Jedným z najpodivnejších aspektov kvantovej mechaniky je zapletenie, pretože dve zapletené častice sa vzájomne ovplyvňujú na veľké vzdialenosti, čo na prvý pohľad porušuje základný fyzikálny princíp lokality: to, čo sa stane v určitom bode v priestore, môže ovplyvniť iba body v okolí. Čo ak však lokalita - a samotný priestor - nie sú také dôležité? George Masser skúma možné následky tejto situácie vo svojej novej knihe Spooky Action na diaľku. (Albert Einstein nazval kvantové zapletenie „desivú akciu na diaľku“).
Keď mala desať rokov filozofka Jennan Ismael, jej otec, iracký profesor na univerzite v Calgary, kúpil v aukcii veľký drevený kabinet. Potom, čo cez to prešla, narazila na starý kaleidoskop a bola potešená. Experimentovala s tým celé hodiny a zistila, ako to funguje. "Nepovedala som svojej sestre, že som ho našla, pretože som sa bála, že to vezme," spomína.
Keď nahliadnete do kaleidoskopu a otočíte rúrku, viacfarebné postavy začnú kvitnúť, krútiť sa a zjednotiť sa zdanlivo úplne nevysvetliteľným a nepredvídateľným spôsobom, akoby na seba mali z diaľky strašidelný účinok. Ale čím viac ich obdivujete, tým viac si v pohybe všimnete vzory. Tvary na opačných koncoch vizuálneho poľa sa menia jednohlasne a táto symetria vám umožní pochopiť, čo sa skutočne deje: tieto tvary nie sú fyzické objekty, ale obrázky objektov - sklenené úlomky, ktoré sa otáčajú vnútri zrkadlovej trubice.
"Existuje jeden pohár, ktorý sa objavuje nadbytočne v rôznych častiach priestoru," hovorí Ismael. „Ak sa sústredíte na celkový obklopujúci priestor, fyzický popis trojrozmerného kaleidoskopu by bol celkom priamy príčinný príbeh. Existuje kúsok skla, ktorý sa odráža v zrkadlách atď. ““V skutočnosti kaleidoskop už nie je záhadou, hoci stále prekvapuje.
O desaťročia neskôr sa Ismael pripravovala na prednášku o kvantovej fyzike a zapamätala si kaleidoskop a kúpila zbrusu novú lesklú medenú trubicu v zamatovom obale. Ako sa na ňu začalo, stal sa metaforou nelokality vo fyzike. Možno sa častice v experimentoch spletenia alebo galaxiách vo vzdialených galaktických hraniciach správajú čudne, pretože sú to projekcie - sekundárne výtvory, v určitom zmysle -, ktoré existujú v úplne inej oblasti objektov.
„V prípade kaleidoskopu vieme, čo musíme urobiť: musíme vidieť celý systém; musíme vidieť, ako sa vytvára obraz priestoru, hovorí Ismael. - Ako je možné zostaviť analógové riešenie pre kvantové efekty? Aby ste to dosiahli, musíte vidieť vesmír, ktorý poznáme - každodenný vesmír, v ktorom merame udalosti nachádzajúce sa v rôznych častiach vesmíru - ako neoddeliteľnú štruktúru. Možno, keď sa pozrieme na dve časti, uvidíme tú istú udalosť. Interagujeme s rovnakým prvkom reality v rôznych častiach vesmíru. ““
Spolu s ostatnými spochybňuje predpoklad, po ktorom nasledoval takmer každý fyzik a filozof od Demokritu, že priestor je najhlbšou úrovňou fyzickej reality. Rovnako ako scenár pre hru opisuje činy hercov na javisku, ale predchádza javisku, zákony fyziky tradične považujú existenciu priestoru za samozrejmosť. Dnes vieme, že vesmír je viac ako len veci vo vesmíre. Fenomén nelokality preskočí do vesmíru; nie je miesto, kde je obmedzený. Prejavuje sa na úrovni reality hlbšie ako vesmír, kde pojem vzdialenosti už nie je dôležitý, kde sa zdá, že vzdialené veci sú blízko, akoby sa to isté objavilo na viac ako jednom mieste, ako napríklad početné obrazy jedného kusu skla v kaleidoskopu.
Keď uvažujeme o pojmoch na tejto úrovni, spojenia medzi subatomickými časticami na laboratórnej lavici, vo vnútri a mimo čiernej diery a medzi opačnými časťami vesmíru sa už zdajú byť tak strašidelné. Michael Heller, fyzik, filozof a teológ Pápežskej teologickej akadémie v poľskom Krakove, hovorí: „Ak súhlasíte s tým, že fyzika je na základnej úrovni nelokálna, je to celkom prirodzené, pretože dve častice, ktoré sú od seba vzdialené, sú umiestnené na jedna základná úroveň mimo miestnej úrovne. Pre nich nie je dôležitý priestor ani čas. “Iba vtedy, keď sa pokúsite vizualizovať tieto javy z vesmírneho hľadiska, čo je neodpustiteľné, pretože sme na to zvyknutí, zamieňajú naše porozumenie.
Propagačné video:
Myšlienka hlbokej úrovne sa zdá byť prirodzená, pretože koniec koncov sa fyzici o ňu vždy usilovali. Kedykoľvek nemohli porozumieť niektorým aspektom nášho sveta, predpokladali, že sa ešte nedostali na koniec všetkého. Priblížili sa a zbadali stavebné kamene. To, že tekutá voda môže vrieť alebo mrznúť, je trochu tajomné. Tieto premeny však majú zmysel, ak reprezentujeme kvapalný, plynný a pevný stav nie ako základné látky, ale ako rôzne formy jednej základnej látky.
Aristoteles považoval rôzne stavy vody za rôzne inkarnácie tzv. Prapôvodnej hmoty a atomisti - prezieravo - si mysleli, že atómy sú usporiadané do rigidnejších alebo voľných štruktúr. Tieto stavebné kamene hromadne získavajú vlastnosti, ktoré jednotlivo chýbajú. Podobne môže byť priestor tvorený časťami, ktoré samy o sebe nie sú priestorové. Tieto časti sa dajú tiež rozobrať a znova zostaviť do nemateriálnych štruktúr, ako sú tie, ktoré naznačujú čierne diery a Veľký tresk.
„Priestor nemôže byť zásadný,“hovorí teoretik Nima Arkani-Hamed. „Malo by to byť niečo jednoduchšie.“
Toto myslenie úplne obracia fyziku. Nlokálnosť už nie je záhadou; je to realita a lokalita sa stáva skutočným tajomstvom. Ak už nemôžeme považovať priestor za samozrejmý, musíme vysvetliť, čo to je a čo z toho vyplýva, nezávisle alebo v procese zjednocovania s časom.
Je zrejmé, že budovanie priestoru nebude také ľahké ako fúzovanie molekúl do kvapaliny. Aké by mohli byť jeho stavebné kamene? Zvyčajne hovoríme, že stavebné bloky by mali byť menšie ako veci, ktoré ich tvoria. Ak zostavíte podrobnú Eiffelovú vežu z špáradiel, nebudete musieť vysvetľovať, že špáradlá sú menšie ako veža.
Ale pokiaľ ide o vesmír, nie je o nič menej, pretože samotná veľkosť je priestorový koncept. Stavebné bloky nemôžu predchádzať vesmíru, ak ich musia vysvetliť. Nemali by mať veľkosť ani priestor; musia byť všade, v celom vesmíre a nikde v rovnakom čase, aby nemohli byť strknutí. Čo znamená nedostatok postavenia? Kde bude? "Keď hovoríme o odlivu časopriestoru, musí to vyplynúť z nejakého rámca, od ktorého sme veľmi ďaleko," hovorí Arkani-Hamed.
V západnej filozofii bolo kráľovstvo mimo vesmíru tradične považované za kráľovstvo mimo fyziky - miesto Božej prítomnosti v kresťanskej teológii. Na začiatku 18. storočia existovali „mondy“Gottfrieda Leibniza, ktoré reprezentoval ako primitívne prvky vesmíru, mimo Boha a vesmíru mimo času a času. Jeho teória bola krokom k vznikajúcemu časopriestoru, zostal však v oblasti metafyziky a bol voľne spojený so svetom konkrétnych vecí. Ak fyzici dokážu vysvetliť vznikajúci priestor, budú musieť vyvinúť svoj vlastný koncept absencie vesmíru.
Einstein tieto ťažkosti predvídal. "Možno … mali by sme sa v zásade vzdať vesmírneho času," napísal. - Je celkom možné si predstaviť, že ľudská vynaliezavosť jedného dňa nájde metódy, ktoré umožnia túto cestu. V súčasnosti však takýto program vyzerá ako pokus o dýchanie v prázdnom priestore. ““
Renomovaný teoretik gravitácie John Wheeler navrhol, aby bol časopriestor skonštruovaný z „predgeometrie“, ale pripustil, že to bol iba „nápad pre nápad“. Aj Arkani-Hamed zdieľa svoje pochybnosti: „Tieto problémy sú veľmi zložité. Je nemožné diskutovať o nich v jazyku, na ktorý sme zvyknutí. “
To, čo Arkani-Hameda a jeho kolegov vedie, je nájsť spôsob, ako Einstein opísal - spôsoby, ako opísať fyziku bez vesmíru, dýchať vo vákuu. Vysvetľuje tieto pokusy z hľadiska histórie: „Už viac ako 2 000 rokov sa ľudia pýtajú na hlbokú povahu priestoru a času, boli však predčasní. Nakoniec sme dospeli do éry, v ktorej môžete položiť tieto otázky a dúfať, že získate nejaké zmysluplné odpovede. ““
Na základe materiálov od spoločnosti Gizmodo
Ilja Khel