Jamie Mills
Flest okkar finnst innsæi að veruleikinn ætti bara að vera til sjálfur þegar við erum ekki að horfa. Ef tré fellur í skógi þegar enginn er nálægt til að heyra hrunið titrar loftið samt af hljóðbylgjum, ekki satt? Samt er það erfið tillaga að sanna og sú sem verður hállari þegar þú lítur á hluti sem virðast vera til, en sem við munum aldrei geta fylgst með. Að glíma við spurninguna um hvernig eigi að mæla hið ómælda getur hins vegar hjálpað okkur að sjá hvernig raunveruleikinn er í raun og veru.
Það eru nokkur ríki þar sem náttúrulögmálin sjálf banna okkur að troða. Ekkert getur ferðast hraðar en ljóshraða, sem þýðir að við munum aldrei sjá út fyrir jaðar hins sjáanlega alheims – hámarksfjarlægð sem ljós hefur farið til að ná sjónaukunum okkar frá upphafi alheimsins. Almenn afstæðiskenning reglar að ekkert innan svarthols geti sloppið, svo það er annað bannsvæði (sjá „Hvað er inni í svartholi?“).
En kannski grundvallarmörkin á því sem við getum mælt kemur frá lögmálum skammtaeðlisfræði. Þetta segja okkur að ef við mælum einhvern eiginleika skammtaeindar í dag er ómögulegt að vita hvort við fáum sömu niðurstöðu þegar við mælum hana með sömu uppsetningu á morgun. Í þessum skilningi eru lögmál skammtafræðinnar ekki eins og klassísk hreyfilögmál Isaac Newtons, sem gefa ákveðnar spár (sjá „Þegar hlutirnir eru óheyrilega flóknir“ ). Þess í stað geta þeir aðeins spáð fyrir um hvernig efni hagar sér að meðaltali.
Mælingarvandamálið
Hefðbundin túlkun þessara staðreynda er sú að agnir séu til í skýi margra mögulegra ástanda í einu, lýst með stærðfræðilegri byggingu sem kallast bylgjufall. Hugmyndin er sú að bylgjufallið hrynji aðeins niður í eitt ástand, að vissu marki, við mælingu. Ef svo er, áður en við skoðum það, er raunveruleikinn eins konar þoka möguleika og þekking okkar á honum er í besta falli óskýr.
En ekki eru allir sammála því. Fyrir Vlatko Vedral, eðlisfræðing við háskólann í Oxford, eru það mistök að gera greinarmun á ögn sem fylgir reglum skammtafræðinnar og áhorfanda eða mælitæki sem fylgir lögmálum klassískrar eðlisfræði. Hann telur að á endanum sé allt skammtafræði og við ættum að líta á veruleikann sem eina risastóra, alhliða bylgjuaðgerð.
Ef við viðurkennum að bylgjuaðgerðir séu kjarni raunveruleikans, varpar þetta skammtaeðlisfræði í nýju ljósi. Allt hefur bylgjuvirkni og þau eru öll skammtaflókin hvert við annað, sem þýðir að mæling á einum hefur áhrif á hina. Við getum því ekki hugsað um að mæla einangraða hluti í hefðbundnum vísindalegum skilningi vegna þess að mælitækið og hluturinn sem verið er að mæla hafa alltaf samskipti. Með öðrum orðum, raunveruleikinn eins og við sjáum hann er afrakstur bæði áhorfandans og hlutarins sem er til skoðunar, frekar en einhverra sjálfstæðra raunverulegra sýn á hlutinn, sem virðist handan við okkur. „Þú getur alltaf einangrað kerfi ófullkomlega,“ segir Noson Yanofsky við Brooklyn College í New York. „Það leiðir til þekkingarskorts. Hvort þetta sé í raun takmörkun fer þó eftir sjónarhorni þínu. “Það er aðeins takmörkun ef þú ert að hugsa út frá þessum gömlu hugtökum,” segir Vedral.
Vensla skammtafræði
Margir eðlisfræðingar eru sammála um að það sé erfitt að draga skýra línu á milli lítilla skammtafyrirtækja og stærri klassískra. En skoðanir eru skiptar um nákvæmlega hvernig eigi að túlka skammtasviðið. Carlo Rovelli við Aix-Marseille háskólann í Frakklandi telur að bylgjufallið sé ekki raunverulegur hlutur. Hann hefur verið að vinna að annarri hugmynd sem kallast tengslatúlkun á skammtafræði. Í þessari skoðun er allt sem til er aðeins til í tengslum við aðra hluti, þar á meðal þig. Ögn er til staðar þegar þú mælir hana, en er ekki alltaf til. „Að spyrja hver skriðþungi rafeindarinnar er getur einfaldlega verið tilgangslaus spurning,“ segir hann.
Við getum aldrei sannað hvaða túlkun er rétt, vegna þess að athuganir okkar á skammtaheiminum virðast breyta því. En það geta verið leiðir til framfara. Rovelli heldur því fram að við getum notað mismunandi túlkanir til að skýra núverandi þrautir í eðlisfræði. Hann grunar til dæmis að hans Venslaskoðun gæti hjálpað til við að samræma tvær frægu ósamrýmanlegar stoðir nútíma eðlisfræði: skammtafræði og almenn afstæðiskenning. Ef það gerist er það góð ástæða til að styðja það.
Þá er möguleiki á því – þótt lítill sé – að einn daginn finnum við leið til að sjá inn í skammtaþokuna án þess að hrynja öldufallið. Ef lögmál eðlisfræðinnar segja að eitthvað sé ómögulegt, þá gildir það bara svo lengi sem lögmálin sjálf gilda. Dýpri útgáfa af skammtafræði gæti komið og gert hið ómögulega mögulegt. En Vedral er ekki að halda niðri í sér andanum um að ákveðinn, fyrirsjáanlegur heimur muni birtast aftur. „Þetta verður líklega enn skrítnara,“ segir hann.
