So với Cơ học Lượng tử

Cơ học lượng tử kín kẽ về toán. Tiên đoán khớp với thí nghiệm đến mười hai chữ số thập phân. Học thuyết đã được kiểm nghiệm gần một thế kỷ — Stern-Gerlach, hai khe, thí nghiệm bất đẳng thức Bell của Aspect, khám phá Higgs. Nó luôn thắng. Nhưng hàm sóng là gì? Vì sao quan sát làm nó sụp đổ? Vì sao có các mức năng lượng rời rạc? Toán thì ổn; bức tranh thiếu.

Thuyết Thái Cực Vạn Vật giữ toán (hoặc đúng hơn, làm cho có thể suy ra) và cho mỗi mảnh khó hiểu một hình học cụ thể.

Lưỡng tính sóng-hạt

Bí ẩn. Một photon đi qua cả hai khe trong thí nghiệm Young như một sóng, rồi chạm vào màn như một hạt điểm duy nhất. Nó là sóng hay hạt? Sự bổ sung của Bohr nói "cả hai, tuỳ thuộc quan sát" — nhưng không bao giờ giải thích vì sao.

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Một node có hai chuyển động — lật và xoay. Lật tự do = hành vi sóng. Khi lớp phủ lật tự do, photon là một mẫu lật lan truyền trải qua cả hai khe và tự giao thoa. Lật bị khoá = hành vi hạt. Khi quan sát neo lớp phủ vào một lát Càn duy nhất, mẫu lật hiện ra như một vị trí xác định. Node không bao giờ ngừng là cả hai — quan sát chỉ chọn mặt nào ta đọc. Xem Lưỡng tính Sóng-Hạt.

Siêu vị trí

Bí ẩn. Con mèo Schrödinger được cho là vừa sống vừa chết cho đến khi được quan sát. Một electron được cho là ở nhiều vị trí cùng lúc. "Cả hai" hay "nhiều" thực sự có nghĩa là gì về mặt vật lý?

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Một node duy nhất sống trên nhiều lát Bát Quái đồng thời. Vị trí của nó được xác định tốt trong mỗi lát, nhưng không phải cùng vị trí. Từ bên trong Càn ta chỉ có thể đo một hình chiếu lát tại một thời điểm — nên node trông như một phân bố xác suất. Siêu vị trí không phải một hạt "ở nhiều nơi"; đó là một hạt mà vị trí thực sự trải rộng qua các lát ta không thể thấy cùng lúc. Xem Vũ trụ Đa Thực tại.

Liên đới — Bell, EPR và Aspect

Bí ẩn. Hai hạt liên đới, tách biệt bởi nhiều năm ánh sáng, bằng cách nào đó vẫn tương quan. Đo một hạt ngay lập tức cố định trạng thái của hạt kia. Einstein ghét điều này — "tác động ma quỷ ở khoảng cách". Định lý Bell (1964) và thí nghiệm Aspect (1982) xác nhận: không học thuyết biến ẩn cục bộ nào có thể giải thích các tương quan. Cơ học lượng tử là phi-cục-bộ.

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Hai hạt liên đới chia sẻ một mảng lớp phủ duy nhất ở rìa ngoài của sợi dây thời gian. Mảng xuyên thẳng giữa chúng, bất kể chúng cách xa bao nhiêu trong lát 3D của ta — vì không gian bên trong sợi dây thời gian không phải nơi lớp phủ sống. Đo một đầu của lớp phủ chia sẻ; đầu kia, theo hình học đơn giản, ngay lập tức cố định. Không tín hiệu nào di chuyển. Không có tín hiệu để di chuyển — chỉ có một lớp phủ. Không hành động ma quỷ. Chỉ là một vật với hai đầu. Xem Siêu vị trí & Liên đới.

Vì sao năng lượng bị lượng tử hoá (Planck)

Bí ẩn. Năng lượng được trao đổi theo các gói rời rạc $E=h\nu$. Vì sao? Planck chỉ định đề điều này năm 1900 để sửa bức xạ vật đen; ta vẫn coi đó là tiên đề.

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Lớp phủ có một lật nhỏ nhất có ý nghĩa. Bạn không thể lật một nửa — hoặc mặt được đổi hoặc không. Vì thế trao đổi năng lượng lật phải đến theo bội số nguyên của một lật đầy đủ. Kích thước của một lật là cái ta gọi $h$, và tốc độ lật của một node là cái ta gọi $\nu$. Năng lượng mang bởi một chu kỳ lật là $h\nu$. Lượng tử hoá không phải định đề; đó là hệ quả hình học của lớp phủ rời rạc ở hành động nhỏ nhất của nó.

Nguyên lý bất định Heisenberg

Bí ẩn. $\Delta x\cdot \Delta p\ge \hslash /2$. Bạn biết vị trí càng chính xác, càng ít biết động lượng, và ngược lại. Một giới hạn cơ bản, không thể loại bỏ. Vì sao?

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Vị trí là vị trí của node trong lát hiện tại (Càn). Động lượng được mã hoá trong tốc độ lật của node, sống ở hướng xuyên-lát. Khoá node chặt vào một vị trí Càn yêu cầu neo sự lật của nó — nhưng neo sự lật làm mờ tốc độ. Sự đánh đổi là hình học: vị trí sống ở một hướng của sợi dây thời gian, động lượng ở hướng khác, và bạn không thể thu cả hai về không đồng thời. Giới hạn Heisenberg là tỷ lệ đánh đổi tối thiểu được đặt bởi sự lật nhỏ nhất của lớp phủ ($\hslash$).

Hiệu ứng Zeno Lượng tử

Sự thật. Quan sát liên tục đóng băng một hệ lượng tử trong trạng thái được quan sát — hàm sóng không bao giờ có cơ hội tiến hoá. Đã được xác nhận thí nghiệm.

Bức tranh của Thuyết Thái Cực Vạn Vật. Mỗi lần quan sát khoá lớp phủ vào một lát Càn. Quan sát liên tục = khoá liên tục = lớp phủ không bao giờ có thể lật vào lát khác. Hệ bị giữ đóng băng bởi hành động nhìn. Điều này hiển nhiên về mặt hình học trong khung của ta — và bí ẩn về mặt lịch sử trong cơ học lượng tử chuẩn.