Квантова механіка, наріжний камінь сучасної фізики, залишається глибоко парадоксальною, незважаючи на десятиліття експериментальних підтверджень. Теорія точно передбачає поведінка матерії у найменших масштабах, але визначає реальність, яка суперечить нашому повсякденному досвіду. Частинки існують одночасно в безлічі станів, доки не будуть спостерігатися, і віддалені атоми незрозуміло пов’язані у феномені, який Ейнштейн назвав «жахливою дією на відстані».
Більше століття фізики намагаються інтерпретувати ці аномалії, сперечаючись у тому, чи означають вони існування безлічі всесвітів, фізику, залежить від свідомості, чи інші радикальні можливості. Тепер новий аргумент передбачає, що рішення могло бути доступним із самого початку.
Фізик Антоніо Валентині стверджує у своїй книзі “За межами квантової механіки”, що Луї де Бройль, лауреат Нобелівської премії, запропонував у 1920-х роках основу, яка усуває ці парадокси. Відома як теорія пілотних хвиль, вона постулює, що частинки спрямовуються хвилями, що лежать в основі, завжди займаючи одне певне положення. Невизначеність, що здається, виникає через поведінку хвилі, а не через саму частинку. Це усуває необхідність для спостерігача “колапсувати” реальність в один стан.
Незважаючи на експериментальну перевірку хвильово-часткової дуальності де Бройля, його ширші ідеї були відкинуті чи спотворені фізичною спільнотою. Валентині присвятив свою кар’єру відстоюванню цієї забутої теорії, стверджуючи, що вона пропонує послідовніше розуміння квантової реальності.
Історичний Нагляд
Дебати про інтерпретацію квантової механіки є унікальними в історії науки, стверджує Валентині. На відміну від минулих конфліктів, де протилежні погляди швидко вирішувалися, квантові парадокси зберігаються протягом десятиліть. Він проводить паралелі із середньовічною космологією, де земне та небесне царства розглядалися як керовані різними законами. Аналогічним чином, макроскопічний світ видається відмінним від квантового царства, створюючи фундаментальний розрив у нашому розумінні.
Ервін Шредінгер, творець хвильового рівняння квантової механіки, ненавмисно сприяв плутанині, виключивши частинки зі своєї моделі. Це призвело до «проблеми виміру» — питання, чому ми спостерігаємо одне становище частки, коли рівняння передбачає безліч можливостей. Валентині вказує на лист 1927 Вольфганга Паулі Нільсу Бору, в якому Паулі критикував Шредінгера за «скасування матеріальних точок» та ігнорування більш повної структури де Бройля.
Чому де Бройля Ігнорували?
Валентині припускає, що низка факторів призвела до ігнорування роботи де Бройля. Його теорія 1923 року була радикальним відходом від ньютонівської і навіть ейнштейнівської фізики, але багато фізиків не стали вникати в неї, крім як визнати хвилеподібну природу матерії. Ізольоване становище де Бройля у Франції, де теоретична фізика відставала від експериментальної роботи, могло ще більше перешкодити сприйняттю його ідей.
Сам Валентині описує своє переслідування теорії пілотних хвиль як нестерпно самотній шлях. Він зазначає, що багато фізиків, схоже, застрягли у повторенні одних і тих самих помилкових аргументів та історичних помилок. Незважаючи на труднощі, він залишається оптимістом, припускаючи, що теорія пілотних хвиль може бути наближеною моделлю, подібною до ранньої моделі газів Людвіга Больцмана — неповною, але все ж таки містить значну істину.
Потенційні Докази в Космічному Мікрохвильовому Фоні
Нещодавні роботи показують, що теорія пілотних хвиль може мати прогнози, що перевіряються. Аномалії у космічному мікрохвильовому фоні (КМФ), післясвітлі Великого Вибуху, якісно відповідають прогнозам теорії. Хоча поточні дані надто галасливі для остаточних висновків, Валентині вважає, що подальші дослідження можуть підтвердити або спростувати модель протягом наступного десятиліття.
Зрештою, чи теорія пілотних хвиль є вірною, залишається відкритим питанням. Але робота Валентині виділяє забуту главу в історії фізики і піднімає можливість того, що рішення квантових парадоксів було згаяно століття тому.
