Стрела времени течёт в обе стороны: 50 000 квантовых уровней раскрыли тайну реальности

Учёные из Австралийского национального университета провели исследование, предполагающее, что наш стабильный классический мир может быть результатом процессов, происходящих на квантовом уровне в рамках интерпретации многомировой теории квантовой механики. Согласно этой теории, каждый раз, когда происходит квантовое событие, возникают параллельные миры, в которых возможны все вероятные исходы. Однако, остаётся вопрос, каким образом стабильная классическая реальность, к которой мы привыкли, может быть связана с этим бесконечным многообразием миров.

Исследование, проведённое под руководством Филиппа Штрасберга из Барселонского автономного университета, показало , что при помощи симуляций можно объяснить возникновение устойчивых макроскопических структур из квантовых систем. Это подобно тому, как водяные струи формируются при поливе из лейки: хоть отдельные капли ведут себя хаотично, на крупном масштабе формируются стабильные потоки. Учёные смоделировали поведение волновой функции на основе большого количества энергетических уровней и обнаружили, что даже при отсутствии специфических начальных условий или влияния внешней среды возникают устойчивые структуры, видимые на макроскопическом уровне.

Традиционно переход от квантового к классическому объясняется взаимодействием квантовых объектов с окружающей средой, что скрывает их квантовые свойства. Однако подход, основанный на «декогеренции среды», требует точной настройки начальных условий и подбора конкретных взаимодействий, что ограничивает его применение. Исследование Штрасберга и его команды показывает, что в широком диапазоне условий волновая функция может эволюционировать таким образом, что возникают устойчивые крупномасштабные структуры, не зависящие от начальных параметров.

Моделирование эволюции квантовых систем проводилось с помощью мощных вычислительных систем, позволивших обрабатывать волновую функцию с участием более 50,000 энергетических уровней. Хотя этот масштаб всё ещё далёк от классических явлений повседневной жизни, он даёт представление о том, как могут возникать устойчивые структуры из квантового хаоса.

Интересно, что результаты исследования также связаны с одной из фундаментальных концепций статистической механики — стрелой времени, которая определяет направление временного потока. В рамках симуляций обнаружены ветви, где энтропия либо увеличивается, либо уменьшается, что приводит к двум видам миров с противоположными направлениями времени. Эти миры, как предполагают учёные, сосуществуют в единой симметричной во времени мультивселенной.

Несмотря на впечатляющие результаты, остаются нерешённые вопросы. В частности, пока не ясно, почему именно наш мир обладает законами сохранения энергии и определёнными вероятностными характеристиками, такими как правило Борна.