Problema cu mecanica cuantică nu este aceea că este stranie. Problema este... haosul.
Hyperion (imagine obținută în august 2016 de misiunea Cassini a NASA de la distanța de 326,000 kilometri)
Hyperion este unul dintre cei 82 de sateliți naturali ai planetei Saturn și are un diametru de circa 200 km. Orientarea acest corp cosmic în orbita în jurul lui Saturn, care durează circa 5 zile pământești, este haotică, în sens tehnic. Ce înseamnă asta? Că este imposibil să stabilești exact orientarea satelitului peste, să zicem, un an de zile, chiar dacă măsuri cu precizie maximă poziția și orientarea acestuia la un moment dat.
Prin urmare, Hyperion reprezintă o problemă pentru mecanica cuantică, pentru se presupune că mecanica cuantică ne spune exact cum funcționează universul, iar în ce-l privește pe Hyperion, mecanica cuantică ne spune că mișcarea haotică a acestuia ar trebui să dureze circa 20 de ani. Iar asta este în mod clar neadevărat, căci mișcarea haotică a satelitului lui Saturn durează de mult mai mult decât această perioadă.
Predicțiile mecanicii cuantice concordă cu cele ale dinamicii newtoniene pentru o perioadă numită „timpul Ehrenfest”, perioadă în care poți utiliza mecanica cuantică pentru a studia haosul. După ce această perioadă se ajunge ca haosul să se „transforme” în incertitudine cuantică.
Asta indică, nu-i așa? că mecanica cuantică nu descrie exact realitatea.
Problemă veche
Problema mecanicii cuantice cu sistemele haotice este veche, în sensul că este cunoscută încă din anii '50 ai secolului trecut. Problema cu Hyperion este cunoscută de la sfârșitul secolului trecut.
Funcția de undă
În mecanica cuantică descriem totul cu ajutorul funcției de undă. Nu sunt funcții de undă doar pentru particule, ci inclusiv pentru obiecte complexe, precum un atom, o ființă ori o planetă.
Modificările funcției de undă se calculează cu ajutorul ecuației lui Schrödinger, care este o ecuație liniară (nu încorporează haosul).
Dar mecanica cuantică ar trebui să poată calcula nu doar comportamentul particulelor elementare, ci și al obiectelor mai mari, cum ar fi, un satelit al unei planete.
Ce spun fizicienii despre această problemă?
Soluția găsită, în apărarea mecanicii cuantice este următoarea: Hyperion nu este un corp cosmic perfect izolat de restul universului. Interacționează cu praf cosmic și fotoni proveniți din diverse surse (radiația cosmică de fond, fotoni generați de diverse stele etc.). Aceste interacțiuni „actualizează” valoarea funcției de undă a lui Hyperion continuu, chiar dacă cu valori foarte mici.
O a două parte a argumentației spune că, fiind imposibil să știm toate detaliile interacțiunii dintre Hyperion și mediu (prea multe particule...), putem totuși estima cam care ar fi efectele acestor interacțiuni, facem o medie, iar rezultatele seamănă cu cele ale dinamicii newtoniene.
Dar sunt două probleme cu această explicație. Prima: te forțează să accepți că în absența interacțiunilor cu praful cosmic și a fotonilor, Hyperion nu ar mai urma traiectoria stabilită de legile lui Newton. A doua, mai serioasă, este că stabilirea unei medii nu reprezintă un proces fizic, iar rezultatul este că starea satelitului nu se schimbă.
Notă: textul articolului are la bază videoclipul de mai jos, prezentat de fiziciana germană Sabine Hossenfelder.
