Kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesi 12.11.2014

Kuantum mekaniği, mikrokozmosun modern fiziğinin temelidir ve tüm paradoksal doğasına rağmen, bilinen tüm bölümlerinde mükemmel şekilde çalışır. Ayrıca, klasik fizik de buradan çıkarılabilir (kuantum mekaniğinin sınırı olarak, kuantum fenomenlerini belirleyen Planck sabiti h'yi sıfıra yöneltir). Böylece kuantum mekaniği yasalarının evrenselliği hakkında konuşabiliriz. Ancak, büyük başarısına rağmen, önemli bir dezavantajı var. Kuantum mekaniğinin temel taşlarından biri olan Heisenberg'in belirsizlik ilkesinin (örneğin, konum ve momentumu belirlemedeki belirsizlik) hiçbir gerekçesi yoktur. Elbette pratik başarı, bu gizemli kuralı kabul etmek için yeterli bir gerekçedir, ancak bu, fizikçileri onun açıklamasını araştırmaktan alıkoymaz.

Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacılar, ünlü sicim teorisyeni Profesör Yitzhak Bars ve Rus yüksek lisans öğrencisi Dmitry Rychkov (2005'te Moskova Devlet Üniversitesi'nden mezun oldu), Heisenberg belirsizlik ilkesinin kökenini sicim alanı teorisinden türeterek açıklamaya çalıştılar. Bu sonuç Physics Letters'da yayınlandı.

Bildiğiniz gibi, 1970'lerde kuantum kütleçekimi ve Standart Model problemlerini çözmek için sicim teorisi önerildi. Kuantum fiziğinin yerçekimi olmayan üç temel etkileşimi tanımlamadaki başarısı, fizikçileri yerçekimi etkileşiminin aynı şekilde tanımlanabileceği fikrine götürür. Ancak, on yıllardır aktif araştırmalara rağmen, kuantum yerçekimi teorisi henüz oluşturulmamıştır.

Sicim teorisi, maddenin temel biriminin bir nokta değil, mikroskobik bir sicim (Planck uzunluğu mertebesinde 10-35 m) olduğunu ve maddenin olası etkileşimlerinin bu sicimlerin birleşmeleri veya ayrılmaları olduğunu varsayar. Kırk yıldır fizikçiler bu yönde çalışıyorlar. Teori iki yükseliş-devrim ve düşüş döneminden geçti. Zorluk, sicim teorisi hakkında deneysel veri olmaması gerçeğinde yatmaktadır. Bu kadar küçük ölçekteki deneyler şu anda bilimin teknik olanaklarının ötesindedir. Bu nedenle, bazı fizikçiler sicim teorisini sadece "matematiksel hileler" olarak görüyorlar. Bilim adamlarının çalışmaları, bir "her şeyin teorisi" yaratmanın yanı sıra Standart Model'in erişemeyeceği soruları yanıtlama umutlarıyla destekleniyor, örneğin, kuarkların ve leptonların neden onları birbirinden ayıran bir elektrik yükü, rengi ve tadı var, 1/137 teorisinden ince yapı sabitinin nasıl belirleneceği ve bir dizi başka sabit, vb.

Ancak şimdiye kadar araştırmacılar, sicim teorisinin kuantum mekaniğine göre oluşturulduğunu varsaydılar ve sicim alanı teorisini test etmek için sadece kuantum mekaniğini kullanmaya çalıştılar.

Bu makalenin yazarları tam tersini yapmaya karar verdiler. Sicim alanı teorisinin doğru olduğunu varsayarak, kuantum mekaniğinin kendisini doğrulamak için onu kullandılar.

Sicim alanı teorisini daha açık bir dille yeniden formüle eden bir makalede, Itzhak Bars ve Dmitry Rychkov, "komutasyon kuralları" (belirsizlik ilkeleri) olarak bilinen kuantum mekaniğinin bir dizi temel ilkesinin, sicim kaynaşması ve bölünmesinin geometrisinden türetilebileceğini göstermiştir. Böylece, kuantum komütasyon kurallarını bir varsayım olarak kabul etmek yerine, yazarlar onları sicim etkileşimlerinin fiziksel sürecinden türetirler.

Bu sonuç, sicim teorisinin "fizikselliği" lehine bir argüman olarak hizmet edebilir. Ne de olsa, onun yardımıyla kuantum mekaniği yasalarının kökenini açıklamak mümkünse, o zaman Yitzhak Bars'a göre bu sadece "kuantum mekaniğinin nereden geldiğinin gizemini çözecek" değil, aynı zamanda kapıyı da açacaktır. sicim alanı teorisinin tanınması için veya henüz daha geniş bir şekilde geliştirilmemiş M-teorisi olarak adlandırılan varyantı, tüm fiziğin temelidir.