Die Vielwelteninterpretation der Quantenphysik

Die Many Worlds Interpretation (MWI) ist eine Theorie innerhalb der Quantenphysik, die erklären soll, dass das Universum einige nicht deterministische Ereignisse enthält, die Theorie selbst jedoch vollständig deterministisch sein soll. Bei dieser Interpretation wird jedes Mal, wenn ein "zufälliges" Ereignis stattfindet, das Universum zwischen den verschiedenen verfügbaren Optionen aufgeteilt. Jede einzelne Version des Universums enthält einen anderen Ausgang dieses Ereignisses. Anstelle einer durchgehenden Zeitachse sieht das Universum unter der Interpretation vieler Welten eher aus wie eine Reihe von Ästen, die sich von einem Ast eines Baumes abspalten.

Zum Beispiel gibt die Quantentheorie die Wahrscheinlichkeit an, dass ein einzelnes Atom eines radioaktiven Elements zerfällt, aber es gibt keine Möglichkeit, genau zu sagen, wann (innerhalb dieser Wahrscheinlichkeitsbereiche) dieser Zerfall stattfinden wird. Wenn Sie eine Reihe von Atomen radioaktiver Elemente hätten, die eine 50% ige Chance haben, innerhalb einer Stunde zu zerfallen, dann würden in einer Stunde 50% dieser Atome zerfallen. Die Theorie sagt jedoch nichts genaues darüber aus, wann ein bestimmtes Atom zerfallen wird.

Nach der traditionellen Quantentheorie (der Kopenhagener Interpretation) ist es bis zur Messung für ein bestimmtes Atom nicht möglich zu sagen, ob es zerfallen sein wird oder nicht. Laut der Quantenphysik müssen die Atome tatsächlich behandelt werden, wenn sie sich in einer Überlagerung von Zuständen befinden - sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen. Dies gipfelt in dem berühmten Katzengedankenexperiment von Schrödinger, das die logischen Widersprüche bei der wörtlichen Anwendung der Schrödinger-Wellenfunktion aufzeigt.

Die Interpretation vieler Welten nimmt dieses Ergebnis und wendet es wörtlich an, die Form des Everett-Postulats:

Everett-Postulat
Alle isolierten Systeme entwickeln sich nach der Schrödinger-Gleichung

Wenn die Quantentheorie angibt, dass das Atom sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen ist, dann kommt die Interpretation der vielen Welten zu dem Schluss, dass es zwei Universen geben muss: eines, in dem das Teilchen zerfällt, und eines, in dem es nicht zerfällt. Das Universum verzweigt sich daher jedes Mal, wenn ein Quantenereignis stattfindet, und erzeugt eine unendliche Anzahl von Quantenuniversen.

Tatsächlich impliziert das Everett-Postulat, dass das gesamte Universum (als einzelnes isoliertes System) kontinuierlich in einer Überlagerung mehrerer Zustände existiert. Es gibt keinen Punkt, an dem die Wellenfunktion jemals innerhalb des Universums zusammenbricht, da dies bedeuten würde, dass ein Teil des Universums der Schrödinger-Wellenfunktion nicht folgt.

Die Geschichte der Viele-Welten-Interpretation

Das Interpretation vieler Welten wurde 1956 von Hugh Everett III in seiner Doktorarbeit erstellt, Die Theorie der universellen Wellenfunktion. Es wurde später durch die Bemühungen des Physikers Bryce DeWitt populär. In den letzten Jahren war einige der populärsten Arbeiten David Deutschs, der die Konzepte aus der Interpretation vieler Welten als Teil seiner Theorie zur Unterstützung von Quantencomputern anwendete.

Obwohl nicht alle Physiker mit der Interpretation der vielen Welten einverstanden sind, gab es informelle, unwissenschaftliche Umfragen, die die Vorstellung stützten, dass es sich um eine der dominierenden Interpretationen handelt, die von Physikern angenommen werden und die wahrscheinlich direkt hinter der Kopenhagener Interpretation und Dekohärenz rangieren. (Ein Beispiel finden Sie in der Einleitung zu diesem Max-Tegmark-Artikel.) Michael Nielsen schrieb 2004 einen Blog-Post (auf einer Website, die es nicht mehr gibt), der - mit Bedacht - darauf hinweist, dass die Interpretation vieler Welten nicht nur von vielen Physikern akzeptiert wird, sondern dass dies auch der Fall ist war auch am stärksten nicht gemocht quantenphysikalische Interpretation. Gegner widersprechen dem nicht nur, sie lehnen es grundsätzlich aktiv ab.) Es ist ein sehr kontroverser Ansatz, und die meisten Physiker, die in der Quantenphysik arbeiten, scheinen zu glauben, dass es Zeit ist, die (im Wesentlichen nicht testbaren) Interpretationen der Quantenphysik in Frage zu stellen Zeitverschwendung.

Andere Namen für die Viele-Welten-Interpretation

Die Interpretation vieler Welten hat mehrere andere Namen, obwohl die Arbeit von Bryce DeWitt in den 1960er und 1970er Jahren den Namen "viele Welten" populärer gemacht hat. Einige andere Namen für die Theorie sind die relative Zustandsformulierung oder die Theorie der universellen Wellenfunktion.

Nicht-Physiker verwenden manchmal die allgemeineren Begriffe Multiversum, Megaverse oder Paralleluniversum, wenn sie von der Interpretation der vielen Welten sprechen. Diese Theorien beinhalten normalerweise Klassen von physikalischen Konzepten, die mehr als nur die Arten von "Paralleluniversen" abdecken, die durch die Interpretation vieler Welten vorhergesagt werden.

Mythen zur Interpretation vieler Welten

In der Science-Fiction haben solche Paralleluniversen die Grundlage für eine Reihe großer Handlungsstränge geschaffen, aber die Tatsache ist, dass keines dieser Universen aus einem sehr guten Grund eine solide wissenschaftliche Grundlage hat:

Die Interpretation vieler Welten erlaubt in keiner Weise eine Kommunikation zwischen den parallelen Universen, die sie vorschlägt.

Die einmal geteilten Universen sind völlig verschieden voneinander. Auch hier haben Science-Fiction-Autoren sehr kreative Wege gefunden, aber ich kenne keine solide wissenschaftliche Arbeit, die gezeigt hat, wie parallele Universen miteinander kommunizieren können.

Hrsg. Von Anne Marie Helmenstine