Fysiikan pulma, joka on vaivannut tiedemiehiä vuosikymmenet

Kvanttifysiikka hoitaa pikkiriikkiset hiukkaset, kuten elektronit ja fotonit, prikulleen. Klassinen fysiikka taas selittää arjen: kahvikupin putoamisen ja planeettojen kiertoradat. Yhdistetäänkö näitä? Kaaos valtaa pellon.

Kaksi ohjetta, molemmat toimivia erikseen. Yhdessä ne törmäävät. Tieteentekijät ovat miettineet tätä jo lähemmäs sata vuotta.

Yllättävä "meta"-kerros peliin

Paris-Saclayn yliopiston fyysikot James Hefford ja Matt Wilson heittävät keskusteluun uuden kierteen. Entä jos kvanttifysiikan ylhäällä onkin kerros, joka selittää kaiken?

Kuvittele: jumitumme kvanttimaailman kellarikerrokseen. Yläpuolella on klassinen todellisuus. Mutta jos väliin mahtuu kokonainen kerros, jota emme ole huomanneet?

Heidän mallinsa, QBox, nojaa outoon ideaan: hyperdekoherenssiin.

Mikä ihmeen hyperdekoherenssi? (Ei paniikkia)

Perustiedot ensin. Arjen maailmamme syntyy, kun kvanttisysteemit sekoittuvat dekohorenssissa. Se tekee niistä klassisia meidän silmissä. Tennisrallia ei näy kahdessa paikassa, vaikka elektronit voivatkin.

Nyt twist: entä jos dekohorenssi itsessään tapahtuu ylhäämmällä tasolla? Kvanttifysiikka olisi vain erityinen tasku, jossa syvempi teoria on sekaisin. Sitä emme näe suoraan.

Hyperdekoherenssi on dekohorenssia portaan verran ylempänä.

Vuoden 2018 sulku, joka tukki tien

Ciaran Lee ja John Selby todistivat matemaattisesti: hyperdekoherenssi ei toimi. Teoria rikkoisi jomman kumman säännön.

1. Kausaliteetti – aika etenee menneestä tulevaan ennustettavasti.
2. Puhtaistaminen – puuttuva tieto löytyy järjestelmän ympäristöstä tarkasti.

Heidän "no-go"-teoreettansa huusi: valitse toinen. Molempia et saa.

Hefford ja Wilson löytävät reiän

Älykäs veto. Sen sijaan että yrittäisivät noudattaa molempia, he höllensivät sääntöjä. QBox ei piittaa kausaliteetista. Se on tarkoituksella ei-kausaalinen – aika ei virtaa suuntaan.

Kaunista: puhtaistamista hekin venyttävät. Sen sijaan että jokainen tietoputki veisi yhteen kvanttitilaan, QBox sallii useita. Kuin "punainen" kattaisi magentaa ja korallia – ei vain yhtä sävyä.

Miksi tämä tuntuu järkevältä

"Muuttivatko he säännöt?" Kyllä, ja se on fine.

Kuvittele housut omaan kokoon. Punaisia ei ole. Älä luovuta. Ota magenta. Ongelma ratkeaa. Rajoite ei ollut kiveen hakattu.

Fysiikassa samoin. Kausaliteetti tuntuu pyhältä, mutta ehkä ei tässä mallissa. Puhtaistamista löysäämällä he kaivoivat tilaa.

Miksi tämä kiinnostaa sinua

Ei pelkkää akateemista pyörittelyä. Jos hyperdekoherenssi pitää paikkansa, todellisuus mullistuu.

• Kvantti ei ole pohja. Se on keskikerros.
• Ylhäällä on jotain, joka synnyttää kvantin kuten kvantti synnyttää klassisen.
• Olemme metsästäneet yhtenäistä teoriaa väärältä tasolta.

Fysiikan historia on täynnä sellaisia "aha"-hetkiä. Olemme katsoneet vain yhtä kerrosta isommassa talossa.

Todellinen voitto tässä

Vaikka QBox kaatuisi, Heffordin ja Wilsonin tempaus on iso. He eivät nieleet Lee:n ja Selbyn todistusta "mahdottomuus". Kysyivät: mitkä rajoitteet ovat pakollisia, mitkä vain oletuksia?

Tällainen kyseenalaistus vie tiedettä eteenpäin. Yhtenäinen teoria ei aina piile uudessa hiukkasessa. Joskus se on siinä, kun huomaamme "perusolettamuksen" olevan väärä.

QBox voi olla avain. Tai sivutie. Joka tapauksessa keskustelu elää – ja sitä teoreettinen fysiikka tarvitsee.

Lähde: https://www.popularmechanics.com/science/a71286538/relaxing-a-2018-theory