Italiensk teoretisk fysiker mener, at vores virkelighed er et "spil med kvantespejle"

Indholdsfortegnelse:

Italiensk teoretisk fysiker mener, at vores virkelighed er et "spil med kvantespejle"
Italiensk teoretisk fysiker mener, at vores virkelighed er et "spil med kvantespejle"
Anonim

Italiensk teoretisk fysiker, grundlægger af teorien om loop -kvantegravitation, Carlo Rovelli, i sin bog kaldet "Helgoland", forsøger at forklare den vanvittigt komplekse teori om kvantemekanik under hensyntagen til verden af fotoner, elektroner, atomer og molekyler, som adlyder regler der strider mod vores daglige fysiske virkelighed. Husk, at kvanteteorien opstod fra observationerne af Heisenberg og Einsteins tidligere relativitetsteori. Før Einstein troede forskere på et forudsigeligt, deterministisk univers styret af en urmekanisme. Således blev den newtonske idé om den absolutte "sande tid", ubønhørligt tikkende i universet, modsat af Einsteins teori om, at der ikke er et enkelt "nu", der er snarere et væld af "nu". Heisenberg og hans tilhængere mente, at vi ikke kan kende verdens nuværende tilstand i alle detaljer. Det eneste vi må gøre er at udforske verden ved hjælp af usikkerheds- og sandsynlighedsmodeller.

"Kvantetoriens mysterium ligger i sidste ende uden for vores grove forståelse på Jorden. Men newtonsk mekanik kan, selv om den langt fra er forældet, ikke længere forklare alle aspekter af den verden, vi lever i," skriver Rovelli.

Quantum reality

Kvanteteorien inviterer os til at se verden som en kæmpe kattevugge af relationer, hvor objekter kun eksisterer med hensyn til, hvordan de interagerer med hinanden. Rovelli mener, at Heisenbergs teori er en teori om, hvordan tingene "påvirker" hinanden. Det danner rygraden i alle moderne teknologier - fra computere til atomkraft, lasere, transistorer og MR -scannere.

I sine opfindelser anvender den italienske fysiker kvanteteori til forskellige filosofier. Mennesker eksisterer på grund af deres kontinuerlige interaktion med hinanden; det samme sker med atomer og elektroner.

Image
Image

Carlo Rovelli ved et foredrag i Rom / © Marco Tambara / Wikipedia

Så lad os tage en elektron, der udsendes i punkt A og findes i punkt B. Man kan antage, at elektronen følger en bane (som en bil fra punkt A til punkt B), men for at forklare eksperimentelle observationer afviste Heisenberg begrebet elektronens bane. Og den resulterende kvanteteori omhandler sandsynligheder og giver dig mulighed for at beregne sandsynligheden for at finde en elektron på punkt B.

Samtidig ved vi ikke noget om den vej, elektronen bevæger sig ad. I sin strengeste form benægter kvanteteorien fuldstændigt elektronens virkelighed, indtil den er opdaget (får nogle til at argumentere for, at en bevidst observatør på en eller anden måde skaber virkelighed).

Skjult virkelighed

Siden 1950'erne har forskere forsøgt at bringe kvanteteorien i overensstemmelse med kravene i klassisk fysik, herunder at forsvare en "skjult" virkelighed, hvor en elektron faktisk har en bane eller antage, at en elektron kører alle mulige veje, men disse veje vises i forskellige verdener … Men Rovelli afviser disse forsøg.

I stedet forklarer fysikeren i sin nye bog (Helgoland) den "relationelle" fortolkning, hvor en elektron f.eks. Kun har egenskaber, når den interagerer med noget andet. Når en elektron ikke interagerer, er den blottet for fysiske egenskaber: ingen position, ingen hastighed, ingen bane.

Endnu mere radikal er Rovellis påstand om, at egenskaberne af en elektron kun er virkelige for det objekt, som det interagerer med, og ikke for andre objekter. "Verden deler sig i mange synspunkter, der ikke tillader en entydig global vision," skriver Rovelli.

Image
Image

Som Financial Times skriver, kan kvantefysik ikke gøres helt klar, men Rovelli er fremragende til at give så meget klarhed som muligt.

Forventningen om, at objekter vil have deres egen uafhængige eksistens - uafhængigt af os og andre objekter - er faktisk en dybt rodfæstet antagelse, som vi gør om verden. Denne antagelse har sit udspring i den videnskabelige revolution i 1600 -tallet og er en del af det, vi kalder det mekanistiske verdensbillede. Ifølge dette synspunkt er verden som et kæmpe urværk, hvis dele er styret af de etablerede bevægelseslove - Carlo Rovelli, Helgoland.

Objektinteraktioner og rum-tid

Så hvis vi betragter rum og tid som summen af afstande og varigheder mellem alle objekter og begivenheder i verden og fjerner universets indhold fra ligningen, så vil vi automatisk "fjerne" både rum og tid. Dette er et "relationelt" syn på rum-tid: de er kun rumlige og tidsmæssige forhold mellem objekter og begivenheder. Det relationelle syn på rum og tid var en central inspirationskilde for Einstein, da han udviklede generel relativitet.

Image
Image

Vores forståelse af rumtid kan næppe kaldes fuldstændig.

Rovelli bruger denne idé til at forstå kvantemekanik. Han argumenterer for, at kvanteteoriens objekter, såsom en foton, elektron eller anden grundpartikel, ikke er mere end de egenskaber, de udviser, når de interagerer med andre objekter - i forhold til dem. Disse egenskaber ved et kvanteobjekt bestemmes ved eksperiment og inkluderer ting som objektets position, momentum og energi. Sammen udgør de objektets tilstand.

Ifølge Rovellis relationelle fortolkning er disse egenskaber alt, hvad et objekt har, hvilket betyder, at der ikke er noget underliggende individuelt stof, der "har" egenskaber.

Hvordan forstår man kvanteteorien?

I sin artikel til The Conversation tilbyder Rovelli et kig på det velkendte kvantepuslespil fra Schrödingers kat. Vi lægger katten i en kasse med et eller andet dødeligt stof (f.eks. En flaske giftig gas), der udløses af en kvanteproces (for eksempel henfald af et radioaktivt atom), og luk låget.

En kvanteproces er en tilfældig begivenhed. Det er umuligt at forudsige det, men vi kan beskrive, hvad der skete på en sådan måde, at det bestemmer de forskellige chancer for at et atom forfalder eller dets fravær inden for en bestemt periode. Siden åbningen af kassen frigiver vi gassen fra flasken, derfor er kattens død og hendes liv også en rent tilfældig begivenhed.

Image
Image

Ifølge kvanteteorien er en kat hverken død eller levende, før vi åbner kassen og observerer systemet. Det er stadig et mysterium, hvordan katten ville have det, hvis den hverken var levende eller død.

Men ifølge den relationelle fortolkning er tilstanden i ethvert system altid i forhold til et andet system. Således kan en kvanteproces i en kasse have et ubestemt resultat i forhold til os, men et bestemt resultat for en kat.

Så det er ganske rimeligt, at en kat hverken er levende eller død for os, men samtidig kan den være død og levende. For os i hele denne historie er et faktum virkeligt, og et faktum er virkeligt for en kat. Når vi åbner kassen, bliver kattens tilstand sikker for os, men katten har aldrig været i en usikker tilstand for sig selv. I den relationelle fortolkning af det globale, "guddommelige" syn på virkeligheden eksisterer e. Men hvad fortæller dette os så om virkelighedens natur?

Image
Image

Mest sandsynligt vil vi aldrig kende svaret på spørgsmålet om, hvad kvantevirkelighed er. Men det er værd at prøve.

Rovelli hævder, at da vores verden i sidste ende er kvante, er det værd at være opmærksom på dens lignende opfattelse. Især objekter som f.eks. En yndlingsbog kan kun have deres egenskaber i forhold til andre objekter, inklusive dig. Heldigvis inkluderer dette også alle andre varer, såsom en smartphone eller køkkenskab. Men på trods af dens tilsyneladende enkelhed er et sådant syn på verden en dramatisk nytænkning af virkelighedens natur.

Fra dette synspunkt er verden et komplekst net af sammenkoblinger, så objekter ikke længere har deres egen individuelle eksistens, uafhængigt af andre objekter, som det endeløse spil med kvantespejle. Desuden er det ganske muligt, at der i hjertet af dette netværk ikke er noget uafhængigt "metafysisk" stof, der udgør vores virkelighed, skriver Rovelli.

Så det er muligt (som Rovelli selv udtrykte det), at den omgivende virkelighed, inklusive os selv, ikke er andet end et tyndt og skrøbeligt slør, bag hvilket … der ikke er noget. Og hvis vi tilføjer hertil bevidsthedens natur gåden, så bliver alt endnu mere kompliceret.

Anbefalede: