Shutterstock

Kuvittele, että avaat viikonlopun lehden ja katsot Sudokun palapelisivuja. Vietät aamusi työskennellessäni tämän logiikkapulman läpi, vain ymmärtääksesi viimeisten neliöiden perusteella, ettei ole olemassa johdonmukaista tapaa lopettaa se.

"Olen tehnyt virheen", luulet. Joten yrität uudelleen, tällä kertaa aloitat kulmasta, jota et voinut lopettaa, ja työskentelet takaisin toisella tavalla. Mutta sama tapahtuu uudelleen. Olet viimeisten ruutujen kohdalla ja et löydä johdonmukaista ratkaisua.

Todellisuuden perusluonteen selvittäminen kvanttimekaniikan mukaan on vähän kuin mahdotonta Sudokua. Riippumatta siitä, mistä aloitamme kvanttiteorian, päätymme aina hämmennykseen, joka pakottaa meidät miettimään uudelleen tapaa, jolla maailma toimii. (Tämä tekee kvanttimekaniikasta niin hauskaa.)

Anna minun viedä sinut lyhyelle kiertueelle filosofin silmin, maailmaan kvanttimekaniikan mukaisesti.

1. Pelottava toiminta etäisyydellä

Sikäli kuin tiedämme, valon nopeus (noin 300 miljoonaa metriä sekunnissa) on maailmankaikkeuden perimmäinen nopeusrajoitus. Albert Einstein pilkasi kuuluisasti mahdollisuutta fyysisiin järjestelmiin vaikuttaa toisiinsa nopeammin kuin valosignaali voisi kulkea niiden välillä.

Jo 1940-luvulla Einstein kutsui tätäpelottava toiminta etäisyydellä”. Kun kvanttimekaniikka oli aiemmin näyttänyt ennustavan tällaista pelottavaa jatkoa, hän väitti, että teoriaa ei ole vielä saatettava päätökseen, ja jotkut paremmat teoriat kertovat tositarinan.

Tiedämme tänään, että on hyvin epätodennäköistä, että tällaista parempaa teoriaa on. Ja jos ajattelemme, että maailma koostuu tarkasti määritellyistä, itsenäisistä "tavaran" paloista, meidän maailmamme on oltava sellainen, jossa näiden esineiden välinen pelottava toiminta etäisyydellä on sallittua.

2. Löysäämme otettamme todellisuuteen

"Entä jos maailma ei ole valmistettu hyvin määritellyistä, itsenäisistä" jutuista "?" Kuulen sanovan. "Voimmeko sitten välttää tämän pelottavan toiminnan?"

Kyllä me voimme. Ja monet kvanttifysiikkayhteisössä ajattelevat myös tätä. Mutta tämä ei olisi lohtua Einsteinille.

Einstein kävi pitkään keskustelua tanskalaisen fyysikon ystävänsä Niels Bohrin kanssa juuri tästä kysymyksestä. Bohr väitti, että meidän pitäisi todellakin luopua ajatuksesta, että maailman asiat ovat hyvin määriteltyjä, jotta voimme välttää pelottavaa toimintaa etäisyydellä. Bohrin mielestä maailmalla ei ole tarkkoja ominaisuuksia, ellemme katso sitä. Kun emme etsi, Bohr ajatteli, että maailmaa sellaisenaan ei ole olemassa.

Mutta Einstein vaati, että maailmasta on tehtävä jotain katsomme sitä tai emme, muuten emme voineet puhua toisillemme maailmasta, samoin tiede. Mutta Einsteinilla ei voisi olla sekä hyvin määriteltyä, itsenäistä maailmaa että pelottavaa toimintaa etäisyydellä ... vai voisiko hän?

3. Takaisin tulevaisuuteen

Bohr-Einstein-keskustelu on kohtuullisen tuttu hinta kvanttimekaniikan historiassa. Vähemmän tuttu on tämän kvanttiloogisen palapelin sumuinen kulma, jossa voimme pelastaa sekä hyvin määritellyn, itsenäisen maailman että pelottavan toiminnan. Mutta meidän on oltava outoja muilla tavoin.

Jos kokeiden tekeminen kvanttijärjestelmän mittaamiseksi laboratoriossa voisi jotenkin vaikuttaa järjestelmän tyyliin ennen mittauksen, sitten Einstein voisi saada kakunsa ja syödä sen myös. Tätä hypoteesia kutsutaanretrocausality”, Koska kokeilun tekemisen vaikutusten pitäisi kulkea taaksepäin ajassa.

Jos luulet tämän olevan outoa, et ole yksin. Tämä ei ole kovin yleinen näkemys kvanttifysiikkayhteisössä, mutta sillä on kannattajansa. Jos kohtaat joutuvan hyväksymään pelottavan toiminnan etäisyydellä tai ei mitään maailmaa sellaisenaan kuin tiedämme, kun emme katso, retrosausuus ei tunnu loppujen lopuksi niin oudolta vaihtoehdolta.

4. Ei näkymää Olympukselta

Kuvittele, että Zeus istuu Olympus-vuoren huipulla ja kartoittaa maailmaa. Kuvittele, että hän pystyi näkemään kaiken, mitä on tapahtunut ja tapahtuu, kaikkialla ja kaiken aikaa. Kutsumme tätä maailman ”Jumalan näkymäksi”. On luonnollista ajatella, että maailman on oltava jollain tavalla, vaikka se voidaan tuntea vain kaikki näevän Jumalan toimesta.

Viimeaikainen tutkimus kvanttimekaniikassa ehdotetaan, että Jumalan näkymä maailmasta on mahdoton edes periaatteessa. Tietyissä outoissa kvanttiskenaarioissa eri tiedemiehet voivat tarkastella huolellisesti laboratorioidensa järjestelmiä ja tehdä perusteellisia nauhoituksia näkemistään - mutta he ovat eri mieltä tapahtumista tullessaan vertaamaan muistiinpanoja. Ja asiasta ei ehkä ole mitään absoluuttista tosiasiaa siitä, kuka on oikea - edes Zeus ei tiennyt!

Joten seuraavalla kerralla, kun kohtaat mahdottoman Sudokun, voit olla varma, että olet hyvässä seurassa. Koko kvanttifysiikan yhteisö ja ehkä jopa Zeus itse tietää tarkalleen miltä sinusta tuntuu.

kirjailijasta

Peter Evans, ARC Discoveryn varhaisuran tutkija, Queenslandin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

books_science