Alternatywne rozwiązanie problemów kwantowych

Interpretacja kopenhaska mechaniki kwantowej zakłada, że każda cząstka jest także falą - przynajmniej do czasu przeprowadzenia obserwacji gdy dochodzi do załamania funkcji falowej i przyjmuje ona jeden konkretny stan. Istnieje inna teoria opracowana przez samego Louisa de Broglie oraz Davida Bohma, która do tej pory była odrzucana - jednak na jej potwierdzenie znalazły się teraz dowody.

Według teorii fali wiodącej (pilot-wave) cząstki rodzą się na fali i choć mają one konkretny stan to właśnie przez wpływ tej fali wykazują one niektóre właściwości falowe.

Wyjaśnić to można łatwo na przykładzie słynnego doświadczenia Younga - eksperymentu z dwiema szczelinami używanego najczęściej do obrazowania dualizmu korpuskularno-falowego. W zmodyfikowanej wersji tego eksperymentu przepuszcza się wiązkę cząstek (na przykład elektronów) przez dwie wąskie szczeliny. Na detektorze danych cząstek (ekranie) po drugiej stronie pojawia się wzór interferencyjny wskazujący na to, że tak naprawdę zachowują się one jak fale. Gdy użyjemy tylko jednej szczeliny lub gdy ustawimy przy jednej z nich niemal nieinwazyjny czujnik to wzór interferencyjny znika i otrzymujemy wynik taki jakiego można by się spodziewać po cząstkach. Poniżej macie to wyjaśnione w bardzo przyjazny sposób:

Interpretacja kopenhaska wyjaśnia to w ten sposób, że tak naprawdę każda cząstka jest jednocześnie falą, a dopiero gdy dokonujemy aktu obserwacji obiera ona konkretny stan. Jednak według teorii fali wiodącej każda z cząstek ma jedną, dobrze określoną trajektorię, przez którą przechodzi przez jeden z otworów jednak przez oba z nich przechodzi związana z cząstką funkcja falowa - stąd wzór interferencyjny. Idąc dalej finalna pozycja cząstki jest definiowana przez jej początkowy stan, który jest nieznany, i nad którym nie mamy kontroli.

Matematycy z MIT postanowili przyjrzeć się tej teorii jeszcze raz wspólnie z kolegami z Francji i odkryli oni podobne do przewidywanego przez de Brogliego zachowanie w skali makro. Stworzyli oni eksperyment, w którym płyn drga z częstotliwością nieco niższą od wymaganej do powstania na jego powierzchni fal. Następnie zrzucana jest do niego kropla, która zaczyna poruszać się przez zbiornik będąc pchaną do przodu przez fale, które sama generuje. Tak samo w teorii fali wiodącej zachowywać się mają cząstki.

Oczywiście układ taki różni się w wielu aspektach od świata kwantowego, jednak u podstaw rządzą nim te same mechanizmy, a daje on nam nadzieję na lepsze zrozumienie mechaniki kwantowej - krople i fale w płynie można bowiem dokładnie mierzyć i na podstawie tego udało się nawet stworzyć wzór opisujący trajektorię cząstki z zależności od jej funkcji falowej. Jeśli udałoby się to potwierdzić w świecie kwantowym to mógłby to być gwóźdź do trumny interpretacji kopenhaskiej, a jednocześnie iskra dająca nowe życie teorii fali wiodącej.

Źródło: