Квантова фізика пропонує фундаментальну межу того, що ми можемо знати про Всесвіт. Хоча ми можемо передбачити поведінку квантових об’єктів за допомогою хвильових функцій — математичних формул, які описують їхні стани, — нові дослідження показують, що сама хвильова функція Всесвіту може бути за своєю суттю недоступною для повного знання. Це не просто технічне обмеження; це означає, що деякі аспекти реальності можуть існувати за межами нашої здатності виміряти або повністю зрозуміти їх.
Квантова хвильова функція і Всесвіт
На квантовому рівні кожна частинка описується хвильовою функцією, яка охоплює всі її потенційні властивості. Якщо весь Всесвіт діє згідно з квантовими правилами, як вважають багато фізиків, то навіть сама космічна система повинна мати хвильову функцію. Такі відомі фізики, як Стівен Гокінг, раніше міркували про цю концепцію, але визначення цієї універсальної хвильової функції залишалося невловимим.
Недоступність універсальних знань
Дослідники Едді Кемінг Чен і Родеріх Тумулка математично довели, що повне знання хвильової функції Всесвіту, швидше за все, неможливо. Вони виявили, що навіть за ідеальних вимірювань наша здатність точно визначити квантовий стан Всесвіту принципово обмежена.
«Хвильова функція Всесвіту схожа на космічну таємницю, яку сама фізика прагне зберегти», — пояснює Чень. «Ми можемо знати неймовірно багато про те, як поводиться Всесвіт, але все ще залишаємося фундаментально невпевненими в тому, в якому квантовому стані він знаходиться».
Їхній підхід зосереджувався на тому, чи можуть спостереження допомогти вибрати правильну хвильову функцію з вірогідного діапазону можливостей. Використовуючи квантову статистичну механіку та визнаючи величезну кількість параметрів, необхідних для визначення універсальної хвильової функції, вони дійшли висновку, що точне визначення неможливо.
Наслідки для космології та квантової теорії
Це відкриття не обов’язково спростовує квантову теорію, але воно підкреслює її властиві обмеження при масштабуванні до розміру простору. Дж. Б. Мунчак з Каліфорнійського університету в Ірвайні зазначає, що подібні обмеження існують у теорії загальної відносності та гравітації Ейнштейна. Шелдон Голдштейн з Університету Ратгерса додає, що невибір єдиної «правильної» універсальної хвильової функції може не бути критичним, оскільки кілька хвильових функцій можуть дати схожі результати в подальших розрахунках.
Філософські аспекти та майбутні дослідження
Дослідження служить попередженням про надмірну залежність від суворого експериментального тестування в науці. Деякі реалії можуть існувати поза межами нашої здатності виміряти, як зазначає Тумулка: «Певні речі існують у реальності, але ми не можемо їх виміряти».
Дослідники планують застосувати свої висновки до менших, але складних систем і досліджувати такі методи, як «тіньова томографія» для визначення квантових станів. Емілі Адлам з Університету Чепмена припускає, що ця робота посилює інтерпретації квантової механіки, які наголошують на залежності від спостерігача, а не на одній об’єктивній реальності.
Зрештою, це дослідження відкриває принизливу правду: Всесвіт може містити фундаментальні таємниці, які назавжди залишаться поза межами нашого розуміння. Це не применшує потужності фізики, але нагадує нам, що прагнення до знань полягає не в тому, щоб знати все, а в розумінні меж того, що можна знати.
