Shutter

Stel jou voor dat jy die naweekblad oopmaak en deur die legkaartbladsye vir die Sudoku gaan kyk. U spandeer u oggend aan die werk deur hierdie logiese raaisel, net om agter te kom aan die laaste paar vierkante dat daar geen konsekwente manier is om dit af te handel nie.

'Ek het seker 'n fout gemaak,' dink jy. Dus probeer u weer, hierdie keer vanaf die hoek kon u nie klaarmaak nie en andersom terugwerk. Maar dieselfde gebeur weer. U is tot die laaste paar vierkante en vind dat daar geen konsekwente oplossing is nie.

Om die basiese aard van die werklikheid volgens kwantummeganika uit te werk, is 'n bietjie soos 'n onmoontlike Sudoku. Dit maak nie saak waar ons met die kwantumteorie begin nie, ons beland altyd in 'n raaisel wat ons dwing om te herbesin oor die manier waarop die wêreld fundamenteel werk. (Dit is wat die kwantummeganika soveel pret maak.)

Laat my u neem volgens die kwantummeganika deur die oë van 'n filosoof op 'n kort toer deur die wêreld.

1. Spookagtige aksie-op-'n-afstand

Sover ons weet, is die snelheid van die lig (ongeveer 300 miljoen meter per sekonde) die ultieme snelheidsbeperking van die heelal. Albert Einstein het beroemd gespot oor die vooruitsig dat fisiese stelsels mekaar vinniger beïnvloed as wat 'n ligsein tussen hulle kan beweeg.

In die veertigerjare noem Einstein dit 'spookagtige aksie-op-'n-afstand”. Toe dit voorgekom het dat kwantummeganika sulke griezelige dinge voorspel, het hy aangevoer dat die teorie nog nie klaar moet wees nie, en dat 'n beter teorie die ware verhaal sal vertel.

Ons weet vandag dat dit baie onwaarskynlik is dat daar so 'n beter teorie bestaan. En as ons dink dat die wêreld bestaan ​​uit goed gedefinieerde, onafhanklike stukke "goed", dan moet ons wêreld een wees waar spookagtige aksie op 'n afstand tussen hierdie stukke dinge toegelaat word.

2. Maak ons ​​greep op die werklikheid los

'Wat as die wêreld nie bestaan ​​uit goed gedefinieerde, onafhanklike stukke' goed 'nie?' Ek hoor jou sê. "Kan ons dan hierdie spookagtige optrede vermy?"

Ja ons kan. En baie in die kwantumfisika-gemeenskap dink ook so. Maar dit sal Einstein nie 'n troos wees nie.

Einstein het 'n lang debat gevoer met sy vriend Niels Bohr, 'n Deense fisikus, oor hierdie vraag. Bohr het aangevoer dat ons inderdaad die idee van die goed van die wêreld moet definieer, maar dat ons 'n spookagtige aksie op 'n afstand kan vermy. Volgens Bohr het die wêreld nie definitiewe eienskappe nie, tensy ons daarna kyk. As ons nie kyk nie, dink Bohr, is die wêreld soos ons dit ken nie regtig daar nie.

Maar Einstein het daarop aangedring dat daar van die wêreld gemaak moet word iets of ons daarna kyk of nie, anders kon ons nie met mekaar oor die wêreld praat nie, en so ook die wetenskap. Maar Einstein kon nie beide 'n goed gedefinieerde, onafhanklike wêreld en geen spookagtige aksie op 'n afstand hê nie ... of nie?

3. Terug na die toekoms

Die Bohr-Einstein-debat is redelik bekend in die geskiedenis van kwantummeganika. Minder bekend is die mistige hoek van hierdie kwantumlogika waarin ons 'n goed gedefinieerde, onafhanklike wêreld en geen spookagtige optrede kan red nie. Maar ons sal op ander maniere vreemd moet raak.

As 'n eksperiment gedoen word om 'n kwantumsisteem in die laboratorium te meet, kan dit op die een of ander manier beïnvloed hoe die stelsel lyk voor die meting, dan kan Einstein sy koek kry en dit ook eet. Hierdie hipotese word 'retrocausality”, Want die gevolge van die eksperiment sal moet beweeg agtertoe in die tyd.

As u dink dit is vreemd, is u nie alleen nie. Dit is nie 'n baie algemene siening in die kwantumfisika-gemeenskap nie, maar dit het sy ondersteuners. As u gekonfronteer moet word met spookagtige aksie op afstand, of geen wêreld soos ons dit ken as ons nie kyk nie, lyk retrocausality tog nie so 'n vreemde opsie nie.

4. Geen uitsig vanaf Olympus nie

Stel jou voor dat Zeus bo-op die berg Olympus sit en die wêreld ondersoek. Stel jou voor dat hy alles kon sien wat gebeur het en sal gebeur, oral en vir alle tye. Noem dit die “God se oogbeskouing” van die wêreld. Dit is natuurlik om te dink dat daar een of ander manier op die wêreld moet wees, selfs al kan dit net deur 'n alsiende God geken word.

Onlangse navorsing in kwantummeganika suggereer dit dat God se oogbeskouing van die wêreld onmoontlik is, selfs in beginsel. In sekere vreemde kwantumscenario's kan verskillende wetenskaplikes die stelsels in hul laboratoriums deeglik bekyk en deeglike opnames maak van wat hulle sien - maar hulle sal nie saamstem oor wat gebeur het as hulle die notas vergelyk nie. En daar is heel moontlik geen absolute feit oor wie korrek is nie - nie eens Zeus kon weet nie!

Wees dus verseker dat u in goeie geselskap die volgende keer as u 'n onmoontlike Sudoku teëkom. Die hele kwantumfisika-gemeenskap, en miskien selfs Zeus self, weet presies hoe u voel.

Oor die skrywer

Peter Evans, navorsingsgenoot van ARC Discovery Early Career, Die Universiteit van Queensland

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

books_science