Физики до сих пор не могут прийти к единому мнению о квантовом мире спустя 100 лет

Квантовая механика привела к созданию множества технологий, таких как лазеры или транзисторы в телефонах.

Теория квантовой механики, предложенная век назад, кардинально изменила повседневную жизнь, но как она работает, остаётся загадкой — и физики до сих пор глубоко расходятся во мнениях, свидетельствует опрос, опубликованный в журнале Nature.

«Заткнись и вычисляй!» — известная цитата из квантовой физики, иллюстрирующая разочарование учёных, пытающихся разгадать один из величайших парадоксов мира.

На протяжении последнего столетия уравнения квантовой механики последовательно и точно описывали поведение объектов в микромире. Однако никто не знает, что на самом деле происходит в физической реальности за пределами математики.

Проблема возникла на рубеже XX века, когда учёные осознали, что классические принципы физики не работают на уровне атомов. Удивительно, но фотоны и электроны ведут себя одновременно как частицы и волны. Они также могут находиться в нескольких положениях одновременно и иметь разные скорости или уровни энергии.

В 1925 году австрийский физик Эрвин Шрёдингер и немец Вернер Гейзенберг разработали набор сложных математических инструментов, описывающих квантовую механику через вероятности. Эта «волновая функция» позволила предсказывать результаты измерений частиц.

Эти уравнения привели к созданию множества современных технологий, включая лазеры, светодиоды, МРТ-сканеры и транзисторы, используемые в компьютерах и телефонах. Но вопрос остаётся: что именно происходит в мире за пределами математики?

Загадочный кот

В честь 100-летия квантовой механики ведущие физики мира собрались в прошлом месяце на немецком острове Гельголанд, где Гейзенберг написал своё знаменитое уравнение. Более 1100 из них ответили на опрос журнала Nature.

Результаты показали «поразительное отсутствие консенсуса среди физиков относительно того, что квантовая теория говорит о реальности», заявили в Nature.

Более трети (36%) респондентов поддержали наиболее широко принятую теорию — Копенгагенскую интерпретацию. Согласно ей, в квантовом мире свойства объекта (например, положение или скорость) не определены, пока их не измерит наблюдатель. Это описывается как «коллапс» волновой функции в одно состояние.

Самый известный пример — кот Шрёдингера, который одновременно жив и мёртв в коробке, пока кто-то не заглянет внутрь.

«Это самая простая интерпретация из имеющихся», — сказал бразильский философ физики Десио Краузе.

Мультивселенная

Однако большинство физиков поддержали другие идеи. 15% выбрали интерпретацию «многих миров», предполагающую, что мы живём в мультивселенной. Согласно ей, волновая функция не коллапсирует, а разветвляется на столько вселенных, сколько возможных исходов существует.

«Это требует радикального пересмотра наших интуитивных представлений о мире, но, по-моему, именно этого мы и должны ожидать от фундаментальной теории реальности», — заявил американский теоретик Шон Кэрролл.

Физики также разделились по другим ключевым вопросам. Например, 45% считают, что существует граница между квантовым и классическим мирами, где законы физики резко меняются, а столько же — отрицают это. Лишь 24% уверены в правильности выбранной ими интерпретации, а три четверти полагают, что однажды её заменит более полная теория.

Дополнительная информация: What does Quantum Mechanics say about reality? Nature (2025). DOI: 10.1038/d41586-025-02342-y , www.nature.com/articles/d41586-025-02342-y