Κβαντομηχανική:Αποκαλύπτοντας τα Μυστήρια και Εξερευνώντας Νέες Ερμηνείες

Εισαγωγή

N

μια από τις κορυφαίες ερμηνείες της κβαντικής θεωρίας είναι πολύ πειστικές. Μας ζητούν να πιστέψουμε, για παράδειγμα, ότι ο κόσμος που βιώνουμε είναι ουσιαστικά χωρισμένος από το υποατομικό βασίλειο από το οποίο είναι χτισμένο. Ή ότι υπάρχει ένας άγριος πολλαπλασιασμός παράλληλων συμπάντων ή ότι μια μυστηριώδης διαδικασία προκαλεί την αυθόρμητη κατάρρευση του κβαντικού. Αυτή η μη ικανοποιητική κατάσταση ήταν βασικό στοιχείο του Beyond Weird , το βιβλίο μου 2018 σχετικά με την έννοια της κβαντικής μηχανικής. Δεν είναι περίεργο ότι οι ειδικοί είναι τόσο διχασμένοι όσο ποτέ σχετικά με το τι λέει η κβαντική θεωρία για την πραγματικότητα, έναν αιώνα μετά την ανάπτυξη της θεωρίας.

Αλλά μετά την ανάγνωση του Decoherence and Quantum Darwinism , ένα βιβλίο που εκδόθηκε τον Μάρτιο του 2025 από τον φυσικό Wojciech Zurek, είμαι ενθουσιασμένος από την πιθανότητα μιας απάντησης που καταργεί όλες αυτές τις φανταστικές ιδέες. Ο Zurek, του Εθνικού Εργαστηρίου του Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό, εργάζεται εδώ και δεκαετίες για να λύσει το ερώτημα πώς οι κβαντικοί κανόνες που διέπουν τη συμπεριφορά των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων αλλάζουν σε εκείνους της κλασικής φυσικής - τους νόμους της κίνησης του Νεύτωνα και ούτω καθεξής - που λειτουργούν στις κλίμακες της καθημερινής ζωής.

Η βασική ιδέα του Zurek για το πώς συμβαίνει αυτή η μετάβαση, που ονομάζεται αποσυνοχή, είναι αρκετά καλά εδραιωμένη. Όμως το βιβλίο του συγκεντρώνει για πρώτη φορά όλα τα στοιχεία που έχει αναπτύξει σε μια μεγάλη σύνθεση. Υποστηρίζει ότι τα παλιά μυστήρια της κβαντικής θεωρίας αρχίζουν να διαλύονται. Στο μάτι μου, ο Zurek έχει σχεδόν έδεσε τα χαλαρά άκρα που μπερδεύουν τη φυσική εδώ και 100 χρόνια, χωρίς να επικαλεστούν ουσιωδώς νέες ή εικασιακές υποθέσεις. Με αυτόν τον τρόπο, ισχυρίζεται ότι ενώνει τους μέχρι πρότινος ασυμβίβαστους. Ας δούμε πόσο μακριά μας οδηγεί η προσέγγισή του και πού βρίσκεται το εναπομείναν μυστήριο.

Αν ξέρετε κάτι για την κβαντική μηχανική, μπορεί να σας συγχωρεθεί η σκέψη ότι η μεγάλη, παράξενη υπόθεση είναι το κβαντικό μέρος:η ιδέα ότι ο κόσμος στις καλύτερες κλίμακες είναι κοκκώδης, ότι τα σωματίδια μπορούν να αλλάξουν την ενέργειά τους μόνο με απότομα κβαντικά άλματα ανταλλάσσοντας μικρά πακέτα ενέργειας με σταθερά μεγέθη. Αλλά αυτό από μόνο του δεν είναι και τόσο τρελό. Ή μπορείτε να φανταστείτε το πιο περίεργο πράγμα είναι η περίφημη αρχή της αβεβαιότητας του Werner Heisenberg, η οποία ορίζει ότι υπάρχουν μερικά ζεύγη ιδιοτήτων - όπως η θέση και η ορμή ενός σωματιδίου - που ποτέ δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ταυτόχρονα με ακρίβεια πέρα ​​από ένα ορισμένο όριο. Μετρήστε ακριβώς πού βρίσκεται ένα σωματίδιο και πού πηγαίνει γίνεται άγνωστο. Αλλά αυτή η αβεβαιότητα είναι απλώς ένα σύμπτωμα ενός βαθύτερου προβλήματος.

Τελικά, τα επιχειρήματα για την κβαντομηχανική έχουν πολύ μεγαλύτερα διακυβεύματα:τι είναι η πραγματικότητα. Το βασικό πρόβλημα είναι ότι η θεωρία μας λέει τι μπορούμε να περιμένουμε να παρατηρήσουμε εάν κάνουμε μετρήσεις ενός κβαντικού συστήματος όπως ένα άτομο ή ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό μπορεί να μην ακούγεται τόσο διαφορετικό από οποιαδήποτε άλλη επιστημονική θεωρία, αλλά είναι. Αυτό που πραγματικά παρέχει η κβαντομηχανική είναι οι πιθανότητες των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Αυτό από μόνο του δεν μας επιτρέπει να συμπεράνουμε τίποτα για το πώς ήταν ο κόσμος πριν κάνουμε τη μέτρηση. Δεν μας λέει πώς είναι ο κόσμος, μόνο τι θα δούμε αν κοιτάξουμε . Η κβαντική αβεβαιότητα, μου είπε ο φυσικός και φιλόσοφος Jeffrey Bub του Πανεπιστημίου του Maryland, «δεν αντιπροσωπεύει απλώς άγνοια για το τι συμβαίνει, [αλλά] ένα νέο είδος άγνοιας για κάτι που δεν έχει ακόμη αξία αλήθειας, κάτι που απλά δεν είναι με τον έναν ή τον άλλον τρόπο πριν μετρήσουμε».

Στη διατύπωση της κβαντικής μηχανικής που παρουσιάστηκε από τον Erwin Schrödinger το 1926, η κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος αντιπροσωπεύεται από μια μαθηματική οντότητα που ονομάζεται κυματική συνάρτηση. Η κυματική συνάρτηση είναι μια αφηρημένη κατασκευή που μας επιτρέπει να προβλέψουμε τις πιθανότητες των διαφόρων πιθανών αποτελεσμάτων μιας μέτρησης αυτού του κβαντικού συστήματος. Πριν μετρήσουμε μια από τις ιδιότητές του - τη θέση ενός ηλεκτρονίου, ας πούμε - όλες οι πιθανές θέσεις του αντιπροσωπεύονται στην κυματική συνάρτηση ως «υπέρθεση», που σημαίνει ότι καθεμία είναι δυνητικά παρατηρήσιμη με κάποια πιθανότητα. Οποιαδήποτε δεδομένη παρατήρηση ή μέτρηση θα δει μόνο ένα από αυτά τα αποτελέσματα και τα διαδοχικά, πανομοιότυπα πειράματα μπορεί να δουν διαφορετικά. Η πράξη της μέτρησης φαινομενικά κάνει αυτή τη θολή κβαντικότητα να φύγει, αντικαθιστώντας από κάτι συγκεκριμένο και περισσότερο σύμφωνο με την εμπειρία μας από την κλασική πραγματικότητα.

Έτσι, η κυματική συνάρτηση δεν μπορεί να μας πει πώς είναι το κβαντικό σύστημα πριν το μετρήσουμε. Αντίθετα, στη μακροκλίμακα, την κλασική, τη νευτώνεια φυσική, τα πράγματα έχουν σαφώς καθορισμένες ιδιότητες και θέσεις, ακόμη και όταν κανείς δεν κοιτάζει. Ο κλασικός και ο κβαντικός κόσμος φαίνονται χωρισμένοι από αυτό που ο Heisenberg στα τέλη της δεκαετίας του 1920 ονόμασε «κόψιμο». Για αυτόν και τον Niels Bohr στην Κοπεγχάγη, η πραγματικότητα έπρεπε να περιγραφεί από την κλασική φυσική, ενώ η κβαντική μηχανική ήταν η θεωρία ότι εμείς, ως κλασικές οντότητες, χρειαζόμασταν οι ίδιοι να περιγράψουμε αυτό που παρατηρούσαμε για τον μικροσκοπικό κόσμο. Τίποτα περισσότερο, τίποτα λιγότερο.

Αλλά γιατί πρέπει να υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι φυσικής — κλασική και κβαντική — για μεγάλα και μικρά πράγματα; Και πού και πώς παίρνει το ένα από το άλλο; Για τον Bohr και τους συναδέλφους του, η κλίμακα των ατόμων και των ανθρώπων φαινόταν τόσο βαθιά ανόμοια που η ερώτηση δεν φαινόταν να έχει μεγάλη σημασία. Σε κάθε περίπτωση, είπαν, έχουμε κάποια επιλογή για το πού θα τοποθετήσουμε την τομή, ανάλογα με το τι αποφασίζουμε να συμπεριλάβουμε στις κβαντικές μας εξισώσεις. Αλλά σήμερα μπορούμε να διερευνήσουμε τον κόσμο σε πολλές κλίμακες μήκους, συμπεριλαμβανομένης της ενδιάμεσης μεσοκλίμακας, ας πούμε, μερικών νανομέτρων, όπου δεν είναι σαφές εάν θα πρέπει να ισχύουν κβαντικοί ή κλασικοί κανόνες. Και στην πραγματικότητα μπορούμε ακόμα - εάν τα πειράματα είναι ελεγχόμενα και αρκετά ευαίσθητα - να βρούμε κβαντική συμπεριφορά σε αντικείμενα αρκετά μεγάλα ώστε να φαίνονται με ένα συνηθισμένο οπτικό μικροσκόπιο. Επομένως, δεν αποφεύγεται το πρόβλημα του τρόπου εξήγησης της μετάβασης από κβαντική σε κλασική — το «να γίνει πραγματικό» που φαίνεται να συμβαίνει όταν κάνουμε σμίκρυνση ή κάνουμε μέτρηση.

Η ίδια η κβαντομηχανική δεν φαινόταν να εξηγεί αυτή τη διαδικασία μέτρησης, στην οποία όλες οι κβαντικές πιθανότητες που αντιπροσωπεύονται στην κυματική συνάρτηση «καταρρέουν» σε μια ενιαία παρατηρούμενη τιμή. Για τον Bohr και τους συναδέλφους του στην Κοπεγχάγη, η κατάρρευση ήταν απλώς μεταφορική:μια αντανάκλαση του κλασικού κόσμου που βιώνουμε. Άλλοι προσπάθησαν να εξηγήσουν την κατάρρευση ως ένα πραγματικό, αυθόρμητο, τυχαία χρονισμένο φυσικό γεγονός που επιλέγει ένα μοναδικό αποτέλεσμα ανάμεσα στις πολλές πιθανότητες - αν και ποιοι ακριβώς παράγοντες θα προκαλούσαν μια τέτοια φυσική κατάρρευση είναι ασαφείς. Άλλοι επικαλούνται την περιγραφή που υποστήριξε ο Louis de Broglie και αναπτύχθηκε αργότερα από τον David Bohm, στην οποία ένα σωματίδιο έχει σαφώς καθορισμένες ιδιότητες, αλλά κατευθύνεται από ένα μυστηριώδες κύμα «πιλότου» που παράγει την παράξενη κυματομορφή συμπεριφορά κβαντικών αντικειμένων, όπως η παρεμβολή. Και άλλοι υιοθέτησαν την ερμηνεία του Hugh Everett του 1957, που τώρα κοινώς αποκαλείται «πολλοί κόσμοι», η οποία υποθέτει ότι δεν υπάρχει κατάρρευση, αλλά ότι όλα τα αποτελέσματα των μετρήσεων πραγματοποιούνται σε παράλληλα σύμπαντα, έτσι ώστε η πραγματικότητα να διακλαδίζεται συνεχώς σε πολλαπλές, αμοιβαία απρόσιτες εκδοχές του εαυτού της.

Michael Waraksa για το Quanta Magazine

Όλα αυτά πάντα μου φαινόταν φανταστικά. Γιατί να μην δούμε πόσο μακριά μπορούμε να φτάσουμε με τη συμβατική κβαντομηχανική; Αν μπορούμε να εξηγήσουμε πώς ένας μοναδικός κλασικός κόσμος προκύπτει από την κβαντομηχανική χρησιμοποιώντας μόνο το τυπικό, μαθηματικό πλαίσιο της θεωρίας, μπορούμε να παραιτηθούμε τόσο από τη μη ικανοποιητική και τεχνητή κοπή της «ερμηνείας της Κοπεγχάγης» του Bohr όσο και από τα απόκρυφα σύνεργα των άλλων.

Εδώ έρχεται το έργο του Zurek. Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1970, αυτός και ο φυσικός H. Dieter Zeh εξέτασαν προσεκτικά τι μας λέει η ίδια η κβαντική θεωρία για τις μετρήσεις. (Αυτό θα μπορούσε να είχε συμβεί πολύ νωρίτερα αν οι ερευνητές δεν είχαν αποθαρρυνθεί για δεκαετίες από το να κάνουν ερωτήσεις σχετικά με αυτά τα θεμελιώδη αλλά άλυτα ζητήματα στη θεωρία, με το σκεπτικό ότι όλα ήταν απλώς άσκοπη φιλοσοφία.)

Το κεντρικό στοιχείο της προσέγγισης του Zurek είναι το φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική εμπλοκή, ένα άλλο από τα μη διαισθητικά πράγματα που συμβαίνουν σε κβαντικές κλίμακες. Ο Schrödinger ονόμασε αυτό το φαινόμενο το 1935, υποστηρίζοντας ότι στην πραγματικότητα είναι το βασικό χαρακτηριστικό της κβαντικής μηχανικής. Βρήκε το όνομα αφού ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και οι συνεργάτες του επεσήμαναν ότι, αφού δύο κβαντικά σωματίδια έρχονται σε επαφή μέσω φυσικών δυνάμεων, φαίνεται να είναι παράξενα αλληλένδετα. αν μετρήσετε ένα από αυτά, φαίνεται ότι επηρεάζετε ακαριαία τις ιδιότητες του άλλου, ακόμα κι αν δεν είναι πλέον κοντά. Το «μοιάζει» είναι ο ουσιαστικός όρος εδώ:Στην πραγματικότητα, η κβαντομηχανική λέει ότι η αλληλεπίδραση και η προκύπτουσα εμπλοκή καθιστούν τα σωματίδια πλέον χωριστές οντότητες. Περιγράφονται από μια απλή κυματική συνάρτηση που ορίζει τις πιθανές καταστάσεις και των δύο σωματιδίων. Για παράδειγμα, η συνάρτηση κύματος άρθρωσης μπορεί να λέει ότι όποια κατεύθυνση κι αν είναι μαγνητικά προσανατολισμένη η μία από αυτές, η άλλη πρέπει να είναι προσανατολισμένη προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Όταν τα σωματίδια αλληλεπιδρούν, η εμπλοκή είναι αναπόφευκτη. Αυτό σημαίνει κάτι για τη διαδικασία μέτρησης:Τα κβαντικά αντικείμενα υπό παρατήρηση μπλέκονται με τα άτομα του οργάνου μέτρησης. Η "μέτρηση" εδώ δεν χρειάζεται να συνεπάγεται την ανίχνευση του αντικειμένου με κάποιο φανταχτερό κομμάτι επιστημονικού κιτ. εφαρμόζεται σε οποιοδήποτε κβαντικό αντικείμενο που αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του. Τα μόρια σε ένα μήλο περιγράφονται από την κβαντομηχανική και τα φωτόνια του φωτός που αναπηδούν από τα μόρια της επιφάνειας μπλέκονται μαζί τους. Αυτά τα φωτόνια μεταφέρουν πληροφορίες για τα μόρια στα μάτια σας — ας πούμε, για την ερυθρότητα του φλοιού του μήλου, η οποία προέρχεται από τις κβαντικές ενεργειακές καταστάσεις των μορίων που το αποτελούν.

Με άλλα λόγια, οι Zurek και Zeh συνειδητοποίησαν ότι η εμπλοκή είναι πανταχού παρούσα και είναι ο αγωγός πληροφοριών μεταξύ κβαντικής και κλασικής. Καθώς ένα κβαντικό αντικείμενο αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του, μπλέκεται μαζί του. Χρησιμοποιώντας τίποτα άλλο από τα κανονικά κβαντικά μαθηματικά, οι Zeh και Zurek έδειξαν ότι αυτή η εμπλοκή «αραιώνει» την κβαντικότητα του αντικειμένου επειδή γίνεται κοινή ιδιότητα με το μπερδεμένο περιβάλλον, έτσι ώστε τα κβαντικά φαινόμενα να γίνονται γρήγορα απαρατήρητα στο ίδιο το αντικείμενο. Αυτή τη διαδικασία την ονομάζουν αποσυνοχή. Για παράδειγμα, μια υπέρθεση του κβαντικού αντικειμένου απλώνεται μεταξύ όλων των περιβαλλοντικών εμπλοκών του, έτσι ώστε για να συμπεράνουμε την υπέρθεση θα χρειαστεί να εξετάσουμε όλες τις (ταχέως πολλαπλασιαζόμενες) εμπλεκόμενες οντότητες. Δεν υπάρχει άλλη ελπίδα να γίνει κάτι τέτοιο από την ανακατασκευή μιας σταγόνας μελανιού μόλις διασκορπιστεί στον ωκεανό.

Ο Wojciech Zurek (επάνω) έχει εργαστεί για δεκαετίες για να κλείσει το χάσμα κβαντικής-κλασικής, με συνεργάτες τον Jess Riedel (κάτω αριστερά) και τον αείμνηστο H. Dieter Zeh (κάτω δεξιά).

Ευγενική προσφορά του Wojciech Zurek. Rod Seacey; Rolf Kickuth μέσω Wikimedia Commons

Η αποσυνοχή συμβαίνει απίστευτα γρήγορα. Για έναν κόκκο σκόνης που επιπλέει στον αέρα, οι συγκρούσεις με τα φωτόνια και τα γύρω μόρια αερίου θα παράγουν αποσυνοχή σε περίπου 10-31 δευτερόλεπτα - περίπου το ένα εκατομμυριοστό του χρόνου που χρειάζεται για να διασχίσει το φως ένα μόνο πρωτόνιο. Στην πραγματικότητα, η αποσυνοχή καταστρέφει τα ευαίσθητα κβαντικά φαινόμενα σχεδόν αμέσως μόλις συναντήσουν ένα περιβάλλον.

Αλλά η μέτρηση δεν αφορά μόνο την αποσυνοχή. Είναι η εμπλοκή με το περιβάλλον που αποτυπώνει πληροφορίες για το αντικείμενο σε αυτό το περιβάλλον — για παράδειγμα σε μια συσκευή μέτρησης. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες περίπου, ο Zurek επεξεργάζεται πώς συμβαίνει αυτό. Αποδεικνύεται ότι ορισμένες κβαντικές καταστάσεις έχουν μαθηματικά χαρακτηριστικά που τους επιτρέπουν να δημιουργούν πολλαπλά αποτυπώματα στο περιβάλλον χωρίς να θολώνονται σε αόρατο λόγω της αποσυνοχής. Αυτές οι καταστάσεις αντιστοιχούν επομένως σε ιδιότητες που «επιβιώνουν» στον παρατηρήσιμο, αποσυνδεμένο κλασικό κόσμο.

Αυτό είναι δυνατό επειδή οι αλληλεπιδράσεις που δημιουργούν κάθε αποτύπωμα διατηρούν το κβαντικό σύστημα στην κατάσταση που είχε πριν από την αλληλεπίδραση, αντί να το χτυπήσουν σε διαφορετική κατάσταση ή να το ανακατέψουν με άλλα. Τα φωτόνια, για παράδειγμα, μπορούν να αναπηδήσουν από ένα άτομο και να μεταφέρουν πληροφορίες θέσης για αυτό χωρίς να αλλάξουν την κβαντική κατάσταση του συστήματος.

Ο Zurek ονομάζει αυτές τις ισχυρές καταστάσεις "κατάσταση δείκτη", επειδή είναι αυτές που μπορούν να κάνουν τη βελόνα σε μια συσκευή μέτρησης να δείξει ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Οι καταστάσεις δείκτη αντιστοιχούν σε ιδιότητες που είναι κλασικά παρατηρήσιμες, όπως η θέση ή το φορτίο. Οι κβαντικές υπερθέσεις, εν τω μεταξύ, δεν έχουν αυτήν την ιδιότητα. δεν μπορούν να δημιουργήσουν σθεναρά αντίγραφα και επομένως δεν μπορούμε να τα παρατηρήσουμε άμεσα. Με άλλα λόγια, δεν είναι καταστάσεις δείκτη.

Ο Zurek δείχνει ότι οι καταστάσεις δεικτών μπορούν να αποτυπωθούν αποτελεσματικά και σταθερά ξανά και ξανά στο περιβάλλον. Τέτοιες καταστάσεις είναι οι «δυνατότερες», μου είπε. «Μπορούν να επιβιώσουν στη διαδικασία της αντιγραφής και έτσι οι πληροφορίες για αυτούς μπορούν να πολλαπλασιαστούν». Είναι, κατ' αναλογία με τη δαρβινική εξέλιξη, «επιλεγμένα» για μετάφραση στον κλασικό κόσμο, επειδή είναι καλοί στο να ενισχύονται - θα μπορούσε να πει κανείς - με αυτόν τον τρόπο. Αυτός είναι ο «κβαντικός Δαρβινισμός» του τίτλου του βιβλίου του Zurek.

Αυτά τα αποτυπώματα πολλαπλασιάζονται εξαιρετικά γρήγορα. Το 2010, ο Zurek και ο συνεργάτης του Jess Riedel υπολόγισαν ότι μέσα σε ένα μικροδευτερόλεπτο, τα φωτόνια από τον ήλιο θα αποτυπώσουν τη θέση ενός κόκκου σκόνης περίπου 10 εκατομμύρια φορές.

Η θεωρία του κβαντικού δαρβινισμού του Zurek - η οποία, και πάλι, δεν χρησιμοποιεί τίποτα περισσότερο από τις τυπικές εξισώσεις της κβαντικής μηχανικής που εφαρμόζονται στην αλληλεπίδραση του κβαντικού συστήματος και του περιβάλλοντος του - κάνει προβλέψεις που δοκιμάζονται τώρα πειραματικά. Για παράδειγμα, προβλέπει ότι οι περισσότερες πληροφορίες για το κβαντικό σύστημα μπορούν να συλλεχθούν από ελάχιστα αποτυπώματα στο περιβάλλον. το περιεχόμενο πληροφοριών «κορεσει» γρήγορα. Τα προκαταρκτικά πειράματα το επιβεβαιώνουν, αλλά πρέπει να γίνουν περισσότερα.

Κάθε αποτύπωμα, όπως είδαμε, αντιστοιχεί σε μια κλασική παρατήρηση:κάτι που μπορούμε να θεωρήσουμε στοιχείο της πραγματικότητάς μας. Το ηλεκτρόνιο είναι μαγνητικά προσανατολισμένο προς τα πάνω, ας πούμε, σε αυτό αποτύπωμα. Αλλά δεν είναι κατανοητό, επειδή η αρχική κβαντική κατάσταση περιέχει πιθανότητες διαφορετικών αποτελεσμάτων, ένα αποτύπωμα να αντιστοιχεί στο "πάνω" και ένα άλλο στο "κάτω", έτσι ώστε διαφορετικοί παρατηρητές να βλέπουν διαφορετικές πραγματικότητες — όχι ακριβώς μια υπέρθεση, αλλά μια σαφή συνέπεια της με τη μορφή πολλαπλών εκδοχών της κλασικής πραγματικότητας;

Αυτό μας οδηγεί σε μια άλλη αποκάλυψη της θεωρίας της αποσυνοχής, αυτή που με πείθει ότι η θεωρία του Zurek λέει τώρα μια πλήρη ιστορία. Προβλέπει ότι όλα τα αποτυπώματα πρέπει να είναι πανομοιότυπα. Έτσι, ο κβαντικός Δαρβινισμός επιμένει ότι ένας μοναδικός κλασικός κόσμος μπορεί και πρέπει να αναδυθεί από τις κβαντικές πιθανότητες. Αυτή η επιβολή συναίνεσης παρακάμπτει τη μάλλον μυστηριώδη και ad hoc διαδικασία της κατάρρευσης, προς όφελος κάτι πιο αυστηρού. Το αντικείμενο που παρατηρείται, που περιβάλλεται από ένα σύννεφο πανομοιότυπων, παρατηρήσιμων αποτυπωμάτων του στο μακροσκοπικό του περιβάλλον, αποτελεί ένα στοιχείο «σχετικά αντικειμενικής ύπαρξης», όπως το θέτει ο Zurek. Γίνεται μέρος της συγκεκριμένης κλασικής μας πραγματικότητας, την οποία αποκαλεί εξαντόν.

Εδώ είναι που η θεωρία υπόσχεται να λύσει τις διαφωνίες σχετικά με την ερμηνεία. Ο Zurek λέει ότι επιτυγχάνει αυτό που μπορεί να φαινόταν αδύνατο:μια συμφιλίωση της Κοπεγχάγης και των ερμηνειών πολλών κόσμων. Στην πρώτη, η κυματική συνάρτηση θεωρείται επιστημική :Περιγράφει τι μπορούμε να γνωρίζουμε για τον κβαντικό κόσμο. Στην τελευταία, η κυματική συνάρτηση είναι οντική :Είναι η απόλυτη πραγματικότητα - μια περιγραφή όλων των κλάδων της πραγματικότητας ταυτόχρονα - παρόλο που μπορούμε να βιώσουμε μόνο έναν κλάδο αυτού του κβαντικού πολυσύμπαντος. Ο Zurek λέει ότι η κυματική συνάρτηση είναι στην πραγματικότητα και τα δύο. «Οι δύο αντικρουόμενες απόψεις των κβαντικών καταστάσεων, [επιστημική και οντική], και η επιμονή ότι οι καταστάσεις πρέπει να είναι το ένα ή το άλλο είναι λάθος», μου είπε όταν του ρωτούσα για την ιστορία που αφηγείται το βιβλίο του. Αντίθετα, τα κράτη είναι «επιοντικά». Δηλαδή, πριν λάβει χώρα η αποσυνοχή, όλες οι κβαντικές δυνατότητες είναι κατά κάποιο τρόπο παρούσες. Αλλά η αποσυνοχή και ο κβαντικός δαρβινισμός επιλέγουν μόνο ένα από αυτά ως στοιχείο της παρατηρήσιμης πραγματικότητας μας, χωρίς καμία ανάγκη να αποδίδουμε σε όλα τα άλλα μια κλασική πραγματικότητα σε κάποιον άλλο κόσμο. Οι άλλες καταστάσεις υπάρχουν σε έναν αφηρημένο χώρο πιθανοτήτων, αλλά παραμένουν εκεί, χωρίς ποτέ να έχουν την ευκαιρία να αναπτυχθούν μέσω της εμπλοκής σε παρατηρήσιμες πραγματικότητες.

Δεν θα ήθελα να ισχυριστώ ότι η εικόνα του Zurek ξεκαθαρίζει επιτέλους την κβαντική μηχανική. Γιατί, για παράδειγμα, το κάνει αυτό επιλέγεται το αποτέλεσμα σε μια δεδομένη μέτρηση και όχι αυτή; Πρέπει (όπως επέμεναν οι Bohr και Heisenberg) να δεχτούμε ότι συμβαίνει τυχαία, χωρίς καμία αιτία; Και σε ποιο σημείο ο κβαντικός κόσμος δεσμεύεται αμετάκλητα σε ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα μέτρησης, έτσι ώστε να μην μπορούμε πλέον να «συλλέξουμε» μια υπέρθεση από τον μπερδεμένο ιστό των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αντικειμένου και περιβάλλοντος; Και το πιο σημαντικό:Πώς μπορούμε να δοκιμάσουμε τη θεωρία πιο αυστηρά;

Μερικοί ειδικοί με τους οποίους μίλησα για την εικόνα του Zurek εκφράζουν συγκρατημένο ενθουσιασμό. Η Sally Shrapnel του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία, για παράδειγμα, μου είπε ότι το πρόγραμμα του Zurek «αντιπροσωπεύει μια κομψή προσέγγιση στην εξήγηση της εμφάνισης της κλασικότητας από τα βασικά αξιώματα της κβαντικής θεωρίας», αλλά ότι εξακολουθεί να μην αντιμετωπίζει «το ακανθώδες ερώτημα του τι είναι στην πραγματικότητα το υποκείμενο «κβαντικό υπόστρωμα». Πώς, για παράδειγμα, υποτίθεται ότι πρέπει να σκεφτούμε τον τομέα στον οποίο εξακολουθούν να υπάρχουν όλες οι πιθανότητες πριν από την αποσυνοχή; Πόσο «πραγματικό» είναι;

Ο Renato Renner του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Ζυρίχης δεν είναι πεπεισμένος ότι η επίλυση της σύγκρουσης μεταξύ των ερμηνειών της Κοπεγχάγης και των πολλών κόσμων λύνει όλα τα προβλήματα. Επισημαίνει ότι είναι δυνατό να κατασκευαστούν παράξενα αλλά πειραματικά εφικτά σενάρια στα οποία διαφορετικοί παρατηρητές δεν μπορούν να συμφωνήσουν για το αποτέλεσμα. Ακόμα κι αν τέτοιες εξαιρέσεις φαίνονται επινοημένες, πιστεύει ότι δείχνουν ότι δεν έχουμε βρει ακόμη μια κβαντική ερμηνεία που να λειτουργεί πραγματικά.

Ωστόσο, η φιλοσοφία της προσέγγισης του Zurek μου φαίνεται σωστή. Αντί να προσπαθείτε να επινοήσετε περίπλοκες ιστορίες για την επίλυση του προβλήματος μέτρησης της κβαντικής μηχανικής, γιατί να μην δουλέψετε με υπομονή και προσεκτικά τι μπορεί να πει η τυπική κβαντομηχανική για το πώς οι πληροφορίες σχετικά με ένα κβαντικό αντικείμενο βγαίνουν στον παρατηρήσιμο κόσμο; Εδώ οι κβαντικοί πρωτοπόροι άφησαν πολλή δουλειά ημιτελή στην επανάσταση που ξεκίνησαν πριν από έναν αιώνα, αποκλείοντας πρόωρα το θέμα (συνήθως επιμένοντας στην ερμηνεία της Κοπεγχάγης ή απλώς αποδεχόμενοι την χωρίς αμφιβολία). Τώρα μπορούμε τουλάχιστον να ελπίζουμε ότι θα ολοκληρώσουμε αυτήν την εργασία.