Попри століття наукових проривів, квантова механіка, яка лежить в основі безлічі сучасних технологій, досі залишається незбагненною навіть для фізиків. Хоча рівняння квантової теорії точно описують поведінку мікроскопічних частинок, сама природа цих процесів — що насправді відбувається на глибинному рівні реальності — досі викликає глибокі суперечки в науковій спільноті.
Ідея, що квантовий світ не підкоряється класичній логіці, народилася на початку XX століття, коли виявилось, що електрони та фотони можуть одночасно поводитися і як частинки, і як хвилі. Вони здатні перебувати в кількох станах одночасно, мати невизначене місце розташування та енергію. У 1925 році Ервін Шредінгер та Вернер Гейзенберг запропонували математичний апарат, що описує ймовірнісну природу цих явищ, — відому «хвильову функцію». Вона дозволила робити точні прогнози щодо результатів вимірювань, хоча й не дала відповіді на запитання, що відбувається «насправді».
Теорія працює блискуче: завдяки їй з’явилися лазери, напівпровідники, МРТ-сканери, транзистори та інші досягнення техніки. Проте природа самої реальності залишилася за завісою ймовірностей. Щоб відзначити 100-річчя квантової теорії, журнал Nature провів опитування серед понад тисячі фізиків, яке виявило — спільного розуміння не існує.
Найбільш популярним залишається так зване «копенгагенське тлумачення». Воно стверджує, що квантові об’єкти не мають визначених властивостей до моменту вимірювання. Саме акт спостереження спричиняє «колапс хвильової функції» — вибір одного з можливих станів. Цю концепцію найчастіше ілюструють парадоксом Шредінгера, де кіт у коробці — водночас живий і мертвий, поки хтось не зазирне всередину.
Проте навіть ця інтерпретація не пояснює, чому саме вимір викликає зміни. Деякі фізики вважають її неповною або навіть обхідною відповіддю. Близько 15% опитаних підтримали альтернативу — гіпотезу «багатьох світів». Вона стверджує, що всі можливі варіанти розвитку подій відбуваються одночасно, але в різних паралельних всесвітах. Тобто кожне квантове вимірювання створює нову гілку реальності, де здійснюється одна з альтернатив. У нашому світі ми спостерігаємо лише один результат, тоді як решта реалізуються в інших світах.
Такі гіпотези змушують переосмислювати самі уявлення про реальність, проте більшість фізиків визнають: жодна з них поки не дає вичерпної відповіді. Зокрема, 45% опитаних вважають, що між квантовим і класичним світами існує межа — точка, де змінюються самі закони фізики. Стільки ж респондентів цю думку не поділяють.
Лише чверть дослідників впевнені у правильності обраної інтерпретації квантової теорії. Три чверті вірять, що одного дня вона буде замінена новою, глибшою моделлю, яка зможе пояснити незбагненну природу мікросвіту.
Фраза «заткнись і рахуйте», яку часто згадують у контексті квантової фізики, досі іронічно відображає стан науки: ми здатні використовувати квантову теорію з неймовірною точністю, але досі не розуміємо, чому вона працює. І поки наукова спільнота шукає відповіді, реальність залишається ще більш дивною, ніж ми могли уявити.
