거의 한 세기 동안“현실”은 어두운 개념이었습니다. 양자 물리학의 법칙은 입자가 유령 상태에서 많은 시간을 소비한다고 제안하는 것 같습니다. 명확한 위치와 같은 기본 특성이 부족하고 대신 어디서나 존재하지 않습니다. 입자가 측정 될 때만 갑자기 구체화되어 주사위 롤에 의해 마치 위치를 선택하는 것처럼 보입니다.
자연은 본질적으로 확률 론적이라는 아이디어 - 입자는 관찰 될 때까지 입자가 관찰 될 때까지 단단한 특성이없고 가능성만이 존재한다는 사실을 직접 암시한다는 아이디어는 양자 역학의 표준 방정식에 의해 직접 암시된다. 그러나 이제 유체에 대한 놀라운 실험은 그 세계관에 대한 오래된 회의론을 부활 시켰습니다. 기괴한 결과는 거의 잊혀진 양자 역학 버전에 대한 관심을 불러 일으키며, 하나는 단일의 구체적인 현실에 대한 아이디어를 포기하지 않았습니다.
실험에는 액체 표면을 따라 튀는 오일 액적이 포함됩니다. 액적은 모든 바운스마다 액체를 부드럽게 슬로스합니다. 동시에, 과거 바운스의 잔물결은 그 과정에 영향을 미칩니다. 파일럿 파 (Pilot Wave)로 알려진 자체 잔물감과의 방울의 상호 작용은 이전에 기본 입자에 특이한 것으로 생각되는 행동을 나타내는 행동을 유발합니다.
양자 규모의 입자는 인간 규모의 물체가하지 않는 일을하는 것 같습니다. 그들은 장벽을 통해 터널을 터널하고 자발적으로 발생하거나 전멸 시키며 개별 에너지 수준을 차지할 수 있습니다. 이 새로운 연구의 본문은 파일럿 파의 유도에 따라 오일 액 적이 이러한 양자와 같은 특징을 보여줍니다.
일부 연구자들에게 실험은 양자 물체가 액 적만큼 명확하고 파일럿 파에 의해 유도된다는 것을 시사합니다.이 경우 공간과 시간의 유체와 유사한 기복이 있습니다. 이러한 주장은 양자 역학의 탄생시 처음 제안하고 거부 된 미세한 세계의 결정 론적 (확률 론적) 이론에 새로운 삶을 주입했다.
.매사추세츠 기술 연구소 (Massachusetts Institute of Technology)의 응용 수학 교수 인 존 부시 (John Bush)는“이것은 이전에 생각한 사람들이 이전에 생각한 행동을 보여주는 행동을 보여주는 클래식 시스템입니다. "우리가 이해하고 물리적 근거를 더 많이 제공할수록 '양자 역학은 마법의 관점'을 방어하는 것이 더 어려울 것입니다."
.마법 측정
건축가 중 하나 인 덴마크 물리학 자 닐스 보어 (Niels Bohr)가 홈 시티 (Niels Bohr) 이후“코펜하겐 해석”으로 알려진 양자 역학의 정통 견해는 입자가 가능한 모든 현실을 동시에 재생한다고 주장한다. 각 입자는 이러한 다양한 가능성을 가중시키는 "확률 파"로 표시되며, 파동은 입자가 측정 될 때만 명확한 상태로 무너집니다. 양자 역학의 방정식은 측정의 순간에 입자의 특성이 어떻게 고형화되는지 또는 그러한 순간에 현실을 선택하는 방법을 다루지 않습니다. 그러나 계산은 작동합니다. MIT의 양자 물리학자인 세스 로이드 (Seth Lloyd)는 다음과 같이 말합니다.
현실의 확률 론적 특성을 보여주는 것으로 보이는 양자 역학에 대한 고전적인 실험은 스크린의 한 쌍의 슬릿쪽으로 하나씩 추진 된 입자 (예 :전자)를 포함합니다. 아무도 각 전자의 궤적을 추적하지 않으면 두 슬릿을 동시에 통과하는 것 같습니다. 시간이 지남에 따라 전자 빔은 화면의 다른쪽에 밝고 어두운 줄무늬의 파형과 같은 간섭 패턴을 만듭니다. 그러나 검출기가 슬릿 중 하나 앞에 배치되면, 측정하면 입자가 파괴적인 전능성을 잃고, 명확한 상태로 붕괴되며, 한 슬릿 또는 다른 슬릿을 통과합니다. 간섭 패턴이 사라집니다. 20 세기의 물리학 자 Richard Feynman 은이 이중 슬릿 실험은“양자 역학의 핵심이있다”고 말했다.
일부 물리학 자들은 이제 동의하지 않습니다. “양자 역학은 매우 성공적입니다. 아무도 잘못되었다고 주장하지 않습니다.”영국의 욕조 대학교 수학 교수 인 폴 밀레 스키 (Paul Milewski)는 튀는 낙진 역학의 컴퓨터 모델을 고안했습니다. "우리가 믿는 것은 실제로 [양자 역학]이 그 방식을 보이는 더 근본적인 이유가있을 수 있다는 것입니다."
.라이딩 파도
파일럿 파가 입자의 특성을 설명 할 수 있다는 생각은 양자 역학의 초기 시절로 거슬러 올라갑니다. 프랑스 물리학 자 Louis de Broglie는 브뤼셀에서 열린 1927 년 Solvay Conference에서 가장 초기의 파일럿 파 이론을 발표했습니다. De Broglie가 그 날에 Bohr, Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg 및 2 명의 다른 유명한 물리학 자에게 설명했듯이, 파일럿 파 이론은 양자 역학의 확률 론적 공식화와 같은 예측을 모두 만들었습니다 (1950 년대까지의 고유 한 해석없이). 붕괴.
Bohr가 옹호하는 확률 론적 버전에는 파동의 피크 및 트로프로 입자의 가능성이 낮고 가능성이 낮은 단일 방정식이 포함됩니다. Bohr는이 확률 파 방정식을 입자의 완전한 정의로 해석했습니다. 그러나 De Broglie는 동료들에게 실제 파동을 묘사하는 두 가지 방정식을 사용하도록 촉구했으며, 다른 하나는 입자가 정의되지 않고 파도에 의해 상호 작용하고 파도에 의해 추진되는 것처럼 마치 그 파동 방정식의 변수에 실제 콘크리트 입자의 궤적을 묶는다.
.예를 들어, 이중 슬릿 실험을 고려하십시오. De Broglie의 파일럿 파 그림에서 각 전자는 두 슬릿 중 하나만 통과하지만 두 슬릿을 쪼개고 이동하는 파일럿 파의 영향을받습니다. 전류의 Flotsam과 마찬가지로, 입자는 두 개의 웨이브 프론트가 협력하는 곳으로 끌려 가고 취소 된 곳으로 가지 않습니다.
.De Broglie는 Bohr의 이벤트 버전과 마찬가지로 개별 입자가 끝나는 정확한 장소를 예측할 수 없었습니다. 파일럿 파 이론은 결과의 통계적 분포 또는 밝고 어두운 줄무늬만을 예측합니다. 그러나 두 사람은이 단점을 다르게 해석했습니다. Bohr는 입자에는 명확한 궤적이 없다고 주장했다. De Broglie는 그들이 그렇게 주장했지만, 우리는 정확한 경로를 추론하기에 충분히 각 입자의 초기 위치를 잘 측정 할 수 없다고 주장했습니다.
그러나 원칙적으로 파일럿 파 이론은 결정 론적입니다. 미래는 과거와 동적으로 발전하여 우주의 모든 입자의 정확한 상태가 주어진 순간에 알려지면 미래의 모든 상태에서 그들의 상태를 계산할 수 있습니다.
솔 베이 컨퍼런스에서 아인슈타인은 확률 론적 우주에 반대했다. 보어는 아인슈타인에게“하나님 께서 무엇을 해야하는지 말하지 말라”고 말했다. 1932 년 헝가리 계 미국인 수학자 인 존 폰 뉴먼 (John Von Neumann)이 양자 역학의 확률 론적 파동 방정식은“숨겨진 변수”(즉, 누락 된 구성 요소, 예를 들어, 잘 정의 된 궤도를 가진 De Broglie의 입자)를 가질 수 없다고 주장했을 때, 파일럿 파 이론은 대부분의 물리학 자들이 Von의 증거를 믿지 않았다고 주장했다. 번역.
Von Neumann의 증거가 거짓으로 나타나기 전에 30 년이 넘는 시간이 지났지 만 그때까지 손상이 이루어졌습니다. 물리학 자 David Bohm은 1952 년에 아인슈타인의 격려와 함께 파일럿 파 이론을 수정 된 형태로 부활 시켰으며 그것이 효과가 있었음을 분명히했지만 결코 붙잡지 않았다는 것을 분명히했습니다. (이론은 De Broglie-Bohm 이론 또는 Bohmian 역학이라고도합니다.)
나중에 북 아일랜드 물리학 자 존 스튜어트 벨 (John Stewart Bell)은 오늘날 많은 물리학 자들이 숨겨진 변수를 불가능하게 해석하는 것으로 잘못 해석한다는 정리를 증명하기 위해 계속했다. 그러나 벨은 파일럿 파 이론을지지했다. 그는 Von Neumann의 원래 증거에서 결함을 지적한 사람이었습니다. 그리고 1986 년에 그는 파일럿 파 이론이 나에게 자연스럽고 단순한 것처럼 보이며, 파동 입자 딜레마를 그렇게 명확하고 평범한 방식으로 해결하기 위해, 그것은 일반적으로 무시되었다는 것이 나에게 큰 미스터리입니다. "
.방치는 계속됩니다. 한 세기의 선 아래로, 양자 역학의 표준, 확률 론적 공식은 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 결합되었으며 표준 모델, 우주의 대부분의 입자와 힘에 대한 정교하고 정확한 설명으로 발전했습니다. 양자 역학의 이상함에 적응하는 것은 물리학 자들의 통과 의례가되었습니다. 오래되고 결정적인 대안은 대부분의 교과서에서 언급되지 않았습니다. 분야의 대부분의 사람들은 듣지 못했습니다. Rutgers University의 수학, 물리 및 철학 교수 인 Sheldon Goldstein은 파일럿 파 이론의 지지자 인“수십 년의 교리”에 대한 이론의“터무니없는”무시를 비난합니다. 이 단계에서 Goldstein과 다른 몇몇 사람들은 양자 정통에 의문을 제기함으로써 연구자들이 경력을 위험에 빠뜨 렸습니다.
Quantum Drop
이제 마침내 파일럿 파 이론은 적어도 유체 역학 주의자들 사이에서 사소한 컴백을 경험하고있을 수 있습니다. Milewski는“지난 세기 초에 양자 역학을 개발하고있는 사람들 이이 실험에 접근 할 수 있기를 바랍니다. "그러면 양자 역학의 전체 역사는 다를 수 있기 때문입니다."
이 실험은 10 년 전에 파리 디데로 로트 대학교의 이브 커더와 동료들이 특정 주파수에서 실리콘 오일 욕조를 진동하면 표면을 따라 액적이 유도 될 수 있음을 발견했을 때 시작되었습니다. 그들이 발견 한 액적의 경로는 드롭렛 자체 바운스에서 생성 된 액체 표면의 경사 윤곽선으로 안내되었습니다.
획기적인 실험에서 파리 연구원들은 단일 및 이중 슬릿 간섭을 보여주기 위해 액적 설정을 사용했습니다. 그들은 액적이 댐과 같은 장벽에서 한 쌍의 개구부를 향해 튀어 오르면 하나의 슬릿 또는 다른 슬릿 만 통과하는 반면 파일럿 웨이브는 둘 다 통과한다는 것을 발견했습니다. 반복 시험에 따르면 파일럿 웨이브의 겹치는 웨이브 프론트는 액 적을 특정 장소로 조종하고 그 사이의 위치로 절대 위치하지 않음 Feynman이“어떤 고전적인 방식으로 설명 할 수없는… 그리고 입자의 궤적을 측정하는 것이 그들의 동시 현실을“붕괴”하는 것처럼 보이는 것처럼, 튀는 방출 실험에서 파일럿 파를 방해하면 간섭 패턴이 파괴됩니다.
액 적은 또한 장벽을 통해“터널”을하는 것처럼 보일 수 있으며, 안정적인 "결합 상태"에서 서로를 공전하며 양자 스핀 및 전자기 인력과 유사한 특성을 나타냅니다. Corrals라는 원형 영역에 국한되면 양자 상자에서 전자에 의해 생성 된 스탠딩 파와 유사한 동심 고리를 형성합니다. 그들은 심지어 지하 거품으로 멸종시킨다. 물질과 반물질 입자의 상호 파괴를 연상시키는 효과.
각각의 시험에서, 액적은 시간이 지남에 따라 양자 규모의 입자가 예상되는 것과 동일한 통계 분포를 구축하는 혼란스러운 경로를 완화시킨다. 그러나 연구원들에 따르면 이러한 양자와 같은 효과는 무기한 또는 현실 부족으로 인한 것보다는“경로 기억”에 의해 주도된다. 액적의 모든 바운스는 잔물결의 형태로 자국을 남기고,이 잔물결은 혼란 스럽지만 방울의 미래 튀김에 영향을 미치고 양자와 같은 통계적 결과를 초래합니다. 주어진 유체가 나타나는 경로 메모리가 많을수록, 즉 잔물결이 적을수록 통계가 더 선명하고 양자와 같은 것입니다. Couder는“메모리는 혼돈을 생성하여 올바른 확률을 얻어야합니다. “우리는 시스템에서 경로 메모리를 명확하게 볼 수 있습니다. 그것이 반드시 양자 물체에 존재한다는 것을 의미하는 것은 아니며, 가능할 것입니다.”
.물방울이 외부 힘을받는 경우에도 양자 통계는 분명합니다. 최근 한 번의 테스트에서 Couder와 그의 동료들은 오일 욕조의 중앙에 자석을 놓고 자기 유종 액체를 관찰했습니다. 핵 주위에 고정 에너지 수준을 차지하는 전자와 마찬가지로 튀는 액적은 를 채택했습니다. 자석 주위의 안정적인 궤도 세트는 각각 세트 에너지 수준과 각 운동량으로 특징 지어집니다. 이들 특성의 개별 패킷으로의 "양자화"는 일반적으로 양자 영역의 정의 특징으로 이해된다.
공간과 시간이 전혀 소산을 경험하지 않는 수퍼 플루이드 또는 유체처럼 행동한다면, 경로 기억은 얽힘의 이상한 양자 현상을 일으킬 수 있습니다. 아인슈타인은“멀리서 으스스한 행동”이라고 언급했습니다. 두 입자가 얽히게되면, 하나의 상태 측정은 즉시 다른 상태에 영향을 미칩니다. 얽힘은 두 입자가 광년 떨어져 있어도 유지됩니다.
표준 양자 역학에서, 그 효과는 입자의 관절 확률 파의 즉각적인 붕괴로 합리화됩니다. 그러나 파일럿 파 버전의 이벤트에서, 초 유체 우주에서 두 입자 사이의 상호 작용은 상호 작용이 초 유성의 윤곽에 영구적으로 영향을 미치기 때문에 영원히 상관 관계가있는 경로에 놓아줍니다. 부시 대통령은“입자가 움직일 때 과거와 과거의 다른 모든 입자에 의해 파도가 생성 된 파장을 느낀다”고 설명했다. 다시 말해, 파일럿 웨이브의 편재성은“이러한 비 국적 상관 관계를 설명하기위한 메커니즘을 제공한다”고 말했다. 그러나 액적 얽힘의 실험 테스트는 먼 목표입니다.
아 원자 현실
새로운 연구에 관련되거나 친숙한 많은 유체 역학 주의자들은 양자 역학에 대한 고전적이고 유동적 인 설명이 있음을 확신하게되었습니다. Rio de Janeiro의 주제에 관한 6 월 워크숍을 이끌고 유체 역학의 연례 검토 실험에 대한 검토 논문을 작성하고있는 Bush는“우연의 일치라고 생각합니다.
양자 물리학 자들은 그 결과가 덜 중요하다고 생각하는 경향이 있습니다. 결국, 유체 연구는 파일럿 파가 양자 규모로 입자를 추진한다는 직접적인 증거를 제공하지 않습니다. 전자와 오일 액 적의 놀라운 비유는 새롭고 더 나은 계산을 생성하지 않습니다. 네덜란드 위트레흐트 대학교 (Utrecht University)의 노벨상을 수상한 입자 물리학자인 제라드 티 후프 (Gerard T T Hooft)는“개인적으로는 양자 역학과 관련이 없다고 생각합니다. 그는 양자 이론이 불완전하지만 파일럿 파 이론을 싫어한다고 믿는다.
많은 일하는 양자 물리학 자들은 매우 성공적인 표준 모델을 처음부터 재건하는 가치에 의문을 제기합니다. MIT의 물리학 교수이자 노벨상 수상자 인 Frank Wilczek은“실험이 매우 영리하고 마음이 확장된다고 생각합니다. 그러나 그들은 매우 긴 도로가되어야 할 일을 따라 몇 가지 단계 만 가져 가서 가설적인 고전적인 근본 이론에서 우리가 알고있는 양자 역학의 성공적인 사용에 이르기까지 몇 걸음 만 가져갑니다.”
.Lloyd는“이것은 실제로 파일럿 파 현상의 매우 인상적이고 눈에 띄는 표현입니다. "마음이 끊어졌지만 곧 실제 양자 역학을 대체하지는 않을 것입니다."
.현재의 미성숙 상태에서, 양자 역학의 파일럿 파 공식은 영국 옥스포드 대학의 물리학 철학자 인 David Wallace에 따르면 물질과 전자기 분야 사이의 단순한 상호 작용만을 설명하며 일반 전구의 물리학을 포착 할 수도 없습니다. Wallace는“그 자체로는 물리학을 많이 대표 할 수있는 것은 아닙니다. "내 자신의 견해로는, 이것은 이론의 가장 심각한 문제입니다. 그러나 공정하게도 활발한 연구 영역으로 남아 있습니다."
.파일럿 파 이론은 표준 양자 역학보다 더 성가신 것으로 유명합니다. 일부 연구자들은이 이론이 동일한 입자를 다루는 데 어려움이 있으며 다중 입자 상호 작용을 설명 할 때 다루기 어려워 졌다고 말했다. 그들은 또한 그것이 특별한 상대성과 우아하게 결합된다고 주장했다. 그러나 양자 역학의 다른 전문가들은 동의하지 않거나 접근 방식이 단순히 연구가 중단되어 있다고 말했다. 일리노이 대학교의 물리학 교수 인 Urbana-Champaign 및 노벨상 수상자 인 Anthony Leggett는 조종파 언어로 양자 역학의 예측을 재구성하려는 노력의 문제 일 수 있다고 말했다. "이것이 많은 시간과 노력의 가치가 있다고 생각하는지 여부는 개인적인 취향의 문제"라고 덧붙였다. “개인적으로는 그렇지 않습니다.”
다른 한편으로, Bohm이 그의 1952 년 논문에서 주장했듯이, 양자 역학의 대체 공식은 양자 척도에서 표준 버전과 동일한 예측을 할 수 있지만 작은 자연의 스케일에있어서 다를 수 있습니다. Bohm은 모든 규모의 통일 된 물리 이론을 찾는 동안“우리는 양자 이론의 일반적인 해석에 자신을 제한함으로써 오랫동안 잘못된 트랙을 유지할 수 있습니다.”라고 Bohm은 말했습니다.
일부 애호가들은 유체 접근 방식이 실제로 양자 역학과 아인슈타인의 중력 이론 사이의 오랜 충돌을 해결하는 데 중요하다고 생각합니다.
영국의 캠브리지 대학 (University of Cambridge)의 컴퓨터 과학자이자 수학자 인 로스 앤더슨 (Ross Anderson)은 유동적 인 쿼터 유추에 관한 최근 논문의 공동 저자 인 로스 앤더슨 (Ross Anderson)은“우리는 기본적이고 유성적인 현실의 측면에서 표준 모델과 중력에 대한 통일 된 이론을 찾을 수있는 가능성이 존재한다. 앞으로 앤더슨과 그의 공동 작업자들은이 가능한“현실의 초 유성 모델”의 더 밀접한 아날로그로서 초 유체 헬륨에서“rotons”(입자와 같은 흥분)의 행동을 연구 할 계획입니다.
.그러나 현재, 양자 중력과의 연결은 투기적이고 젊은 연구자들에게 위험한 아이디어입니다. 부시, 커더 및 다른 유체 역학 주의자들은 점점 더 많은 양자와 같은 현상에 대한 그들의 시연이 양자 역학의 결정 론적, 유동적 인 그림을 점점 더 설득력있게 만들기를 희망합니다.
부시 대통령은“물리학 자들에게는 논란의 여지가있는 일이며 사람들은이 단계에서 상당히위원회가 아닙니다. “우리는 단지 앞으로 나아가고 있으며 시간은 말할 것입니다. 진실은 결국 승리합니다.”
