ylvas pusselbitar

- Vänskap is the shit (och att skapa och att förstå) -

Lever jag med mitt livs kärlek i ett annat universum?

Publicerad 2016-04-03 15:50:00 i Längre,

Den här gången har jag valt att försöka orientera mig i kvantfysik. Ett otroligt svårt ämne att greppa så jag vet inte om jag har särskilt mycket att förmedla. Men jag ska göra ett försök. Att saker är svåra är egentligen inte någon anledning att inte intressera sig, eller hur? Om det svåra också är viktigt. Kvantfysiken verkar fundamental för människans nuvarande förståelse om världen. Lite av vår nya religion. Vår mest grundläggande pusselbit, som om den kunde begripas, kunde ge oss en mycket djupare förståelse av vår verklighet. Jag antar att det är de filosofiska dimensionerna som lockat mig mest, men nu när jag tittat på det översiktligt, verkar det som att just den filosofiska tolkningen stått helt stilla i över åttio år. Den samlade mänskligheten verkar inte alls ha förstått vad kvantfysiken betyder för hur vår värld är skapt\fungerar. Det i sig tycker jag är ett märkligt fynd. Vi kan räkna och göra förutsägelser men vi förstår inte på djupet vad det är som händer. Det finns till och med en skola bland fysiker som är döpt till “Shut up and calculate”. Vad då sluta ställa frågor? Hur kan fysiker, som är de nyfiknaste av människor, landa i en så märklig ståndpunkt.

 

Mannen jag känner högst troligt är min själsfrände och den så kallade mannen i mitt liv, sitter och säger att visst det kunde ha varit vi i ett annat universum, men nu råkar vi leva i detta så nej det går tyvärr inte. Vi kan inte umgås. En tid senare hör jag ett föredrag med en svensk fysiker, Max Tegmark, som på ett inte allt för stolligt vis för fram tanken att det inte bara finns flera utan oändligt antal universa. Jag blir fundersam. Tanken är ju uppenbarligen knäpp men ryktet att kvantfysiken är knäpp är vida spridd så jag blir nyfiken. Kan det ligga något i tanken om multipla världar? Jag drar mig till minnes följande stycke ur inledningen till min kollega Martins avhandling:

 

“The main motivation is that one major challenge in theoretical physics today is in trying to understand how time dependent backgrounds, with its resulting horizons and space-like singularities, should be described in a controlled way. One such system of particular importance is our own universe”

 

“One such system of particular importance is our own universe”. No shit. Över en lunchtallrik förklarar Martin för mig, och ytterligare en förvånad kollega, att själva tanken att det existerar ett oändligt antal parallella universa är den enkla matematiska lösningen på kvantfysikens ekvationer. Den enkla? Någonstans här tappar jag tråden fullkomligt. För mig låter det oändligt komplicerat med ett oändligt antal världar. Men så är det tydligen inte. “I ett oändligt antal världar sker inte någon kollaps av vågfunktionen”  Jaha. Säger du det? Jag inser att jag har enorma kunskapsluckor och saknar den mest grundläggande orientering inom kvantfysik. Jag tänker att det beror på att det här är ny forskning och att det är därför jag inte har läst något i skolan om saken. Jag försöker skämta om att det måste bli komplicerat för dagens små att försöka processa något så snurrigt som kvantfysik. Tur att vi slapp. Men då häver Martin ur sig förvånande fakta nummer två; den stora bulken av vår kunskap inom kvantfysik är mellan femtio och hundra år gammal. Jag har alltid tänkt att kvantfysik är något nytt och hightech, acceleratorer i Cern. Cutting edge. Men så är det inte. Det var före andra världskriget, långt före datorer och Iphones, som män som Einstein, Schrödinger, Heisenberg, Bohr och Pauli med en imponerande laginsats utforskade den kvantmekaniska verkligheten och dess märkligheter.

 

Metod

 

När jag undrar något brukar jag först och främst fråga någon jag känner hur det ligger till. Som Martin i detta fall. I andra hand söka på artiklar och filmklipp på nätet och som en yttersta utväg läser jag en bok. Men i fallet med kvantfysik tvingas jag erkänna att även för en orientering är det på håret att mina vanliga metoder fungerar. Jag hade behövt gå en kurs på universitetet för att få ut någon förståelse av verkligt värde. De två böcker jag beställt hem, som påstod sig vara introduktioner till kvantfysik med begränsade matematiska inslag, visade sig vara mycket svåra att tillgodogöra sig. Jag är trots allt ingenjör, med höga betyg i matematik kan tilläggas, och jag tänkte som oftast att detta går nog bra. Det gjorde det inte. Formler sida upp och sida ner med komplexa tal och vektormultipliceringar löpande om vartannat. Det verkar på djupet vara så att matematiken är glasögonen till kvantfysiken. Språket den är skriven på.

 

“Quantum mechanics describes things so small that they are completely out of range of the human senses. So it stands to reason that we did not evolve an intuation for the quantum world. The only way we can comprehend it is by rewiring our intuitions with abstract mathematics. Fortunately, for some odd reason, we did evolve the capcity for such rewiring.”

 

Leonard Susskind i förordet  till “Quantum Mechanics - The Theoretical Minimum”

 

Definition av kvantfysik och dess uppkomst

 

Som jag förstår det är den stora skillnaden mellan kvantfysik och klassisk fysik själva skalan. Kvantfysik handlar om det mycket lilla som atomer, dess beståndsdelar och ljus, och om hur dessa mycket små objekt\enheter interagerar. Kvantbiten av det hela är att dessa mikrointeraktioner alltid sker i multiplar av en mycket liten energimängd kallad Planks konstant. Så liten att den kanske renutav är själva definitionen av litenhet. (Wikipedia skriver att värdet av h är h = 6.626070040 x 10^-34.) Det är rimligt att fråga sig vad det var fysikerna såg i början av 1900 talet som ledde fram till insikten om kvantfysik. Men jag fick inga starka ahaupplevelser av att orientera mig i de experiment som föranledde kvantteori. Frågan verkar i detta fall inte kasta ljus på svaret i särskilt hög grad. Det som studerades har namn som  “den elektromagnetiska spektrumet från en svartkropp”, “Brownsk rörelse”, “den fotoelektriska effekten” och “atomernas linjespektrum”. Det jag bär med mig är att forskarna verkade ha sett diskreta hopp i sina resultat som de inte kunde förklara och att verkligen inte tycktes bete sig kontinuerligt på det sätt som den klassiska fysiken förutsåg.

 

Sannolikheter

 

Den mest uppenbara olikheten mellan kvantfysik och klassisk fysik är att kvantfysik inte förutser vad som ska hända utan istället anger sannolikheter för olika utfall. Jag kan inte låta bli att dra paralleller till samhällsvetenskapen och rent allmänt hur vi människor fungerar; sannolikheter och inte deterministiska lagar. Men stenar dras ständigt mot marken, jorden snurrar var dag runt vår sol och här finns en fundamental skillnad mellan stora och små fysiska system. Tyvärr behärskar jag, som nämnt, inte den nödvändiga matematiken så min förståelse och beskrivning blir därefter. Men jag ska göra ett försök att förmedla några, i mitt tycke, intressanta pusselbitar gällande kvantfysikens nyckfullhet.

 

Dubbelspaltexperimentet visar på ett bra och tydligt vis de begränsningar en observatör har i att göra förutsägelser samt den dubbelnatur som de små beståndsdelarna i vår värld visar. Ena stunden partikel i den andra våg. Richard Feynman, en av kvantfysikens mest kända utforskare, menade rentutav att alla olika implikationer av kvantfysik kan studeras i just detta enda experiment. Att om vi till fullo förstod dubbelspaltexperimentet så skulle vi också förstå allt som går att veta om den märkliga kvantvärlden.

 

Först låt oss titta på hur en vanlig våg i vatten fungerar. Om en våg går mot en mur med en smal öppning, en spalt, kommer en cirkelformad våg att bildas på andra sidan av muren. I grafiken nedan visas intensiteten i vågen som ett ljust sken vid en tänkt vägg. Om två spalter öppnas i muren bildas istället ett interferensmönster på andra sidan öppningarna. Interferens innebär att de två halvcirkelformade vågorna, en från varje spalt, förstärker respektive tar ut varandra. Om dal möter dal blir dalen djupare, om topp möter topp blir den högre och om topp möter dal blir resultatet noll och vågen är neutraliserad. Interferens är ett typiskt beteende för just vågor.

 

 

Tänk nu att istället för att använda vatten gör vi om experimentet med tennisbollar. En  tennisbollskanon skjuter tennisbollar genom två smala öppningar, spalter, i en vägg. Bakom väggen finns  ytterligare en vägg där bollarna som kommit igenom spalterna fastnar i ett tennisbollklister. Alla bollar når inte igenom men av de som gör det förväntar vi oss ett mönster på vägg nummer två motsvarande spalterna på vägg nummer ett. Två räta linjer av bollar illustrerat i grafiken nedan.

 

 

Ännu är det lätt att hänga med och vi är fortfarande kvar i den klassiska, mer intuitiva, fysiken. Nu över till kvantversionen av experimentet. Om man istället för att skicka tennisbollar skickar mycket mycket små partiklar som elektroner, fotoner eller atomer, genom spalterna blir beteendet helt annorlunda. Det vi förväntar oss är två räta linjer på skärmen nummer två, i stil med den grafiken för tennisbollsfallet och illustrerat i Grafik A nedan, men det verkligen visar oss, i sin absurdhet, är något helt annat. Vi ser ett interferensmönster även här, som i Grafik B. Hur har det gått till?

 

Grafik A

Grafik B

 

De skulle kunna vara så att elektronerna interfererar med varandra på något vis. För att utesluta den möjligheten kan experimentet göras om så att elektronerna skickas en och en genom spalterna. Nu finns det ingen möjlighet för varje enskild elektronen att interferera med någon annan. Det fascinerande resultatet blir likväl det samma. En efter en bygger elektronerna upp det klassiska interferensmönstret på skärm två. Ett förbryllande och oväntat resultat.

 

 

Hur kan detta komma sig? Hur kan partiklar bilda interferensmönster med sig själva och i vad? De vågor vi känner till i den klassiska fysiken har alla medier. Vattenvågor i vatten. Ljudvågor i luft. Vad är det för vågor vi ser i spaltexperimentet med elektroner? Det häpnadsväckande svar som kvantfysiken ger är att de vågor vi ser är vågor av sannolikhet. Det finns en sannolikhetsvåg för varje spalt och tillsammans förstärker och tar de ut varandra på samma sätt som vattenvågor.

 

Vågor av sannolikhet

 

Det betyder att vi för varje enskild elektron inte i förväg kan förutsäga var den kommer att dyka upp, men sett över en serie kan vi istället exakt räkna fram var det måste finnas många elektroner och var det inte kommer att finnas några alls. Naturens determinism är nedbruten till en, komplicerad, sannolikhetsberäkning.

 

En annan bit text jag kom över som gav mig visst perspektiv på vad det här med kvantfysik och sannolikheter innebär, var ett stiliserat så-enkelt-som-möjligt experiment i början på boken “Quantum Mechanics - The Theoretical Minimum" av Leonard Susskind. Tanketråden resonerar kring elektronen och dess två olika spinntillstånd. Susskind skriver; “Naively, the spin can be pictured as a little arrow that points in some direction, but that naive picture is too classical to accurately represent the real situation”. Hursomhelst. Spinn verkar vara en kvantegenskap som en elektron kan ha och den kan mätas. Vi kallar spinnen σ och värdet på spinnen är tydligen +1 eller -1. Vidare behöver tankeexperimentet en apparat A för att mäta spinnens riktning. Apparaten ser vi som en svart box med ett fönster som visar dels en  ‘detta är upp’ pil men också värdet på själva spinnen. Uppåtpilen är viktig för att avgöra orientering av mätapparaten i ett x,z,y plan.

 

Låt oss börja mäta. Först orienterar vi apparaten längs z axeln och läser av värdet på spinnen.

 

 

Den här första interaktionen med systemet sätter spinnen till +1. Om vi mäter spinnen igen kommer vi att få samma värde. Det är bra eftersom det gör att vi kan bekräfta vårt experiment. Än så länge ingen skillnad mellan klassisk fysik och kvantfysik. Det vi gör nu är att rotera mätapparten 180 grader och läsa av värdet av spinnen på nytt. Vi ser nu att apparaten visar -1, vilket också känns rimligt. En enkel förklaring skulle kunna vara att apparaten mäter en komponent av spinnvektorn längs den riktning som apparaten är orienterad.

 

 

Gäller vårt resultat för alla vinklar? Vad händer till exempel om vi vrider apparaten 90 grader längs z-axeln?

 

 

Det vi ser nu är lite förvånande för apparaten visar inte noll som vi kanske skulle kunna tro, om σ verkligen är en mätning av en vektor i den riktning som upp-pilen pekar. Apparaten är mycket envis, den visar alltid +1 eller -1 oavsett hur maskinen är orienterad. För en vektor i rummet är det ett synnerligen märkligt beteende. Vi noterar dock en mycket spännande sak. Varje enskild mätning är helt omöjlig att förutse, antingen +1 eller -1, men medelvärdet av de resultat vi får är däremot just det väntade värdet noll. Det resultat vi förväntar oss enligt klassisk fysik, noll, har ersatts av ett statistiskt medelvärde på detsamma. Och detta gäller för alla möjliga rotationer längs z-axeln. Nedan är förväntat resultat σ = cos (θ). Våra mätresultat är dock fortfarande alternerade +1 och -1, men genomsnittet är exakt cos (θ). Determinismen har brutits ner men på ett spännande vis.

 

 

Osäkerhetsprincipen och Boolsk logik

 

Många gånger är det inte tillåtet inom kvantfysiken att bestämma flera egenskaper på ett system samtidigt. Heisenbergs obestämbarhetsrelation kallas det. Det vanligaste nämnda attributparet är hastighet och position av en partikel. Det går inte att både veta var en kvantpartikel är och hur snabbt den rör sig framåt. Matematiskt på engelska är förklaringen något i stil med “if the communcator of A and B is not zero, then both observables cannot simultaneously be certain”. Där A är en egenvektor på en “Hermitian operator”. Matematik långt över nivån jag kan processa. Men värt att notera är att det inte handlar om att själva mätningen förstör resultatet, som man kanske förleds att tro när skalan är så liten, för inte ens med två exakt lika parallella system går det att mäta positionen av en partikel på det ena och hastigheten på det andra. Wikipedia gör en liknelse till att försöka mäta frekvensen av en ljudvåg i ett givet ögonblick. Det är inte en meningsfull fråga eftersom frekvensegenskapen bara uppkommer över en period, om än kort. I fallet med spinnen på elektronen tappar vi i samma stund vi mäter spinnen runt x-axeln, all information om hur det ser ut runt z-axeln.  Det är intressant i sig att all information om ett kvantsystem inte kan observeras\bestämmas\vetas om samtidigt, till skillnad från klassisk fysik, men just den här egenskapen får ännu mer spännande konsekvenser i sin förlängning.

 

Tänk er följande två logiska påståenden:

 

A: z komponenten av spinnen är +1

B: x komponenten av spinnen är +1

 

Vi vill testa det booleska uttrycket “A or B”, det vill säga att antingen z eller x har värdet 1. I en klassisk värld mäter vi först den ena variabeln och sedan den andra för att se om vi någonstans får träff och kan sätta hela uttrycket till sant. Det spelar ingen roll om vi börjar mäta z eller x för “A or B” är nämligen samma sak som “B or A”. Tänk er nu att vi istället mäter spinnen på vår elektron. En okänd agent har satt värdet på z-axeln till 1. Vi mäter z, som ju är ett, och finner att uttrycket “A or B” är sant. Att mäta x-axeln behövs egentligen inte men om vi gör det kommer vi att märka att den är +1 och -1 med en femtioprocentig sannolikhet. Men vad händer om vi ändrar ordningen på mätningarna av z och x-dimensionerna av spinnen? Det centrala här är att själva mätningen av x-axeln försätter z-axeln, som vi hade preparerat till +1, i ett odefinierat tillstånd. Jag upprepar; en mätning av x-axeln “förstör” den information vi har om z-axeln. Nu kommer en mätning av z-axeln inte längre att visa 1 utan alternerande  +1 och -1 med 50% sannolikhet vardera. I de fall som både z-axeln och x-axeln är -1 blir hela uttrycket “B or A” falskt. Detta ska jämföras med  “A or B” som alltid var sant; eftersom systemet var preparerat till att ha z-axeln satt till 1.  “A or B” är inte längre liktydigt med “B or A” som i det klassiska fallet. Susskinds omvälvande poäng är följande: inte bara är det så att fysikens lagar skiljer sig mellan klassisk fysik och kvantfysik. Skillnaden går mycket djupare än så. Det verkar som att själva LOGIKENS REGLER är annorlunda i kvantvärlden jämfört med vår. Ett faktum jag tycker är en snudd på oändligt spännande att bära med sig.

 

Entangelment

 

I mina försök att orientera mig inom kvantfysik har jag stött på en lång rad begrepp och tankar jag inte förstår. Jag började titta på hoppet från determinism till diskreta sannolikhetsfördelningar. Det är en häpnadsväckande skillnad i hur vi bör se på världen. Efter det snubblade jag över tankar om att själva logikens spelregler är annorlunda i kvantvärlden än i vår. “A or B” är inte längre “B or A”. Men av alla konstigheter är det ett fenomen som på engelska kallas entangelement (på svenska “kvantmekanisk sammanflätning”) som verkar ha de mest långtgående fysiska och filosofiska implikationerna. Entangelement utmanar, som jag förstår det, själva grunden för vad vi menar med ordet “verklighet”. Det är ingen liten sak.   

 

Partiklar är sammanflätade om de delar samma matematiska beskrivning, samma vågfunktion. Vågfunktion är ett matematiskt uttryck som beskriver sannolikheter för olika tillstånd. Sammanflätning kan exempelvis uppstå när en partikel delas i två. För att bevara energi och momentum i universum kommer de resulterande partiklarna att ha komplementära egenskaper. Säg den ena har kvantspinn upp och den andra har kvantspinn ner. Själva kruxet här är att partiklarna, eller det sammanflätande systemet, inte befinner sig i något specifikt tillstånd. De är i en superposition. Flera verkligheter existerar samtidigt. Båda partiklarna är i spinn upp och spinn ner med motsatta tecken. Superpositionen kan tänkas som ett mynt som snurrar i luften och först blir krona eller klave när det landar på handen. Om en fysiker, vi kallar henne Alice, snor en av fotonerna och mäter spinnen till +1, vet hon att fysiker B (Bob) kommer att mäta den andra fotonens spinn till -1. Det spelar ingen roll var fotonerna befinner sig. I teorin kan de två mätningarna göras på varsin ända av universum. Einstein har mycket berömt kallat den kvantmekaniska sammanflättningen för  “spooky action at a distance”. Tanken bryter helt mot idéen om lokalitet. Att alla händelser sker på en specifik plats i rumtiden och att ingen information eller påverkan kan ske snabbare än ljuset.

 

En analogi är att tänka på fotonerna som uppstod när vi delade på pi-meson som ett handskpar med en höger respektive en vänsterhandske. Det är lätt att tro att entangelement inte är mer mystiskt än att dela på ett par hanskar och att skicka den ena till Alice och den andra till Bob. Om Alice prövar sin handske på högerhanden och den passar, då vet hon naturligtvis genast att Bob har den andra i paret, vänsterhansken. Men så enkelt är det givetvis inte. En förbättring av liknelsen är att tänka på det som skickas iväg som två läderstycken och när Alice testar att sätta på sig sitt läderstycke förvandlas det helt plötsligt till en högerhandske. Om Bob testar läderstycket på vänster hand finner han en vänsterhandske, men om han istället testar  den andra handen förblir läderstycket bara just ett läderstycke. Einstein menade envist att huruvida handskarna var höger eller vänstersydda måste vara bestämt i förväg av någon fysisk lag. Han kunde inte ta in att Alices val av testhand kunde avgöra om den andra passade Bobs fingrar eller inte. Och det är onekligen förbryllande.

 

En spinn har orientering i rummet och som vi lärt oss tidigare kan en mätning bara ge resultat +1 och -1. Om en mätning av spinnen sker i en annan riktning än den ursprungliga, är resultatet oförutsägbart men alltid +1 eller minus -1. Genomsnittet är dock noll om mätningen sker 90 grader i vinkel från den faktiska. I grafiken nedan illustreras två fotoner där den ena har spinn upp och den andra spinn ner. När vi mäter den ena är sannolikheten 50% för +1 eller -1. Men eftersom partiklarna befinner sig i en superposition och inte har någon definierad spinn utan är både upp och ner på samma gång, fast motsatta, är den egentliga situationen mer som bild två. När vi sedan har mätt den ena vet vi dock med 100% säkerhet vad värdet på den andra är, se bild tre. Om en spinn mäts i samma vinkel kommer partikel A och partikel B alltid att ha motsatta tecken vilket är precis det som entangelement innebär. Och det oavsett hur långt ifrån varandra mätningarna görs.

 

Bild 1

Bild 2

Bild 3.

 

Einstein var övertygad om att det fanns någon dold variabel hos partiklarna som avgjorde vilket värde spinnen skulle ta när den mättes i olika vinklar. Han och Niels Bohr debatterade saken intensivt men de kom aldrig fram till något definitivt resultat. Idag vet vi att Einstein hade fel tillföljd av ett matematiskt teorem skrivet av en John Stuart Bell. Tänk er två detektorer som mäter partiklarnas spinn i olika riktningar. Valet av riktning för mätningen sker slumpvist. Bild 1 och 2. Om partiklarna verkligen hade någon sorts inneboende information finns det två olika möjligheter för att bibehålla kravet om motsatta tecknen, se bild 3. Antingen är den ena partikelns spinn +1 i alla riktningar och den andra -1. Alternativ två är att partikel A är spinn upp i två riktningar, och ner i den tredje. Partikel B beter sig tvärtom. Sannolikheten för att mätningarna ger olika resultat (+1 och -1), om det finns gömd information, är 5/9 eller mer enligt Bells teorem. I verkligheten visar mätningar att partikel A och partikel B är olika i precis 50% av fallen, vilket råkar vara exakt den siffra som förutses av kvantfysiken. Se bild 4. Om vi mäter partikel A i detektor A och konstaterar att den är positiv i en uppåtspinn då vet vi att partikel B har en negativ nedåtspinn. När vi mäter nedåtspinn på B är resultatet därför alltid -1, vilket sker i en tredjedel av mätfallen, men om vi mäter någon annan vinkel får vi en +1 mätning med en sannolikhet av ¾. Om vi sedan tar ¾  gånger sannolikheten för att mäta i en annan riktning än den sammanflätade, vilket är två av tre, då blir den totala sannolikheten för en +1 mätning just 50% vilket leder till olika tecken på mätningarna i sammanlagt 50% av fallen. Beräkningarna visar att det måste vara så att mätningen av A bestämmer mätningen av B, eftersom 50% är mindre än den minimala sannolikhet på 5/9 som angavs av Bells teorem. Det betyder att det inte kan finnas någon gömd information från när partiklarna formades ur den ursprungliga pi-meson partikeln.  

 

Bild 1

 


Bild 2

 

Bild 3

 

Bild 4

 

Einstein kunde under sitt liv aldrig acceptera att en mätning på en partikel kunde avgöra egenskaper på en annan som befann sig godtyckligt långt bort. Men idag, efter Bells teorem, vet vi att det är precis så världen fungerar. Einsteins diskussionspartner Bohr hade ett annat perspektiv på problemet. Hans åsikt var att samtliga försök att se orsak-verkan i rumtiden var dömda att misslyckas. I kvantvärlden, menade Bohr, är det felaktigt att samtidigt försöka konstruera en orsak/verkan och en rumtidsbeskrivning. Han såg perspektiven som ömsesidigt uteslutande och komplementära:

 

“The very nature of the quantum theory, forces us to regard the space-time co-ordination and the claim of causality … as complementary but exclusive features.” Niels Bohr

 

När man säger att mätningen av partikel A “bestämmer” mätningen av partikel B, som befinner sig på en annan plats, blandas de två synsätten ihop. Å ena sidan en orsak/verkan beskrivning å den andra en rumtidsbeskrivning. Det är precis den sortens analyser som kvantfysiken inte tillåter enligt Bohr. Antingen-eller-hypotesen verkar också stämma bra med de moderna kvantexperiment som görs. Det är även felaktigt att påstå att en mätning “omedelbart” avgör den andra partikelns egenskaper. Det finns inte något begrepp “omedelbart” för partiklar som delats i rymden. Precis som Einsteins egen relativitetsteori säger, kan Alices mätning komma både före och efter Bobs beroende på hur den som observerar dem rör på sig i rumtiden. Det är inte heller så att någon information överförs snabbare än ljuset. Efter Alices mätning har Bob fortfarande samma information om sin partikel som innan. Om Alice vill meddela Bob sitt resultat, måste hon använda vanliga, långsammare än ljuset, metoder.

 

Så ingen information överförs snabbare än ljuset. Vad är det som händer? En fråga som diskuterats i decennium utan att nå klarhet. Det vi vet är att frågan om entangelement sätter våra koncept om verkligheten ur spel. Sunt förnuft säger exempelvis att en helhet är summan av sina delar. För ett kvantsammanflätat par partiklar stämmer inte det. Trots att vi har en matematisk funktion som beskriver allt som går att veta om det kompletta systemet, vet vi fortfarande ingenting om de enskilda komponenterna. Den lokala realism som Einstein, med flera, tog för given är borta. Men det är inte främst ordet “lokal” utan “realism” som utmanas av kvantfysiken. En tanke som framförts av bland andra Murray Gell-Mann, nobelpristagare i kvantfysik, är att vi måste begrunda att hela vårt universum är kvantmekaniskt. Det betyder att en matematisk beskrivning av vår värld innehåller en mängd olika “verkligheter” - en enorm kedja av möjliga händelser, där varje kedja är “en sammanhängande historia” som om vi inte tittar för noga ser klassisk ut. Om alla dessa matematiska verkligheter finns på riktigt är fråga för diskussion. Kanske finns det multipla reella universum, eller så är de olika möjligheterna mer som en katalog ur vilken naturen väljer väg framåt. I vilket fall, kvantmekanisk sammanfätning visar enligt Gell-Mann bara att olika resultat sker i olika grenar av kvanthistorien. När Alice mäter sin partikel vet hon vilken historia hon befinner sig och därför också vilket resultat Bob kommer att få.

 

Så hur ta resonemanget i mål?

 

“Physicists have recently been pursuing a line of reasoning by which spacetime is “constructed” from networks of entangled quantum states. Somehow, the quantum states describing basic particles generate webs of entanglement that correspond in some way to the geometry of spacetime itself. If this approach, which many physicists regard as promising, proves fruitful, then the weirdness of entanglement has an obvious explanation. Entanglement can’t be visualized in spacetime terms because entanglement precedes spacetime. You need entanglement to have spacetime — it is somehow more fundamental than spacetime. So you cannot understand entanglement as something that happens within spacetime.”

 

Tom Siegfried, journalist Science News

 

“Entanglement can’t be visualized in spacetime terms because entanglement precedes spacetime.” Gåtan om entangelement blir därmed sin egen lösning. Over and out. Jag saknar ord för hur spännande, märklig, fascinerande och omvälvande jag tycker att tanken är.

.

Avslutning

 

Jag tolkar faktiskt lite oväntat  min undersökning som att det faktiskt känns helt rimligt med parallella verkligheter. En insikt som på något märkligt vis ger mig en viss tröst. Jag väljer gärna att tro att ett annat universum berättar den kvantmekaniska historia jag vill leva i.

 

Appendix

 

Jag har inte lyckats väva in det i min text, men det är också enormt fascinerande hur precis kvantmekaniken är. Det är en av mänsklighetens mest vältestade teorier. Exempelvis går det att med hjälp av kvantmekanik räkna ut  “anomalous magnetic moment of the electron ” = g med mellan 11 och 14 decimaler och stämma av det mot experimentella resultat. Det är imponerande.

 

g/2 = 1.001 159 652 180 73 (28)

 

Referenser:

 

https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c

https://www.youtube.com/watch?v=IxRfDtaot5U

https://www.sciencenews.org/blog/context/entanglement-spooky-not-action-distance

https://www.sciencenews.org/blog/context/quantum-spookiness-survives-its-toughest-tests

http://www.amazon.com/Quantum-Mechanics-The-Theoretical-Minimum/dp/0465062903

 

 

 

 

 

 

Kommentarer

Postat av: Jenny

Publicerad 2016-04-11 14:35:56

Läs oxå "A brief history of time" av Stephen Hawkings för att få ännu en liten pusselbit om kvantfysik och universum. :-)

Svar: Den läste jag som 11-åring :) Självklart!!!
Ylva Rehnberg

Kommentera inlägget här
Publiceras ej

Om

Min profilbild

Ylva Rehnberg

“Men Lila visste hur hon skulle dra in mig i sina privatsaker. Och jag kunde inte stå emot - å ena sidan sade jag att det fick vara nog, men å andra sidan blev jag förkrossad av tanken på att inte vara en del av hennes liv, av hennes sätt att uppfinna livet.“ “På rad efter rad handlade det om återuppståndelse: en extatisk uppståndelse som innebar att alla gamla band bröts samtidigt som det knöts ett nytt band på ett obeskrivligt härligt sätt, för det handlade både om uppståndelse och uppror - han och hon, hon och han som tillsammans lärde sig leva på nytt, rensade livet från allt gift och återuppfann det som ren livsglädje och tankeglädje.”

Till bloggens startsida

Kategorier

Arkiv

Prenumerera och dela