Die Quantenmechanik stellt unser Verständnis der klassischen Welt auf den Kopf. Ein Team spanischer Forscher bietet eine neue Perspektive auf die Verbindung zwischen Quanten- und klassischer Welt.
Die Grundlagen der Quantenmechanik basieren auf der Schrödinger-Gleichung, die die Entwicklung quantenmechanischer Systeme beschreibt. Der Übergang zwischen der Quantenwelt und der klassischen Welt bleibt jedoch ein Rätsel. Dieser Übergang, oft als "Kollaps der Wellenfunktion" bezeichnet, steht seit Jahrzehnten im Mittelpunkt wissenschaftlicher Debatten.
Die Kopenhagener Interpretation schlägt vor, dass die Wellenfunktion bei einer Messung in einen definierten Zustand kollabiert. Diese Sichtweise wird jedoch durch alternative Theorien wie die Viele-Welten-Theorie in Frage gestellt. Letztere schlägt vor, dass jede Messung eine Verzweigung des Universums erzeugt, in der alle möglichen Ergebnisse koexistieren.
Philipp Strasberg und sein Team von der Autonomen Universität Barcelona haben diese Idee durch numerische Simulationen untersucht. Ihre in
Physical Review X veröffentlichten Arbeiten zeigen, dass Quanteninterferenzeffekte in großem Maßstab schnell verschwinden. Dies erklärt, warum wir eine stabile klassische Welt beobachten.
Die Forscher simulierten die Entwicklung komplexer Quantensysteme, einschließlich bis zu 50.000 Energieniveaus. Ihre Ergebnisse zeigen, dass stabile makroskopische Strukturen, die "Universumszweigen" entsprechen, natürlich entstehen, ohne spezifische Anfangsbedingungen zu benötigen. Diese Entdeckung stärkt die Idee, dass die klassische Welt eine unvermeidliche Konsequenz der Quantenmechanik ist.
In Verbindung mit der statistischen Mechanik beobachtete das Team auch, dass einige Universumszweige zu einer Zunahme der Entropie führen, während andere zu ihrer Abnahme führen. Diese Zweige könnten entgegengesetzte Zeitpfeile besitzen, was neue Perspektiven auf die Natur der Zeit eröffnet.
Diese Arbeiten ebnen den Weg für ein besseres Verständnis des Übergangs zwischen der Quanten- und der klassischen Welt. Sie legen nahe, dass die Entstehung einer strukturierten und geordneten Welt eine grundlegende Eigenschaft der Quantenmechanik ist, unabhängig von mikroskopischen Details.
Was ist die Wellenfunktion in der Quantenmechanik?
Die Wellenfunktion ist ein zentrales Konzept in der Quantenmechanik. Sie beschreibt den Zustand eines Quantensystems und enthält alle Informationen, die zur Vorhersage von Messergebnissen notwendig sind.
Mathematisch ist die Wellenfunktion eine Lösung der Schrödinger-Gleichung. Sie wird oft durch den griechischen Buchstaben Psi (ψ) dargestellt und hängt von den räumlichen Koordinaten und der Zeit ab.
Die Wellenfunktion ermöglicht die Berechnung der Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen in einem bestimmten Bereich zu finden. Diese Wahrscheinlichkeit ist proportional zum Quadrat der Amplitude der Wellenfunktion, gemäß der Bornschen Regel.
Die genaue Natur der Wellenfunktion bleibt jedoch Gegenstand von Debatten. Einige Interpretationen betrachten sie als eine reale Entität, während andere sie als ein mathematisches Werkzeug sehen.
Wie erklärt die Viele-Welten-Theorie den Kollaps der Wellenfunktion?
Die Viele-Welten-Theorie, vorgeschlagen von Hugh Everett III, bietet eine Alternative zur Kopenhagener Interpretation. Sie schlägt vor, dass die Wellenfunktion niemals kollabiert, sondern sich bei jeder Messung verzweigt.
In dieser Sichtweise entspricht jedes mögliche Ergebnis einer Messung einem parallelen Universum. Somit koexistieren alle Quantenzustände in verschiedenen Zweigen des Universums.
Diese Theorie eliminiert die Notwendigkeit eines Beobachters, um den Kollaps der Wellenfunktion auszulösen. Sie bietet eine deterministische Sicht der Quantenmechanik, in der jedes Quantenereignis neue Realitäten schafft.
Obwohl faszinierend, wirft diese Theorie Fragen über die Natur dieser parallelen Universen und ihre Beobachtbarkeit auf. Aktuelle Arbeiten, wie die von Strasberg, versuchen, diese Aspekte zu klären.
Quelle: Physical Review X