Um universo paralelo - "É Revelado no nível quântico?" (Recurso Weekend)

Poderia o estranho comportamento de partículas quânticas indicam a existência de outros universos paralelos? Tudo começou há cinco anos com uma pergunta química prática feita por Bill Poirier, professor de química na Universidade Texas Tech , Little Bill fez Poirier perceber como ele mergulhou nos mecânica quântica de moléculas complexas que ele iria cair no buraco do coelho para descobrir evidência de outros mundos paralelos que poderiam muito bem ser que picam através na nossa própria, mostrando-se no nível quântico.

O professor Texas Tech University de química e bioquímica, disse que a mecânica quântica é um estranho reino da realidade. As partículas neste nível atômico e subatômico pode parecer estar em dois lugares ao mesmo tempo. Como a atividade destas partículas é tão duvidoso, os cientistas só posso descrever o que está acontecendo matematicamente "desenhando" a pequena paisagem como uma onda de probabilidade.

Os químicos como Poirier desenhar estas paisagens para entender melhor as reações químicas. Apesar da "incerteza" da localização de partículas, mecânica ondulatória quântica permite aos cientistas fazer previsões precisas. As regras para fazê-lo estão bem estabelecidos. Pelo menos, eles foram até recente momento "eureka" de Poirier, quando ele encontrou uma maneira completamente nova para desenhar paisagens quântica. Em vez de ondas, tornou-se seu meio universos paralelos.

Embora sua teoria, chamada Muitos Mundos interagindo, soa como ficção científica, mantém-se matematicamente.

Originalmente publicado em 2010, que levou a uma série de apresentações convidadas, artigos de periódicos revisados ​​por pares e um recente comentário convidado na revista Physical Review física premier.

"Esta tem sido objeto de muita atenção na comunidade mecânica fundamental, bem como a imprensa popular", disse Poirier. "Em um simpósio em Viena, em 2013, de pé cinco pés de distância de um famoso prêmio Nobel de física, eu dei a minha apresentação sobre este trabalho totalmente esperando críticas. Fiquei surpreso quando recebi nenhuma. Além disso, eu estava feliz de ver que eu não tinha nada obviamente errado com meus matemática. "

Em sua teoria, Poirier postula que pequenas partículas de muitos mundos infiltrar-se através de interagir com o nosso próprio, e sua interação explica os fenômenos estranhos da mecânica quântica. Tais fenômenos incluem partículas que parecem estar em mais de um lugar ao mesmo tempo, ou para se comunicar uns com os outros através de grandes distâncias sem explicações.

Não há imprecisão na sua teoria. Partículas que ocupam posições bem definidas em um determinado mundo. No entanto, esses cargos variam de mundo a mundo, explicando por que eles parecem estar em vários lugares ao mesmo tempo. Da mesma forma, a comunicação quântica de partículas distantes - algo que Albert Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância" - é, na verdade, devido à interação de mundos próximos.

Muitos teoria Worlds Interagindo não prova que a onda quântica não existe, ou que muitos mundos existem, disse Poirier. A teoria de onda padrão é perfeitamente bem na maioria dos aspectos, proporcionando acordo com o experimento, por exemplo.

"Nossa teoria, embora com base em diferentes matemática, faz exatamente as mesmas previsões experimentais", disse ele.

"Então, o que temos feito é abrir a possibilidade de que a onda quântica pode não existir. Ela agora tem apenas a quantidade certa para a alegação de como fazer muitos mundos interagindo - nem mais, nem menos. Isso pode ser tão definitivo como uma declaração de que se pode esperar para fazer sobre um assunto que tem confundido as melhores mentes da física por cem anos e ainda continua a gerar controvérsia. "

Nesta escala nanoscópica, as partículas não agir como objetos maiores, cuja posição sobre o tempo é bem definidos, como um avião ou uma maçã cair de uma árvore.

Em vez disso, as partículas às vezes se comportam como partículas fixas, e outras vezes se comportam mais como ondas. Ainda mais estranho do que isso: quando os cientistas olhar para uma partícula quântica, ele se comporta como uma partícula. Quando eles não estão olhando, de repente começa a agir como uma onda.

Mesmo Albert Einstein disse ter discordou da idéia de quantum que as partículas poderiam existir em uma localização aproximada possível ou possivelmente mais de um local de cada vez, em vez de um só lugar.

"Gosto de pensar que a lua está lá, mesmo que eu não estou olhando para ele," Einstein disse famosa sobre o tema.
Os cientistas discordam dissecar e até hoje como a exatamente o que está acontecendo nesta pequena escala. Embora eles podem não saber ao certo o que está acontecendo, eles pelo menos sabem como prever o comportamento da partícula quântica wave-like quando ele não está sendo observado.

Para isso, eles usam a equação de Schrödinger , uma descrição matemática inventada na década de 20 que descreve como estas partículas louco mover como uma onda ao longo do tempo. Pelo menos, eles fizeram até Poirier tomou um outro olhar para a onda e teoria quântica estabelecido abalado. Alguns físicos podem fazer muito sobre a filosofia da mecânica quântica, disse Poirier. Para um químico, tais como a si mesmo, porém, ele está menos interessado na filosofia e mais interessados ​​na solução de equação de onda quântica de Schrödinger para ajudá-lo a entender as reações químicas.

"Em química física, estamos interessados ​​na solução de problemas envolvendo moléculas grandes e complexas com a maior precisão quanto pudermos", disse ele. "Nós estamos olhando para a taxa de reação para uma reação química, os estados quânticos permitidos de uma molécula ea" impressão digital "espectral que uma molécula emite ou absorve quando brilhar uma luz sobre ela.... Há um paradoxo aqui. Para responder a esse tipo de pergunta requer precisão mecânica quântica, mas mecânica quântica resolução de problemas para sistemas de grande porte (mais de três corpos) é extraordinariamente difícil. "

Os químicos usam métodos tradicionais baseados em grade para resolver a equação de onda quântica. No entanto, quanto mais complexa a molécula, mais complexos se tornam os cálculos. Com cada átomo acrescentado à molécula, é necessário um esforço computacional cerca de 10.000 vezes mais adicional, disse ele.

Para aliviar a carga computacional, os químicos emprestado uma idéia de engenheiros para permitir que os pontos de grade para mover como um líquido e "fluxo" com a onda quântica. Uma vez em movimento, a grade aponta traçar trajetórias, muito parecido com uma bola de beisebol. Enquanto os engenheiros usam a técnica para modelar o fluxo de fluido, os químicos usá-lo para ajudar a calcular o movimento da onda quântica -hence o termo "hidrodinâmica quântica."

Em um certo momento, Poirier imaginou o que aconteceria se você deixou os cálculos de onda para fora e apenas trabalhou com as trajetórias quânticas e se a simulação numérica mais simples ainda seria válido.

"Minha visão foi fundamental para perceber que tudo o que você realmente precisa são o quantum movimento trajetórias si mesmos", disse ele.

"A onda quântica não é realmente necessário para contar suas trajetórias como se mover. As trajetórias dizem a si mesmos como se mover. Além disso, você não precisa a onda para qualquer outra coisa qualquer. Qualquer pergunta científica que pode ser respondida por saber o movimento da onda também pode ser respondida com a mesma facilidade por conhecer o movimento das trajetórias sozinho. Assim, a onda se torna completamente irrelevante e pode ser descartada completamente. "

O conceito de muitos mundos quânticos não é muito novo. Nos anos 50, um estudante de graduação na Universidade de Princeton chamado Hugh Everett III tinha uma explicação semelhante para explicar a estranheza da mecânica quântica. Poirier disse Everettteoria dos Muitos Mundos é baseado na matemática onda quântica padrão, por isso não está claro onde os mundos realmente vêm ou como eles estão definidos. Os críticos discordam da teoria por esta razão e porque os universos bifurcar em incontáveis ​​mais cada vez que os cientistas, por exemplo, fazer uma medição.

Em muitos mundos abordagem de interação do Poirier, esses mundos são construídos em matemática desde o início, assim que os cientistas não tem que fazer nada especial para defini-los. Ele funciona, disse ele, porque a matemática à base de onda não são utilizados. Mundos Nunca garfo ou mesclar a maneira mundos de Everett fazer, e mundos de Poirier interagir uns com os outros.Everett não.

"A teoria Muitos Mundos de interação funciona mais como um bando de pássaros do que uma árvore de ramificação infinita", disse ele.

Poirier comparação descobrir a mecânica quântica sem a função de onda para a colocação de andaimes, construção de uma estrutura dentro e, em seguida, perceber que você só precisava do andaime. De um ponto de vista prático, menos peças móveis matemática significa uma maior simplicidade.

Ele também colocou questões interessantes sobre a filosofia da física sobre a onda eo que significa se você não precisa dele, ele disse. Trajetórias quânticas podem ser mais do que apenas uma ferramenta computacional. Eles realmente podem explicar o que está acontecendo no nível quântico.

A e B são dois "emaranhados" partículas quânticas. Uma medição de partícula A correlaciona-se imediatamente com uma medição de partículas longínquo B, que parece violar relatividade. (Como pode um obter um sinal para B mais rápido do que a velocidade da luz?) MIW descreve-o como segue. Os dois discos pretos representam as partículas A e B no mundo. Há também um mundo vizinho no qual A e B, também existe, mas em posições (os círculos abertos, tracejadas) ligeiramente deslocada. Os dois interagem porque são próximas umas das outras, mesmo que os dois estão distantes.

A e B são dois "emaranhados" partículas quânticas. Uma medição de partícula A correlaciona-se imediatamente com uma medição de partículas longínquo B, que parece violar relatividade. (Como pode um obter um sinal para B mais rápido do que a velocidade da luz?) MIW descreve-o como segue. Os dois discos pretos representam as partículas A e B no mundo. Há também um mundo vizinho no qual A e B, também existe, mas em posições (os círculos abertos, tracejadas) ligeiramente deslocada. Os dois mundos interagem porque são próximas umas das outras, mesmo que as duas partículas são afastadas.

"As pessoas têm argumentado por um longo tempo sobre o que a função de onda significa filosoficamente e como deve ser interpretada", disse ele. "Agora nós de repente percebeu que esta pode ser totalmente o caminho errado para enquadrar o argumento. A questão mais fundamental deve ser, 'Será que a função de onda existem mesmo, e se não, o que toma o seu lugar?

No momento, não podemos dizer definitivamente que a função de onda não existe. Só que a sua existência não é necessário, porque nós encontramos um outro método matemático que fornece as mesmas informações. Então, o que esta nova matemática têm a dizer sobre o que toma o lugar da função de onda? O que emerge da matemática são universos paralelos ".

Poirier explicou que no mundo físico clássica onde os seres humanos funcionam, tudo está em um estado definido em relação a velocidade e posição. Pense aviões e maçãs que caem das árvores. Nós podemos calcular onde essas coisas são e onde estão indo.

Na mecânica quântica, os cientistas têm que desistir disso. Eles podem saber onde partículas são ou onde eles estão indo. Não ambos. A trajetória clássica, com seus atributos de partículas bem definidas, foi substituído com a onda de probabilidade quântica que se espalha através de muitas possibilidades simultâneas.

No entanto, ao descrever realidades quânticas usando trajetórias quânticas sozinho, pelo menos algumas das antigas noções clássicas podem ser restaurados, disse Poirier. De acordo com este quadro, as partículas quânticas realmente tem atributos bem definidos e seguem trajetórias quânticas definidas.

O problema é que um tem que ter muitos mundos que interagem. Na verdade, o próprio comportamento quântico pode ser considerado como prova de partículas definidas de universos alternativos que picam através na nossa própria, fazendo com que esta imagem desfocada na escala quântica.

"Essa é a parte mais radical e interessante dessa abordagem", disse ele. "Assumindo que a realidade é agora descrito por muitos trajetórias em vez de uma onda, temos de perguntar o que essas trajetórias realmente quer dizer, fisicamente. A única interpretação razoável é pensar em cada trajetória como representando um mundo diferente. Em cada mundo, nada é wave-like ou indefinida. Tudo é nítida e bem definida. Mas agora existem vários mundos. A variação entre esses mundos é o lugar onde a incerteza quântica ou "imprecisão", juntamente com todos os outros comportamento quântico, na verdade vem de ".

A imprecisão aparente de posições das partículas pode ser considerado como uma manifestação de uma interacção inter-mundo.Poirier diz que enquanto a equação de onda ainda funciona, os cientistas já não pode dizer que é mais naturalmente explica o que está acontecendo em escala quântica do que a idéia de muitos universos alternativos que interagem junto na escala quântica.

Ambos são formas igualmente válidas de interpretação da realidade que são consistentes com as experiências atuais.
Como para descrever o que pode estar acontecendo agora em outros universos paralelos, Poirier disse que seria pura especulação.

"Não temos provas de que um suplente mim ou você pode ser presidente", disse ele. "Eu não posso dizer se esses mundos existem ou não. De acordo com a teoria, os únicos mundos que podem interagir diretamente com são tão perto de nosso próprio mundo que dificilmente podem distingui-los, exceto na escala quântica. Para que possa ser um pouco chato para as pessoas que gostam de pensar em termos de ficção científica. Por outro lado, isso não exclui a possibilidade de que existem de facto mundos mais distantes macroscopicamente diferentes da nossa, onde você e eu estamos vivendo fora qualquer número de existências contrafactual. Não temos nenhuma evidência direta para isso. Mas, novamente, nem devemos, de acordo com a teoria, mesmo que tais mundos existem. "

O Galaxy diário via Texas Tech University

Crédito: Crédito: Universidade Estadual da Flórida