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

Ученые выяснили, почему светящиеся в темноте пигменты быстро теряют яркость

Ученые выяснили, почему светящиеся в темноте пигменты быстро теряют яркость

Ученые восстанавливают древние белки для преодоления резистентности к антибиотикам

Ученые восстанавливают древние белки для преодоления резистентности к антибиотикам

Шипы розы оказались асимметричным оружием с идеальным сечением

Шипы розы оказались асимметричным оружием с идеальным сечением

В Польше нашли «вампирскую» могилу XVII века

В Польше нашли «вампирскую» могилу XVII века

От ледника Петерманн в Гренландии откололось 76 квадратных километров льда

От ледника Петерманн в Гренландии откололось 76 квадратных километров льда

Психологи выявили механизм влияния бессонницы на развитие фобий

Психологи выявили механизм влияния бессонницы на развитие фобий

Физики искали одну экзотическую частицу, но обнаружили две другие структуры

Физики искали одну экзотическую частицу, но обнаружили две другие структуры

Ученые раскрыли секрет медленного развития человека: все дело в белках

Ученые раскрыли секрет медленного развития человека: все дело в белках

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Dreame отказалась от выпуска электромобилей и закрывает проект гиперкара на 1876 л.с.

Dreame отказалась от выпуска электромобилей и закрывает проект гиперкара на 1876 л.с.

Компьютерное моделирование синтеза каучука поможет исключить дефекты шин

Компьютерное моделирование синтеза каучука поможет исключить дефекты шин

Сенсорная перчатка «Лапик» возвращает осязание людям с ампутацией

Сенсорная перчатка «Лапик» возвращает осязание людям с ампутацией

Российский ИИ-философ «Сократ-2024» поможет найти ответы на сложные вопросы

Российский ИИ-философ «Сократ-2024» поможет найти ответы на сложные вопросы