Yeni analiz, kuantum mekaniği teorisinin hayali sayılar olmadan da çalışabileceğini öne sürüyor

Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf’tan (HHU) fizikçiler, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ile işbirliği içinde kuantum mekaniğinin temel bir özelliğini incelediler. Dergide yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme Mektuplarıbu teorinin mutlaka sanal sayılarla formüle edilmesine gerek olmadığını, aslında gerçek sayıların da kullanılabileceğini gösteriyorlar.

Kuantum mekaniğinin fiziksel teorisi atomik ve atom altı parçacıkların dünyasını tanımlar. Gelişimi 1900’lü yıllarda Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger gibi fizikçilerle başladı.

Kuantum mekaniği, parçacıkların çift yarıktaki kırınımı (parçacıkların aynı zamanda dalga benzeri davranış sergilediğini gösterir) ve parçacıkların bunu yapmak için yeterli enerjiye sahip olmasalar bile bir bariyeri geçebileceğine dair belirli bir olasılığın mevcut olduğu kuantum tünelleme etkisi de dahil olmak üzere mikroskobik ölçeklerdeki olguları etkili bir şekilde tanımlayabilir. Günümüzde özellikle önemli olgular arasında kuantum bilgisayarları ve iletişim gibi uygulamalar için anahtar olan dolaşıklık ve tutarlılık yer alıyor.

Karmaşık sayılar olarak adlandırılan sayılar kuantum mekaniğinde önemli bir araçtır. Bir sayı iki koordinatla temsil edilir: gerçek ve sanal kısım; Bir kuantum durumunun gerçek kısım tarafından temsil edilen bir genliği ve sanal kısım tarafından temsil edilen bir fazı vardır. Bu yapı olmadan, pek çok süreç daha önce kuantum mekaniği kullanılarak tanımlanamazdı.

Ancak karmaşık sayıların kuantum mekaniğinde temel olarak gerekli olup olmadığı veya bu sayıların yalnızca pratik bir hesaplama aracı olup olmadığı hala tartışmalıdır. Bu sonuç olarak şu soruyu gündeme getiriyor: Kuantum mekaniği yalnızca gerçek sayılarla da mümkün müdür?

2021’de yayınlanan bir çalışmada yazarlar, standart varsayımlar kapsamında karmaşık sayıların kuantum mekaniği için gerekli olduğu sonucuna vardı. Bu durum deneysel olarak da doğrulandı.

Şimdi, Profesör Dr. Dagmar Bruß ve doktora araştırmacısı Pedro Barrios Hita liderliğindeki HHU ve DLR’den fizikçilerden oluşan bir ekip, önceki çalışmada kullanılan önermeleri inceledi. Şu anda yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme Mektuplarıbu varsayımlardan birinin çok kısıtlayıcı olduğunu gösteriyorlar. Bunun yerine yazarlar, sistem kompozisyonunu resmileştirmek için, tamamen gerçek sayılarla formüle edilebilecek ve deneysel olarak standart kuantum mekaniğinden ayırt edilemeyecek bir teoriler sınıfına yol açan, fiziksel olarak motive edilmiş bir alternatif belirlediler.

Profesör Bruß şöyle dedi: “Bu, her iki çerçevenin de akla gelebilecek herhangi bir deney için aynı tahminleri sağladığı anlamına gelir. Bu çerçevede, sanal sayılar kuantum mekaniğinde temel olarak gerekli değildir ve prensipte gerçek sayıların kullanıldığı alternatif formülasyonlarla değiştirilebilir.”