Kvantmehaanika üks kummalisemaid aspekte on takerdumine, kuna kaks takerdunud osakest mõjutavad üksteist tohutute vahemaade tagant, mis esmapilgul rikub lokaalsuse põhifüüsikalist põhimõtet: see, mis toimub teatud ruumis, võib mõjutada ainult läheduses asuvaid punkte. Aga mis siis, kui paikkond - ja ruum ise - polegi ju nii põhiline? George Masser uurib selle võimalikke tagajärgi oma uues raamatus Spooky Action at a Distance. (Albert Einstein nimetas kvant-takerdumist "jubedaks eemalt").
Kui filosoof Jennan Ismael oli kümme aastat vana, ostis tema isa, Iraagi päritolu Calgary ülikooli professor, oksjonil suure puidust kapi. Pärast selle läbi ruttamist komistas ta vanale kaleidoskoobile ja tundis rõõmu. Ta katsetas seda tundide kaupa ja mõtles välja, kuidas see toimis. "Ma ei öelnud oma õele, et leidsin ta üles, sest kartsin, et ta võtab selle," meenutab naine.
Kaleidoskoobi sisse kaardudes ja toru keerates hakkavad mitmevärvilised figuurid õitsema, keerlema ja ühendama pealtnäha täiesti seletamatul ja ettearvamatul viisil, justkui oleks neil eemalt vaadates üksluine mõju. Kuid mida rohkem te neid imetlete, seda rohkem märkate nende liikumises mustreid. Kujundid teie nägemisvälja vastasotstes muutuvad ühemõtteliselt ja see sümmeetria võimaldab teil aru saada, mis tegelikult toimub: need kujud ei ole füüsilised objektid, vaid objektide kujutised - peegeltorus keerlevad klaasikilbid.
"Seal on üks klaasitükk, mis ilmub ruumi erinevates osades ülearuseks," ütleb Ismael. „Kui keskenduda üldisele ümbritsevale ruumile, oleks kolmemõõtmelise kaleidoskoobi füüsiline kirjeldus üsna sirgjooneline põhjuslik lugu. Seal on klaasitükk, see peegeldub peeglites jne. " Tegelikkuses vaadatuna pole kaleidoskoop enam mõistatus, ehkki see üllatab siiski.
Aastakümneid hiljem, valmistudes kvantfüüsika vestluseks, tuletas Ismael meelde kaleidoskoopi ja ostis uhiuue läikiva vasktoru sametkorpuses. Temast kujunes füüsika mittelokaalsuse metafoor, kui see talle koitma hakkas. Võib-olla käituvad osakesed takerdumiskatsetes või kaugetes galaktilistes piirides asuvates galaktikates kummaliselt, sest need on projektsioonid - teatud mõttes teisesed loomingud -, mis eksisteerivad objektide täiesti erineval alal.
“Kaleidoskoobi puhul teame, mida peame tegema: peame nägema kogu süsteemi; peame nägema, kuidas luuakse ruumi kuvand, ütleb Ismael. - Kuidas ehitada selle analoog kvantiefektide jaoks? Selleks peate nägema meie teada olevat kosmose - igapäevase kosmose, milles mõõdame kosmose erinevates osades asuvaid sündmusi - lahustumatut struktuuri. Võib-olla näeme kahte osa vaadates sama sündmust. Me suhtleme sama reaalsuse elemendiga ruumi erinevates osades."
Koos teistega seab ta kahtluse alla oletuse, millele järgneb peaaegu iga füüsik ja filosoof pärast Demokraatiat, et ruum on füüsilise reaalsuse sügavaim tasand. Nii nagu näidendi stsenaarium kirjeldab näitlejate tegevust laval, kuid eelneb lavale, peavad füüsikaseadused traditsiooniliselt ruumi olemasolu iseenesestmõistetavaks. Me teame täna, et universum on midagi enamat kui lihtsalt kosmoses olevad asjad. Mittelokaalsuse nähtus hüppab üle ruumi; pole kohta, kus see oleks piiratud. See avaldub reaalsuse tasandil sügavamal kui ruum, kus kauguse kontseptsioonil pole enam tähtsust, kus kauged asjad näivad olevat lähedal, justkui paistaks sama asi mitmel pool, nagu arvukad kujutised ühest klaasitükist kaleidoskoobis.
Kui mõelda selle taseme terminitele, siis ei tundu ühendused laboripingil olevate subatomaalsete osakeste, musta augu sees ja väljas ning universumi vastaskülgede vahel enam nii jubedad. Poolas Krakowis tegutseva paavstliku teoloogia akadeemia füüsik, filosoof ja teoloog Michael Heller ütleb: „Kui olete nõus, et füüsika on põhimõtteliselt mittelokaalne, siis on see üsna loomulik, kuna kaks osakest, mis asuvad üksteisest kaugel, asuvad üks põhiline mitte-kohalik tasand. Nende jaoks pole ruum ja aeg olulised. Alles siis, kui proovite neid nähtusi visuaalselt visuaalselt visualiseerida - mis on andestav, kuna oleme harjunud sedasi mõtlema -, ajavad need meie arusaama segadusse.
Reklaamvideo:
Sügava taseme idee tundub loomulik, sest lõppude lõpuks on füüsikud selle poole püüdlenud. Kui nad ei suutnud meie maailma teatud aspekte mõista, eeldasid nad, et nad pole selle kõige põhja veel jõudnud. Nad suumisid sisse ja nägid ehitusplokke. See, et vedel vesi võib keema või külmuda, on mõneti müstiline. Kuid need muutused on mõttekad, kui me esindame vedelat, gaasilist ja tahket olekut mitte põhiainetena, vaid ühe põhiaine eri vormidena.
Aristoteles pidas vee erinevaid olekuid niinimetatud ürgse materjali erinevateks kehastusteks ja atomistid arvasid teadlikult, et aatomid on ümber paigutatud jäikamatesse või vabamatesse struktuuridesse. Massiliselt omandavad need mateeria ehitusplokid omadusi, millest igaüks eraldi puudub. Samuti võib ruumi moodustada osadest, mis pole iseenesest ruumilised. Neid osi saab ka lahti võtta ja uuesti kokku panna ruumideta struktuurideks, näiteks vihjeks mustadele aukudele ja Suurele Paugule.
"Kosmoseaeg ei saa olla põhiline," ütleb teoreetik Nima Arkani-Hamed. "See peaks olema valmistatud millestki lihtsamast."
See mõtlemine muudab füüsika täielikult ümber. Mittelokalisus pole enam mõistatus; see on reaalsus ja paikkond saab tõeliseks müsteeriumiks. Kui me ei saa enam võtta ruumi iseenesestmõistetavana, peame iseseisvalt või ajaga ühinemise käigus selgitama, mis see on ja millest see tuleneb.
Ilmselt pole ruumi ehitamine nii lihtne kui molekulide vedelikuks sulatamine. Mis võiksid olla selle ehitusplokid? Me ütleme tavaliselt, et ehitusplokid peaksid olema väiksemad kui need, mis neid moodustavad. Kui koondate hambaorkidest üksikasjaliku Eiffeli torni, ei pea te selgitama, et hambaorkid on torni väiksemad.
Kuid kui rääkida kosmosest, siis pole olemas “vähem”, sest suurus ise on ruumiline mõiste. Ehitusplokid ei saa ruumile eelneda, kui ta peab neid seletama. Neil ei tohiks olla suurust ega ruumi; need peavad olema kõikjal, kogu universumis ja mitte kuskil samal ajal, nii et neid ei saaks näppida. Mida positsiooni puudumine asja jaoks tähendab? Kus ta on? "Kui me räägime väljavoolavast ruumiajast, siis peab see voolama välja mingist raamistikust, millest me oleme väga kaugel," ütleb Arkani-Hamed.
Lääne filosoofias on kuningriiki väljaspool kosmust traditsiooniliselt peetud kuningriigiks väljaspool füüsikat - Jumala koha kohana kristlikus teoloogias. 18. sajandi alguses eksisteerisid Gottfried Leibnizi "monad" - keda ta esindas universumi ürgsete elementidena - nagu Jumal, ka väljaspool ruumi ja aega. Tema teooria oli samm areneva kosmoseaja suunas, kuid jäi metafüüsika valdkonda, olles tihedalt seotud konkreetsete asjade maailmaga. Kui füüsikutel õnnestub tekkivat ruumi selgitada, peavad nad välja töötama oma ruumi puudumise kontseptsiooni.
Einstein nägi need raskused ette. "Võib-olla peaksime põhimõtteliselt loobuma ruumi-aja jätkuvusest," kirjutas ta. - On täiesti võimalik ette kujutada, et inimese leidlikkus leiab ühel päeval meetodeid, mis selle tee võimalikuks teevad. Praegu näeb selline programm välja nagu katse tühja ruumi hingata."
Tunnustatud gravitatsiooniteoreetik John Wheeler soovitas, et kosmoseaeg konstrueeriti "pregeomeetriast", kuid tunnistas, et see oli lihtsalt "idee idee pärast". Isegi Arkani-Hamed jagab oma kahtlusi: „Need probleemid on väga keerulised. Neid on võimatu arutada keeles, millega oleme harjunud “.
Arkani-Hamed ja tema kolleegid ajendavad edasi leidma selliseid viise, mida Einstein kirjeldas - viise füüsika kirjeldamiseks ruumi puudumisel, vaakumis hingamist. Ta selgitab neid katseid ajaloo mõttes: „Juba üle 2000 aasta on inimesed küsinud ruumi ja aja sügava olemuse kohta küsimusi, kuid need olid ennatlikud. Oleme lõpuks jõudnud ajastusse, kus saate neid küsimusi küsida ja loota saada sisukaid vastuseid."
Põhineb Gizmodo materjalidel
Ilja Khel
