Eðlisfræðingar afnema hlutlægan raunveruleika 

Einstein gerði tíma og rúm að afstæðum stærðum og nú hafa eðlisfræðingar tekið enn eitt skrefið: Hvort eitthvað eigi sér stað eður ei ræðst kannski af athugandanum. Einungis meðvituð skammtatölva getur svarað því hvort hlutlægur raunveruleiki fyrirfinnst.

BIRT: 22/10/2022

LESTÍMI:

13 mínútur
Share on facebook

Ef að tré fellur í skóginum en engin manneskja sá það, þá valt tréð kannski ekki.

 

Þetta hljómar fáránlega en einmitt þessa þverstæðu hefur skammtafræðin þurft að glíma við í áratugi. Öreindir breytast nefnilega fyrst úr dreifðu líkindaskýi á mögulegri útkomu í raunverulega öreind á því augnabliki sem við mælum þær. Þetta samsvarar því að tréð hafi bæði oltið og ekki oltið, þar til við förum út í skóg og athugum málið.

 

Nú hefur brautryðjandi tilraun gert skammtaheiminn ennþá fjarstæðukenndari. Tilraunin var gerð af eðlisfræðingum við Griffith University í Ástralíu með hjálp leysigeisla og strendinga en þar var líkt eftir hugartilraun þar sem fjórir eðlisfræðingar framkvæma skammtamælingar og mæla á sama tíma hvorir aðra.

 

Í tilrauninni ættu eðlisfræðingarnir fjórir ævinlega að fá sömu niðurstöðu – en sú var ekki raunin. Það samsvarar því að þrátt fyrir að tveir eðlisfræðinganna hafi greinilega séð tréð falla, þá féll það samt sem áður ekki.

Eðlisfræðingurinn Nora Tischler er uggandi yfir eigin tilraun sem sýnir að raunveruleikinn ræðst kannski af athugandanum, því án öruggra mælingarniðurstaðna riðar grunnur náttúruvísindanna til falls.

Útlitið er því ekki gott í þessum efnum.

 

Ef skammtafræðin er ekki ævinlega samkvæm sjálfri sér verður að leggja hana af sem kenningu. Þetta gæti reynst of stór biti til að kyngja, því að kenningin útskýrir öll þekkt efnahvörf og leggur grunninn að tækni nútímans.

 

Ef skammtafræðin hins vegar heldur vatni er afleiðingin ennþá furðulegri, því þá kann raunveruleikinn að vera mismunandi fyrir mismunandi athugendur og það felur í sér að mögulega er ekki að finna neinn hlutlægan raunveruleika.

Þrátt fyrir að eind verði raunveruleg fyrir einum vísindamanni getur raunveruleikinn verið annar fyrir annan vísindamann sem mælir eindina á undan.

Þar með hafa eðlisfræðingar afnumið enn einn veigamikinn bita af raunveruleikanum eins og við upplifum hann með innsæinu – það er reyndar ferli sem hófst með Einstein fyrir meira en 100 árum.

 

Afstæðið læðist inn

Segja má að grunnurinn að náttúruvísindum nútímans hafi verið lagður af Isaac Newton á 17. öld og fram að upphafi 20. aldar einkenndist eðlisfræðin af nauðhyggju:

 

Eðlisfræðingar töldu að tíminn rynni ætíð frá fortíð mót framtíð og að sérhvert ferli myndist af staðbundnum orsakakeðjum. Eðlisfræðingar fortíðar voru í stuttu máli algjörlega sannfærðir um að raunveruleikinn væri altækur og virki nákvæmlega eins og við sjáum, vegum og mælum hann.

 

En með tilkomu afstæðiskenningar Einsteins féll sú heimsmynd saman.

Kenningin sannar nefnilega að tími og staður eru ekki altækar stærðir. Ef stjarna springur einhvers staðar í Vetrarbrautinni og stjörnufræðingar hér á jörðu og aðrir stjörnufræðingar á annarri fjarlægri plánetu mæla hvenær og hvar sprengingin átti sér stað komast þeir að ólíkum niðurstöðum.

 

Eitt hefur þó verið algjörlega öruggt: Stjarnan sprakk. Þar til nú. Því með nýrri ástralskri tilraun hafa eðlisfræðingar einnig sett spurningarmerki við þessa staðhæfingu.


Kötturinn er bæði dauður og lifandi

Frumeindir og öreindir eru alls ekki eins meðfærilegar og þau fyrirbæri sem þær mynda.

 

Í stórheimi okkar er billjardkúla t.d. augljóslega hnöttótt, hörð og þung og ljós breiðist út eins og bylgjur. En í skammtaheiminum eru frumeindir og öreindir þeirra bæði agnir og bylgjur í senn.

 

Þetta sýnir víðfræg tilraun sem var í fyrsta sinn gerð árið 1927. Í tilrauninni var rafeind skotið að plötu með tveimur raufum. Ef nemi er settur rétt fyrir aftan raufarnar fer rafeindin í gegnum aðra raufina eins og ögn. En þegar neminn er dreginn lengra í burtu frá raufunum myndast skuggamynstur sem sýnir að rafeindin fór í gegnum báðar raufarnar eins og bylgja.

Rafeind sem fer í gegnum tvær rifur er bæði eind og bylgja. Niðurstaðan ræðst af því hvernig við mælum.

Skammtadulúðin er hins vegar mun dýpri. Þegar þú skýtur billjardkúlu og hún rúllar yfir borðið má á sérhverjum tíma mæla bæði stöðu kúlunnar, hraða og stefnu með algerri vissu.

 

Málum er ekki þannig háttað í heimi atómanna. Þar getur maður mælt nákvæmlega staðsetningu rafeindar í rúminu en það er ógjörningur að ákvarða samtímis hraða hennar og öfugt. Þann eiginleika af þessum tveimur sem við getum ekki mælt nákvæmlega er einungis hægt að reikna út frá líkum.

 

Helsta ráðgátan er hins vegar sú að það er sjálf mælingin sem gerir ögnina raunverulega. Fyrir mælinguna er rafeindin óljóst ský af öllum mögulegum skammtaástöndum – t.d. snýst rafeind í senn bæði réttsælis og rangsælis. Hún er eins og eðlisfræðingar segja, í ofurástandi (e. superposition). En nákvæmlega á því augnabliki þegar vísindamaður mælir rafeindina velur hún eiginlegt ástand – t.d. að snúast rangsælis – og verður þannig raunveruleg á sama tíma.

Þrjú skammtalögmál gera mælingar sérkennilegar.

Eindir eru í öllum skammtaástöndum í senn, þar til við mælum þær. Það samsvarar því að köttur í kassa geti bæði verið dauður og lifandi, þar til við opnum kassann og gætum að því.

1. Rafeindin er urmull af möguleikum

Ótrufluð atóm og grunneindir eins og t.d. rafeindir eru ekki raunverulegar eins og t.d. billjardkúla. Rafeindin er í svokallaðri ofurstöðu af öllum mögulegum skammtaástöndum og snýst t.d. réttsælis og rangsælis á sama tíma.

2. Meðvituð mæling gerir rafeindina raunverulega

Rafeindin verður fyrst raunveruleg þegar vísindamaður mælir hana. Á sama augnabliki hverfur ofurstaða rafeindarinnar og eindin byrjar að snúast á tiltekinn máta meðan aðrir möguleikar hverfa.

3. Mælingin getur ekki greint frá öllu

Við getum á sérhverjum tíma mælt stöðu kúlu og hraða með algerri nákvæmni. En þetta á ekki við um rafeindina. Ef við ákvörðum staðsetningu rafeindarinnar (t.v.), getum við ekki samtímis mælt hraða (t.h.), hann er einungis hægt að áætla með líkindareikningi.

Mælingarvandamál þetta olli austurríska eðlisfræðingnum Erwin Schrödinger svo miklu hugarangri að hann setti árið 1935 fram fræga hugartilraun til að sýna fram á fáránleika skammtafræðinnar. Í tilrauninni er köttur settur í lokað box ásamt geislavirkri frumeind, hamri og glerflösku með blásýru. Þegar frumeindin sundrast brýtur hamarinn flöskuna og blásýran drepur köttinn.

 

En geislavirkni er óákveðið skammtaferli þannig að menn geta ekki sagt fyrir um hvenær sundrungin muni eiga sér stað og því er ómögulegt að ráða í hvort dýrið lifi eður ei. Kötturinn er þannig í eins konar ofurástandi þar sem hann er bæði dauður og lifandi sem er vitanlega ómögulegt í raunveruleika okkar sem byggir jú á reynslu.

Eindir eru í ofurstöðum í öllum mögulegum skammtaástöndum þangað þær eru mældar. Þetta jafngildir því að köttur í kassa sé bæði lifandi og dauður þar til kassinn er opnaður til skoðunar.

Eina leiðin til að skera úr um þetta er að framkvæma mælingu með því að opna kassann og sjá hvort að hann innihaldi dauðan eða lifandi kött.

 

Eðlisfræðingar loka inni vin

Árið 1967 kom ungverski eðlisfræðingurinn Eugene Wigner fram með nýja hugartilraun sem skerpir enn frekar á þverstæðunum varðandi slíkar mælingar og ofurástand með því að taka inn í dæmið mikilvægi vitundarinnar.

 

Markmið Wigners var að prufukeyra tilgátu um að einungis meðvituð mæling á t.d. rafeind geri rafeindina raunverulega, þ.e.a.s. að hún velji tiltekið ástand, til dæmis að snúast réttsælis. Eða með öðrum orðum: Að í grunninn sé það okkar eigin meðvitund sem skapar raunveruleikann.

Í hugartilraun sinni skipti hann ketti Schrödingers út fyrir manneskju sem framkvæmir mælingu á rafeind í innsiglaðri rannsóknarstofu. Vinur Wigners ræður hvenær hann framkvæmir mælinguna á rafeindinni. Á meðan þessu stendur er Wigner fyrir utan stofuna og líkir eftir tilraun vinarins með skammtafræðilegum útreikningum.

 

Spurningin er því hvenær raunveruleikinn verði raunverulegur: Um leið og vinurinn mælir rafeindina eða fyrst þegar að Wigner fær að vita um niðurstöðu mælingarinnar?

 

Stærðfræðin segir fyrir um að svo fremi sem Wigner viti ekki hvort búið er að framkvæma mælinguna og því ekki heldur um niðurstöðuna, þá er rafeindin rétt eins og vinurinn, mælitækið og rannsóknarstofan í ofurástandi. Hvað sem öðru líður þá leysist þetta ofurástand upp og verður að eiginlegum raunveruleika þegar vinurinn tilkynnir síðan Wigner niðurstöðuna.

 

Eugene Wigner var sjálfur ekki í vafa um að áþreifanlegur raunveruleiki taki samstundis við af ofurástandinu við fyrstu mælinguna þegar vinurinn sér niðurstöðuna. Og hann taldi það hreina firru að ætla að meðvitaðar manneskjur geti verið í ofurástandi.

Ungverski eðlisfræðingurinn Eugene Wigner taldi að það væri okkar eigin meðvitund sem skapar raunveruleikann þegar við mælum eind.

Líklegasta skammtafræðilega útskýringin á þessu er einföld. Þegar að fyrirbæri verður nægilega stórt og inniheldur nægilega margar frumeindir hverfur ofurástand frumeindanna niður af sjálfu sér og því geta hvorki eðlisfræðingar né kettir verið í tvenns konar gagnstæðu ástandi á sama tíma.

 

Þetta virðist ákaflega skynsamlegt og ætti að róa menn en hvað ef ungverski nóbelsverðlaunahafinn hafði rangt fyrir sér?

 

Skammtafræði stýrir manneskjum

Spurningin er gild af tveimur ástæðum. Í fyrsta lagi segja nútímakenningar eðlisfræðinnar fyrir um hvaðeina hér í heimi og að skammtafræðin ríki ekki einungis í heimi atómanna heldur myndi þessi undirliggjandi mekanismi þyngdarkraftinn, tímann og rúmið. Og ef skammtafræðin stýrir gjörvöllum alheimi eru meðvitaðar manneskjur varla undantekning.

 

Í öðru lagi eru nú eðlisfræðingar farnir að víkka verulega út mörkin fyrir því hversu stórum kerfum megi koma fyrir í ofurástandi í tilraunum.

Ef lögmál skammtafræðinnar stýra öllu í alheimi stýra þau trúlega vitund manna.

Árið 2021 setti skammtaeðlisfræðingurinn Shlomi Kotler við USA‘s National Institute of Standards and Technology nýtt met með tveimur himnum úr áli sem voru látnar sveiflast með örbylgjum þannig að þær sveifluðust bæði upp og niður samtímis.

 

Himnurnar eru 0,001 mm langar og 0,005 breiðar og hafa að geyma milljarða af frumeindum. Miðað við rafeind sem stakkt álatóm inniheldur 13 af, eru þetta risavaxin kerfi.

 

Til samanburðar eru agnarsmá bessadýr einungis tuttugu sinnum lengri. Mörg teymi vísindamanna leitast nú við að koma þessum tiltölulega stóru himnum í ofurástand og koma bessadýri fyrir ofan á þeim.

Vísindamenn hafa fengið litlar himnur til að sveiflast upp og niður í senn. Nú hyggjast þeir koma fyrir 0,2 mm stóru bessadýri á himnunum þannig að dýrin fara í ofurstöðu rétt eins og eindir.

Takist þetta munu bessadýrin sveiflast bæði upp og niður í senn, saman með himnunum. Og myndu því vera á tveimur stöðum á sama tíma. Takist mönnum að setja bessadýr í ofurástand, hvers vegna á það ekki líka við um manneskjur?

 

Samþætting opnar dyr

Árið 20115 kom skammtaeðlisfræðingurinn Caslav Brukner frá háskólanum í Vín með nýja gerð af hugartilraun Wigners. Tilraunin er hönnuð til að prófa tilgátu Wigners um að öreind í skammtaheiminum verði raunveruleg á sama augnabliki sem vinur Wigners í innsigluðu rannsóknarstofunni mælir ástand hennar.

 

Nýjungin felst í að taka inn í dæmið eitt undarlegasta fyrirbæri skammtaheimsins – samþættinguna (e. entanglement) – í uppsetningu tilraunarinnar. Með tveimur samþættuðum ljóseindum sem lykil geta eðlisfræðingarnir svo að segja opnað dyrnar og gægst inn í þá dulúð sem er falin í innsigluðu rannsóknarstofunni.

 

Samþætting myndast þegar tvær ljóseindir eru framleiddar sem par. Skammtaeiginleikar öreindanna samþættast, þ.e.a.s. þær verða að einu sameiginlegu kerfi. Og það hefur verið sannað með tilraunum að þessi samþætting helst þrátt fyrir að öreindirnar séu sendar svo langt í burtu hvor frá annarri að þær geti ómögulega miðlað upplýsingum sín í millum.

Eindir tengjast þvert yfir tíma og rúm

Þegar tvær ljóseindir verða til sem par þættast þær saman og deila skammtaeiginleikum þar til önnur þeirra er mæld. Tilraunir sýna að þetta á við óháð því hversu langt þær eru í burtu hvor frá annarri.

1. Tvær ljóseindir þættast saman

Ljósgjafi sendir tvær ljóseindir í sama ferli. Við þetta samtengjast skammtaeiginleikar þeirra svo að þær mynda sameiginlegt kerfi. Ljóseindirnar eru skildar að með hjálp strendings og sendar hvor í sína átt að tveimur nemum.

2. Báðar eru í ofurstöðu

Ljóseindirnar eru í ofurstöðu og snúast þannig t.d. bæði réttsælis og rangsælis í senn. Eðlisfræðingar bíða með að mæla þar til ljóseindirnar eru svo langt hvor frá annarri að þær geta engu miðlað sín í millum, jafnvel með tíuþúsundföldum ljóshraða.

3. Tilraunin rústar kenningu Einsteins

Þegar nemi mælir að önnur ljóseindin snúist réttsælis, snýst hin samstundis rangsælis. Þetta rústar kenningu Einsteins um að öll ferli eigi sér grunn í staðbundnum orsökum. Metið fyrir aðskilnað samþættaðra agna er 1.203 km.

Eindir tengjast þvert yfir tíma og rúm

Þegar tvær ljóseindir verða til sem par þættast þær saman og deila skammtaeiginleikum þar til önnur þeirra er mæld. Tilraunir sýna að þetta á við óháð því hversu langt þær eru í burtu hvor frá annarri.

1. Tvær ljóseindir þættast saman

Ljósgjafi sendir tvær ljóseindir í sama ferli. Við þetta samtengjast skammtaeiginleikar þeirra svo að þær mynda sameiginlegt kerfi. Ljóseindirnar eru skildar að með hjálp strendings og sendar hvor í sína átt að tveimur nemum.

2. Báðar eru í ofurstöðu

Ljóseindirnar eru í ofurstöðu og snúast þannig t.d. bæði réttsælis og rangsælis í senn. Eðlisfræðingar bíða með að mæla þar til ljóseindirnar eru svo langt hvor frá annarri að þær geta engu miðlað sín í millum, jafnvel með tíuþúsundföldum ljóshraða.

3. Tilraunin rústar kenningu Einsteins

Þegar nemi mælir að önnur ljóseindin snúist réttsælis, snýst hin samstundis rangsælis. Þetta rústar kenningu Einsteins um að öll ferli eigi sér grunn í staðbundnum orsökum. Metið fyrir aðskilnað samþættaðra agna er 1.203 km.

Í ferðalaginu eru ljóseindirnar þannig í ofurástandi og sveiflast bæði í lóðréttum og láréttum bylgjum í senn en á sama augnabliki og nemi mælir að önnur ljóseindin sveiflist t.d. lóðrétt velur hin að sveiflast lárétt.

 

Samvinna tveggja para

Í útgáfu Caslav Brukners á hugartilraun Wigners gegna tveir eðlisfræðingar sem nefnast Alice og Bob saman hlutverki Wigners, meðan aðrir tveir, Charlie og Dorothy, gegna hlutverki vinar Wigners. Charlie og Dorothy eru í innsiglaðri rannsóknarstofu meðan Alice og Bob standa fyrir utan.

 

Eitt par af samþættuðum ljóseindum er skilið að án þess að þær séu mældar og er önnur þeirra send til Charlie meðan hin er send til Dorothy. Þegar þau taka á móti öreindunum eru þær í ofurástandi og sveiflast þannig t.d. bæði lóðrétt og lárétt.

 

Síðan mælir Charlie sína ljóseind sem t.d. velur að sveiflast í lóðréttu plani og vegna samþættingarinnar reynist mæling Dorothy á sama tíma sýna að hennar ljóseind sveiflist lárétt.

 

Eftir mælinguna sendir Charlie ljóseind sína áfram til Alice meðan Dorothy sendir sína ljóseind áfram til Bobs. Alice og Bob varpa nú hlutkesti um hvort þau eigi að mæla samstundis ljóseindir sínar eða bíða átekta.

 

Ef skjaldarmerkið kemur upp mæla þau samstundis. Það samsvarar því að opna dyrnar að rannsóknarstofu vinanna og spyrja að niðurstöðu þeirra. Tilraunir hafa nefnilega sýnt að ný mæling strax eftir þá fyrstu gefi alltaf sömu niðurstöðu.

Séð frá sjónarhóli Alice og Bob eru kollegar þeirra, Charlie og Dorothy í ofurstöðu rétt eins og þær eindir sem þau mæla.

Ef krónan kemur upp mæla þau síðar. Þá eru mælingarniðurstöður vinanna duldar og fram að þeirra eigin mælingu eru bæði ljóseindirnar og Charlie og Dorothy í ofurástandi séð frá sjónarhorni Alice og Bobs. Eftir að hafa endurtekið tilraunina mörg þúsund sinnum nota Alice og Bob tölfræðilega útreikninga til að leiða út mælingarniðurstöður Charlies og Dorothys.

 

Í tilraun Eugene Wigners þar sem hann var sjálfur athugandi á vininum í innsigluðu rannsóknarstofunni var mælingarniðurstöðu vinarins lýst stærðfræðilega sem dulinni breytu en í útgáfu Caslav Brukners verða skammtaútreikningarnir niðurnjörvaðir í raunveruleikanum vegna samþættingar öreindanna og hægt er að útiloka þannig fjölmörg tilbrigði skammtafræðilegs ástands.

 

Alice og Bob vita nefnilega að vinir þeirra hafa ýmist mælt t.d. 1 – 0 (lóðrétt – lárétt) eða 0 – 1 en aldrei 1 – 1 eða 0 – 0 þar sem samþættar agnir munu ævinlega velja gagnstætt ástand þegar makkerinn í parinu er mældur.

Skammtatilraun gerir raunveruleikann afstæðan

Tvö teymi vísindamanna mæla sömu eindir. Eindirnar eru í ofurstöðu en það er óljóst hvort þær verði raunverulegar við fyrstu eða aðra mælingu. Afleiðingin er sú að niðurstöður tilrauna verða aldrei eins fyrir alla athugendur.

1. Tveir vísindamenn vakta tvo aðra

Tvær ljóseindir eru sendar til vísindamannanna Charlie og Dorothy sem eru í innsigluðum rannsóknarstofum sem eru vaktaðar af Alice og Bob. Ljóseindirnar eru í ofurstöðu þannig að þær bæði sveiflast lóðrétt og lárétt og eru samþættaðar þannig að mæling á annarri virkar strax á hina.

2. Charlie og Dorothy mæla eindir

Þegar Charlie mælir sína ljóseind hverfur ofurstaðan samstundis séð frá hans sjónarhorni. Hann mælir að ljóseindin sveiflist lárétt og þar sem ljóseind Charlies er samþættuð ljóseind Dorothy mælir hún að hennar ljóseind sveiflist í lóðréttu plani.

3. Vísindamennirnir tveir eru í ofurstöðu

Þau senda ljóseindir til Alice og Bob. Séð frá þeirra sjónarhorni eru ljóseindirnar rétt eins og Charlie og Dorothy í ofurstöðu þar til þau sjálf mæla en spurningin er hvenær ofurstaðan hættir og eindirnar verða raunverulegar.

4. Alice og Bob varpa hlutkesti

Til að ráða úr þessu varpa Alice og Bob hlutkesti. Við skjaldarmerkið mæla þau strax – sem samsvarar því að opna dyrnar og spyrja – þannig að ofurstaðan hverfur. Við krónumerkið mæla þau síðar þannig að ofurstaðan hættir fyrst þá. Tilraunin er endurtekin mörgum sinnum.

5. Vísindamennirnir eru ósammála um niðurstöðuna

Síðan reikna kollegar Alice og Bob út niðurstöðurnar með tölfræðilegum aðferðum. Ef ofurstaðan hverfur þegar Charlie og Dorothy mæla munu Alice og Bob ævinlega hafa á réttu að standa – en það gera þau ekki. Það bendir til að atburðir séu ekki hinir sömu fyrir alla aðila.

Alice og Bob ættu því samkvæmt lögmálum skammtafræðinnar að geta reiknað út mælingar Charlies og Dorothys á réttan máta í hvert einasta sinn – ef öreindin hefur vel að merkja orðið raunveruleg við fyrstu mælingu eins og Wigner áleit.

 

Strendingar leika Charlie og Dorothy

Hugartilraun þessi hefur á síðustu árum vakið mikla athygli alþjóðlega því skammtaeðlisfræðingurinn Nora Tischler og kollegar hennar við Griffith University í Ástralíu hafa útfært ljósræna tilraun sem er enn eitt líkan af tilrauninni.

 

Og þrátt fyrir að ljósræn tæki séu ekki meðvituð eins og manneskjur sýnir líkanið að það væri í prinsippinu mögulegt að útfæra hugartilraunina í raun og veru.

 

Í tilrauninni eru eðlisfræðingarnir Alice og Bob mælitækin meðan kollegar þeirra í innsigluðu rannsóknarstofunni, Charlie og Dorothy, eru strendingar fyrir framan mælitækin. Þegar ljóseind í ofurástandi lendir á strendingnum fer hún áfram í gegnum ein göng ef hún velur að sveiflast lóðrétt en í gegnum önnur göng ef hún velur að sveiflast lárétt. Þannig er líkt eftir mælingum Charlie og Dorothy sem þvinga ljóseindina til að velja ástand og verða raunveruleg.

 

Mælitækin Alice og Bob stjórnast af algrími sem velur af hendingu hvort þau mæla strax eða bíða átektar.

 

Mæling sem gerð er samtímis ræður því hvort ljóseind vinarins fari í gegnum lóðrétt eða lárétt göng. Síðari mælingin er framkvæmd fyrst eftir að ljóseindin hefur farið í gegnum enn einn strending þar sem lóðrétt og lárétt göng eru sameinuð. Þá eru mælingarniðurstöður Charlies og Dorothys duldar fyrir Alice og Bob þegar þau mæla sjálf og þau, þ.e.a.s. tölvan, verður því að leiða út niðurstöður kollegana.

Ljósatilraun hefur prufukeyrt hugartilraun þar sem tveir vísindamenn mæla sömu eindina. Niðurstöðurnar varpa vafa á hvort það fyrirfinnist hlutlægur raunveruleiki.

Þar sem skammtafræðilegar mælingar grundvallast á tölfræði var þetta ferli keyrt 90.000 sinnum. Í langflestum tilvikum leiddu Alice og Bob út niðurstöður Charlies og Dorothys með réttum hætti – eins og vænta má ef ofurástandið rofnar og raunveruleikinn raungerist við fyrstu mælingu.

 

En stundum var niðurstaðan röng og það storkar venjulegum skilningi okkar á raunveruleikanum.

 

Raunveruleikinn fer að riðlast

Niðurstöðurnar má túlka á tvo vegu. Ein niðurstaðan er sú að skammtafræðin sé ósamkvæm sjálfri sér, því hún geti ekki lýst sér sjálf. Því verður að hafna henni sem altækri kenningu þrátt fyrir óumdeilanlegan árangur hennar.

 

Ef skammtafræðin heldur hins vegar vatni er það á hinn bóginn hlutlægur raunveruleikinn sem við verðum að kveðja, því þá getur raunveruleikinn verið mismunandi fyrir ólíka athugendur. Noru Tischler finnst þessi kostur ekki góður því náttúruvísindin byggja jú á niðurstöðum mælinga. Ef mælinganiðurstöðurnar eru ekki afgerandi þá má segja að grunnur vísindanna riði til falls.

 

Tilraun Tischler afhjúpar ekkert um gildi meðvitundar fyrir raunveruleikann því í ljósatilrauninni varð engin meðvitund til staðar. En kannski verður hægt að skera úr um hlutverk meðvitundar í tilraun, takist vísindamönnum að þróa nægjanlega litla skammtatölvu með gervigreind og eins konar meðvitund.

Hún þarf að vera nógu lítil til að hægt sé að færa hana í ofurástand og koma þannig í staðinn fyrir strendingana í hlutverkum Charlie og Dorothy í ljósatilrauninni. Þá geta eðlisfræðingar kannað hvort meðvitaðar skammtatölvur geti í raun komist í ofurástand.

 

Mistakist þetta bendir það til að meðvitaðir þátttakendur – eins og við sjálf – séu einungis til í einu tilteknu ástandi og geti aldrei samtímis verið í fleiri gagnstæðum skammtaástöndum, rétt eins og þau atóm sem mynda okkur. Hvað sem öðru líður eru manneskjur raunverulegar.

 

En takist í raun að koma skammtatölvum í ofurástand eru meðvitaðar verur eins og manneskjur kannski alls ekki raunverulegar í þeim skilningi sem við tökum sem gefinn, heldur rétt eins óræðar stærðir eins og öreindirnar sem mynda manneskjur.

BIRT: 22/10/2022

HÖFUNDUR: ROLF HAUGAARD NIELSEN

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: Claus Launau,© Griffith University, Shutterstcok,© Ritzau Scanpix,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is