Das Verständnis des Übergangs vom probabilistischen Bereich der Quantenmechanik zur deterministischen klassischen Welt hat Physiker lange Zeit perplexiert. Eine aktuelle Studie von Forschern aus Spanien, veröffentlicht in Physical Review X, bietet neue Erkenntnisse zu dieser grundlegenden Frage.
Die Studie, geleitet von Philipp Strasberg von der Autonomen Universität Barcelona, nutzte fortschrittliche numerische Simulationen, um zu untersuchen, wie Merkmale der klassischen Welt aus quantenmechanischen Systemen hervorgehen können. Die Forscher konzentrierten sich auf den Zusammenbruch von Quantenwellenfunktionen, die gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren können, in einen einzigen beobachtbaren Zustand.
Strasberg erklärte: "Die Quantenphysik steht im Widerspruch zu unserer klassischen Erfahrung hinsichtlich des Verhaltens einzelner Elektronen, Atome oder Photonen. Wenn man jedoch makroskopische Größen betrachtet, die wir wahrnehmen können, wie Temperatur oder Position, zeigen unsere Ergebnisse, dass die quantenmechanischen Interferenzeffekte schnell verschwinden." Diese Erkenntnis deutet darauf hin, dass selbst einige Atome oder Photonen klassisches Verhalten zeigen können, was die Idee verstärkt, dass das Entstehen einer klassischen Welt aus quantenmechanischen Zuständen ein unvermeidliches Phänomen ist.
Die Forschung stützt sich auf die Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik, die postuliert, dass jedes quantenmechanische Ereignis mehrere Realitätszweige schafft. Die Herausforderung bestand darin, diese parallelen Universen mit der einzigartigen Erfahrung unserer klassischen Welt in Einklang zu bringen. Die Simulationen des Teams zeigten, dass makroskopische Merkmale wie Ordnung und Struktur aus quantenmechanischen Systemen hervorgehen können, die auf kleineren Skalen chaotisch erscheinen.
Bemerkenswerterweise wirft die Studie auch Fragen zur Natur der Zeit auf. Die Forscher beobachteten, dass klassische Ordnung aus quantischem Chaos entstehen kann, was die Möglichkeit von Welten mit umgekehrten Zeitpfeilen andeutet, in denen die Entropie abnimmt, anstatt zuzunehmen. Obwohl in unserem Universum unwahrscheinlich, erweitern diese Szenarien die theoretischen Grenzen, wie Ordnung und Zeit aus Chaos entstehen.
Während Physiker weiterhin die Quantenmechanik erforschen, verbessern Studien wie diese nicht nur unser Verständnis des Universums, sondern ebnen auch den Weg für potenzielle Anwendungen in der Quantencomputing, Informationsverarbeitung und darüber hinaus. Die Implikationen dieser Erkenntnisse könnten Technologien beeinflussen, die auf quantenmechanischen Prinzipien basieren, und unsere Interaktion mit der physischen Welt transformieren.