Tässä on jotain hullua pohdittavaa.
Kuvittele tämä: Pidät kädessäsi atomia – yhtä pientä atomia – ja saat sen olemaan kahdessa paikassa samaan aikaan. Kyseessä on kvanttiylkkäisyys, ja se on yksi niistä asioista, jotka kuulostavat täysin järjettömiltä, kunnes muistat, että atomit tekevät juuri näin koko ajan, kun et katso.
Pudota se nyt.
Mitä tapahtuu?
Juuri tätä fyysikoiden ryhmä on äskettäin testannut, ja rehellisesti sanottuna? Löytö on samanaikaisesti ilmeinen ja absoluuttisen kiehtova.
Fysiikan kaksi kuningasta (jotka eivät tule toimeen)
Selitän, miksi tämä koe on merkittävä, sillä se liittyy kahteen tieteen suurimpaan teemaan, jotka eivät tule toimeen keskenään.
Toisella puolella on kvanttimekaniikka – teoria, joka selittää atomien ja hiukkasten käyttäytymisen. Se on outoa, vastaintuitiivista ja toimii upeasti. Hiukkaset voivat olla useissa tiloissa yhtä aikaa. Ne voivat tunkeutua seinien läpi. Ne voivat olla yhteydessä toisiinsa tavoilla, jotka tekivät jopa Einsteinille epämukavaa (hän kutsui sitä kuuluisasti ”kaukaisiksi aavevaikutuksiksi”).
Toisella puolella on Einsteinin painovoimateoria – yleinen suhteellisuusteoria. Tämä teoria selittää, miksi esineet putoavat, miten planeetat kiertävät ja miksi aika kulkee eri tavalla riippuen nopeudestasi tai etäisyydestäsi massiiviseen kappaleeseen. Se on elegantti, se on osoitettu oikeaksi lukemattomia kertoja, ja se kuvaa maailmankaikkeutta kosmisella tasolla.
Ongelma on tämä: nämä kaksi teoriaa vihjaavat toisiaan.
Tarkoitan, etteivät ne todellisuudessa vihjaa toisiaan – se olisi typerää – mutta fyysikot ovat yrittäneet lähes vuosisadan ajan yhdistää ne yhdeksi yhtenäisteoriaksi, eikä kukaan ole onnistunut siinä vielä. Molemmat toimivat täydellisesti omilla alueillaan, mutta heti kun yrität soveltaa molempia samaan aikaan, asiat hajoavat.
Se on kuin olisi kaksi ystävää, jotka ovat yksinään mahtavia, mutta muuttuvat täydelliseksi katastrofiksi, kun he ovat samassa huoneessa.
Mitä nämä tutkijat oikeasti tekivät?
Science Advances -lehdessä julkaistun kokeen johtivat Ben-Gurion-yliopiston Negevissä, Ulmin yliopiston ja Oxfordin yliopiston tutkijat – mukana legendaarinen Roger Penrose, joka on kirjaimellisesti voittanut fysiikan Nobel-palkinnon.
He rakensivat jotain, mitä kutsutaan kvantti-Galileo-interferometriseksi. Tiedän, tiedän – paljon hienoja sanoja. Tässä on yksinkertainen versio:
He ottivat rubidiumatomipilviä (erittäin kylmiä, lähes absoluuttisen nollapisteen lämpötilassa) ja jakoivat jokaisen atomin kvantti-aallon kahteen erilliseen polkuun. Toinen polku pysyi paikallaan, pidettynä hallituilla magneettikentillä. Toinen polku sai pudota vapaasti, kuin ilmaan heitetty pallo.
Sitten – tässä on hieno osa – he toivat nämä kaksi polkua takaisin yhteen ja tarkkailivat, miten aallot interferoivat keskenään.
Ajattele sitä kuin pudottaisi kaksi kiveä lampiin hieman eri aikoina ja katsoisit, miten renkaat vuorovaikuttavat. Näiden renkaiden ero kertoo sinulle jotain siitä, mitä kullekin kivelle tapahtui sen pienen matkan aikana.
Ekvivalenssiperiaate saa kvanttipäivityksen
Tässä kohtaa Einstein tulee takaisin kuvaan.
Einsteinin ekvivalenssiperiaate on yksi hänen