QBox सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकीपलीकडील वास्तविकतेच्या अधिक विचित्र थराचा आराखडा मांडतो

क्वांटम सिद्धांताच्या पुढे विचार करण्याचा नवा प्रयत्न

क्वांटम यांत्रिकी विज्ञानातील सर्वात यशस्वी सिद्धांतांपैकी एक असला, तरी भौतिकशास्त्रज्ञांना बराच काळ माहिती आहे की तो अपूर्ण आहे. तो अतिशय लहान स्तरावरील जगाचे विलक्षण अचूकतेने वर्णन करतो, पण गुरुत्वाकर्षण आणि विश्वातील सर्वात मोठ्या संरचनांसमोर अडचणीत येतो. हाच ताण तथाकथित post-quantum theories वरचे नवे काम लक्षवेधी बनवतो.

New Scientist च्या अहवालानुसार, National Institute for Research in Digital Science and Technology मधील James Hefford आणि Paris-Saclay University मधील Matt Wilson यांनी एका संभाव्य post-quantum जगाचा गणिती आराखडा विकसित केला आहे. त्यांची चौकट, QBox theory, ही क्वांटम यांत्रिकीची तयार झालेली जागा घेणारी नाही, तर वास्तवाचा आणखी खोल थर कसा दिसू शकतो याचा विचार करण्यासाठीचे मॉडेल म्हणून मांडली आहे.

ही कल्पना महत्त्वाकांक्षी आहे, कारण ती भौतिकशास्त्रातील सर्वात कठीण संकल्पनात्मक समस्यांपैकी एकाला हात घालते: जर क्वांटम सिद्धांत अंतिम थर नसेल, तर अधिक मूलभूत सिद्धांत त्यातून कसा उदयाला येईल?

शास्त्रीय भौतिकशास्त्राशी तुलना

संशोधकांनी शास्त्रीय जग आणि क्वांटम जग यांच्यातील संबंधातून प्रेरणा घेतली. दैनंदिन जीवनात आपल्याला सुपरपोजिशनसारखी उघडी क्वांटम विचित्रता परिचित वस्तूंमध्ये दिसत नाही. त्याचे कारण decoherence आहे, म्हणजे पर्यावरणाशी परस्परसंवादाने दृश्यमान क्वांटम वर्तन दडपले जाते आणि शास्त्रीय जग उदयाला येते.

Hefford आणि Wilson ही तर्कश्रेणी आणखी एका स्तरावर नेतात. hyperdecoherence नावाची समांतर प्रक्रिया साधा क्वांटम सिद्धांत त्याहून अधिक मूलभूत post-quantum सिद्धांतातून उदयाला येऊ देऊ शकते, असा त्यांचा प्रस्ताव आहे. म्हणजे, जसे शास्त्रीय भौतिकशास्त्र हे क्वांटम वर्तनाचे मोठ्या प्रमाणावरचे, decohered सीमित रूप मानता येते, तसेच क्वांटम यांत्रिकी स्वतःही अधिक खोल अधिष्ठानाची मर्यादित, उद्भवलेली पृष्ठभागी अवस्था असू शकते.

हा एक आकर्षक संकल्पनात्मक बदल आहे, कारण तो भौतिकशास्त्रज्ञांना आधीच ओळखता येईल असा नमुना जपतो: एका स्तरावरील दिसणारे नियम खाली असलेल्या अधिक विचित्र नियमांमधून उदयास येऊ शकतात.

मार्गात उभा राहिलेला theorem

समस्या अशी की ही विचारसरणी एका मोठ्या गणिती अडथळ्याला धडकली. New Scientist नोंदवते की 2018 मधील एका theorem मुळे असे वाटत होते की quantum सिद्धांत योग्य रीतीने पुनरुत्पादित करणारी सुसंगत आणि अंतर्गतदृष्ट्या सुसंगत hyperdecoherence प्रक्रिया तयार करणे अशक्य आहे.

तो आधीचा निष्कर्ष महत्त्वाचा होता, कारण त्याने post-quantum कल्पनांच्या संपूर्ण वर्गाला मर्यादा घातल्या होत्या. त्यातून असा इशारा मिळाला की शास्त्रीय emergence शी तुलना एक स्तर खाली कदाचित काम करणार नाही. तसे असल्यास, सिद्धांतकारांना कोणत्याही खोल सिद्धांतासाठी अगदी वेगळा मार्ग शोधावा लागेल.

QBox उल्लेखनीय ठरण्याचे कारण म्हणजे, Hefford आणि Wilson यांनी त्या अडथळ्यानंतरही समस्येत शिरण्यासाठी नवा मार्ग शोधल्याचे वर्णन आहे. दिलेल्या मजकुरात संपूर्ण तांत्रिक यंत्रणा दिलेली नाही, पण मॉडेल अनेक संशोधकांना औपचारिकरीत्या मांडणे कठीण वाटलेल्या क्षेत्राला पुन्हा उघडते, हे स्पष्ट आहे.

भौतिकशास्त्रज्ञ क्वांटम सिद्धांतापलीकडे काहीतरी का शोधत राहतात

प्रेरणा सोपी आहे. क्वांटम यांत्रिकी आणि गुरुत्वाकर्षण दोन्ही अनिवार्य आहेत, पण ते अजून quantum gravity च्या पूर्ण सिद्धांतात नीट जुळत नाहीत. भौतिकशास्त्रज्ञ प्रत्येक चौकटीत त्यांच्या-त्यांच्या क्षेत्रात बरेच काही मोजू शकतात, पण सर्वात खोल एकात्मीकरण अद्याप अनिर्णित आहे.

ही अनिर्णित अवस्था क्वांटम यांत्रिकी मूलभूत आहे की उद्भवलेली, यासाठी जागा ठेवते. जर ती उद्भवलेली असेल, तर आज जी घटना अपरिहार्यपणे क्वांटम वाटतात, त्या कधीतरी अधिक खोल नियमांच्या दृश्य अवशेषांप्रमाणे समजल्या जाऊ शकतात.

दिलेल्या लेखात Hefford म्हणतात, क्वांटम सिद्धांत संपूर्ण विश्वाचे वर्णन करत नाही आणि quantum gravity चा सिद्धांत स्वतः क्वांटम सिद्धांताच्या पुढे गेला पाहिजे. हाच वैज्ञानिक संदर्भ आहे ज्यात QBox बसतो.

सिद्धांताचा आराखडा, तयार विश्वदृष्टी नाही

इथे सावध राहणे गरजेचे आहे. लेखात QBox ला संभाव्य post-quantum जगाचा गणिती आराखडा म्हटले आहे. याचा अर्थ वास्तवाच्या अधिक खोल थराचा शोध लागला आहे, असा नाही. दिलेल्या मजकुरात कोणतीही प्रयोगात्मक पुष्टीचा दावा केलेला नाही.

त्याऐवजी याचे महत्त्व संकल्पनात्मक आणि गणिती आहे. हे काम अशी औपचारिक प्रतिमा देते की post-quantum थर कसा रचला जाऊ शकतो आणि त्यातून परिचित क्वांटम सिद्धांत कसा उदयाला येऊ शकतो. मूलभूत भौतिकशास्त्रात एवढेही अर्थपूर्ण आहे, कारण त्यामुळे संशोधक तपासू शकतील अशा मॉडेल्सची व्याप्ती वाढते.

QBox हे नावच सूचित करते की ही एक चौकट आहे, पूर्ण व्याख्यात्मक सिद्धांत नाही. आत्ता त्याची किंमत इतकीच की coherent post-quantum structure चा शोध अजूनही सुरू आहे आणि काही आधीच्या कामांनी सूचित केल्यापेक्षा तो गणिती दृष्ट्या कमी अडथळ्यांनी ग्रस्त असू शकतो.

ही कल्पना इतकी अस्वस्थ का करते

क्वांटम सिद्धांत आधीच सामान्य अंतर्ज्ञान मोडण्यासाठी प्रसिद्ध आहे. तो superposition, tunneling, uncertainty, आणि nonclassical correlations यांना परवानगी देतो, जे कधीकाळी अशक्य वाटत होते. त्यामुळे यशस्वी post-quantum theory सामान्य समज परत आणणार नाही. उलट, ती वास्तवाला आणखी विचित्र करू शकते.

याचमुळे New Scientist ची मांडणी आकर्षक ठरते. येथे मुद्दा क्वांटम यांत्रिकीची नीट सुधारणा नाही, तर त्याहून अधिक खोल चौकट आहे, ज्यातून क्वांटम विचित्रताच साध्या पृष्ठभागी घटनेप्रमाणे उदयास येईल.

अशी शक्यता तत्त्वज्ञानाच्या दृष्टीने धक्का देणारी आहे. याचा अर्थ असा होईल की माणूस सध्या निसर्गाची खोल रचना मानतो तेही तात्पुरते असू शकते, जसे क्वांटम क्रांतीपूर्वी शास्त्रीय यांत्रिकी होते.

पुढे काय

दिलेल्या अहवालात तातडीच्या प्रयोगात्मक चाचण्यांचे वर्णन नाही, आणि ते साहजिक आहे. या स्तरावरील theoretical physics मधील कल्पना सहसा अंतर्गत सुसंगतता तपासणी, विद्यमान चौकटींशी तुलना, आणि हळूहळू परिष्कारातून विकसित होतात, त्यानंतरच त्या मोजता येणाऱ्या भाकितांशी जोडल्या जातात.

तरीही QBox theory महत्त्वाची आहे, कारण मूलभूत भौतिकशास्त्र फक्त नव्या डेटानेच नव्हे, तर अधिक चांगल्या संकल्पनात्मक वास्तुकलेनेही पुढे जाते. खोल सिद्धांतातून क्वांटम यांत्रिकीपर्यंत जाण्याचा एक संभाव्य मार्ग दाखवणारे मॉडेल, quantum gravity ची समस्या संशोधक कशी मांडतात आणि पुढे कोणते गणित प्रयत्नात आणतात, यावर परिणाम करू शकते.

त्या अर्थाने QBox चे मूल्य हे नाही की त्याने कोडे सोडवले आहे. मूल्य हे आहे की ते कोडे अजूनही फलदायीपणे उघडे आहे हे दाखवते. क्वांटम यांत्रिकी अजूनही सूक्ष्म जगासाठी आपला सर्वोत्तम मार्गदर्शक असू शकते, पण असे काम ही शक्यता जिवंत ठेवते की ती अंतिम शब्द नाही. ते खरं ठरलं, तर वास्तव क्वांटम भौतिकशास्त्राने आपल्याला आतापर्यंत तयार केले त्यापेक्षाही अधिक विचित्र असू शकते.

हा लेख New Scientist च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.