Действительно ли реальность «мнимая»? Физики разрешили давний спор в квантовой механике

Немецкие исследователи представили версию квантовой механики, построенную только на действительных числах. Она дает те же экспериментальные предсказания, что и стандартная теория, использующая комплексные и мнимые числа.

Действительно ли реальность «мнимая»? Физики разрешили давний спор в квантовой механике

Физики из Университета имени Генриха Гейне в Дюссельдорфе и Немецкого аэрокосмического центра показали, что комплексные числа могут быть не обязательны для описания квантовой механики. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Комплексные числа используются в квантовой физике практически с момента ее появления. Они содержат действительную и мнимую части, причем последняя строится с использованием единицы i — квадратного корня из −1. Такая математика позволяет удобно описывать квантовые состояния и их изменение со временем. При этом результаты реальных измерений всегда выражаются обычными действительными числами. Поэтому физики давно обсуждают, являются ли комплексные числа фундаментальным свойством квантового мира или просто удобным математическим инструментом.

Ранее попытки построить полноценную квантовую механику только на действительных числах сталкивались с ограничениями. В частности, исследование 2021 года предполагало, что различия между двумя подходами можно обнаружить экспериментально с помощью запутанных частиц.

Авторы новой работы пришли к другому выводу. По их мнению, проблема предыдущих моделей заключалась в слишком строгих правилах объединения нескольких квантовых систем. Исследователи изменили этот математический принцип и получили формулировку на действительных числах, которая воспроизводит те же результаты, что и стандартная квантовая механика. Если выводы подтвердятся, это будет означать, что ни один эксперимент не сможет определить, какая из двух математических формулировок является «правильной»: обе описывают наблюдаемую физику одинаково.

Отказываться от комплексных чисел ученые при этом не предлагают. Они остаются значительно более удобным способом проведения квантовых расчетов. Главный вывод исследования заключается в другом: мнимые и комплексные числа, возможно, не являются физической необходимостью для квантовой механики.

Читайте также

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Квантовое моделирование цезия выявило новый фазовый переход

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

Спорт смягчает симптомы депрессии у людей с высоким генетическим риском

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

ИИ выяснил, как нейроны гиппокампа кодируют смысл слов

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Учёные создали татуировки, которые можно включать, выключать и менять с помощью света

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Ритм дыхания действительно влияет на принятие решений

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

Apple готовит iPhone без рамок и кнопок, но технология Samsung пока не позволяет его создать

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

На PlayStation 5 научились запускать игры с дисков PS2 — с поддержкой 4K и улучшенной графики

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений