ตัวเลขในจินตนาการอาจดูเหมือนยูนิคอร์นและก็อบลิน น่าสนใจแต่ไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริง
แต่สำหรับการอธิบายสสารที่รากของมัน จำนวนจินตภาพกลายเป็นสิ่งสำคัญบาคาร่า ดูเหมือนว่าจะถักทอเป็นโครงสร้างของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ที่อธิบายขอบเขตของโมเลกุล อะตอม และอนุภาคย่อยของอะตอม ทฤษฎีที่ปฏิบัติตามกฎของฟิสิกส์ควอนตัมต้องการจำนวนจินตภาพเพื่ออธิบายโลกแห่งความเป็นจริง การทดลองใหม่สองข้อแนะนำ
จำนวนจินตภาพเกิดจากการหารากที่สองของจำนวนลบ
พวกเขามักจะปรากฏขึ้นในสมการเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น แต่ทุกสิ่งที่เราวัดได้เกี่ยวกับโลกจริงๆ นั้นอธิบายด้วยจำนวนจริง ตัวเลขปกติที่ไม่ใช่จำนวนจินตภาพที่เราคุ้นเคย ( SN: 5/8/18 ) นั่นเป็นความจริงในควอนตัมฟิสิกส์ด้วย แม้ว่าจำนวนจินตภาพจะปรากฏในการทำงานภายในของทฤษฎี แต่การวัดที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะสร้างจำนวนจริง
การใช้ตัวเลขเชิงซ้อนอย่างเด่นชัดของทฤษฎีควอนตัม ซึ่งเป็นผลรวมของจำนวนจินตภาพและจำนวนจริง ทำให้ผู้ก่อตั้งต้องสับสน ซึ่งรวมถึงนักฟิสิกส์ Erwin Schrödinger นักฟิสิกส์ Jingyun Fan จาก Southern University of Science and Technology ในเมืองเซินเจิ้น ประเทศจีน กล่าวว่า “ตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของทฤษฎีควอนตัม ตัวเลขที่ซับซ้อนถือเป็นความสะดวกทางคณิตศาสตร์มากกว่าการสร้างพื้นฐาน
นักฟิสิกส์บางคนพยายามสร้างทฤษฎีควอนตัมโดยใช้ตัวเลขจริงเท่านั้น โดยหลีกเลี่ยงขอบเขตจินตภาพด้วยรูปแบบที่เรียกว่า “กลศาสตร์ควอนตัมจริง” แต่ไม่มีการทดสอบเชิงทดลองของทฤษฎีดังกล่าว คำถามยังคงอยู่ว่าจำนวนจินตภาพมีความจำเป็นจริง ๆ ในฟิสิกส์ควอนตัมหรือเป็นเพียงเครื่องมือคำนวณที่มีประโยชน์
การทดลองประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการทดสอบ Bell
ได้แก้ไขความไม่แน่ใจของควอนตัมที่แตกต่างกัน ซึ่งพิสูจน์ว่ากลศาสตร์ควอนตัมต้องการการเชื่อมโยงควอนตัมแบบแปลกๆระหว่างอนุภาคที่เรียกว่าการพัวพัน ( SN: 8/28/15 ) Miguel Navascués นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก Institute for Quantum Optics และ Quantum Information Vienna กล่าวว่า “เราเริ่มคิดว่าการทดลองประเภทนี้สามารถหักล้างกลศาสตร์ควอนตัมจริงได้หรือไม่ เขาและเพื่อนร่วมงานได้วางแผนสำหรับการทดลองในบทความที่โพสต์ออนไลน์ที่ arXiv.org ในเดือนมกราคม 2021 และเผยแพร่ในวันที่ 15 ธันวาคมในNature
ในแผนนี้ นักวิจัยจะส่งอนุภาคพัวพันคู่หนึ่งจากแหล่งที่แตกต่างกันสองแหล่งไปยังบุคคลที่แตกต่างกันสามคน โดยตั้งชื่อตามศัพท์แสงฟิสิกส์ทั่วไปว่าอลิซ บ็อบ และชาร์ลี อลิซได้รับอนุภาคหนึ่งชิ้น และสามารถวัดได้โดยใช้การตั้งค่าต่างๆ ที่เธอเลือก ชาร์ลีทำเช่นเดียวกัน บ็อบได้รับอนุภาคสองชิ้นและทำการวัดแบบพิเศษเพื่อพัวพันอนุภาคที่อลิซและชาร์ลีได้รับ ทฤษฎีควอนตัมที่แท้จริง โดยไม่มีจำนวนจินตภาพ จะทำนายผลลัพธ์ที่แตกต่างจากฟิสิกส์ควอนตัมมาตรฐาน ทำให้การทดลองแยกแยะว่าอันไหนถูกต้อง
แฟนและเพื่อนร่วมงานได้ทำการทดลองดังกล่าวโดยใช้โฟตอนหรืออนุภาคของแสง
รายงานในบทความที่จะตีพิมพ์ในPhysical Review Letters จากการศึกษาว่าผลลัพธ์ของ Alice, Charlie และ Bob เปรียบเทียบระหว่างการวัดหลายๆ อย่าง Fan, Navascués และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าข้อมูลสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีควอนตัมที่มีจำนวนเชิงซ้อนเท่านั้น
นักฟิสิกส์อีกทีมหนึ่งทำการทดลองโดยใช้แนวคิดเดียวกันโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สร้างจากตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน นักวิจัยเหล่านั้นก็เช่นกัน พบว่าฟิสิกส์ควอนตัมต้องใช้ตัวเลขที่ซับซ้อนพวกเขารายงานในบทความอื่นเพื่อตีพิมพ์ในPhysical Review Letters นักฟิสิกส์ควอนตัม Chao-Yang Lu จาก University of Science and Technology of China ในเมือง Hefei ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า “เราอยากรู้ว่าเหตุใดจำนวนที่ซับซ้อนจึงมีความจำเป็นและมีบทบาทสำคัญในกลศาสตร์ควอนตัม
แต่ผลลัพธ์ไม่ได้ตัดทฤษฎีทั้งหมดที่หลีกเลี่ยงตัวเลขจินตภาพนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Jerry Finkelstein จาก Lawrence Berkeley National Laboratory ในแคลิฟอร์เนียซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่กล่าว การศึกษาได้ขจัดทฤษฎีบางอย่างโดยพิจารณาจากจำนวนจริง กล่าวคือทฤษฎีที่ยังคงเป็นไปตามอนุสัญญาของกลศาสตร์ควอนตัม ยังคงสามารถอธิบายผลลัพธ์โดยไม่ใช้จำนวนจินตภาพโดยใช้ทฤษฎีที่ฝ่าฝืนกฎควอนตัมมาตรฐาน แต่ทฤษฎีเหล่านั้นมีปัญหาด้านแนวคิดอื่น ๆ ทำให้พวกเขา “น่าเกลียด” เขากล่าว แต่ “ถ้าคุณยินดีที่จะทนกับความอัปลักษณ์ คุณก็จะมีทฤษฎีควอนตัมที่แท้จริงได้”
แม้จะมีข้อแม้ นักฟิสิกส์คนอื่นๆ เห็นด้วยว่าข้อกังขาจากการค้นพบครั้งใหม่นี้เป็นสิ่งที่น่าสนใจ นักฟิสิกส์ Krister Shalm จากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในโบลเดอร์ โกโล กล่าวว่า “ฉันพบว่าน่าสนใจเมื่อคุณถามคำถามว่าเหตุใดกลศาสตร์ควอนตัมจึงเป็นเช่นนั้น เมื่อถามว่าทฤษฎีควอนตัมอาจง่ายกว่านี้หรือมีอะไรที่ไม่จำเป็น , “คำถามเหล่านี้เป็นคำถามที่น่าสนใจและกระตุ้นความคิดอย่างมาก”บาคาร่า
