แนวทางที่พิถีพิถันในการทำหน้าที่ของคลื่นสามารถแก้ไข
ความอึมครึมที่น่าอับอายของทฤษฎีควอนตัมได้
ตามที่เว็บสล็อตนักฟิสิกส์ Richard Feynman สังเกตอย่างมีชื่อเสียง: “ไม่มีใครเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม” ในขณะที่ฟิสิกส์คลาสสิกสะท้อนประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเรา — เราสามารถเข้าใจแนวคิดเรื่องความเร็วของลูกเทนนิสและนำกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันมาอธิบาย — สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงสำหรับฟิสิกส์ควอนตัม แนวคิดคลาสสิก เช่น ตำแหน่งและโมเมนตัม ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของโลกปรมาณูได้อย่างสม่ำเสมอ
โลกคลาสสิกของประสบการณ์ของเราคือเงาที่ฉายในจักรวาลควอนตัม เครดิต: D. PARKINS
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 การทดลองแสดงให้เห็นว่าวัตถุขนาดเล็กเช่นอิเล็กตรอนบางครั้งทำตัวเหมือนคลื่นมากกว่าอนุภาค เมื่อยิงผ่านร่อง พวกมันจะสร้างลวดลายคล้ายกับระลอกคลื่นที่ทับซ้อนกันในสระน้ำ สิ่งนี้กระตุ้นให้ผู้ก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัมแนะนำเอนทิตีทางคณิตศาสตร์ที่เป็นนามธรรม – ฟังก์ชันคลื่น – เพื่ออธิบายระบบทางกายภาพ
Erwin Schrödinger ในช่วงทศวรรษ 1920 คิดว่าฟังก์ชันคลื่นแสดงถึงตัวตนที่แท้จริง เขาแนะนำว่าเมื่อฟังก์ชันคลื่นกระจายออกไปในอวกาศ เราจะเห็นพฤติกรรมของคลื่น และเมื่อมันถูกตีบให้เป็น ‘คลื่นแพ็คเก็ต’ ที่แคบ เราก็จะได้อนุภาค เขาชนสิ่งกีดขวางบนถนน: กฎควอนตัมบอกเป็นนัยว่าแพ็กเก็ตคลื่นที่อธิบายอนุภาคขนาดเล็กมากที่แยกได้จะกระจายตัวอย่างรวดเร็ว แต่อนุภาคจริงยังมีความเสถียรมากกว่าอย่างเห็นได้ชัด
รูปภาพ ‘wavefunction only’ ถูกปิดด้วยเหตุผลอื่น การพัฒนาอย่างราบรื่น ดูเหมือนว่าฟังก์ชันคลื่นไม่สามารถอธิบายกระบวนการที่ดูเหมือนไม่ต่อเนื่องในอวกาศและเวลาได้ กลศาสตร์ควอนตัมยังทำนายว่าฟังก์ชันคลื่นจะใช้รูปร่างแปลก ๆ ที่สอดคล้องกับโครงสร้างที่ดูคลาสสิกหลายอย่าง เช่น แมวของชโรดิงเงอร์ ซึ่งถูกซ่อนอยู่ในกล่องให้อยู่ในสภาพที่ทั้งเป็นและตาย
นักฟิสิกส์จึงตีความฟังก์ชันคลื่นใหม่เป็นอุปกรณ์สัญลักษณ์ที่ระบุความน่าจะเป็นของผลการวัด สิ่งนี้ทำให้เกิดความเป็นคู่ระหว่างฟังก์ชันคลื่น – สันนิษฐานว่าห่อหุ้มทุกอย่างเกี่ยวกับสถานะทางกายภาพของระบบ – และผลการวัดแบบสุ่ม เหตุการณ์ควอนตัม เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? และเหตุใดจึงสามารถแสดงเป็นตัวแปรแบบคลาสสิกได้
Niels Bohr หนึ่งในผู้อยู่เบื้องหลังการตีความกลศาสตร์
ควอนตัมของโคเปนเฮเกนปฏิเสธที่จะดำเนินการต่อไป ดังนั้น ‘หมอกจากทางเหนือ’ ที่น่าอับอายจึงได้ลงมา เครื่องมือวัดแบบคลาสสิกใช้เวทีกลาง เร่ง ‘ยุบ’ ของฟังก์ชันคลื่นเพื่อให้ผลการทดลอง มีการแนะนำการแบ่งขั้วระหว่างควอนตัมและคลาสสิก คำอธิบายแบบคลาสสิกที่เข้ากันไม่ได้ได้รับการชำระให้บริสุทธิ์โดยใช้คำศัพท์ เช่น ความเป็นคู่ของอนุภาคและคลื่น (หลักคำสอนที่ว่าคำอธิบายดังกล่าวต้องเกี่ยวข้องกับการจัดเตรียมการทดลองที่ไม่เกิดร่วมกัน) เงาของโคเปนเฮเกนยังยึดติดกับคำแนะนำล่าสุดที่กลศาสตร์ควอนตัมเป็นพื้นฐานเกี่ยวกับข้อมูล
ในการขจัดหมอก เราควรมองว่าฟังก์ชันคลื่นเป็นมากกว่าเครื่องมือในการคำนวณความน่าจะเป็น ฟังก์ชันคลื่นเพียงอย่างเดียวอาจเพียงพอที่จะเข้าใจปรากฏการณ์ทั้งในระดับจุลภาคและมหภาค เมื่อกลศาสตร์ควอนตัมถูกนำมาใช้อย่างสม่ำเสมอ
องค์ประกอบสำคัญคือ ‘การพัวพัน’: เมื่อระบบโต้ตอบกัน ก็จะสูญเสียความเป็นตัวของตัวเองไป และต้องอธิบายด้วยฟังก์ชันคลื่นที่ใช้ร่วมกัน ความยุ่งเหยิงมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ระบบทางกายภาพไม่สามารถหลีกเลี่ยงการมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมได้ ดังนั้นพฤติกรรมของระบบจึงถูกกำหนดโดยฟังก์ชันคลื่นที่เกี่ยวข้องกับทั้งระบบและสิ่งแวดล้อม นี่คือกระบวนการทางกายภาพของการถอดรหัสควอนตัม (ดูหน้า 22) Decoherence เซ็นเซอร์ระบบเพื่อให้สังเกตได้เฉพาะโครงสร้างที่ดูคลาสสิกเท่านั้น เช่น วัตถุในตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างดี การสังเกตสามารถอธิบายได้ว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ที่พัวพันโดยไม่ต้องหันไปใช้ความเป็นคู่
กระบวนการถอดรหัสที่รวดเร็วและต่อเนื่องยังอธิบายเหตุการณ์ควอนตัมด้วย เมื่ออิเล็กตรอนชนกับจานภาพถ่าย ‘การวัด’ ไม่ใช่การกระทำที่ลึกลับที่ทำให้ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนทำหน้าที่เป็นอนุภาคจุด แต่เป็นการพัวพันระหว่างอิเล็กตรอนกับจาน (และสิ่งแวดล้อม) ผลลัพธ์ที่ได้จากการแยกส่วนทำให้เกิดแพ็กเก็ตคลื่นที่ ‘แคบอย่างแข็งแกร่ง’ ซึ่งปรากฏเป็นเอนทิตีคล้ายอนุภาค ใกล้กับแนวคิดของชโรดิงเงอร์
ฟังก์ชันคลื่นที่พันกันยังคงเกี่ยวข้องกับการซ้อนทับของโครงสร้างแบบคลาสสิก เช่น ตำแหน่งของจุดบนจานถ่ายภาพ เนื่องจากเราไม่สามารถควบคุมสิ่งแวดล้อมได้อย่างเต็มที่ (เช่น โมเลกุลของอากาศที่กระจัดกระจายออกจากหน้านี้) การซ้อนทับดังกล่าวมักจะถูกซ่อนจากมุมมองของเรา แต่ทำไมที่นี่ถึงมีที่เดียวแต่ไม่มี? การสังเกตดังกล่าวทั้งหมดสามารถคิดได้ว่าเป็นการขยายเวลาชั่วคราว และ – ต้องขอบคุณการแยกส่วน – ‘แขนง’ ของฟังก์ชันคลื่นที่เป็นอิสระอย่างมีประสิทธิภาพ นี่คือสิ่งที่เราต้องการ การแนะนำกระบวนการยุบแบบใหม่ที่กำจัดฟังก์ชันคลื่นของกิ่งที่ไม่มีใครสังเกตเห็นอาจให้ความสบายบ้าง แต่จะเสี่ยงต่อการถูกพิสูจน์โดยการทดลอง แม้ว่าอาจมีการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ๆ อยู่เสมอ
นักทดลองได้สร้าง ‘ลูกแมวชโรดิงเงอร์’ ที่ขัดกับสัญชาตญาณหลายอย่าง — รวมทั้งเว็บสล็อต
