(Phys.org) - Är förvirring verkligen nödvändig för att beskriva den fysiska världen, eller är det möjligt att ha någon post-kvantteori utan trassel?

I en ny studie, fysiker har matematiskt bevisat att varje teori som har en klassisk gräns - vilket betyder att den kan beskriva våra observationer av den klassiska världen genom att återhämta klassisk teori under vissa förhållanden - måste innehålla trassel. Så trots att trassel går emot klassisk intuition, trassel måste vara ett oundvikligt inslag i inte bara kvantteorin utan också någon icke-klassisk teori, även de som ännu inte ska utvecklas.

Fysikerna, Jonathan G. Richens vid Imperial College London och University College London, John H. Selby vid Imperial College London och University of Oxford, och Sabri W. Al-Safi vid Nottingham Trent University, har publicerat ett papper som fastställer förtrollning som ett nödvändigt inslag i någon icke-klassisk teori i ett nyligen utgåva av Fysiska granskningsbrev .

"Kvantteori har många konstiga egenskaper jämfört med klassisk teori, "Berättade Richens Phys.org . "Traditionellt studerar vi hur den klassiska världen kommer ut ur kvanten, men vi bestämde oss för att vända detta resonemang för att se hur den klassiska världen formar kvanten. Därigenom visar vi att en av dess märkligaste egenskaper, förveckling, är helt överraskande. Detta antyder att mycket av den uppenbara konstigheten i kvantteorin är en oundviklig följd av att gå utöver klassisk teori, eller kanske till och med en följd av vår oförmåga att lämna den klassiska teorin bakom oss. "

Även om hela beviset är mycket detaljerat, huvudidén bakom är helt enkelt att varje teori som beskriver verkligheten måste bete sig som klassisk teori i någon gräns. Detta krav verkar ganska uppenbart, men som fysikerna visar, den ger starka begränsningar för strukturen hos alla icke-klassiska teorier.

Kvantteorin uppfyller detta krav på att ha en klassisk gräns genom decoherence -processen. När ett kvantsystem interagerar med den yttre miljön, systemet tappar sin kvantkoherens och allt som gör det kvant. Så systemet blir klassiskt och beter sig som förväntat av klassisk teori.

Här, fysikerna visar att varje icke-klassisk teori som återställer klassisk teori måste innehålla intrasslade tillstånd. För att bevisa detta, de antar det motsatta:att en sådan teori inte har trassel. Sedan visar de att utan trassel, varje teori som återställer klassisk teori måste vara klassisk teori själv-en motsägelse av den ursprungliga hypotesen att teorin i fråga är icke-klassisk. Detta resultat innebär att antagandet att en sådan teori inte har sammanblandning är falskt, vilket innebär att varje teori av detta slag måste ha trassel.

Detta resultat kan bara vara början på många andra relaterade upptäckter, eftersom det öppnar möjligheten att andra fysiska drag i kvantteorin kan återges helt enkelt genom att kräva att teorin har en klassisk gräns. Fysikerna räknar med att funktioner som informationskausalitet, lite symmetri, och makroskopisk lokalitet kan alla visa sig härröra från detta enda krav. Resultaten ger också en tydligare uppfattning om vad framtida icke-klassiska, postkvantteorin måste se ut.

"Mina framtida mål skulle vara att se om Bell-icke-lokalitet också kan härledas från existensen av en klassisk gräns, "Richens sa." Det skulle vara intressant om alla teorier som ersätter klassisk teori måste kränka lokal realism. Jag arbetar också för att se om vissa utvidgningar av kvantteorin (såsom störning av högre ordning) kan uteslutas genom att det finns en klassisk gräns, eller om denna gräns ger användbara begränsningar för dessa "post-kvantteorier". "

© 2017 Phys.org