Neden daha fazla fizikçi uzay ve zamanın “illüzyon” olduğunu düşünmeye başlıyor?

Geçen Aralık ayında, Nobel Fizik Ödülü, 80 yılı aşkın süredir bilinen bir kuantum fenomeninin deneysel olarak doğrulanması için verildi: dolaşıklık. Albert Einstein ve işbirlikçilerinin 1935’te tasarladığı gibi, kuantum nesneleri, büyük mesafelerle ayrılmış olsalar bile gizemli bir şekilde ilişkili olabilir. Ancak fenomen kulağa tuhaf gelse de, bu eski fikir neden hala fizikteki en prestijli ödülü hak ediyor?

Tesadüfen, son Nobel ödüllülerin Stockholm’de onurlandırılmasından sadece birkaç hafta önce, Harvard, MIT, Caltech, Fermilab ve Google’dan seçkin bilim adamlarından oluşan farklı bir ekip, Google’ın kuantum bilgisayarında yorumlanabilen bir operasyon gerçekleştirdiklerini bildirdi. bir delik olarak. kurtlu Solucan delikleri, uzayda ve zamanda bir kısayol görevi görebilen ve bilimkurgu hayranları tarafından sevilen evrendeki tünellerdir ve bu son deneyde gerçekleştirilen tünel yalnızca bir 2D evren oyununda var olsa da, gelecekteki araştırmalar için bir dönüm noktası olabilir. fiziğin en ileri noktasında. .

Ama dolaşıklık neden uzay ve zamanla ilişkilidir? Ve gelecekteki fizik buluşları için nasıl önemli olabilir? Doğru anlaşıldığında, dolaşıklık kavramı, filozofların dediği gibi, evrenin “tek boyutlu” olduğu ve evrendeki her şeyin, temel düzeyde, birleşik bir bütünün parçası olduğu anlamına gelir. Temel gerçekliğinin dalga terimleriyle açıklanması kuantum mekaniğinin tanımlayıcı bir özelliğidir ve monadik evren küresel bir işlev gerektirir. Onlarca yıl önce, Hugh Everett ve Dieter Zeh gibi araştırmacılar, günlük hayatımızın gerçekliğinin böylesine kapsamlı bir kuantum-mekanik tanımdan nasıl ortaya çıkabileceğini gösterdiler. Ancak Leonard Susskind veya Sean Carroll gibi araştırmacılar, bu gizli kuantum gerçekliğinin yalnızca maddeyi değil, aynı zamanda uzay ve zamanın dokusunu da nasıl açıklayabileceği konusunda ancak şimdi fikirler geliştiriyor.

Dolaşıklık, başka bir tuhaf kuantum fenomeninden çok daha fazlasıdır. Hem kuantum mekaniğinin dünyayı bir araya getirmesinin hem de bu temel birliği birçok ayrı şey olarak deneyimlememizin ardındaki eylem ilkesidir. Aynı zamanda, klasik gerçeklikte yaşıyormuş gibi görünmemizin nedeni de dolaşıklıktır. O – kelimenin tam anlamıyla – dünyaların yapıştırıcısı ve yaratıcısıdır. Dolaşma, iki veya daha fazla bileşenden oluşan nesneler için geçerlidir ve bu bileşen nesnelere “gerçekten olabilecek her şey” şeklindeki kuantum ilkesi uygulandığında ne olduğunu açıklar. Buna göre, dolaşıklık durumu, bileşen nesnenin bileşenlerinin aynı genel sonucu üretebileceği tüm olası kombinasyonların üst üste binmesidir. Yine, dolaşıklığın gerçekte nasıl çalıştığını açıklamaya yardımcı olabilecek şey, kuantum alanının dalgalı doğasıdır.

Fırtınalı bir günde tamamen sakin bir cam denizi hayal edin. Şimdi kendinize sorun, iki ayrı dalga modelini üst üste bindirerek böyle bir seviye nasıl elde edilebilir? Bir olasılık, iki tamamen düz yüzeyin üst üste bindirilmesinin yine tamamen düz bir sonuca yol açmasıdır. Ancak düz bir yüzeyin ortaya çıkabileceği başka bir olasılık, iki özdeş dalga modelinin, bir modelin dalga tepelerinin diğerinin dalga oluklarını ortadan kaldıracağı ve tersi şekilde, birbirinin üzerine yarım bir salınım döngüsü ile üst üste bindirilmesidir. Vitrözün çevresini incelersek, bu iki şişkinliğin sonucu olduğu için, tek tek tümseklerin düzenini anlamamız mümkün olmazdı. Dalgalardan bahsettiğimizde tamamen sıradan görünen şey, rekabet halindeki gerçekliklere uygulandığında daha da tuhaf sonuçlar doğurur. Komşunuz size iki kedisi olduğunu, biri canlı, diğeri ölü olduğunu söylerse, bu, ya birinci ya da ikinci kedinin öldüğü ve geri kalan kedinin canlı olduğu anlamına gelir – bu, evcil hayvanları tanımlamanın garip ve ürkütücü bir yolu olur ve hangisinin şanslı olduğunu bilemeyebilirsin, ama komşunun sürüklenmesine kapılacaksın. Kuantum aleminde öyle değil. Kuantum mekaniğinde, aynı ifade, iki kedinin, birinci kedi canlı, ikincisi ölü ve birinci kedi ölü iken diğeri yaşarken, ama aynı zamanda her iki kedinin de yarı yarıya olduğu olasılıklar da dahil olmak üzere, durumların bir süperpozisyonunda birleştiğini gösterir. canlı ve yarı ölü ya da birinci kedinin üçte biri hayattayken, ikinci kedilerin toplamı kaybedilen hayatın üçte ikisini oluşturuyor. Nicel bir kedi çiftinde, tek tek hayvanların kaderi ve koşulları, bütün durumunda tamamen ortadan kalkar. Aynı şekilde, kuantum evreninde de bireysel nesneler yoktur. Var olan her şey tek bir “bir” olarak birleştirilir.

Kuantum dolaşıklık, keşfedilecek yepyeni, geniş bir alanı ortaya çıkarıyor. Bilim için yeni bir temel tanımlar ve parçacık fiziği veya sicim teorisi yerine kuantum kozmolojisi üzerine inşa etmek için her şeyin teorisi arayışımızı alt üst eder. Fakat fizikçiler için böyle bir yaklaşım benimsemek ne kadar gerçekçi? Şaşırtıcı bir şekilde, bu sadece gerçekçi değil – gerçekten yapıyorlar. Kuantum yerçekiminin ön saflarındaki araştırmacılar, dolaşıklığın bir sonucu olarak uzay-zamanı yeniden düşünmeye başlıyor. Artan sayıda bilim adamı, araştırmalarını evrenin ayrılmazlığına dayandırmaya başladı. Bu yaklaşımı benimseyerek, uzay ve zamanı en sonunda, temelinin derinliklerinde, gerçekten anlayabileceklerine dair umutlar yüksektir.

Uzay dolaşıklıkla bir arada tutuluyor, fizik uzay ve zamanın ötesindeki soyut nesnelerle veya evrensel Everett dalga fonksiyonu tarafından temsil edilen olasılıklar uzayıyla tanımlanıyor veya evrendeki her şey tek bir kuantum nesnesine indirgeniyor – tüm bu fikirler ayırt edici bir ortak noktayı paylaşıyor. monizmin tadı. Şu anda, bu fikirlerden hangisinin fiziğin geleceğini belirleyeceğini ve hangisinin sonunda yok olacağını yargılamak zor. İlginç olan, fikirler başlangıçta sicim teorisi bağlamında geliştirilmiş olsa da, sicim teorisini geride bırakmış gibi görünüyorlar ve sicimler artık en son araştırmalarda rol oynamıyor. Artık ortak nokta, uzay ve zamanın artık gerekli olmadığı gibi görünüyor. Çağdaş fizik, önceden var olan bu arka planda ortaya konulan şeyleri sürdürmek için uzay ve zamanla başlamaz. Bunun yerine, uzay ve zaman kendilerini daha temel bir projektör gerçekliğinin ürünleri olarak görüyor. Princeton Institute for Advanced Study’de sicim teorisyenlerinin öncülerinden Nathan Cyberg, “Uzay ve zamanın illüzyon olduğundan neredeyse eminim. daha karmaşık bir şey.” Dahası, ortaya çıkan uzay zamanlarını öneren çoğu senaryoda, dolaşıklık birincil rolü oynar. Bilim filozofu Rasmus Yaxland’ın işaret ettiği gibi, bu nihai olarak evrende artık bireysel nesnelerin olmadığı anlamına gelir; Her şeyin diğer her şeyle bağlantılı olduğu: “Dünya ilişki kurarken dolaşıklığı kucaklamak, ayrılma olasılığından vazgeçmek pahasına gelir. Ama belki de bu adımı atmaya istekli olanlar, onu kuran temel ilişki için dolaşıklığa bakmalılar.” bu dünyayı (ve belki de tüm diğer dünyayı) potansiyel olarak şekillendirecek.” Böylece uzay ve zaman ortadan kalktığında ortaya birleşik bir tane çıkıyor.

Hachette Kitap Koleksiyonu

Aksine, kuantum birciliği perspektifinden bakıldığında, kuantum yerçekiminin bu tür akıllara durgunluk veren sonuçları çok uzakta değil. Zaten Einstein’ın genel görelilik kuramında uzay artık durağan bir faz değildir. Aksine, madde kütlelerinin ve enerjisinin kaynağıdır. Alman filozof Gottfried W. Leibniz’in görüşüne çok benzer şekilde, şeylerin göreceli düzenini tanımlar. Şimdi, niceliksel birime göre geriye tek bir şey kalıyorsa, düzenlenecek ya da düzenlenecek hiçbir şey kalmamıştır ve sonuçta bu temel betimleme düzeyinde mekan kavramına artık ihtiyaç kalmamıştır. O, uzayı, zamanı ve maddeyi meydana getiren tek bir kuantum evreni olan “Bir”dir.

Leonard Susskind, kuantum bilgi bilimindeki araştırmacılara yazdığı açık bir mektupta cesurca iddia etti: Genel görelilik, kuantum mekaniğinden başka bir şey değildir; gerçekten öyleydi. Tamamen anlaşılır. Sean Carroll’ın işaret ettiği gibi, “Yerçekimi muhtemelen ölçmek için yanlıştı ve uzay-zaman başından beri kuantum mekaniğinde gizleniyor.” Carroll, blogunda gelecek için “yerçekimini ölçmek yerine, belki de kuantum mekaniğini ölçmeye çalışmalıyız. Ya da daha doğru ama daha az heyecan verici bir şekilde,” yerçekimini kuantum mekaniğinin içinde bulmalıyız. uzay ve zamanda meydana gelmeyen, ancak daha temel bir görüntüleme cihazı gerçekliğinde meydana gelen bir teori, kuantum yerçekiminin keşfindeki birçok çıkmazdan kaçınılabilirdi. antik çağda kucaklanan, Orta Çağ’da zulüm gören, Rönesans’ta yeniden canlanan, Romantizm’de onarılan bin yıllık felsefe – erken dönem Everett ve Zee, kısa kesen etkili kuantum öncüsü Niels Bohr’un yorumuna bağlı kalmak yerine onlara atıfta bulunurlardı. Kuantumu bir araca dönüştürerek, gerçekliğin temellerinin gizemini çözme yolunda olacağız.

Dan uyarlandı Bir: Eski bir fikir fiziğin geleceğini nasıl elinde tutuyor? Heinrich Bass tarafından. Telif Hakkı © 2023. Hachette Book Group, Inc.’in bir baskısı olan Basic Books’tan edinilebilir. Tüm hakları saklıdır.