Så här är något galet att tänka på.
Föreställ dig detta: Du håller i en atom – en enda, liten atom – och du gör något som får den att existera på två platser samtidigt. Det är kvantöverlagring, och det är en av de saker som låter helt vansinnigt tills du kommer ihåg att atomer faktiskt gör detta hela tiden när du inte tittar.
Släpp den nu.
Vad händer?
Det är precis vad ett team av fysiker just testade, och ärligt talat? Svaret de fann är både självklart och absolut fascinerande på samma gång.
Fysikens två kungar (som inte kommer överens)
Låt mig förklara varför detta experiment är viktigt, eftersom det involverar två av de största sakerna inom hela vetenskapen som inte leker fint tillsammans.
Å ena sidan har du kvantmekaniken – teorin som förklarar hur atomer och små partiklar beter sig. Den är konstig, kontraintuitiv och fungerar vackert. Partiklar kan vara i flera tillstånd samtidigt. De kan tunneln genom väggar. De kan vara sammankopplade på sätt som gör Einstein själv obekväm (han kallade det berömt för ”spöklik verkan på avstånd”).
Å andra sidan har du Einsteins gravitationsteori – allmän relativitetsteori. Detta är teorin som förklarar varför saker faller, hur planeter kretsar och varför tiden rör sig olika beroende på hur snabbt du rör dig eller hur nära du är ett massivt objekt. Den är elegant, den har bekräftats rätt otaliga gånger och den beskriver universum på kosmisk skala.
Här är problemet: dessa två teorier hatar varandra.
Jag menar, de hatar inte faktiskt varandra – det är dumt – men fysiker har ägnat nästan ett århundrade åt att försöka kombinera dem till en enhetlig teori, och ingen har lyckats ännu. De fungerar perfekt inom sina egna domäner, men i det ögonblick du försöker tillämpa båda samtidigt, bryter allt samman.
Det är som att ha två vänner som är fantastiska var för sig men som blir en total katastrof när de är i samma rum tillsammans.
Vad gjorde dessa forskare egentligen?
Experimentet, publicerat i Science Advances, leddes av forskare från Ben-Gurion University of the Negev, Ulms universitet och Oxfords universitet – inklusive den legendariske Roger Penrose, som bokstavligen har vunnit ett Nobelpris för sitt arbete inom fysik.
De byggde något som kallas ett kvant-Galileo-interferometer. Jag vet, jag vet – det är mycket fina ord. Men här är den enkla versionen:
De tog moln av rubidiumatomer (superkalla, nästan till absoluta nollpunkten) och delade varje atoms kvantvåg i två separata vägar. En väg stannade kvar, hållen på plats av noggrant kontrollerade magnetfält. Den andra vägen fick falla fritt, som en boll du har kastat upp i luften.
Sedan – här är den coola delen – förde de tillbaka de två vägarna och observerade hur vågorna interfererade med varandra.
Tänk dig att du släpper två småsten i en damm vid lite olika tidpunkter och ser hur krusningarna interagerar. Skillnaden i dessa krusningar berättar något om vad som hände med varje sten under dess lilla resa.
Ekvivalensprincipen får en kvantuppgradering
Nu kommer Einstein tillbaka in i bilden.
Einsteins ekvivalensprincip är en av grundpelarna i hans gravitationsteori. Grundidén är vackert enkel: gravitation och acceleration är omöjliga att skilja åt. Om du befinner dig i ett slutet rum kan du inte avgöra om du känner tyngd för att du står på jorden eller för att rummet accelereras genom rymden. En person i fritt fall känner sig viktlös, oavsett deras massa.
Denna princip har testats om och om igen med vanliga, vardagliga objekt, och den har alltid hållit.
Men här är frågan dessa forskare ställde: fungerar den fortfarande när ditt ”objekt” egentligen inte är på en plats