativitetsprincippet ændres til formen:"Evnen til at beskrive en begivenhed på en lokal og deterministisk måde bør ikke afhænge af valget af et inertialt referencesystem, "det begrænser løsningerne til dem, hvor alle konklusionerne fra betragtningen i (1+1) rumtid forbliver gyldige.

"Vi lagde mærke til, I øvrigt, muligheden for en interessant fortolkning af rollen som individuelle dimensioner. I det system, der for observatøren ser superluminal ud, ser nogle rum-tids dimensioner ud til at ændre deres fysiske roller. Kun en dimension af superluminal lys har en rumlig karakter - den langs hvilken partiklen bevæger sig. De tre andre dimensioner ser ud til at være tidsdimensioner, "siger Dr. Dragan.

Et karakteristisk træk ved rumlige dimensioner er, at en partikel kan bevæge sig i enhver retning eller forblive i ro, mens den i en tidsdimension altid formerer sig i en retning (det vi kalder aldring i dagligsproget). Så, tre tidsdimensioner af superluminalsystemet med en rumlig dimension (1+3) ville således betyde, at partikler uundgåeligt ældes tre gange samtidigt. Ældningsprocessen for en partikel i et superluminalt system (1+3), observeret fra et subluminalt system (3+1), ville se ud som om partiklen bevægede sig som en sfærisk bølge, fører til det berømte Huygens-princip (hvert punkt på en bølgefront kan behandles selv som en kilde til en ny sfærisk bølge) og korpuskulær bølge dualisme.

"Al den mærkelighed, der viser sig, når man overvejer løsninger i forbindelse med et system, der ser superluminal ud, viser sig ikke at være fremmed, end hvad almindeligt accepteret og eksperimentelt verificeret kvanteteori længe har sagt. Tværtimod, under hensyntagen til et superluminal system, det er muligt - i det mindste teoretisk - at udlede nogle af kvantemekanikkens postulater fra den særlige relativitetsteori, som normalt blev accepteret som ikke stammer fra andre, mere grundlæggende årsager, "Dr Dragan slutter.

I næsten hundrede år har kvantemekanik ventet på en dybere teori for at forklare arten af ​​dens mystiske fænomener. Hvis den begrundelse, som fysikerne fra FUW og UO har fremlagt, står over tid, historien ville grusomt håne alle fysikere. Den "ukendte" teori søgte i årtier, forklarer det unikke ved kvantemekanik, ville være noget, man allerede kender fra det allerførste arbejde med kvanteteori.