Prinsip ketidakpastian dalam mekanik kuantum 12.11.2014

Mekanik kuantum ialah asas fizik moden mikrokosmos dan, untuk semua sifat paradoksnya, berfungsi dengan sempurna dalam semua bahagiannya yang diketahui. Selain itu, fizik klasik juga boleh disimpulkan daripadanya (sebagai had mekanik kuantum, cenderung kepada sifar pemalar Planck h, yang menentukan fenomena kuantum). Jadi kita boleh bercakap tentang kesejagatan undang-undang mekanik kuantum. Tetapi, walaupun kejayaannya yang besar, ia mempunyai kelemahan yang ketara. Salah satu asas mekanik kuantum, prinsip ketidakpastian Heisenberg (contohnya, ketidakpastian dalam menentukan kedudukan dan momentum), tidak mempunyai justifikasi. Sudah tentu, kejayaan praktikal adalah justifikasi yang mencukupi untuk menerima peraturan misteri ini, tetapi ini tidak menghalang ahli fizik daripada mencari penjelasannya.

Penyelidik dari University of Southern California, ahli teori rentetan terkenal Profesor Yitzhak Bars, dan pelajar siswazah Rusianya Dmitry Rychkov (lulusan dari Universiti Negeri Moscow pada 2005), cuba menjelaskan asal usul prinsip ketidakpastian Heisenberg dengan memperolehnya daripada teori medan rentetan. Keputusan ini diterbitkan dalam Physics Letters.

Seperti yang anda ketahui, teori rentetan telah dicadangkan pada tahun 1970-an untuk menyelesaikan masalah graviti kuantum dan Model Standard. Kejayaan fizik kuantum dalam menerangkan tiga interaksi asas bukan graviti membawa ahli fizik kepada idea bahawa interaksi graviti boleh diterangkan dengan cara yang sama. Tetapi, walaupun penyelidikan aktif selama beberapa dekad, teori kuantum graviti masih belum dicipta.

Teori rentetan mengandaikan bahawa unit asas jirim ialah rentetan mikroskopik (mengikut susunan panjang Planck 10?35 m), dan bukan titik, dan kemungkinan interaksi jirim adalah penggabungan atau pemisahan rentetan ini. Selama empat dekad, ahli fizik telah bekerja ke arah ini. Teori ini telah melalui dua revolusi dan tempoh kemerosotan. Kesukarannya terletak pada fakta bahawa tiada data eksperimen pada teori rentetan. Eksperimen pada skala kecil sedemikian kini berada di luar kemungkinan teknikal sains. Oleh sebab itu, sebilangan ahli fizik menganggap teori rentetan hanya sebagai "helah matematik". Kerja saintis disokong oleh harapan untuk mencipta "teori segala-galanya", serta menjawab soalan yang tidak dapat diakses oleh Model Standard, sebagai contoh, mengapa quark dan lepton mempunyai cas elektrik, warna dan rasa yang membezakannya antara satu sama lain, bagaimana untuk menentukan pemalar struktur halus daripada teori 1/ 137 dan beberapa pemalar lain, dsb.

Tetapi sehingga kini, penyelidik menganggap bahawa teori rentetan dicipta mengikut mekanik kuantum dan hanya berusaha menggunakan mekanik kuantum untuk cuba menguji teori medan rentetan.

Penulis kertas ini memutuskan untuk melakukan sebaliknya. Dengan mengandaikan bahawa teori medan rentetan adalah betul, mereka menggunakannya untuk cuba mengesahkan mekanik kuantum itu sendiri.

Dalam kertas kerja yang merumuskan semula teori medan rentetan dalam bahasa yang lebih jelas, Itzhak Bars dan Dmitry Rychkov telah menunjukkan bahawa satu set prinsip asas mekanik kuantum yang dikenali sebagai "peraturan komutasi" (prinsip ketidakpastian) boleh diperoleh daripada geometri gabungan rentetan dan pembelahan. Oleh itu, daripada menerima peraturan komutasi kuantum sebagai postulat, penulis memperolehnya daripada proses fizikal interaksi rentetan.

Keputusan ini boleh menjadi hujah yang memihak kepada "fizikal" teori rentetan. Lagipun, jika dengan bantuannya adalah mungkin untuk menerangkan asal usul undang-undang mekanik kuantum, maka, menurut Yitzhak Bars, ini bukan sahaja "mungkin membongkar misteri dari mana mekanik kuantum berasal," tetapi juga membuka pintu. untuk pengiktirafan teori medan rentetan, atau masih belum dikembangkan lebih luas variannya, dipanggil teori-M, adalah asas kepada semua fizik.