Shutterstock

Уявіть, що ви відкриваєте газету вихідних і переглядаєте сторінки головоломки для Судоку. Ви проводите свій ранок, працюючи за допомогою цієї логічної головоломки, лише щоб зрозуміти, що за останні кілька квадратів немає послідовного способу її закінчити.

"Я, мабуть, помилився", - думаєш ти. Тож ви спробуєте ще раз, на цей раз, починаючи з кута, ви не змогли закінчити, і повертаючись назад. Але те ж саме повторюється. Ви перейшли до кількох останніх квадратів і виявили, що немає послідовного рішення.

Вироблення основної природи реальності відповідно до квантової механіки трохи нагадує неможливий судоку. Незалежно від того, де ми починаємо з квантової теорії, ми завжди опиняємось у загадці, яка змушує нас переосмислити принцип фундаментальної роботи світу. (Це те, що робить квантову механіку такою веселою.)

Дозвольте мені провести вас на короткий тур, очима філософа, по світу згідно квантової механіки.

1. Моторошна дія на відстані

Наскільки нам відомо, швидкість світла (близько 300 мільйонів метрів в секунду) є граничною швидкістю Всесвіту. Альберт Ейнштейн знаменито висміяв перспективу впливу фізичних систем один на одного швидше, ніж світловий сигнал міг би проходити між ними.

Ще в 1940-х Ейнштейн називав це "моторошна дія на відстані". Коли раніше з'явилася квантова механіка, яка передбачала такі моторошні події, він стверджував, що теорія ще не закінчена, і якась краща теорія розповість справжню історію.

Ми знаємо сьогодні, що навряд чи існує така краща теорія. І якщо ми думаємо, що світ складається з чітко окреслених, незалежних частин «матеріалу», то наш світ має бути таким, де допускається моторошна дія на відстані між цими частинами матеріалу.

2. Послаблення контролю над реальністю

"Що робити, якщо світ не складається з чітко визначених, незалежних частин" речі "?" Чую, ти кажеш. "Тоді чи зможемо ми уникнути цієї моторошної дії?"

Так, ми можемо. І багато людей у ​​спільноті квантової фізики теж думають так. Але це не було б втіхою для Ейнштейна.

Ейнштейн мав тривалі дискусії зі своїм другом Нілсом Бором, данським фізиком, саме щодо цього питання. Бор стверджував, що нам дійсно слід відмовитися від уявлення про те, щоб матерія світу була чітко визначена, щоб ми могли уникнути моторошних дій на відстані. З точки зору Бора, світ не має певних властивостей, якщо ми не дивимось на нього. «Коли ми не дивимось, - подумав Бор, - світ, яким ми його знаємо, насправді не існує.

Але Ейнштейн наполягав, що світ повинен бути створений що в сім'ї щось незалежно від того, дивимось ми на це чи ні, інакше ми не могли б говорити один з одним про світ, так само як і наука. Але Ейнштейн не міг мати як чітко визначеного, незалежного світу, так і жодної моторошної дії на відстані ... чи він міг?

3. Назад у майбутнє

Дискусія Бора-Ейнштейна є досить звичним тарифом в історії квантової механіки. Менш знайомий туманний куточок цієї квантової логічної головоломки, де ми можемо врятувати як чітко визначений, незалежний світ, так і жодних моторошних дій. Але нам доведеться стати дивним іншими способами.

Якщо експеримент з вимірювання квантової системи в лабораторії міг би якимось чином вплинути на те, якою вона була перед тим вимірювання, то Ейнштейн міг би взяти свій торт і з'їсти його теж. Ця гіпотеза називається "ретропричинність”, Оскільки наслідки експерименту мали б подорожувати назад у часі.

Якщо ви вважаєте це дивним, ви не самотні. Це не дуже поширена точка зору в спільноті квантової фізики, але вона має своїх прихильників. Якщо вам доводиться приймати моторошну дію на відстані або взагалі не знати, коли ми не дивимося, ретропричинність не здається таким дивним варіантом зрештою.

4. Без огляду з Олімпу

Уявіть, як Зевс сидів на горі Олімп, оглядаючи світ. Уявіть собі, що він міг бачити все, що сталося, і буде відбуватися скрізь і назавжди. Назвіть це «поглядом Божого ока» на світ. Природно думати, що світ має бути якимсь, навіть якщо його може пізнати лише всевидючий Бог.

Недавні дослідження в квантовій механіці передбачається, що погляд Бога на світ неможливий, навіть в принципі. У деяких дивних квантових сценаріях різні вчені можуть уважно подивитися на системи у своїх лабораторіях і зробити ретельний запис того, що вони бачать, але вони не погоджуються з тим, що сталося, коли вони приходять порівнювати нотатки. І цілком не може бути абсолютного факту про те, хто правий - навіть Зевс не міг знати!

Тож наступного разу, коли ви зіткнетесь із неможливим судоку, будьте впевнені, що у вас хороша компанія. Вся спільнота квантової фізики і, можливо, навіть сам Зевс точно знає, як ви себе почуваєте.

Про автора

Пітер Еванс, науковий співробітник ARC Discovery Early Career, Університет Квінсленду

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_науки