В широко распространенной копенгагенской интерпретации квантовой механики, разработанной Вернером Гейзенбергом и Нильсом Бором в 1920-х годах, частицы не обладают определенными свойствами (например, не ведут себя как частица или волна) до тех пор, пока их не измеряют. Вместо этого свойства частицы определяются только ее волновой функцией, а квадрат этой волновой функции определяет вероятность нахождения частицы в определенном состоянии в момент измерения.

Существует и альтернативная интерпретация, которой придерживаются такие физики, как Дэвид Бом и Луи де Бройль. Она состоит в том, что свойства частицы повсюду определяются нелокальным управляющим уравнением. Таким образом, в знаменитом квантовом эксперименте с двумя щелями частица не проходит через обе щели и не интерферирует сама с собой. Вместо этого она проходит через одну или другую щель, но вероятность ее прохождения через каждую щель определяется значением управляющего уравнения. Закрытие или перемещение одной из щелей меняет это уравнение.

Хотя большинство физиков сегодня отвергают бомовскую механику, различия между ней и копенгагенской интерпретацией в основном концептуальные, пишет Physics World.

Однако Ян Кларс и его коллеги из Университета Твенте утверждают, что разработали тест, в котором две интерпретации предсказывают разные результаты, и копенгагенская побеждает.

Исследователи поместили рядом два волновода. Когда импульсы света движутся по одному из волноводов, свет проникает в другой волновод посредством квантового туннелирования. Зная силу связи и измеряя квантовое туннелирование как функцию расстояния, они смогли вывести скорость фотонов.

Также ученые оснастили первый волновод потенциальной ступенькой. Поскольку она была слишком большой для туннелирования фотонов, частицы по большей части отражались от нее, но с переменным полем затухающих экспоненциально колебаний. Бомовская механика полностью согласуется со стандартной квантовой механикой относительно ожидаемой плотности частиц в этом поле. Однако управляющее уравнение предсказывает, что скорость этих частиц, которую невозможно измерить напрямую, будет равна нулю.

Поэтому исследователи использовали энергию фотонов для расчета их скоростей внутри потенциальной ступеньки и сравнили ее со скоростью туннелирования между двумя волноводами. Они обнаружили, что частицы, которые, как ожидалось, имели более высокую скорость, проходили большее расстояние, прежде чем туннелировать в другой волновод.

«Мы интерпретируем это как измерение скорости, — сказал Клерс. — При такой интерпретации получается скорость, отличная от скорости, полученной из фундаментального управляющего уравнения».

Хотя новая интерпретация вызывает у ряда физиков сомнения, они отдают ей должное. «Этот эксперимент привел к результату, на который я не знал ответа даже после 20 лет размышлений о времени туннелирования, — сказал Эфраим Штейнберг из Университета Торонто, не принимавший участия в этом исследовании. — В квантовой механике есть, например, такие вопросы: „Сколько времени частица проводит в области“? Для нашего классического уха они звучат так, будто у них должен быть только один ответ, но на самом деле их может быть несколько».

По новой гипотезе американских ученых, в некоторых странных металлах электроны теряют свои характерные черты, сливаясь в безликий «квантовый бульон». Это открытие противоречит теории электропроводности и предполагает, что электричество в этих материалах переносят не дискретные заряды, как считалось последние 60 лет.