Οι δοκιμές υγρών υποδεικνύουν τη συγκεκριμένη κβαντική πραγματικότητα
Για σχεδόν έναν αιώνα, η «πραγματικότητα» ήταν μια θολή έννοια. Οι νόμοι της κβαντικής φυσικής φαίνεται να υποδηλώνουν ότι τα σωματίδια περνούν μεγάλο μέρος του χρόνου τους σε μια κατάσταση φαντασμάτων, χωρίς ακόμη και βασικές ιδιότητες όπως μια καθορισμένη θέση και αντί να υπάρχουν παντού και πουθενά ταυτόχρονα. Μόνο όταν ένα σωματίδιο μετριέται, ξαφνικά υλοποιείται, και φαίνεται να επιλέγει τη θέση του σαν να ρίχνει τα ζάρια.
Αυτή η ιδέα ότι η φύση είναι εγγενώς πιθανολογική - ότι τα σωματίδια δεν έχουν σκληρές ιδιότητες, παρά μόνο πιθανότητες, μέχρι να παρατηρηθούν - υπονοείται άμεσα από τις τυπικές εξισώσεις της κβαντικής μηχανικής. Αλλά τώρα μια σειρά από εκπληκτικά πειράματα με υγρά έχει αναβιώσει τον παλιό σκεπτικισμό σχετικά με αυτήν την κοσμοθεωρία. Τα παράξενα αποτελέσματα τροφοδοτούν το ενδιαφέρον για μια σχεδόν ξεχασμένη εκδοχή της κβαντικής μηχανικής, που δεν εγκατέλειψε ποτέ την ιδέα μιας ενιαίας, συγκεκριμένης πραγματικότητας.
Τα πειράματα περιλαμβάνουν μια σταγόνα ελαίου που αναπηδά κατά μήκος της επιφάνειας ενός υγρού. Το σταγονίδιο σβήνει απαλά το υγρό με κάθε αναπήδηση. Ταυτόχρονα, κυματισμοί από προηγούμενες αναπηδήσεις επηρεάζουν την πορεία του. Η αλληλεπίδραση της σταγόνας με τους δικούς της κυματισμούς, που σχηματίζουν αυτό που είναι γνωστό ως πιλοτικό κύμα, την αναγκάζει να εμφανίζει συμπεριφορές που προηγουμένως θεωρούνταν ιδιόμορφες για στοιχειώδη σωματίδια — συμπεριλαμβανομένων συμπεριφορών που θεωρούνται ως απόδειξη ότι αυτά τα σωματίδια διαχέονται στο διάστημα σαν κύματα, χωρίς συγκεκριμένη τοποθεσία , μέχρι να μετρηθούν.
Τα σωματίδια στην κβαντική κλίμακα φαίνεται να κάνουν πράγματα που δεν κάνουν τα αντικείμενα ανθρώπινης κλίμακας. Μπορούν να περάσουν μέσα από φράγματα, να προκύψουν ή να εκμηδενιστούν αυθόρμητα και να καταλάβουν διακριτά ενεργειακά επίπεδα. Αυτό το νέο σύνολο ερευνών αποκαλύπτει ότι τα σταγονίδια πετρελαίου, όταν καθοδηγούνται από πιλοτικά κύματα, παρουσιάζουν επίσης αυτά τα κβαντικά χαρακτηριστικά.
Σε ορισμένους ερευνητές, τα πειράματα υποδηλώνουν ότι τα κβαντικά αντικείμενα είναι τόσο καθορισμένα όσο και τα σταγονίδια και ότι επίσης καθοδηγούνται από πιλοτικά κύματα - σε αυτή την περίπτωση, κυματισμούς που μοιάζουν με ρευστό στο χώρο και τον χρόνο. Αυτά τα επιχειρήματα έχουν δώσει νέα ζωή σε μια ντετερμινιστική (σε αντίθεση με την πιθανολογική) θεωρία του μικροσκοπικού κόσμου που προτάθηκε για πρώτη φορά και απορρίφθηκε κατά τη γέννηση της κβαντικής μηχανικής.
"Αυτό είναι ένα κλασικό σύστημα που παρουσιάζει συμπεριφορά που οι άνθρωποι πίστευαν προηγουμένως ότι ήταν αποκλειστική για το κβαντικό βασίλειο και μπορούμε να πούμε γιατί", δήλωσε ο John Bush, καθηγητής εφαρμοσμένων μαθηματικών στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης, ο οποίος οδήγησε πολλές πρόσφατες αναπήδηση σταγονιδίων. πειράματα. «Όσο περισσότερα πράγματα καταλαβαίνουμε και μπορούμε να παράσχουμε μια φυσική λογική, τόσο πιο δύσκολο θα είναι να υπερασπιστούμε την προοπτική «η κβαντική μηχανική είναι μαγική».
Μαγικές μετρήσεις
Η ορθόδοξη άποψη της κβαντικής μηχανικής, γνωστή ως «ερμηνεία της Κοπεγχάγης» από την πατρίδα του Δανό φυσικού Niels Bohr, ενός από τους αρχιτέκτονές της, υποστηρίζει ότι τα σωματίδια παίζουν όλες τις πιθανές πραγματικότητες ταυτόχρονα. Κάθε σωματίδιο αντιπροσωπεύεται από ένα «κύμα πιθανότητας» που ζυγίζει αυτές τις διάφορες πιθανότητες και το κύμα καταρρέει σε μια καθορισμένη κατάσταση μόνο όταν μετρηθεί το σωματίδιο. Οι εξισώσεις της κβαντομηχανικής δεν εξετάζουν πώς στερεοποιούνται οι ιδιότητες ενός σωματιδίου τη στιγμή της μέτρησης ή πώς, σε τέτοιες στιγμές, η πραγματικότητα επιλέγει ποια μορφή θα πάρει. Αλλά οι υπολογισμοί δουλεύουν. Όπως το έθεσε ο Seth Lloyd, ένας κβαντικός φυσικός στο MIT, «Η κβαντική μηχανική είναι απλώς αντίθετη και πρέπει απλώς να τη ρουφήξουμε».
Ένα κλασικό πείραμα στην κβαντική μηχανική που φαίνεται να καταδεικνύει την πιθανολογική φύση της πραγματικότητας περιλαμβάνει μια δέσμη σωματιδίων (όπως τα ηλεκτρόνια) που προωθούνται ένα προς ένα προς ένα ζεύγος σχισμών σε μια οθόνη. Όταν κανείς δεν παρακολουθεί την τροχιά κάθε ηλεκτρονίου, φαίνεται να περνά και από τις δύο σχισμές ταυτόχρονα. Με τον καιρό, η δέσμη ηλεκτρονίων δημιουργεί ένα κυματοειδές μοτίβο παρεμβολής με φωτεινές και σκοτεινές λωρίδες στην άλλη πλευρά της οθόνης. Αλλά όταν ένας ανιχνευτής τοποθετείται μπροστά από μία από τις σχισμές, η μέτρησή του αναγκάζει τα σωματίδια να χάσουν την κυματοειδή πανταχού παρουσία τους, να καταρρεύσουν σε συγκεκριμένες καταστάσεις και να ταξιδέψουν μέσα από τη μία ή την άλλη σχισμή. Το μοτίβο παρεμβολής εξαφανίζεται. Ο σπουδαίος φυσικός του 20ου αιώνα Ρίτσαρντ Φάινμαν είπε ότι αυτό το πείραμα διπλής σχισμής «έχει μέσα του την καρδιά της κβαντικής μηχανικής» και «είναι αδύνατο, απολύτως αδύνατο, να εξηγηθεί με οποιονδήποτε κλασικό τρόπο».
Ορισμένοι φυσικοί πλέον διαφωνούν. «Η κβαντομηχανική είναι πολύ επιτυχημένη. κανείς δεν ισχυρίζεται ότι είναι λάθος», είπε ο Paul Milewski, καθηγητής μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Bath στην Αγγλία, ο οποίος έχει επινοήσει μοντέλα υπολογιστών για τη δυναμική των σταγονιδίων που αναπηδούν. "Αυτό που πιστεύουμε είναι ότι μπορεί να υπάρχει, στην πραγματικότητα, κάποιος πιο θεμελιώδης λόγος για τον οποίο [η κβαντική μηχανική] φαίνεται όπως φαίνεται."
Riding Waves
Η ιδέα ότι τα πιλοτικά κύματα θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις ιδιαιτερότητες των σωματιδίων χρονολογείται από τις πρώτες ημέρες της κβαντικής μηχανικής. Ο Γάλλος φυσικός Louis de Broglie παρουσίασε την παλαιότερη εκδοχή της θεωρίας των πιλοτικών κυμάτων στο συνέδριο Solvay το 1927 στις Βρυξέλλες, μια διάσημη συγκέντρωση των ιδρυτών του πεδίου. Όπως εξήγησε ο de Broglie εκείνη την ημέρα στον Bohr, τον Albert Einstein, τον Erwin Schrödinger, τον Werner Heisenberg και δύο δωδεκάδες άλλους διάσημους φυσικούς, η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων έκανε όλες τις ίδιες προβλέψεις με την πιθανολογική διατύπωση της κβαντικής μηχανικής (που δεν θα αναφέρεται ως Ερμηνεία «Κοπεγχάγη» μέχρι τη δεκαετία του 1950), αλλά χωρίς τη φαντασμαγορία ή τη μυστηριώδη κατάρρευση.
Η πιθανολογική εκδοχή, που υποστήριξε ο Bohr, περιλαμβάνει μια ενιαία εξίσωση που αντιπροσωπεύει πιθανές και απίθανες θέσεις σωματιδίων ως κορυφές και κοιλότητες ενός κύματος. Ο Bohr ερμήνευσε αυτή την εξίσωση πιθανότητας-κύματος ως έναν πλήρη ορισμό του σωματιδίου. Αλλά ο de Broglie παρότρυνε τους συναδέλφους του να χρησιμοποιήσουν δύο εξισώσεις:η μία περιγράφει ένα πραγματικό, φυσικό κύμα και μια άλλη που συνδέει την τροχιά ενός πραγματικού, συγκεκριμένου σωματιδίου με τις μεταβλητές αυτής της κυματικής εξίσωσης, σαν το σωματίδιο να αλληλεπιδρά και να προωθείται από το κύμα αντί να ορίζεται από αυτό.
Για παράδειγμα, εξετάστε το πείραμα της διπλής σχισμής. Στην εικόνα πιλοτικού κύματος του de Broglie, κάθε ηλεκτρόνιο διέρχεται μόνο από μία από τις δύο σχισμές, αλλά επηρεάζεται από ένα πιλοτικό κύμα που διασπάται και ταξιδεύει μέσα από τις δύο σχισμές. Όπως το flotsam σε ένα ρεύμα, το σωματίδιο έλκεται στα σημεία όπου τα δύο μέτωπα κύματος συνεργάζονται και δεν πηγαίνει εκεί που ακυρώνονται.
Ο De Broglie δεν μπορούσε να προβλέψει το ακριβές μέρος όπου θα κατέληγε ένα μεμονωμένο σωματίδιο - ακριβώς όπως η εκδοχή του Bohr για τα γεγονότα, η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων προβλέπει μόνο τη στατιστική κατανομή των αποτελεσμάτων ή τις φωτεινές και σκοτεινές λωρίδες - αλλά οι δύο άνδρες ερμήνευσαν αυτό το μειονέκτημα διαφορετικά . Ο Bohr ισχυρίστηκε ότι τα σωματίδια δεν έχουν καθορισμένες τροχιές. Ο de Broglie υποστήριξε ότι το κάνουν, αλλά ότι δεν μπορούμε να μετρήσουμε την αρχική θέση κάθε σωματιδίου αρκετά καλά ώστε να συμπεράνουμε την ακριβή διαδρομή του.
Κατ' αρχήν, ωστόσο, η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων είναι ντετερμινιστική:Το μέλλον εξελίσσεται δυναμικά από το παρελθόν, έτσι ώστε, αν η ακριβής κατάσταση όλων των σωματιδίων στο σύμπαν ήταν γνωστή σε μια δεδομένη στιγμή, η κατάστασή τους σε όλους τους μελλοντικούς χρόνους θα μπορούσε να είναι υπολογίζεται.
Στο συνέδριο του Solvay, ο Αϊνστάιν αντιτάχθηκε σε ένα πιθανολογικό σύμπαν, γελώντας:«Ο Θεός δεν παίζει ζάρια», αλλά φαινόταν αμφίθυμος σχετικά με την εναλλακτική του de Broglie. Ο Μπορ είπε στον Αϊνστάιν «να σταματήσει να λέει στον Θεό τι να κάνει» και (για λόγους που παραμένουν αμφισβητούμενοι) κέρδισε την ημέρα. Μέχρι το 1932, όταν ο Ούγγρος-Αμερικανός μαθηματικός John von Neumann ισχυρίστηκε ότι είχε αποδείξει ότι η εξίσωση των πιθανοτήτων στην κβαντική μηχανική δεν μπορούσε να έχει «κρυφές μεταβλητές» (δηλαδή, στοιχεία που λείπουν, όπως το σωματίδιο του de Broglie με την καλά καθορισμένη τροχιά του). , η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων εκτιμήθηκε τόσο άσχημα που οι περισσότεροι φυσικοί πίστεψαν την απόδειξη του von Neumann χωρίς καν να διαβάσουν μια μετάφραση.
Θα περνούσαν περισσότερα από 30 χρόνια μέχρι να αποδειχθεί ψευδής η απόδειξη του von Neumann, αλλά μέχρι τότε είχε γίνει η ζημιά. Ο φυσικός David Bohm ανέστησε τη θεωρία των πιλοτικών κυμάτων σε μια τροποποιημένη μορφή το 1952, με την ενθάρρυνση του Αϊνστάιν, και κατέστησε σαφές ότι λειτούργησε, αλλά ποτέ δεν έπιασε. (Η θεωρία είναι επίσης γνωστή ως θεωρία de Broglie-Bohm, ή Bohmian mechanics.)
Αργότερα, ο βορειοϊρλανδός φυσικός John Stewart Bell συνέχισε να αποδεικνύει ένα θεμελιώδες θεώρημα που πολλοί φυσικοί σήμερα παρερμηνεύουν ότι καθιστά αδύνατες τις κρυφές μεταβλητές. Αλλά ο Bell υποστήριξε τη θεωρία των πιλοτικών κυμάτων. Ήταν αυτός που επεσήμανε τα ελαττώματα στην αρχική απόδειξη του von Neumann. Και το 1986 έγραψε ότι η θεωρία πιλότων κυμάτων «μου φαίνεται τόσο φυσική και απλή, να επιλύει το δίλημμα κύμα-σωματίδιο με τόσο σαφή και συνηθισμένο τρόπο, που είναι μεγάλο μυστήριο για μένα ότι αγνοήθηκε τόσο γενικά».
Η παραμέληση συνεχίζεται. Έναν αιώνα αργότερα, η τυπική, πιθανολογική διατύπωση της κβαντικής μηχανικής έχει συνδυαστεί με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και εξελίχθηκε στο Καθιερωμένο Μοντέλο, μια περίτεχνη και ακριβή περιγραφή των περισσότερων σωματιδίων και δυνάμεων στο σύμπαν. Η εξοικείωση με το παράξενο της κβαντικής μηχανικής έχει γίνει μια ιεροτελεστία των φυσικών. Η παλιά, ντετερμινιστική εναλλακτική δεν αναφέρεται στα περισσότερα σχολικά βιβλία. οι περισσότεροι άνθρωποι στον τομέα δεν το έχουν ακούσει. Ο Sheldon Goldstein, καθηγητής μαθηματικών, φυσικής και φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο Rutgers και υποστηρικτής της θεωρίας των πιλοτικών κυμάτων, κατηγορεί την «παράλογη» παραμέληση της θεωρίας σε «δεκαετίες κατήχησης». Σε αυτό το στάδιο, σημείωσαν ο Goldstein και αρκετοί άλλοι, οι ερευνητές διακινδυνεύουν την καριέρα τους αμφισβητώντας την κβαντική ορθοδοξία.
Μια κβαντική πτώση
Τώρα επιτέλους, η θεωρία των πιλοτικών κυμάτων μπορεί να βιώνει μια μικρή επιστροφή — τουλάχιστον, μεταξύ των ρευστοδυναμικών. «Μακάρι οι άνθρωποι που ανέπτυξαν την κβαντική μηχανική στις αρχές του περασμένου αιώνα να είχαν πρόσβαση σε αυτά τα πειράματα», είπε ο Milewski. "Επειδή τότε ολόκληρη η ιστορία της κβαντικής μηχανικής μπορεί να είναι διαφορετική."
Τα πειράματα ξεκίνησαν πριν από μια δεκαετία, όταν ο Yves Couder και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Παρισιού Diderot ανακάλυψαν ότι η δόνηση ενός λουτρού πυριτίου πάνω-κάτω σε μια συγκεκριμένη συχνότητα μπορεί να προκαλέσει ένα σταγονίδιο να αναπηδήσει κατά μήκος της επιφάνειας. Η διαδρομή της σταγόνας, βρήκαν, καθοδηγείται από τα λοξά περιγράμματα της επιφάνειας του υγρού που δημιουργούνται από τις αναπηδήσεις της ίδιας της σταγόνας — μια αμοιβαία αλληλεπίδραση σωματιδίων-κύματος ανάλογη με την ιδέα του πιλότου-κύματος του de Broglie.
Σε ένα πρωτοποριακό πείραμα, οι ερευνητές του Παρισιού χρησιμοποίησαν τη ρύθμιση σταγονιδίων για να επιδείξουν παρεμβολές μονής και διπλής σχισμής. Ανακάλυψαν ότι όταν μια σταγόνα αναπηδά προς ένα ζεύγος ανοιγμάτων σε ένα φράγμα που μοιάζει με φράγμα, περνά μόνο από τη μία σχισμή ή την άλλη, ενώ το πιλοτικό κύμα περνά και από τις δύο. Επαναλαμβανόμενες δοκιμές δείχνουν ότι τα επικαλυπτόμενα μέτωπα κύματος του πιλοτικού κύματος κατευθύνουν τα σταγονίδια σε ορισμένα σημεία και ποτέ σε ενδιάμεσες τοποθεσίες - μια προφανής αναπαραγωγή του σχεδίου παρεμβολής στο πείραμα της κβαντικής διπλής σχισμής που ο Feynman περιέγραψε ως «αδύνατο… να εξηγηθεί σε οποιοδήποτε κλασικό τρόπος." Και όπως η μέτρηση των τροχιών των σωματιδίων φαίνεται να «καταρρέει» την ταυτόχρονη πραγματικότητά τους, η διατάραξη του πιλοτικού κύματος στο πείραμα αναπήδησης σταγονιδίων καταστρέφει το μοτίβο παρεμβολής.
Τα σταγονίδια μπορεί επίσης να φαίνεται ότι «περνούν σε σήραγγα» μέσα από φράγματα, περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο σε σταθερές «δεσμευμένες καταστάσεις» και παρουσιάζουν ιδιότητες ανάλογες με το κβαντικό σπιν και την ηλεκτρομαγνητική έλξη. Όταν περιορίζονται σε κυκλικές περιοχές που ονομάζονται μαντριά, σχηματίζουν ομόκεντρους δακτυλίους ανάλογους με τα στάσιμα κύματα που δημιουργούνται από τα ηλεκτρόνια στα κβαντικά μαντρί. Εξουδετερώνονται ακόμη και με φυσαλίδες κάτω από την επιφάνεια, ένα αποτέλεσμα που θυμίζει την αμοιβαία καταστροφή της ύλης και των σωματιδίων αντιύλης.
Σε κάθε δοκιμή, το σταγονίδιο ακολουθεί μια χαοτική διαδρομή που, με την πάροδο του χρόνου, δημιουργεί την ίδια στατιστική κατανομή στο σύστημα ρευστού με αυτή που αναμένεται για τα σωματίδια σε κβαντική κλίμακα. Αλλά αντί να προκύπτουν από την αοριστία ή την έλλειψη πραγματικότητας, αυτά τα κβαντικά φαινόμενα οδηγούνται, σύμφωνα με τους ερευνητές, από τη «μνήμη διαδρομής». Κάθε αναπήδηση της σταγόνας αφήνει ένα σημάδι με τη μορφή κυματισμών και αυτοί οι κυματισμοί επηρεάζουν χαοτικά αλλά ντετερμινιστικά τις μελλοντικές αναπηδήσεις της σταγόνας και οδηγούν σε στατιστικά αποτελέσματα που μοιάζουν με κβαντικά. Όσο περισσότερη μνήμη διαδρομής εμφανίζει ένα δεδομένο ρευστό - δηλαδή, τόσο λιγότερο οι κυματισμοί του διαχέονται - τόσο πιο ευκρινείς και πιο κβαντικές γίνονται οι στατιστικές. «Η μνήμη δημιουργεί χάος, το οποίο χρειαζόμαστε για να έχουμε τις σωστές πιθανότητες», εξήγησε ο Couder. «Βλέπουμε τη μνήμη μονοπατιών καθαρά στο σύστημά μας. Δεν σημαίνει απαραίτητα ότι υπάρχει σε κβαντικά αντικείμενα, απλώς υποδηλώνει ότι θα ήταν δυνατό."
Οι κβαντικές στατιστικές είναι εμφανείς ακόμα και όταν τα σταγονίδια υποβάλλονται σε εξωτερικές δυνάμεις. Σε μια πρόσφατη δοκιμή, ο Couder και οι συνεργάτες του τοποθέτησαν έναν μαγνήτη στο κέντρο του λουτρού λαδιού τους και παρατήρησαν μια μαγνητική σταγόνα σιδηρορευστού. Όπως ένα ηλεκτρόνιο που καταλαμβάνει σταθερά επίπεδα ενέργειας γύρω από έναν πυρήνα, το σταγονίδιο που αναπηδά υιοθετεί ένα διακριτό σύνολο σταθερών τροχιών γύρω από τον μαγνήτη, καθεμία που χαρακτηρίζεται από ένα καθορισμένο επίπεδο ενέργειας και γωνιακή ορμή. Η "κβαντοποίηση" αυτών των ιδιοτήτων σε διακριτά πακέτα συνήθως κατανοείται ως καθοριστικό χαρακτηριστικό του κβαντικού πεδίου.
Εάν ο χώρος και ο χρόνος συμπεριφέρονται σαν ένα υπερρευστό ή ένα ρευστό που δεν βιώνει καθόλου διασπορά, τότε η μνήμη του μονοπατιού θα μπορούσε να προκαλέσει το περίεργο κβαντικό φαινόμενο της εμπλοκής - αυτό που ο Αϊνστάιν ανέφερε ως «απόκοσμη δράση σε απόσταση». Όταν δύο σωματίδια μπλέκονται, μια μέτρηση της κατάστασης του ενός επηρεάζει αμέσως αυτή του άλλου. Η εμπλοκή ισχύει ακόμα κι αν τα δύο σωματίδια απέχουν έτη φωτός μεταξύ τους.
Στην τυπική κβαντομηχανική, το φαινόμενο εξορθολογίζεται ως η στιγμιαία κατάρρευση του κοινού κύματος πιθανότητας των σωματιδίων. Αλλά στην εκδοχή των γεγονότων με πιλοτικό κύμα, μια αλληλεπίδραση μεταξύ δύο σωματιδίων σε ένα υπερρευστό σύμπαν τα θέτει σε μονοπάτια που παραμένουν συσχετισμένα για πάντα επειδή η αλληλεπίδραση επηρεάζει μόνιμα τα περιγράμματα του υπερρευστού. «Καθώς τα σωματίδια προχωρούν, αισθάνονται το κυματικό πεδίο που δημιουργήθηκε από αυτά στο παρελθόν και όλα τα άλλα σωματίδια στο παρελθόν», εξήγησε ο Μπους. Με άλλα λόγια, η πανταχού παρουσία του πιλοτικού κύματος «παρέχει έναν μηχανισμό για τον υπολογισμό αυτών των μη τοπικών συσχετισμών». Ωστόσο, μια πειραματική δοκιμή εμπλοκής σταγονιδίων παραμένει ένας μακρινός στόχος.
Υποατομικές πραγματικότητες
Πολλοί από τους ρευστοδυναμικούς που συμμετέχουν ή είναι εξοικειωμένοι με τη νέα έρευνα έχουν πειστεί ότι υπάρχει μια κλασική, ρευστή εξήγηση της κβαντικής μηχανικής. «Νομίζω ότι είναι πάρα πολύ σύμπτωση», είπε ο Μπους, ο οποίος ηγήθηκε ενός εργαστηρίου για το θέμα τον Ιούνιο στο Ρίο ντε Τζανέιρο και γράφει μια ανασκόπηση για τα πειράματα για την Ετήσια Επιθεώρηση της Μηχανικής Ρευστών.
Οι κβαντικοί φυσικοί τείνουν να θεωρούν τα ευρήματα λιγότερο σημαντικά. Εξάλλου, η έρευνα ρευστών δεν παρέχει άμεσες αποδείξεις ότι τα πιλοτικά κύματα προωθούν σωματίδια σε κβαντική κλίμακα. Και μια εκπληκτική αναλογία μεταξύ ηλεκτρονίων και σταγονιδίων ελαίου δεν αποφέρει νέους και καλύτερους υπολογισμούς. «Προσωπικά, νομίζω ότι έχει ελάχιστη σχέση με την κβαντική μηχανική», είπε ο Gerard ’t Hooft, βραβευμένος με Νόμπελ σωματιδιακός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης στην Ολλανδία. Πιστεύει ότι η κβαντική θεωρία είναι ελλιπής, αλλά αντιπαθεί τη θεωρία των πιλοτικών κυμάτων.
Πολλοί εργαζόμενοι κβαντικοί φυσικοί αμφισβητούν την αξία της ανοικοδόμησης του εξαιρετικά επιτυχημένου Καθιερωμένου Μοντέλου τους από την αρχή. «Νομίζω ότι τα πειράματα είναι πολύ έξυπνα και διευρύνουν το μυαλό», είπε ο Frank Wilczek, καθηγητής φυσικής στο MIT και βραβευμένος με Νόμπελ, «αλλά σε κάνουν μόνο μερικά βήματα σε έναν πολύ μακρύ δρόμο. από μια υποθετική κλασική υποκείμενη θεωρία στην επιτυχή χρήση της κβαντικής μηχανικής όπως την ξέρουμε."
«Αυτή είναι πραγματικά μια πολύ εντυπωσιακή και ορατή εκδήλωση του φαινομένου των πιλοτικών κυμάτων», είπε ο Λόιντ. "Είναι εντυπωσιακό - αλλά δεν πρόκειται να αντικαταστήσει την πραγματική κβαντική μηχανική σύντομα."
Στην τρέχουσα, ανώριμη κατάστασή του, η διατύπωση πιλοτικών κυμάτων της κβαντικής μηχανικής περιγράφει μόνο απλές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ύλης και ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, σύμφωνα με τον David Wallace, φιλόσοφο της φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στην Αγγλία, και δεν μπορεί καν να συλλάβει τη φυσική ενός συνηθισμένη λάμπα. «Δεν είναι από μόνο του ικανό να αναπαραστήσει πολύ τη φυσική», είπε ο Wallace. "Κατά τη δική μου άποψη, αυτό είναι το πιο σοβαρό πρόβλημα για τη θεωρία, αν και, για να είμαστε δίκαιοι, παραμένει ένας ενεργός ερευνητικός τομέας."
Η θεωρία πιλοτικών κυμάτων έχει τη φήμη ότι είναι πιο δυσκίνητη από την τυπική κβαντομηχανική. Μερικοί ερευνητές είπαν ότι η θεωρία δυσκολεύεται να ασχοληθεί με πανομοιότυπα σωματίδια και ότι γίνεται δυσκίνητη όταν περιγράφονται αλληλεπιδράσεις πολλαπλών σωματιδίων. Ισχυρίστηκαν επίσης ότι συνδυάζεται λιγότερο κομψά με την ειδική σχετικότητα. Αλλά άλλοι ειδικοί στην κβαντομηχανική διαφώνησαν ή είπαν ότι η προσέγγιση είναι απλώς ανεπαρκής. Ίσως είναι απλώς θέμα προσπάθειας να αναδιατυπωθούν οι προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής στη γλώσσα των πιλοτικών κυμάτων, είπε ο Άντονι Λέγκετ, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, στην Ουρμπάνα-Σαμπέιν, και βραβευμένος με Νόμπελ. «Το αν πιστεύει κανείς ότι αυτό αξίζει πολύ χρόνο και προσπάθεια είναι θέμα προσωπικού γούστου», πρόσθεσε. "Προσωπικά, δεν το κάνω."
Από την άλλη πλευρά, όπως υποστήριξε ο Bohm στην εργασία του το 1952, μια εναλλακτική διατύπωση της κβαντικής μηχανικής μπορεί να κάνει τις ίδιες προβλέψεις με την τυπική έκδοση στην κβαντική κλίμακα, αλλά να διαφέρει όταν πρόκειται για μικρότερες κλίμακες της φύσης. Στην αναζήτηση μιας ενοποιημένης θεωρίας της φυσικής σε όλες τις κλίμακες, «θα μπορούσαμε εύκολα να κρατηθούμε σε λάθος δρόμο για μεγάλο χρονικό διάστημα, περιοριζόμενοι στη συνήθη ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας», έγραψε ο Bohm.
Ορισμένοι λάτρεις πιστεύουν ότι η ρευστή προσέγγιση θα μπορούσε πράγματι να είναι το κλειδί για την επίλυση της μακροχρόνιας σύγκρουσης μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν, που συγκρούονται σε απειροελάχιστες κλίμακες.
«Υπάρχει η πιθανότητα να μπορέσουμε να αναζητήσουμε μια ενοποιημένη θεωρία του Καθιερωμένου Μοντέλου και της βαρύτητας με όρους ενός υποκείμενου, υπερρευστού υποστρώματος της πραγματικότητας», δήλωσε ο Ross Anderson, επιστήμονας υπολογιστών και μαθηματικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στην Αγγλία, και ο συνεργάτης. -συγγραφέας μιας πρόσφατης εργασίας για την αναλογία ρευστού-κβαντικής. Στο μέλλον, ο Άντερσον και οι συνεργάτες του σχεδιάζουν να μελετήσουν τη συμπεριφορά των «ροτονίων» (διεγέρσεις που μοιάζουν με σωματίδια) στο υπερρευστό ήλιο ως ακόμη πιο κοντινό ανάλογο αυτού του πιθανού «υπερρευστού μοντέλου πραγματικότητας».
Αλλά προς το παρόν, αυτές οι συνδέσεις με την κβαντική βαρύτητα είναι εικασιακές, και για τους νέους ερευνητές, επικίνδυνες ιδέες. Οι Bush, Couder και οι άλλοι ρευστοδυναμικοί ελπίζουν ότι οι επιδείξεις τους ενός αυξανόμενου αριθμού κβαντικών φαινομένων θα κάνουν μια ντετερμινιστική, ρευστή εικόνα της κβαντικής μηχανικής όλο και πιο πειστική.
«Με τους φυσικούς είναι ένα τόσο αμφιλεγόμενο πράγμα και οι άνθρωποι είναι αρκετά αδέσμευτοι σε αυτό το στάδιο», είπε ο Μπους. «Απλώς προχωράμε μπροστά και ο χρόνος θα δείξει. Η αλήθεια κερδίζει στο τέλος."
