Со времен формирования первых постулатов, характеризующих основные особенности квантовой физики, одновременно начали использоваться и высказываться альтернативные теории о существовании и взаимодействии частиц на микроуровне. Одним из основоположников такого направления в квантовой физике стал ученый Дэвид Бом, который сформировал отличное от классического мнения большинства физиков-теоретиков начала 20 века свои представления.
Основы альтернативной квантовой теории
В классическом понимании сверхмалые частицы имеют определенное положение в пространстве, однако согласно теории механики Бома, такое мнение может быть ошибочным. Он считал, что фактическое местоположения частицы нельзя определить доподлинно, пока она не наблюдается кем-либо еще.
Это противоречие можно было описать в математической модели с использованием формул, однако при практическом применении она полностью становилась недееспособной и ошибочной.
О несоответствии сообщал известный физик Альберт Эйнштейн, который в это же время смог сформулировать общую теорию относительности. Он полностью не соглашался с доводами Бома и его поклонников, так как это противоречило здравому смыслу всей квантовой механики.
В настоящее время различают:
- классическую квантовую теорию;
- ряд альтернативных теорий с использованием уравнения Шредингера.
Бом вместо четких позиций физики, в основе которой лежат законы Ньютона, ввел понятие новой интерпретации квантовой механики. Он описывал иную математическую структуру под названием волновая функция. Она может развиваться со временем, а ее эволюционные изменения во времени регулируются четким правилами, установленными уравнением Шредингера. Математические расчеты показывают правильность суждений исследователя, но это не подтверждало его мысль о фактическом местонахождении частиц.
Согласно волновой функции, каждый электрон занимает определенное место, но при этом его движение подчиняется движению распространяемой волны. Она распределяется через оба отверстия, а сами частицы в это же время проходят лишь через одно отверстие. Теория волн-пилотов вскоре стала носить название механики Бома. Ученый продолжал искать ключ к пониманию своей квантовой теории альтернативного толка вплоть до своей смерти. Несмотря на все попытки усилить свои позиции в квантовой физике эта теория не смогла найти реального продолжения, и на какое-то время была забыта, как неперспективная и ошибочная. В частности, она вступила в большие противоречия с копенгагенской интерпретацией квантовой физики.
Эксперименты Штайнберга
Через некоторое время собственные эксперименты по нахождению истинного смысла старой теории Бома провел физик Штайнберг со своей командой исследователей. Его эксперимент являлся аналогом классического опыта с двумя щелями. Теперь они вместо электронов использовали фотоны. Эти сверхмалые частицы проходили не через два отверстия, а через расщепитель луча. Фотон направлялся специальным устройством по одному из двух путей. Это зависело от поляризации. В ходе эксперимента фотоны достигали однофотонной камеры. В оригинальных опытах использовалась специальный экран. Камера записывал конечное положение частиц света.
Исследователи в своих опытах также пытались использовать пары запутанных фотонов, которые представлялись как взаимозависимые. В итоге они могли через один фотон получать информацию о другом фотоне. Однако такие эксперименты отличались своей ненадежностью и большой приблизительностью. Значение, которые получали ученые, удавалось привести к средним показателям, чтобы восстановить траекторию первого фотона. Эксперименты могли быть признаны лишь отчасти успешными, так как имели косвенные показатели, а не прямые результаты.
Штайнберг по окончании своих экспериментов заявил, что в их результатах нет никаких противоречий, поскольку исследователю всегда необходимо задумываться о нелокальности всей теории. Ряд ученых не удавились результатам команды Штейнберга, так давно придерживались мнения о верности теории механики Бома. Но эти результаты вновь дали возможность продолжить деятельность по дальнейшему формированию и обсуждению теории.
Нелокальность квантовой запутанности
В 1952 году Эйнштейн предложил использовать теорию Бройля в новых опытах, который проводил Бом. Исследования возобновил физик Макс Борн. Ученые пришли к мнению, что данная интерпретация слишком упрощенная для того, чтобы быть реалистичной. Сторонники механики Бома настаивают, что взаимодействие между частицами происходит более быстрым образом, чем скорость света. С этим утверждением пока никак не могут согласиться сторонники классической квантовой теории, основанной на теории относительности.
Ранее физиками было установлено, что нелокальность квантовой запутанности не может допустить связи быстрее скорости света. Однако по механике Бома ключевую роль продолжает играть нелокальность, но она нуждается в дальнейшем пояснении. Нужно понять взаимосвязь от происходящего здесь и сейчас и до того, что может произойти в другом месте.
В настоящее время взоры ученых направлены на поиск и подтверждение различных направлений квантовой механики. Они могут быть достижимы различными способами, в том числе:
- составлением математических моделей альтернативной квантовой теории;
- использование квантового метода мышления и формирование новых альтернативных теорий.
