Shutterstock
Φανταστείτε να ανοίξετε την εφημερίδα του Σαββατοκύριακου και να κοιτάξετε τις σελίδες παζλ για το Sudoku. Περνάτε το πρωί σας δουλεύοντας μέσα από αυτό το λογικό παζλ, μόνο για να συνειδητοποιήσετε ότι από τα τελευταία τετράγωνα δεν υπάρχει συνεπής τρόπος να το τελειώσετε.
«Πρέπει να έκανα ένα λάθος», νομίζετε. Έτσι προσπαθείτε ξανά, αυτή τη φορά ξεκινώντας από τη γωνία που δεν μπορούσατε να τελειώσετε και δουλεύοντας πάλι αντίστροφα. Αλλά το ίδιο συμβαίνει ξανά. Βρίσκεστε στα τελευταία τετράγωνα και διαπιστώνετε ότι δεν υπάρχει σταθερή λύση.
Η επεξεργασία της βασικής φύσης της πραγματικότητας σύμφωνα με την κβαντομηχανική μοιάζει λίγο με ένα αδύνατο Sudoku. Ανεξάρτητα από το πού ξεκινάμε με την κβαντική θεωρία, καταλήγουμε πάντα σε ένα αίνιγμα που μας αναγκάζει να ξανασκεφτούμε τον τρόπο που λειτουργεί ουσιαστικά ο κόσμος. (Αυτό είναι που κάνει την κβαντική μηχανική τόσο διασκεδαστική.)
Επιτρέψτε μου να σας οδηγήσω σε μια σύντομη περιοδεία, μέσα από τα μάτια ενός φιλόσοφου, του κόσμου σύμφωνα με την κβαντική μηχανική.
1. Τρομακτική δράση σε απόσταση
Από όσο γνωρίζουμε, η ταχύτητα του φωτός (περίπου 300 εκατομμύρια μέτρα ανά δευτερόλεπτο) είναι το τελικό όριο ταχύτητας του σύμπαντος. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν χλευάζει διάσημα την προοπτική των φυσικών συστημάτων να επηρεάζουν ο ένας τον άλλον γρηγορότερα από ότι ένα ελαφρύ σήμα θα μπορούσε να ταξιδέψει μεταξύ τους.
Τη δεκαετία του 1940 ο Αϊνστάιν το ονόμασε «τρομακτική δράση-σε απόσταση». Όταν η κβαντική μηχανική είχε εμφανιστεί νωρίτερα να προβλέψει τέτοιες τρομακτικές εξελίξεις, υποστήριξε ότι η θεωρία δεν πρέπει να έχει τελειώσει ακόμη και κάποια καλύτερη θεωρία θα έλεγε την αληθινή ιστορία.
Γνωρίζουμε σήμερα ότι είναι πολύ απίθανο να υπάρχει τέτοια καλύτερη θεωρία. Και αν νομίζουμε ότι ο κόσμος αποτελείται από καλά καθορισμένα, ανεξάρτητα κομμάτια «αντικειμένων», τότε ο κόσμος μας πρέπει να είναι ένας χώρος όπου επιτρέπεται η τρομακτική δράση σε απόσταση μεταξύ αυτών των κομματιών.
2. Χαλαρώνοντας την προσοχή μας στην πραγματικότητα
"Τι γίνεται αν ο κόσμος δεν είναι φτιαγμένος από καλά καθορισμένα, ανεξάρτητα κομμάτια" πράγματα ";" Σε ακούω να λες. «Τότε μπορούμε να αποφύγουμε αυτήν την τρομακτική ενέργεια;»
Ναι μπορούμε. Και πολλοί στην κοινότητα της κβαντικής φυσικής σκέφτονται επίσης αυτόν τον τρόπο. Αλλά αυτό δεν θα ήταν παρηγοριά για τον Αϊνστάιν.
Ο Αϊνστάιν είχε μια μακροχρόνια συζήτηση με τον φίλο του Νιλς Μπορ, Δανό φυσικό, σχετικά με αυτό ακριβώς το ερώτημα. Ο Μπορ υποστήριξε ότι πρέπει πράγματι να εγκαταλείψουμε την ιδέα ότι τα πράγματα του κόσμου είναι καλά καθορισμένα, ώστε να αποφύγουμε την τρομακτική δράση σε απόσταση. Κατά την άποψη του Bohr, ο κόσμος δεν έχει συγκεκριμένες ιδιότητες, εκτός αν τον κοιτάμε. Όταν δεν κοιτάμε, σκέφτηκε ο Μπορ, ο κόσμος όπως τον ξέρουμε δεν είναι πραγματικά εκεί.
Αλλά ο Αϊνστάιν επέμεινε ότι ο κόσμος πρέπει να φτιαχτεί κάτι είτε το κοιτάξουμε είτε όχι, αλλιώς δεν θα μπορούσαμε να μιλήσουμε μεταξύ μας για τον κόσμο, και το ίδιο και η επιστήμη. Αλλά ο Αϊνστάιν δεν θα μπορούσε να έχει έναν καλά καθορισμένο, ανεξάρτητο κόσμο και όχι τρομακτικό δράση σε απόσταση ... ή θα μπορούσε;
3. Επιστροφή στο μέλλον
Η συζήτηση Μπορ-Αϊνστάιν είναι αρκετά γνωστή στην ιστορία της κβαντομηχανικής. Λιγότερο οικεία είναι η ομιχλώδης γωνιά αυτού του κβαντικού λογικού παζλ, όπου μπορούμε να διασώσουμε έναν καλά καθορισμένο, ανεξάρτητο κόσμο και καμία τρομακτική δράση. Αλλά θα πρέπει να γίνουμε περίεργοι με άλλους τρόπους.
Εάν κάνετε ένα πείραμα για τη μέτρηση ενός κβαντικού συστήματος στο εργαστήριο θα μπορούσε με κάποιο τρόπο να επηρεαστεί πώς ήταν το σύστημα πριν τη μέτρηση, τότε ο Αϊνστάιν θα μπορούσε να έχει το κέικ του και να το φάει κι αυτός. Αυτή η υπόθεση ονομάζεται «οπισθοδρομικότητα», Γιατί οι επιπτώσεις του πειράματος θα έπρεπε να ταξιδέψουν προς τα πίσω στο χρόνο.
Αν νομίζετε ότι αυτό είναι παράξενο, δεν είστε μόνοι. Αυτή δεν είναι μια πολύ κοινή άποψη στην κβαντική φυσική κοινότητα, αλλά έχει τους υποστηρικτές της. Εάν αντιμετωπίζετε την ανάγκη να αποδεχτείτε την τρομακτική δράση σε απόσταση, ή να μην γνωρίζετε τον κόσμο όταν δεν κοιτάμε, η ανάδρομη σχέση δεν φαίνεται να είναι τόσο περίεργη επιλογή τελικά.
4. Χωρίς θέα από τον Όλυμπο
Φανταστείτε ότι ο Δίας σκαρφαλώνει πάνω από τον Όλυμπο, κοιτάζοντας τον κόσμο. Φανταστείτε ότι μπόρεσε να δει όλα όσα έχουν συμβεί, και θα συμβούν, παντού και για πάντα. Αποκαλούμε αυτό το «μάτι του Θεού» του κόσμου. Είναι φυσικό να πιστεύουμε ότι πρέπει να υπάρχει κάποιος τρόπος για να είναι ο κόσμος, ακόμα κι αν μπορεί να γίνει γνωστός μόνο από έναν θεό.
Πρόσφατη έρευνα στην κβαντική μηχανική υποδηλώνει ότι η οπτική όψη του Θεού για τον κόσμο είναι αδύνατη, ακόμη και κατ 'αρχήν. Σε ορισμένα περίεργα κβαντικά σενάρια, διαφορετικοί επιστήμονες μπορούν να δουν προσεκτικά τα συστήματα στα εργαστήριά τους και να κάνουν λεπτομερή καταγραφή των όσων βλέπουν - αλλά θα διαφωνήσουν για το τι συνέβη όταν έρχονται να συγκρίνουν σημειώσεις. Και μπορεί κάλλιστα να μην υπάρχει απόλυτο γεγονός για το ποιος είναι σωστός - ούτε ο Δίας θα μπορούσε να το γνωρίζει!
Έτσι την επόμενη φορά που θα συναντήσετε ένα αδύνατο Sudoku, να είστε σίγουροι ότι είστε σε καλή παρέα. Όλη η κοινότητα της κβαντικής φυσικής, και ίσως ακόμη και ο ίδιος ο Δίας, ξέρει ακριβώς πώς νιώθεις.
Σχετικά με το Συγγραφέας
Peter Evans, Ερευνητής πρώιμης σταδιοδρομίας του ARC Discovery, Το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
βιβλία_επιστήμη
