การเขียนเกี่ยวกับธรรมชาติที่ขัดแย้งกันของกลศาสตร์ควอนตัม เซ็กซี่บาคาร่า ทำให้เกิดความขัดแย้งที่แปลกประหลาดในตัวเอง หากคุณอธิบายได้ดีพอที่ผู้อ่านจะเข้าใจ แสดงว่าคุณได้ทำผิดพลาดอย่างร้ายแรง เพราะ ( ดังที่ Feynman ได้กล่าวไว้อย่างมีชื่อเสียง ) ไม่มีใครเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมจริงๆ
แต่ไม่ต้องกังวล ไม่มีอันตรายใดๆ ที่ใครก็ตามที่อ่านบล็อกนี้จะไม่เข้าใจ อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาใหม่บางอย่างในภารกิจที่ไม่มีวันสิ้นสุดเพื่ออธิบายฟิสิกส์ควอนตัมที่แม้จะเข้าใจยาก แต่ก็คุ้มค่าที่จะรู้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพิจารณาว่าการพัฒนาใหม่เหล่านี้มาจากไหน สองยักษ์ใหญ่แห่งฟิสิกส์แห่งศตวรรษที่ 20 ได้เสนอมุมมองในศตวรรษที่ 21 เกี่ยวกับวิธีการตีความคณิตศาสตร์ควอนตัมที่ต้องการให้โลกของอะตอมมีความแปลกประหลาด
ยักษ์ใหญ่ ได้แก่ สตีเวน ไวน์เบิร์ก ( โนเบล 1979 ) และเจอราร์ด ฮูฟต์ ( โนเบล 1999 )
พวกเขาทั้งสองมีบทบาทสำคัญในการสร้างความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับอนุภาคและแรงที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน พวกเขาแบ่งปันความกังวลอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับปัญหาที่สร้างความลำบากใจในการทำความเข้าใจพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม แต่พวกเขามีมุมมองที่แตกต่างกันมากเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องทำเกี่ยวกับเรื่องนี้
นักฟิสิกส์ที่มองหารากฐานที่มั่นคงสำหรับกลศาสตร์ควอนตัมได้เสนอการตีความ คณิตศาสตร์ แบบใหม่มาเป็นเวลาหลายทศวรรษ ขณะนี้มีการตีความควอนตัมมากกว่าภาพยนตร์ Batman, Superman, Spider-Man และ X-Men รวมกัน ไม่มีใครประสบความสำเร็จในการยุติการอภิปรายเกี่ยวกับปัญหาที่ยั่งยืนสองประการ: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมีการวัดในระบบควอนตัม และสิ่งที่เกิดขึ้นกับการพัวพันควอนตัมที่ “น่ากลัว”
การวัดเป็นแนวคิดที่สำคัญในกลศาสตร์ควอนตัม เพราะมันไม่ได้ผลเหมือนกับการวัดแบบดั้งเดิมของฟิสิกส์คลาสสิก ในสมัยก่อนทุกคนคิดว่าวัตถุมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับที่เหรียญสามารถแสดงหัวหรือก้อยได้ คุณค้นหาคุณสมบัติที่แสดงโดยดูที่มัน แต่ในกลศาสตร์ควอนตัม ไม่มีคุณสมบัตินี้อยู่ก่อนการวัด อนุภาคควอนตัม เช่น โฟตอนหรืออิเลคตรอน เปรียบเสมือนเหรียญที่หมุนไปมา ไม่มีทั้งหัวและหาง จนกว่าคุณจะจับได้
คณิตศาสตร์กลควอนตัมจึงเป็นความน่าจะเป็น มันบอกคุณว่ามีโอกาสได้หัวหรือก้อย แต่เมื่อคุณทำการวัดผลแล้วผลลัพธ์ก็แน่นอน ไม่มีความน่าจะเป็นอีกต่อไป ดังนั้นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ควอนตัมที่ใช้สำหรับการคำนวณความน่าจะเป็นที่เรียกว่าฟังก์ชันคลื่น (หรือเวกเตอร์สถานะ) ดูเหมือนจะ “ยุบ” (มีความแตกต่างทางเทคนิคระหว่างฟังก์ชันคลื่นและเวกเตอร์สถานะที่จะถูกละเว้นเว้นแต่จะมีความสำคัญจริงๆ)
สำหรับการตีความ “โคเปนเฮเกน” แบบดั้งเดิม Weinberg ตั้งข้อสังเกตว่าการล่มสลายเป็นเพียงการแสดงออกถึง “การแบ่งแยกที่ลึกลับระหว่างโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ควบคุมโดยกลศาสตร์ควอนตัมและโลกมหภาคของอุปกรณ์และผู้สังเกตการณ์ที่ปฏิบัติตามฟิสิกส์คลาสสิก” ดังนั้นผู้เชี่ยวชาญบางคนจึงสงสัยว่าเวกเตอร์ของรัฐเป็นตัวแทนของความเป็นจริงหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น บางคนได้โต้แย้ง ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะต้องเกิดขึ้นจริงในบางจักรวาล — “การสร้างสรรค์อย่างไม่รู้จบของสาขาประวัติศาสตร์มากมายอย่างเหลือเชื่อ” ตามที่ Weinberg กล่าวไว้ กล่าวอีกนัยหนึ่งเกมฟุตบอลที่สำคัญบางเกมจะจบลงแตกต่างไปเพราะทีมอื่นชนะการทอยเหรียญในช่วงต่อเวลา
การพัวพันนั้นลึกลับยิ่งกว่าเดิม Weinberg กล่าว
เพราะเวกเตอร์สถานะสามารถเปลี่ยนแปลงได้อันเป็นผลมาจากการวัดที่อยู่ห่างออกไปมาก เมื่ออนุภาคสองอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กัน พวกมันจะก่อตัวเป็นระบบควอนตัมแบบผสม ซึ่งอธิบายโดยเวกเตอร์สถานะเดียว แม้ว่าอนุภาคหนึ่งจะลอยไปไกลจากอีกอนุภาคหนึ่ง เวกเตอร์สถานะบอกอัตราต่อรองสำหรับผลลัพธ์ของการวัดบนอนุภาคตัวใดตัวหนึ่งจากสองอนุภาค แต่เมื่อคุณวัดหนึ่งในนั้น โอกาสสำหรับผลลัพธ์ที่แตกต่างกันสำหรับอีกอนุภาคหนึ่งจะเปลี่ยนแปลงทันที ไม่ว่าอีกอนุภาคหนึ่งจะอยู่ไกลแค่ไหน ฟังดูเหมือนวูดู ซึ่งอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมไอน์สไตน์ถึงเรียกมันว่า “น่ากลัว”
“ความอ่อนไหวของเวกเตอร์ของรัฐต่อการเปลี่ยนแปลงในทันทีจากระยะไกลทำให้เกิดความสงสัยในความสำคัญทางกายภาพของมัน” Weinberg เขียนในบทความใหม่ของเขา หากคำสั่งที่อธิบายสถานะของระบบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันทีด้วยการวัดที่อยู่ห่างไกล “ดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะอนุมานว่าข้อความดังกล่าวไม่มีความหมาย” เขาประกาศ “นั่นคือ ดูเหมือนว่าควรพิจารณาการตีความกลศาสตร์ควอนตัมอีกแบบหนึ่ง” ชื่อบทความของ Weinberg ในการตีความใหม่ของเขาคือ “กลศาสตร์ควอนตัมที่ไม่มีเวกเตอร์ของรัฐ” มันอ้างว่าเวกเตอร์ของรัฐไม่ได้เป็นตัวแทนของความเป็นจริงที่ถูกต้อง บทบาทนั้นควรถูกกำหนดให้กับสิ่งที่เรียกว่าเมทริกซ์ความหนาแน่น
“ความหนาแน่น” ในบริบทนี้หมายถึงความหนาแน่นของความน่าจะเป็น เมทริกซ์เป็นเพียงนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ตัวเลขถูกจัดเรียงเป็นแถวและคอลัมน์ เมื่อไม่ทราบเวกเตอร์สถานะ การคำนวณควอนตัมจะใช้เมทริกซ์ความหนาแน่นเพื่อคำนวณโอกาสของผลการวัดต่างๆ (เมทริกซ์ความหนาแน่นแสดงถึงข้อมูลที่คุณมีเกี่ยวกับความน่าจะเป็นสัมพัทธ์ของเวกเตอร์สถานะที่เป็นไปได้ต่างๆ ที่อธิบายระบบที่คุณจะวัด)
ดังที่ไวน์เบิร์กชี้ให้เห็น ชุดของเวกเตอร์สถานะที่กำหนดจะบอกคุณว่าเมทริกซ์ความหนาแน่นคืออะไร แต่เมทริกซ์ความหนาแน่นที่กำหนดไม่ได้บอกคุณว่าเวกเตอร์สถานะคืออะไร เพราะชุดของเวกเตอร์สถานะต่างกันสามารถให้เมทริกซ์ความหนาแน่นเดียวกันได้ มันเหมือนกับว่าคำตอบคือ 42 แต่คุณไม่รู้ว่ามันมาจาก 7×6 หรือ 2×21 หรือ 3×14 เนื่องจาก 42 เป็นตัวเลขที่คุณต้องการ คุณจึงไม่มีเหตุผลที่จะต้องคำนึงถึงปัจจัยที่เป็นไปได้ ดังนั้น Weinberg จึงสนับสนุนให้เลิกยุ่งเกี่ยวกับเวกเตอร์ของรัฐ และมุ่งไปที่เมทริกซ์ความหนาแน่นแทน เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร
