Shutterstock

Forestil dig at åbne weekendpapiret og kigge igennem puslesiderne for Sudoku. Du bruger din morgen på at arbejde igennem dette logiske puslespil, kun for at indse ved de sidste par firkanter er der ingen ensartet måde at afslutte det på.

”Jeg må have lavet en fejl,” tænker du. Så du prøver igen, denne gang startende fra hjørnet kunne du ikke afslutte og arbejde tilbage den anden vej. Men det samme sker igen. Du er nede på de sidste par firkanter og finder ud af, at der ikke er nogen ensartet løsning.

At udarbejde den grundlæggende natur af virkeligheden i henhold til kvantemekanik er lidt som en umulig Sudoku. Uanset hvor vi starter med kvanteteori, ender vi altid med et gåde, der tvinger os til at genoverveje, hvordan verden fundamentalt fungerer. (Dette er hvad der gør kvantemekanik så sjovt.)

Lad mig tage dig med på en kort rundtur gennem en filosofs øjne i verden ifølge kvantemekanik.

1. Uhyggelig handling-på-afstand

Så vidt vi ved, er lysets hastighed (omkring 300 millioner meter i sekundet) universets ultimative hastighedsgrænse. Albert Einstein hånede berømt over udsigten til fysiske systemer, der påvirker hinanden hurtigere, end et lyssignal kunne rejse mellem dem.

Tilbage i 1940'erne kaldte Einstein dette "uhyggelig handling-på-afstand”. Da kvantemekanik tidligere havde syntes at forudsige sådanne uhyggelige ting, argumenterede han for, at teorien endnu ikke måtte være færdig, og en eller anden bedre teori ville fortælle den sande historie.

Vi ved i dag, at det er meget usandsynligt, at der findes en sådan bedre teori. Og hvis vi tror, ​​at verden består af veldefinerede, uafhængige stykker "ting", så må vores verden være en, hvor uhyggelig handling-på-en-afstand mellem disse ting er tilladt.

2. Løsne vores greb om virkeligheden

"Hvad hvis verden ikke er lavet af veldefinerede, uafhængige stykker 'ting'?" Jeg hører dig sige. "Så kan vi undgå denne uhyggelige handling?"

Ja vi kan. Og mange i kvantefysiksamfundet tænker også sådan. Men dette ville ikke være nogen trøst for Einstein.

Einstein havde en langvarig debat med sin ven Niels Bohr, en dansk fysiker, om netop dette spørgsmål. Bohr argumenterede for, at vi virkelig skulle opgive ideen om, at verdens ting er veldefinerede, så vi kan undgå uhyggelig handling-på-afstand. Efter Bohrs opfattelse har verden ikke bestemte egenskaber, medmindre vi ser på det. Når vi ikke kigger, tænkte Bohr, at verden som vi kender den ikke er der.

Men Einstein insisterede på, at verden skal laves af noget om vi ser på det eller ej, ellers kunne vi ikke tale med hinanden om verden, og det samme gør videnskab. Men Einstein kunne ikke have både en veldefineret, uafhængig verden og ingen uhyggelig handling-på-afstand ... eller kunne han?

3. Tilbage til fremtiden

Bohr-Einstein-debatten er med rimelighed velkendt billetpris i kvantemekanikens historie. Mindre velkendt er det tåget hjørne af dette kvantelogiske puslespil, hvor vi kan redde både en veldefineret, uafhængig verden og ingen uhyggelig handling. Men vi bliver nødt til at blive underlige på andre måder.

Hvis et eksperiment for at måle et kvantesystem i laboratoriet på en eller anden måde kunne påvirke, hvordan systemet var før målingen, så kunne Einstein få sin kage og spise den også. Denne hypotese kaldes “gengældelse”, Fordi virkningerne af at gøre eksperimentet bliver nødt til at rejse baglæns i tiden.

Hvis du synes, det er underligt, er du ikke alene. Dette er ikke en meget almindelig opfattelse i kvantefysiksamfundet, men det har sine tilhængere. Hvis du står over for at skulle acceptere uhyggelig handling-på-afstand, eller ingen verden-som-vi-kender-det, når vi ikke ser ud, ser retrocausality trods alt ikke sådan en underlig mulighed ud.

4. Intet udsyn fra Olympus

Forestil dig, at Zeus ligger på toppen af ​​Olympus og undersøger verden. Forestil dig, at han var i stand til at se alt, hvad der er sket, og vil ske, overalt og for alle tider. Kald dette ”Guds blik” af verden. Det er naturligt at tænke, at der må være en måde, som verden er på, selvom den kun kan kendes af en alt synende Gud.

Nylig forskning i kvantemekanik antyder et Guds blik på verden er umuligt, selv i princippet. I visse mærkelige kvantescenarier kan forskellige forskere se nøje på systemerne i deres laboratorier og foretage grundige optagelser af, hvad de ser - men de er uenige om, hvad der skete, når de kommer til at sammenligne noter. Og der kan muligvis ikke være nogen absolut kendsgerning om, hvem der er korrekt - ikke engang Zeus kunne vide!

Så næste gang du støder på en umulig Sudoku, kan du være sikker på at du er i godt selskab. Hele kvantefysiksamfundet, og måske endda Zeus selv, ved præcis, hvordan du har det.

Om forfatteren

Peter Evans, ARC Discovery Early Career Research Fellow, University of Queensland

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

bøger_videnskab