Принцип наименьшего действия гласит, что объект движется по тому пути, на котором разница между его кинетической и потенциальной энергией будет минимальна в каждой точке. Однако в квантовом мире частица может двигаться по нескольким путям одновременно — явление суперпозиции. Авторы исследования, физики из Массачусетского технологического института, модифицировали классическое уравнение. В результате для двухщелевого эксперимента им потребовалось рассмотреть всего два классических пути вместо бесконечного числа зигзагообразных траекторий, которые предполагал Ричард Фейнман.

Центральным элементом рассуждений ученых стало понятие плотности как вероятности выбора частицей определенного пути. Если провести аналогию с гидродинамикой, то у струи воды из шланга будет неравномерная плотность капель — высокая плотность в центре означает высокую вероятность обнаружить каплю именно там. Этот же подход авторы применили к двухщелевому эксперименту и получили волновую функцию (распределение наиболее вероятных путей фотона), точно совпадающую с предсказаниями уравнения Шрёдингера.

Помимо двухщелевого эксперимента, переработанное уравнение способно предсказать другие виды квантово-механического поведения, например, квантовое туннелирование, сообщает MIT News. Вдобавок, ученые пересмотрели с новой точки зрения знаменитый эксперимент Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР), который положил начало современному изучению квантовой запутанности.

Авторы подчеркивают, что их работа — не критика квантовой механики, а альтернативный способ вычислений.

«Мы показываем, что уравнение Шрёдингера и уравнение Гамильтона — Якоби при подходящем вычислении плотности, на самом деле, идентичны, — сказал Жан-Жак Слотин, один из авторов работы. — Это чисто математический результат. Мы не утверждаем, что квантовые феномены происходят в классических масштабах. Мы говорим, что квантовое поведение можно вычислить с помощью очень простых классических инструментов».

По словам исследователей, этот метод может быть полезен для предсказания поведения квантовых систем и устройств.

Команда физиков-теоретиков из Испании продемонстрировала пару лет назад с помощью методов численного моделирования, что свойства классического мира могут возникать из широкого класса квантовых систем.