Od początku XX wieku fizyka operuje dwoma równoległymi opisami rzeczywistości. Mechanika klasyczna dobrze tłumaczy ruch planet, samochodów czy powietrza, natomiast mechanika kwantowa opisuje zachowanie cząstek na poziomie atomowym i subatomowym. Problem polega na tym, że świat kwantowy rządzi się zasadami, które wydają się całkowicie sprzeczne z intuicją. Obejmują zjawiska takie jak superpozycja, splątanie czy nieoznaczoność.
Czytaj też: Świat nauki stanął u progu załamania. Fizycy wydali werdykt w sprawie anomalii mionu
Nowe ustalenia pokazują jednak, że część tej dziwności może mieć swoje odpowiedniki w układach klasycznych, jeśli spojrzymy na nie w odpowiednio złożony sposób. W eksperymentach i modelach teoretycznych naukowcy analizowali, jak rozprzestrzenia się informacja w systemach złożonych z wielu oddziałujących elementów. Okazuje się, że pewne wzorce – wcześniej uznawane za wyłącznie kwantowe – pojawiają się również w klasycznych układach, gdy badacze uwzględnią pełną złożoność ich stanów oraz zależności.
Przedstawiciele MIT podkreślają, że sukces był możliwy dzięki nowemu podejściu do opisu informacji. W fizyce kwantowej jednym z najważniejszych pojęć jest splątanie, które opisuje nielokalne powiązania między cząstkami. W klasycznych systemach nie istnieje jego bezpośredni odpowiednik, ale wiemy teraz, że można zdefiniować analogiczne miary korelacji, które zachowują się w zaskakująco podobny sposób. To sugeruje, iż granica między tymi dwoma światami nie jest absolutna, lecz wynika raczej z tego, jak opisujemy i mierzymy rzeczywistość.
Inny zespół wykazał natomiast coś jeszcze: pewne statystyczne prawa rządzące chaotycznymi procesami mogą obowiązywać zarówno w układach klasycznych, jak i kwantowych. Eksperymenty z wykorzystaniem specjalnie przygotowanych układów kwantowych pokazały, że ich zachowanie, mimo ogromnej złożoności i losowości, podlega tym samym uniwersalnym regułom, które wcześniej znano z fizyki klasycznej.
Czytaj też: Ludzkie oko go nie widzi, ale nowa technologia pozwoliła dostrzec ten niezwykły świat
Jeśli chodzi o potencjalne konsekwencje odkrycia, to może ono pomóc w uproszczeniu opisu skomplikowanych układów kwantowych, które dotąd były niezwykle trudne do modelowania. Jeśli część ich zachowań można zrozumieć przy użyciu narzędzi klasycznych, otwiera to nowe możliwości w takich dziedzinach jak informatyka kwantowa, fizyka materii skondensowanej czy teoria chaosu. Po drugie, zmienia się nasze rozumienie samej natury rzeczywistości: zamiast dwóch odrębnych światów, klasycznego i kwantowego, coraz częściej mówi się o kontinuum, w którym jeden opis przechodzi płynnie w drugi.
Źródło: Proceedings of the Royal Society, MIT News
