Як вимірювання спричиняє колапс хвильової функції квантової системи?
У дивному світі електронів, фотонів та інших елементарних частинок, усе (усі процеси?) строго дотримується законів квантової механіки.
Частинки поводять себе не як маленькі кульки, а як хвилі, що поширюються на великій території.
Кожну частинку описують за допомогою “хвильової функції”, або розподілу ймовірностей, що визначає, яке положення, швидкість та інші властивості частинка може мати з більшою ймовірністю, але не визначає, якими саме ті властивості є.
У частинки насправді є діапазон значень для всіх властивостей, доки ви не виміряєте одну з них в ході експерименту — наприклад, положення частинки — у момент чого відбудеться колапс хвильової функції частинки і вона опиниться в якомусь одному положенні.
Але як і чому вимірювання частинки призводить до колапсу хвильової функції, створюючи конкретну реальність, яку ми бачимо перед собою?
Може здатися, що ця проблема, відома як проблема вимірювання, стосується лише дуже вузького кола науковців, але від відповіді залежить наше розуміння того, що таке реальність.
Чи правильна теорія струн?
Коли фізики припускають, що елементарні частинки — насправді одновимірні замкнуті протяжні об’єкти, іншими словами “струни”, кожна з яких коливається з певною частотою, тоді фізика стає набагато простішою.
Теорія струн дозволяє фізикам примирити квантову механіку — закони, що панують над частинками, — зі законами, які панують над простором-часом, таким чином, об’єднуючи чотири фундаментальні сили в одну структуру.
Тільки існує проблема: теорія струн справджується лише у всесвіті, у якому 10 або 11 вимірів — три великі просторові виміри, шість або сім просторових, стиснутих до мікроскопічних розмірів, і один часовий.
Стиснуті просторові виміри — так само, як і самі вібруючі струни, - мають розмір одна мільярдна однієї трильйонної розміру ядра атома.
Науковці не уявляють, як можна виявити щось настільки мале, тому не існує відомого способу експериментально довести або спростувати теорію струн.
Чи існує порядок у хаосі?
Фізики не зовсім можуть знайти розв’язки рівнянь, які описують поведінку флюїдів: від води до повітря і до всіх інших рідин та газів (зокрема води, повітря і всіх інших рідин та газів).
Насправді, не відомо, чи загальний розв’язок для так званих рівнянь Навіера-Стоукса взагалі існує, а якщо розв’язок і є, то чи описує він флюїди у будь-якій точці всесвіту, чи має, по суті, невідомі точки, які називають сингулярностями.
Як наслідок, природа хаосу не надто зрозуміла.
Фізики та математики ламають голову: передбачати погоду просто складно, чи вона за своєю суттю не піддається передбаченням?
Чи є турбулентність за межами можливостей математичного опису, чи все воно має сенс, якщо підійти до нього з правильними формулами?
