Jedním z nejpodivnějších aspektů kvantové mechaniky je zapletení, protože dvě zapletené částice se vzájemně ovlivňují na velké vzdálenosti, což na první pohled porušuje základní fyzikální princip lokality: to, co se stane v určitém bodě v prostoru, může ovlivnit pouze body v okolí. Ale co když lokalita - a samotný prostor - není přece jen tak zásadní? George Masser zkoumá možné důsledky této situace ve své nové knize Spooky Action na dálku. (Albert Einstein nazval kvantové zapletení „děsivou akci na dálku“).
Když bylo filozofovi Jennan Ismael deset let, její otec, irácký profesor na University of Calgary, koupil v aukci velký dřevěný kabinet. Poté, co to prohrabávala, narazila na starý kaleidoskop a byla nadšená. Experimentovala s ním celé hodiny a zjistila, jak to funguje. "Neřekla jsem své sestře, že jsem ho našla, protože jsem se bála, že to vezme," vzpomíná.
Když se podíváte do kaleidoskopu a otočíte dýmku, různobarevné postavy začnou kvést, kroutit a sjednocovat se zdánlivě zcela nevysvětlitelným a nepředvídatelným způsobem, jako by na sebe děsivě působily na dálku. Ale čím více je obdivujete, tím více si v pohybu všimnete vzorů. Tvary na opačných koncích vizuálního pole se mění unisono a tato symetrie vám umožní pochopit, co se skutečně děje: tyto tvary nejsou fyzické objekty, ale obrazy objektů - střepy skla, které rotují uvnitř zrcadlové trubice.
"Je tu jeden kus skla, který se objevuje nadbytečně v různých částech prostoru," říká Ismael. "Pokud se soustředíte na celkový obklopující prostor, fyzický popis trojrozměrného kaleidoskopu by byl docela přímočarým příčinným příběhem." Je tu kus skla, který se odráží v zrcadlech atd. “Ve skutečnosti není kaleidoskop tajemstvím, i když stále překvapuje.
O deset let později se Ismael připravovala na přednášku o kvantové fyzice a vzpomněla si na kaleidoskop a koupila zbrusu novou lesklou měděnou trubici v sametovém pouzdře. Stal se, jak to na ní svítilo, metaforou pro nelokálnost ve fyzice. Možná se částice při experimentech spletení nebo galaxiích ve vzdálených galaktických mezích chovají podivně, protože se jedná o projekce - sekundární stvoření, v jistém smyslu - existující ve zcela jiné oblasti objektů.
V případě kaleidoskopu víme, co musíme udělat: musíme vidět celý systém; musíme vidět, jak se vytváří obraz prostoru, říká Ismael. - Jak vytvořit analogový signál pro kvantové efekty? K tomu musíte vidět vesmír, který známe - každodenní vesmír, ve kterém měříme události umístěné v různých částech vesmíru - jako nerozluštitelnou strukturu. Možná, když se podíváme na dvě části, uvidíme stejnou událost. Interagujeme se stejným prvkem reality v různých částech vesmíru. “
Spolu s ostatními zpochybňuje předpoklad, po kterém následuje téměř každý fyzik a filozof od Demokrita, že prostor je nejhlubší úrovní fyzické reality. Stejně jako scénář hry popisuje činnosti herců na jevišti, ale před jevištěm předcházejí, fyzikální zákony tradičně považují existenci prostoru za samozřejmost. Dnes víme, že vesmír je víc než jen věci ve vesmíru. Fenomén nlokality přeskočí do vesmíru; není tam, kde je omezeno. Projevuje se na úrovni reality hlouběji než vesmír, kde koncept vzdálenosti již není důležitý, kde se zdají být vzdálené věci blízké, jako by se to samé objevilo na více než jednom místě, jako četné obrazy jednoho kusu skla v kaleidoskopu.
Když přemýšlíme o termínech na této úrovni, spojení mezi subatomickými částicemi na laboratorní lavici, uvnitř a vně černé díry a mezi opačnými částmi vesmíru se už nezdají tak strašidelné. Michael Heller, fyzik, filosof a teolog Papežské akademie teologie v polském Krakově, říká: „Pokud souhlasíte s tím, že fyzika je na základní úrovni nelokální, je to zcela přirozené, protože dvě částice, které jsou od sebe vzdáleny, se nacházejí na jedna základní non-místní úroveň. Pro ně nezáleží na prostoru a čase. “Pouze když se pokusíte vizualizovat tyto jevy z kosmického hlediska - což je odpuštěné, protože jsme zvyklí na takové myšlení - zaměňují naše porozumění.
Propagační video:
Myšlenka hluboké úrovně se zdá přirozená, protože se o to koneckonců fyzici vždy snažili. Kdykoli nemohli porozumět určitým aspektům našeho světa, předpokládali, že se ještě nedostali na konec všeho. Přiblížili se a uviděli stavební bloky. To, že kapalná voda může vařit nebo zamrznout, je poněkud tajemné. Tyto transformace však mají smysl, pokud reprezentujeme kapalný, plynný a pevný stav nikoli jako elementární látky, ale jako různé formy jedné základní látky.
Aristoteles považoval různé stavy vody za různé inkarnace takzvané prapůvodní hmoty a atomisté - přesvědčivě - si mysleli, že atomy jsou přeskupeny do rigidnějších nebo volnějších struktur. Masově tyto stavební kameny získávají vlastnosti, které jednotlivě postrádají. Stejně tak může být prostor tvořen částmi, které samy o sobě nejsou prostorové. Tyto části mohou být také rozebrány a znovu sestaveny do nestatických struktur, jako jsou ty, které naznačují černé díry a Velký třesk.
"Prostor nemůže být zásadní," říká teoretik Nima Arkani-Hamed. "Mělo by to být něco jednoduššího."
Toto myšlení zcela obrací fyziku. Nlokalita již není tajemstvím; je to realita a lokalita se stává skutečným tajemstvím. Když už nemůžeme považovat prostor za samozřejmost, musíme vysvětlit, co to je a z čeho vzniká, nezávisle nebo v procesu sjednocení s časem.
Budování prostoru samozřejmě nebude tak snadné jako roztavení molekul do kapaliny. Jaké by mohly být její stavební kameny? Obvykle říkáme, že stavební bloky by měly být menší než věci, které je tvoří. Pokud sestavíte podrobnou Eiffelovku z párátka, nebudete muset vysvětlovat, že párátka jsou menší než věž.
Ale pokud jde o vesmír, není nic méně, protože velikost sama o sobě je prostorovým pojmem. Stavební bloky nemohou předcházet prostoru, pokud je musí vysvětlit. Neměli by mít velikost ani prostor; musí být všude, v celém vesmíru a nikde zároveň, aby je nemohli strkat. Co znamená nedostatek pozice pro věc? Kde bude? "Když mluvíme o odlivu časoprostoru, musí to vytékat z nějakého rámce, od kterého jsme velmi daleko," říká Arkani-Hamed.
V západní filozofii bylo království mimo vesmír tradičně považováno za království mimo fyziku - místo Boží přítomnosti v křesťanské teologii. Na počátku 18. století existovaly „monády“Gottfrieda Leibnize - které reprezentoval jako primitivní prvky vesmíru - mimo Boha a čas, mimo Boha. Jeho teorie byla krokem k vznikajícímu časoprostoru, ale zůstal v oblasti metafyziky a byl volně spojen se světem konkrétních věcí. Pokud se fyzikům podaří vysvětlit vznikající prostor, budou si muset vyvinout svůj vlastní koncept absence vesmíru.
Einstein tyto problémy předvídal. "Možná… bychom se měli v zásadě vzdát vesmírného času," napsal. - Je docela možné si představit, že lidská vynalézavost jednoho dne najde metody, které umožní tuto cestu. V současnosti však takový program vypadá jako pokus o dýchání v prázdném prostoru. ““
John Wheeler, známý teoretik gravitace, navrhl, že časoprostor byl vytvořen z „předgeometrie“, ale připustil, že to byl jen „nápad pro nápad“. Dokonce i Arkani-Hamed sdílí své pochybnosti: „Tyto problémy jsou velmi složité. Je nemožné diskutovat o nich v jazyce, na který jsme zvyklí. “
To, co Arkani-Hameda a jeho kolegy vede, je najít způsoby, které Einstein popsal - způsoby, jak popsat fyziku bez vesmíru, dýchat ve vakuu. Vysvětluje tyto pokusy z hlediska historie: „Již více než 2 000 let se lidé ptají na hlubokou povahu prostoru a času, ale byli předčasní. Konečně jsme dorazili do éry, kde můžete položit tyto otázky a doufat, že dostanete nějaké smysluplné odpovědi. “
Na základě materiálů od Gizmodo
Ilya Khel