A kvantummechanika egyik legfurcsabb aspektusa az összefonódás, mivel két összefonódott részecske hatalmas távolságra befolyásolja egymást, ami első pillantásra sérti a lokalitás alapvető fizikai elvét: az, ami a tér egy bizonyos pontján történik, csak a közelben lévő pontokat érinti. De mi van, ha a helység - és maga a tér is - nem olyan alapvető? George Masser ennek a lehetséges következményeit vizsgálja új Spooky Action at a Distance című könyvében. (Albert Einstein a kvantum-összefonódást "félelmetes cselekedetnek" hívta).
Amikor Jennan Ismael filozófus tíz éves volt, apja, egy iraki születésű professzor a calgaryi egyetemen aukción vásárolt egy nagy fa szekrényt. Miután átmászott rajta, megbotlott egy régi kaleidoszkóppal, és elégedett volt. Órákig kísérletezett, és kitalálta, hogyan működik. "Nem mondtam a nővéremnek, hogy megtaláltam őt, mert attól tartottam, hogy elviszi" - emlékszik vissza.
Amikor belekapaszkodik a kaleidoszkópba és elforgatja a csövet, a tarka figurák teljesen megmagyarázhatatlan és kiszámíthatatlan módon elkezdenek virágzni, forogni és egyesülni, mintha távolról félelmetes hatások lennének egymásra. De minél jobban megcsodálta őket, annál inkább észreveszi a mintákat a mozgásukban. A látótér másik végén lévő alakzatok egyhangban változnak, és ez a szimmetria lehetővé teszi, hogy megértsük, mi történik valójában: ezek az alakok nem fizikai tárgyak, hanem tárgyak képei - tárgyrészek - üvegtáblák, amelyek egy tükörcsőben forognak.
"Van egy üvegdarab, amely redundánsan jelenik meg a tér különböző részein" - mondja Ismael. „Ha az átfogó térre összpontosítunk, akkor a háromdimenziós kaleidoszkóp fizikai leírása meglehetősen egyértelmű okozati történet lenne. Van egy darab üveg, tükröződik a tükrökben és így tovább. " A valóságban látva a kaleidoszkóp már nem rejtély, bár még mindig meglepő.
Évtizedekkel később, a kvantumfizikáról való beszélgetésre készülve, Ismael emlékezett a kaleidoszkópra, és egy vadonatúj, fényes rézcsövet vásárolt egy bársony tokban. Ahogy ráébredt, a fizika nonlocalitásának metafora lett. Lehet, hogy az összefonódási kísérletekben vagy a távoli galaktikus határokban lévõ galaxisokban lévõ részecskék furcsán viselkednek, mivel ezek vetületek - bizonyos értelemben másodlagos alkotások - a tárgyak teljesen más területén léteznek.
„A kaleidoszkóp esetében tudjuk, mit kell tennünk: látnunk kell az egész rendszert; látnunk kell, hogyan jön létre a térképe, mondja Ismael. - Hogyan építsünk fel ennek analógját a kvantumhatásokhoz? Ehhez elválaszthatatlan struktúrának kell látnia az ismert kozmoszt - a mindennapi kozmoszt, amelyben a kozmosz különböző részein elhelyezkedő eseményeket mérjük. Talán amikor a két részt nézzük, ugyanazt az eseményt látjuk. A valóság ugyanazon elemével lépünk kapcsolatba a világűr különböző részein."
Másokkal együtt megkérdőjelezi azt a feltételezést, amelyet a Demokrata óta szinte minden fizikus és filozófus követ, hogy a tér a fizikai valóság legmélyebb szintje. Csakúgy, mint egy színdarab forgatókönyve leírja a színészek fellépését a színpadon, de megelőzi a színpadot, a fizika törvényei hagyományosan magától értetődőnek tekintik a tér létezését. Ma tudjuk, hogy az univerzum nem csupán az űrben levő dolgokról szól. A nonlocality jelensége ugrik át az űrben; nincs olyan hely, ahol korlátozott. Ez a valóság szintjén mélyebben nyilvánul meg, mint a tér, ahol a távolság fogalma már nem számít, ahol a távoli dolgok közelinek látszanak, mintha ugyanaz a dolog több helyen jelenik meg, mint például egy üvegdarab számos képe egy kaleidoszkópban.
Ha ezen a szinten a kifejezésekre gondolunk, akkor a laboratóriumi padon lévő szubatomi részecskék, a fekete lyuk belsejében és kívül, valamint az univerzum egymással szemben lévő részei közötti kapcsolatok már nem tűnnek olyan hátborzongatónak. Michael Heller, a lengyelországi krakkói Pápai Teológiai Akadémia fizikusa, filozófusa és teológusa azt mondja: „Ha egyetért azzal, hogy a fizika alapvető szinten nem lokális, akkor ez egészen természetes, mivel két részecske, amelyek távol vannak egymástól, az egyik alapvető nem helyi szint. Számukra a tér és az idő nem számít. Csak akkor, ha megpróbálja ezeket a jelenségeket térbeli szempontból megjeleníteni - ami megbocsátható, mivel hozzászoktunk hozzá, hogy így gondolkodunk -, akkor azok zavarják megértésünket.
Promóciós videó:
A mély szint elképzelése természetesnek tűnik, mert végül is a fizikusok mindig törekedtek erre. Ha nem tudták megérteni világunk bizonyos aspektusait, azt hitték, hogy még nem jutottak el az egész aljára. Nagyították és meglátta az építőelemeket. Ez a folyékony víz forrni vagy fagyni kissé rejtélyes. De ezeknek az átalakulásoknak akkor van értelme, ha a folyékony, gáz-halmazállapotú és szilárd állapotot nem elemi anyagokként, hanem egy alapvető anyag különféle formáinak tekintjük.
Arisztotelész a víz különböző állapotait úgynevezett ősi anyag különböző inkarnációinak tekintette, és az atomizátorok - látványosan - azt gondolták, hogy az atomok merevebb vagy szabad szerkezetekre vannak átrendezve. Tömegesen, az anyag építőkövei olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek egyedileg hiányoznak. Hasonlóképpen, a tér részekből is állhat, amelyek önmagukban nem térbeli. Ezeket az alkatrészeket szétszerelhetők és nem-térbeli struktúrákba is összeszerelhetők, például azok, amelyek a fekete lyukakra és a Nagyrobbanásra utalnak.
"Az űridő nem lehet alapvető fontosságú" - mondja Nima Arkani-Hamed teoretikus. "Ennek valami egyszerűbbből kell készülnie."
Ez a gondolkodás teljesen megfordítja a fizikát. A nem lokalitás már nem rejtély; ez a valóság, és a lokalitás válik valódi rejtélyévé. Amikor már nem vállalhatjuk a helyet magától értetődőnek, el kell magyaráznunk, mi az, és mi az, ami felmerül, függetlenül vagy az idővel való egyesülés folyamatában.
Nyilvánvaló, hogy a helyteremtés nem lesz olyan egyszerű, mint a molekulák folyadékba történő összeolvasztása. Mi lehet ennek építőkövei? Általában azt mondjuk, hogy az építőelemeknek kisebbeknek kell lenniük, mint azoknak, amelyek azok alkotják. Ha összeállít egy részletes Eiffel-tornyot fogpiszkálóval, akkor nem kell magyaráznia, hogy a fogpiszkáló kisebb, mint a torony.
De amikor az űrről van szó, akkor nincs „kevesebb”, mert a méret maga egy térbeli koncepció. Az építőelemek nem előzhetik meg a helyet, ha meg kell magyarázni őket. Nem lehetnek méretük vagy helyük; mindenütt, az egész világegyetemben és sehol, ugyanabban az időben kell lennie, hogy ne tudják kibaszni. Mit jelent egy pozíció hiánya? Hol lesz? "Amikor a kiáramló téridőről beszélünk, annak ki kell lépnie valamilyen keretből, ahonnan nagyon messze vagyunk" - mondja Arkani-Hamed.
A nyugati filozófiában az űrön kívüli királyságot hagyományosan a fizikán kívüli királyságnak tekintik - Isten jelenléte helyének a keresztény teológiában. A 18. század elején Gottfried Leibniz „monádok” - akiket az univerzum primitív elemeinek képviseltek - Istenhez hasonlóan, a térben és az időben is léteztek. Elmélete egy lépés a kialakulóban lévő téridő felé, de a metafizika területén maradt, lazán kapcsolódva a konkrét dolgok világához. Ha a fizikusoknak sikerül megmagyarázniuk a feltörekvő tér jelenlétét, akkor saját térkép hiányának fogalmát kell kidolgozniuk.
Einstein előre látta ezeket a nehézségeket. "Talán … elvileg el kellene hagynunk a tér-idő kontinuumot" - írta. - Elképzelhető, hogy az emberi találékonyság egy napon olyan módszereket talál, amelyek lehetővé teszik ezt az utat. Jelenleg azonban egy ilyen program olyan kísérletnek tűnik, mintha üres hely lélegzik."
John Wheeler, a neves gravitációs teoretikus azt javasolta, hogy az űrtartalmat "pregeometria" alapján állítsák elő, de elismerte, hogy ez csak "az ötlet az ötlet kedvéért". Még Arkani-Hamed is osztja kételyeit: „Ezek a problémák nagyon összetettek. Lehetetlen megbeszélni őket az általuk megszokott nyelven.
Arkani-Hamed és kollégái folytatására ösztönzi az Einstein által leírt módszerek megtalálását - a fizika helymeghatározás nélküli leírására szolgáló módszereket, és vákuumban lélegezzenek. Ezeket a kísérleteket a történelem szempontjából magyarázza: „Több mint 2000 éve az emberek kérdéseket tettek fel a tér és az idő mély természetével kapcsolatban, ám ezek még korai. Végül megérkeztünk egy korszakba, ahol felteheti ezeket a kérdéseket, és remélheti, hogy valami értelmes választ megkap.
A Gizmodo anyagai alapján
Ilya Khel