Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să demonstreze cum lumea noastră familiară a obiectelor solide și a anumitor evenimente „crește” în mod natural dintr-o realitate cuantică misterioasă – și nu a fost nevoie să inventeze noi legi ale fizicii pentru a face acest lucru.
Paradoxul cuantic al realității noastre
Fiecare dintre noi trăiește într-o lume în care pisicile sunt fie vii, fie moarte. În care o ceașcă de cafea se află pe masă într-un loc anume, nu împrăștiată prin cameră ca un nor de probabilități. Unde evenimentele se întâmplă într-un anumit fel, nu în toate felurile posibile în același timp. Cu toate acestea, fizicienii cunosc un adevăr incomod de aproape o sută de ani: toate aceste obiecte familiare sunt alcătuite din particule cuantice care se comportă într-un mod complet diferit.
În lumea cuantică, o particulă poate fi în mai multe locuri în același timp, poate avea proprietăți care se exclud reciproc și se poate „teleporta” instantaneu. Fizicienii numesc acest lucru superpoziție cuantică – o stare în care un sistem există în toate configurațiile posibile în același timp. Și aici intervine întrebarea fundamentală: cum apare lumea noastră clasică ordonată din această „nebunie” cuantică?
Lumi multiple: nu este science-fiction
Una dintre cele mai interesante explicații a fost oferită de fizicianul american Hugh Everett în 1957. Conform interpretării sale a lumilor multiple, superpoziția cuantică nu dispare nicăieri – doar lumea noastră se împarte constant în mai multe versiuni paralele, fiecare dintre acestea realizând una dintre variantele posibile.
Sună a science fiction? S-ar putea. Dar tocmai această idee a primit o confirmare neașteptată datorită unui nou studiu realizat de un grup de fizicieni de la Universitatea Autonomă din Barcelona condus de Philippe Strasberg. Utilizând computere puternice, aceștia au reușit să modeleze comportamentul sistemelor cuantice complexe și să arate cum apar în mod natural structuri clasice stabile în cadrul acestora.
Lumea cuantică sub microscopul unui supercomputer
Până de curând, fizicienii nu puteau modela decât sisteme cuantice foarte simple. Ar fi ca și cum am încerca să înțelegem funcționarea creierului uman studiind comportamentul unui singur neuron. Dar echipa lui Strasberg a reușit să facă o adevărată descoperire: a creat un model computerizat capabil să urmărească interacțiunea dintre 50 000 de niveluri cuantice de energie.
„Imaginați-vă o grădină cu un aspersor”, explică unul dintre autorii studiului. „La nivel microscopic, moleculele de apă se mișcă haotic, ciocnindu-se între ele, zburând în toate direcțiile. Dar din acest haos reiese structura stabilă a jeturilor de apă. Ceva similar se întâmplă în lumea cuantică”.
Nașterea lumii clasice
Rezultatele modelării s-au dovedit a fi uimitoare. Indiferent de condițiile inițiale și de detaliile interacțiunii dintre nivelurile cuantice, sistemul a demonstrat de fiecare dată apariția unor structuri stabile la scară largă. Cu alte cuvinte, lumea clasică chiar „iese” din lumea cuantică precum un model de pixeli pe ecranul televizorului atunci când te îndepărtezi de el.
Dar cea mai interesantă descoperire se referă la săgeata timpului. În lumea noastră, timpul curge într-o singură direcție: ne amintim trecutul, dar nu și viitorul, o ceașcă se poate sparge, dar cioburile ei nu se vor reasambla niciodată spontan. Modelarea a arătat că, în unele ramuri ale multiversului cuantic, entropia (o măsură a haosului) crește, ca în lumea noastră, iar în altele scade, creând lumi cu curgerea inversă a timpului!
Dincolo de realitatea familiară
Acest studiu nu numai că aruncă lumină asupra structurii fundamentale a realității, dar ridică și întrebări filosofice profunde. Dacă lumea noastră clasică este doar una dintre nenumăratele ramuri ale multiversului cuantic, ce o face specială? De ce percepem realitatea în acest fel și nu altfel?
„Poate că însăși capacitatea noastră de a pune astfel de întrebări este inextricabil legată de tipul de lume clasică în care existăm”, sugerează cercetătorii. „În lumile în care structurile clasice nu apar în mod natural, pur și simplu nu pot exista observatori capabili să se gândească la asta”.
Noi orizonturi ale cunoașterii
Cercetarea echipei Strasberg oferă perspective interesante nu numai pentru fizică, ci și pentru alte domenii ale științei. Apariția spontană a ordinii din haos este un principiu universal pe care îl observăm peste tot, de la formarea galaxiilor la dezvoltarea organismelor vii.
„Munca noastră arată că lumea clasică nu necesită niciun mecanism special sau observator extern”, explică fizicienii. „Ea apare de la sine ca o consecință naturală a legilor cuantice. Este similar cu modul în care structura complexă a unui furnicar rezultă din regulile simple ale interacțiunii dintre furnici sau cu modul în care tendințele pieței globale rezultă din regulile de bază ale economiei.”
Ce înseamnă pentru o persoană obișnuită?
S-ar părea că ce legătură au multiversurile cuantice cu viața noastră de zi cu zi? De fapt, această descoperire ridică probleme fundamentale ale existenței:
- Liberul arbitru – dacă toate alegerile posibile de evenimente sunt realizate în diferite ramuri ale multiversului, înseamnă aceasta că alegerile noastre sunt iluzorii?
- Natura realității – este lumea noastră singura „reală” sau toate ramurile cuantice sunt la fel de reale?
- Sensul existenței – dacă există infinit de multe copii ale noastre care fac alte alegeri, ce importanță au alegerile noastre particulare?
Cercetătorii subliniază că munca lor nu oferă răspunsuri definitive la aceste întrebări. Dar oferă o nouă perspectivă de gândire asupra acestora: poate că însăși capacitatea noastră de a pune astfel de întrebări este o consecință a condițiilor unice care au făcut posibilă apariția conștiinței în ramura noastră din multivers.
O privire în viitor
Deși simulările computerizate din cadrul studiului au acoperit „doar” 50 000 de niveluri cuantice – mult mai puține decât sunt necesare pentru a descrie chiar și un fir de praf – acestea au pus o bază importantă pentru cercetările viitoare. Odată cu dezvoltarea computerelor cuantice, oamenii de știință vor putea să modeleze sisteme din ce în ce mai complexe, apropiindu-se treptat de o înțelegere deplină a tranziției cuantică-clasică.
În plus, aceste cercetări pot avea aplicații practice în crearea de noi tehnologii bazate pe efecte cuantice. Calculatoarele cuantice, legăturile de comunicații sigure și dispozitivele de măsurare ultraprecise funcționează toate la granița dintre lumea cuantică și cea clasică.
Concluzii
Istoria științei arată că cele mai profunde descoperiri în înțelegerea realității nu vin adesea din descoperirea unor fenomene noi, ci dintr-un nou mod de a privi faptele deja cunoscute. Munca lui Strasberg și a colegilor săi este un prim exemplu al unei astfel de descoperiri conceptuale. Ea arată cum lumea noastră familiară emerge în mod natural din haosul cuantic, fără a necesita ipoteze sau mecanisme suplimentare.
Deși suntem încă departe de a înțelege pe deplin modul în care mecanica cuantică dă naștere realității clasice, avem acum dovezi convingătoare că această tranziție nu este doar posibilă, ci și inevitabilă. Poate că cel mai mare mister al mecanicii cuantice nu este de ce microcosmosul este atât de ciudat, ci de ce macrocosmosul este atât de previzibil.
