A Nobel-díjas tudósok eredményei azt mutatják, hogy az univerzum nem "valós”

Hogyan definiáljuk a "valóságot"? Ezt a kérdést jellemzően a világ filozófusaira bízzák, vagy az 1999-es kultikus klasszikus filmr...

Hogyan jön létre a valóság és ki teremti azt meg?

Ideje felébrednünk elménk illúziójából és visszaszerezni kapcsolatunkat a valósággal

Az élet nyomában - Mi az álom és mi a valóság?

Hogyan definiáljuk a "valóságot"? Ezt a kérdést jellemzően a világ filozófusaira bízzák, vagy az 1999-es kultikus klasszikus filmre, a Mátrixra. A fizikának azonban most van valami jelentős hozzáfűznivalója a vitához.

A valós a nem-kvantummechanikai definíciója szerint, amit lokális realizmusnak neveznek akkor definiálható, ha egy objektum, például egy autó, meghatározott tulajdonságokkal rendelkezik, függetlenül a megfigyeléstől vagy méréstől. Ez azt jelenti, hogy az univerzum az elménken kívül létezik.

Például egy autónak akkor is lehetnek kerekei, ha senki sem nézi. A "lokális" pedig azt jelenti, hogy ezt az autót csak a közvetlen környezete tudja befolyásolni. És semmilyen mérhető hatás (ok) a fizika normál szabályai szerint nem haladhat gyorsabban a fény sebességénél.

De a kvantummechanika alatt a lokális realizmus kissé zűrzavarossá válik. Három elméleti fizikus, John Clauser, Anton Zeilinger és Alain Aspect a közelmúltban kapta meg közösen a 2022-es fizikai Nobel-díjat egy 1972-es kísérletért, és számos későbbi kísérletért, amelyek azt mutatják, hogy az univerzumról alkotott lokális realizmus-nézet valószínűleg hamis.

"Ez a munka világossá tette, mit is jelent valójában a kvantummechanika," - mondta Thors Hans Hansson professzor, a fizikai Nobel-bizottság tagja a díjra reagálva.

Bocsánat, micsoda?

Oké, magyarázzuk el.

A tudósok eredményei azt mutatják, hogy az univerzum nem lehet lokálisan valós, mivel a részecskék nem rendelkeznek határozott fel- vagy lefutási tulajdonságokkal (kvantumállapot) a megfigyelés vagy mérés előtt. Ezért a részecske megfigyelésének egyszerű aktusa megváltoztatja annak állapotát, ami ellentmond a lokális realizmus szabályainak.

Más szavakkal, az univerzum "valódi," de csak akkor, ha ránézünk.

"A Clauser legkorábbi kísérletével kezdődő és tovább tartó kísérletek azt mutatják, hogy ez a dolog nem csak filozófiai, hanem valóságos is - és más valódi dolgokhoz hasonlóan potenciálisan hasznos is," - mondta Charles Bennett, az IBM jeles kvantumkutatója a Scientific Americannek.

A Nobel-díjas kísérletek azt is kimutatták, hogy két részecske, függetlenül attól, hogy milyen távolságra vannak egymástól, össze lehetnek fonódva a kvantumbirodalomban. Ez ellentmond a lokális realizmusnak és Einstein relativitáselméletének. Mert feltételezésük szerint a hatások nem terjedhetnek gyorsabban, mint a fénysebesség.

Elméletileg két részecske a megfigyelhető univerzum különálló végein is lehet, ám ekkor továbbra is össze lehetnek fonódva. Ez a "nem lokalitás" néven ismert fogalom.

"Alain Aspect, John Clauser és Anton Zeilinger mindketten úttörő kísérleteket végeztek összefonódott kvantumállapotok felhasználásával, ahol két részecske egyetlen egységként viselkedik, még akkor is, ha szét vannak választva," - írja a Nobel-bizottság közleményében.

"Eredményeik felszabadították az utat a kvantuminformációkon alapuló új technológia előtt."

Mi az a kvantumállapot?

A kvantumfizika területén még a legendás Nobel-díjas elméleti fizikus, Richard Feynman is ezt mondta egyszer: "Ha azt hiszed, hogy érted a kvantumfizikát, akkor nem érted a kvantumfizikát."

De ma már sokkal jobban megértjük, mi történik kvantum szinten.

A kvantumfizika azt állítja, hogy az univerzum véletlenszerű, és a részecskék, például az elektronok vagy a protonok állapota csak valószínűségi eloszlás alapján jósolható meg, nem determinisztikus természetük miatt. Más szavakkal, csak megjósolni tudjuk, hogyan viselkednek a részecskék, ha egyszer megfigyeljük egy adott valószínűségen belül.

Ezt az elméleti valószínűség-eloszlást "hullámfüggvénynek" nevezik, amely olyan információkat tartalmaz, mint a részecske helyzete és lendülete. De - és ez itt válik trükkössé - a puszta mérés vagy a részecske megfigyelése összeomlasztja ezt a hullámfüggvényt egy adott részecskeállapotba, amelyet aztán megfigyelhetünk - ez a jelenség "hullám-részecske kettősségként" ismert.

Ez az, ami elméletben véletlenszerűvé teszi az univerzumot. A tudósok azonban még mindig nem értik, miért és hogyan omlik össze a hullámfüggvény, ezt a dilemmát "mérési problémának" nevezik.

Szóval, hogyan néz ki a részecske, mielőtt megfigyelnék? Nos, nem tudhatjuk, mivel a részecske a megfigyelés előtt a "kvantum-szuperpozíció" állapotában van. Vagyis több (végtelen) állapotban, egyszerre.

Ha ez végleg összazavar bárkit, ne aggódjon, mindössze annyit kell tudnia, hogy kvantum szinten semmi sem az, aminek látszik, és hogy John Clauser, Anton Zeilinger és Alain Aspect felfedezései megrázták a tudomány világát, feje tetejére billentve a valóságot.

"A kvantumtechnológiákba való, világszerte egyre növekvő befektetések olyan tudományos alapokra épülnek, amelyek Bell, Clauser, Aspect és Zeilinger úttörő munkáiból fakadnak," - mondta John Preskill, a Kaliforniai Műszaki Egyetem vezető kvantuminformációs tudósa. (1)

(1) - https://medium.com/@contxmedia/