德國杜塞爾多夫海因裏希·海涅大學（Heinrich Heine University, HHU）及德國航空航天中心（German Aerospace Center, DLR）的研究人員進行了一項新分析，顯示量子力學也可以不使用虛數進行運作。這使得量子力學理論能夠使用實數來表述，標誌著該科學運作方式的重大變革。在科學早期，我們曾尋求回答為何物體會掉落地面或為何某些化學物質會反應等問題。
為瞭解答這些問題，科學家們發展了可以解釋我們所觀察到的現象的理論。正如科學的特性，解決某些問題會引發新的問題，科學家們現在需要更深入探討以找到解決方案。在 20 世紀，像馬克斯·普朗克（Max Planck）、尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）、厄文·薛丁格（Erwin Schrödinger）等物理學家發展了理論來解釋原子及亞原子粒子的世界，進而發展出量子力學，這在最近幾年開啟了量子計算和感測等新領域。
量子力學理論的重大變革
量子力學的興起是因為物理學家們在解釋粒子展現波動行為的現象時遇到困難，例如雙縫實驗。在量子隧穿效應等現象中，粒子即使沒有足夠的能量，卻能夠穿透障礙。量子物理中，粒子可以結合創造出加成效果，或甚至因為波的相位相反而互相抵消。為了數學上表示這種行為，物理學家們使用了複數，該複數由兩個部分組成：實部和虛部。振幅由實數（如 1、2、3 等）表示，而其相位則使用虛部（如 -1、-2、-3 等）表示。
利用這一結構，可以數學上解釋波動行為的抵消效應。物理學家們一直在辯論這是否是量子力學的基本必要性，還是僅僅是簡化計算的一種工具。在 2021 年，來自奧地利的研究團隊甚至發表了一篇論文，實驗證明複數對於量子力學是必要的。
赫爾曼·布魯斯（Dagmar Bruss）教授及其博士研究生佩德羅·巴里奧斯·希塔（Pedro Barrios Hita）對 2021 年論文中使用的公設進行了新分析，並發現其中一項過於限制。布魯斯及其同事們確定了一種物理上合理的替代方案，該方案形式化系統組成，並產生了一類可以用實數來表述的理論，這些理論在實驗層面上與標準量子力學無法區分。布魯斯教授在新聞稿中表示：「這意味著這兩種框架對於任何可想像的實驗都能產生相同的預測。
在這一框架內，虛數在量子力學中並非根本必要，並且原則上可以用實數的替代表述來取代。」這項研究成果已發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）期刊。
