Det her er sgu ret vildt

Lad mig stille dig et spørgsmål.

Hvad nu hvis du kunne tage én enkelt atom — en lillebitte en — og få den til at eksistere to steder på samme tid? Det er kvantemekanik, og det lyder som ren heksekunst. Men sandheden er, at atomer gør sådan noget hele tiden. Når vi ikke kigger.

Ret skørt, ikke?

Okay, ny tanke.

Hvad sker der, hvis du slipper den?

Fysikken har to storebrødre — og de kan ikke enes

Der er to kæmpe teorier i fysikken. Begge virker fantastisk. Begge er blevet bevist rigtige igen og igen.

Den første er kvantemekanik. Den forklarer, hvordan atomer opfører sig. Partikler kan være flere steder på én gang. De kan tunnele gennem vægge. De kan være forbundet på måder, der fik Einstein selv til at klø sig i hovedet.

Den anden er Einsteins tyngdekraftsteori — almen relativitet. Den forklarer, hvorfor ting falder. Hvorfor planeter kredser. Hvorfor tid går langsommere, når du bevæger dig hurtigt eller står tæt på noget massivt.

Problemet?

De to teorier vil ikke snakke sammen.

Fysikere har prøvet at forene dem i næsten hundrede år. Ingen har knækket koden. De virker begge perfekt hver for sig. Men så snart du prøver at bruge dem samtidig, går det galt.

Det er som at have to venner, der begge er skidegode alene — men som bliver til kaos, så snart de er i samme rum.

Så hvad lavede forskerne?

En gruppe fysikere fra Ben-Gurion University of the Negev, University of Ulm og University of Oxford — heriblandt den legendariske Nobelprisvinder Roger Penrose — byggede noget, de kalder en kvantegalileisk interferometer.

Ja, det er mange fancy ord. Her er den enkle version:

De tog skyer af rubidium-atomer. Kølede dem ned til næsten absolut nul. Delte hvert atoms kvantebølge i to separate stier. Én sti blev holdt på plads af magnetfelter. Den anden fik lov at falde frit.

Og så — det smarte — bragte de de to stier sammen igen og målte, hvordan bølgerne interfererede med hinanden.

Tænk på det som at slippe to sten i en sø med lidt mellemrum. Bølgerne mødes. Mønstret fortæller dig noget om, hvad der skete undervejs.

Einsteins princip — nu med kvanteopgradering

Her kommer Einstein ind i billedet igen.

Einsteins ækvivalensprincip er fundamentet i hans tyngdekraftsteori. Kort fortalt: Tyngdekraft og acceleration kan ikke skelnes fra hinanden. Hvis du sidder i et lukket rum, kan du ikke mærke forskel på, om du vejer, fordi du står på Jorden — eller fordi rummet bliver skubbet fremad i rummet.

Det princip er blevet testet med almindelige objekter. Det holder altid.

Men her er spørgsmålet: Gælder det stadig, når dit "objekt" slet ikke befinder sig ét sted? Når det er en kvantebølge, der eksisterer to steder samtidig?

Det var præcis, hvad forskerne ville vide.

De slap ikke en bold. De slap noget, der filosofisk set var to steder på én gang.

Og resultatet?

Ja.

Den kvantefase, de målte, matchede præcis, hvad man ville forvente, hvis man anvendte Einsteins ækvivalensprincip på et kvanteobjekt.

Hvorfor skal du overhovedet bekymre dig?

Okay, nogle forskere tabte atomer i et fancy apparat, og Einstein viste sig at have ret igen. Så what?

Faktisk: Det her er ret stort.

Vi har stadig ikke én samlet teori, der forener kvantemekanik og tyngdekraft. Der er kandidater — strengteori, loop kvantegravitation — men ingen har knækket koden endnu. Én grund: Vi mangler eksperimentelle data fra det område, hvor de to verdener mødes.

Det her eksperiment giver os den første rigtige kig ind i det terræn.

Professor Ron Folman, der ledte studiet, sagde det godt: "Dette er et unikt paper, der kombinerer et hårdt eksperiment med en vidtrækkende teoretisk fortolkning om et af de mest fundamentale spørgsmål i fysikken."

Professor Vlatko Vedral fra Oxford tilføjede: "Det her eksperiment skubber kvantemekanikken ud i et af sine mest fascinerende grænseland — tyngdekraften."

Vel, citatet blev klippet af. Men vi kan nok gætte slutningen. Det viser, at kvantemekanikken ikke bryder sammen, bare fordi tyngdekraften bliver involveret. I hvert fald ikke her.

Hvad betyder det for fremtiden?

Jeg kan ikke påstå, at det her eksperiment løste alt. Vi er stadig milevidt fra en samlet teori om alting.

Men eksperimenter som dette er de små brødkrummer. Hver gang vi skubber grænsen mellem kvante og klassisk, mellem småt og stort — lærer vi noget nyt.

Indtil videre fortæller universet os, at begge vores "bedste" teorier indeholder mere sandhed, end vi nogle gange vil indrømme. Selv når de er i samme rum.

Så næste gang nogen siger, at fysikken har styr på det hele?

Fortæl dem, at vi stadig ikke kan få Einstein og kvantemekanik til at blive venner.

Men hey — i det mindste ved vi nu, at de er villige til at være i samme rum.

Kilde: Science Daily