Was die Theorie der vielen Welten in der Physik bedeutet

Die Interpretation vieler Welten (MWI) ist eine innere Theorie Quantenphysik beabsichtigt, die Tatsache zu erklären, dass das Universum einige nicht deterministische Ereignisse enthält, aber die Theorie selbst beabsichtigt, vollständig deterministisch zu sein. Bei dieser Interpretation teilt sich das Universum jedes Mal, wenn ein "zufälliges" Ereignis stattfindet, zwischen den verschiedenen verfügbaren Optionen auf. Jede einzelne Version des Universums enthält ein anderes Ergebnis dieses Ereignisses. Anstelle einer kontinuierlichen Zeitachse sieht das Universum unter der Interpretation vieler Welten eher wie eine Reihe von Zweigen aus, die sich von einem Ast eines Baumes abspalten.

Beispielsweise gibt die Quantentheorie die Wahrscheinlichkeit an, mit der ein einzelnes Atom eines radioaktiven Elements wird Zerfall, aber es gibt keine Möglichkeit, genau zu sagen, wann (innerhalb dieser Wahrscheinlichkeitsbereiche) dieser Zerfall stattfinden wird Platz. Wenn Sie eine Reihe von Atomen radioaktiver Elemente hätten, die innerhalb einer Stunde mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% zerfallen, würden in einer Stunde 50% dieser Atome zerfallen. Die Theorie sagt jedoch nichts genau darüber aus, wann ein bestimmtes Atom zerfallen wird.

Nach der traditionellen Quantentheorie (der Kopenhagener Interpretation) kann bis zur Messung eines bestimmten Atoms nicht festgestellt werden, ob es zerfallen ist oder nicht. Tatsächlich müssen Sie laut Quantenphysik die Atome behandeln, wenn sie sich in einer Überlagerung von Zuständen befinden - sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen. Dies gipfelt in der berühmten Schrödingers Katze Gedankenexperiment, das die logischen Widersprüche beim Versuch zeigt, die Schrödinger-Wellenfunktion wörtlich anzuwenden.

Die Interpretation vieler Welten nimmt dieses Ergebnis und wendet es wörtlich an, die Form des Everett-Postulats:

Everett Postulat
Alle isolierten Systeme entwickeln sich nach der Schrödinger-Gleichung

Wenn die Quantentheorie anzeigt, dass das Atom sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen ist, dann die vielen Welten Die Interpretation kommt zu dem Schluss, dass es zwei Universen geben muss: eines, in dem das Teilchen zerfiel, und eines in was es nicht tat. Das Universum verzweigt sich daher jedes Mal, wenn ein Quantenereignis stattfindet, und erzeugt eine unendliche Anzahl von Quantenuniversen.

Tatsächlich impliziert das Everett-Postulat, dass das gesamte Universum (als ein einzelnes isoliertes System) kontinuierlich in einer Überlagerung mehrerer Zustände existiert. Es gibt keinen Punkt, an dem die Wellenfunktion jemals innerhalb des Universums zusammenbricht, da dies bedeuten würde, dass ein Teil des Universums nicht der Schrödinger-Wellenfunktion folgt.

Das Interpretation vieler Welten wurde von Hugh Everett III im Jahr 1956 in seiner Doktorarbeit erstellt, Die Theorie der universellen Wellenfunktion. Es wurde später durch die Bemühungen des Physikers Bryce DeWitt populär gemacht. In den letzten Jahren war einige der beliebtesten Arbeiten von David Deutsch, der die Konzepte aus der Interpretation vieler Welten als Teil seiner Theorie zur Unterstützung von angewendet hat Quantencomputer.

Obwohl nicht alle Physiker der Interpretation vieler Welten zustimmen, gab es informelle, unwissenschaftliche Umfragen, die die Idee unterstützt haben dass es eine der dominanten Interpretationen ist, die von Physikern angenommen werden und wahrscheinlich direkt hinter der Kopenhagener Interpretation und Dekohärenz stehen. (Sehen die Einführung dieses Max Tegmark Papiers für ein Beispiel. Michael Nielsen schrieb 2004 einen Blog-Beitrag (auf einer Website, die nicht mehr existiert), der - vorsichtig - anzeigt. dass die Interpretation vieler Welten nicht nur von vielen Physikern akzeptiert wird, sondern auch die meisten war stark nicht gemocht quantenphysikalische Interpretation. Gegner sind nicht nur anderer Meinung, sie lehnen es grundsätzlich aktiv ab.) Es ist ein sehr kontroverser Ansatz, und die meisten Physiker arbeiten In der Quantenphysik scheint es eine Verschwendung zu sein, Zeit damit zu verbringen, die (im Wesentlichen nicht testbaren) Interpretationen der Quantenphysik in Frage zu stellen Zeit.

Die Interpretation vieler Welten hat mehrere andere Namen, obwohl die Arbeit von Bryce DeWitt in den 1960er und 1970er Jahren den Namen "viele Welten" populärer gemacht hat. Einige andere Namen für die Theorie sind die relative Zustandsformulierung oder die Theorie der universellen Wellenfunktion.

Nicht-Physiker verwenden manchmal die allgemeineren Begriffe Multiversum, Megaverse oder Paralleluniversum, wenn sie von der Interpretation vieler Welten sprechen. Diese Theorien umfassen normalerweise Klassen physikalischer Konzepte, die mehr als nur die Arten von "Paralleluniversen" abdecken, die durch die Interpretation vieler Welten vorhergesagt werden.

In der Science-Fiction haben solche Paralleluniversen die Grundlage für eine Reihe großer Ereignisse geschaffen Handlungsstränge, aber Tatsache ist, dass keiner von diesen eine starke wissenschaftliche Grundlage für einen sehr guten hat Grund:

Die Interpretation vieler Welten erlaubt in keiner Weise die Kommunikation zwischen den von ihr vorgeschlagenen Paralleluniversen.

Einmal gespaltene Universen sind völlig verschieden voneinander. Auch hier haben Science-Fiction-Autoren sehr kreativ Wege gefunden, um dies zu umgehen, aber ich Ich kenne keine solide wissenschaftliche Arbeit, die gezeigt hat, wie parallele Universen mit jedem kommunizieren können andere.

Bearbeitet von Anne Marie Helmenstine