Един от най-странните аспекти на квантовата механика е заплитането, тъй като две заплетени частици влияят една върху друга на огромни разстояния, което на пръв поглед нарушава основния физически принцип на местността: това, което се случва в определен момент от космоса, може да засегне само точки в близост. Но какво, ако местността - и самото пространство - в крайна сметка не е всичко толкова фундаментално? Джордж Масър изследва възможните последици от това в новата си книга Spooky Action at a Distance. (Алберт Айнщайн нарече квантовото заплитане „зловещо действие на разстояние“).
Когато философът Дженан Исмаил беше на десет години, баща й, професор, роден в Ирак в университета в Калгари, купи голям дървен кабинет на търг. След като рови през него, тя се натъкна на стар калейдоскоп и се зарадва. Експериментира с него с часове и разбра как работи. „Не казах на сестра си, че съм го намерила, защото се страхувах, че тя ще го вземе“, спомня си тя.
Когато надникнете в калейдоскопа и завъртите тръбата, многоцветните фигури започват да цъфтят, да се въртят и да се обединяват по привидно напълно необясним и непредсказуем начин, сякаш имат отдалечен ефект един на друг от разстояние. Но колкото повече им се възхищавате, толкова повече забелязвате модели в движението им. Формите в противоположните краища на вашето зрително поле се променят в унисон и тази симетрия ви позволява да разберете какво наистина се случва: тези форми не са физически предмети, а изображения на предмети - парчета стъкло, които се въртят вътре в огледална тръба.
„Има едно парче стъкло, което се появява излишно в различни части на пространството“, казва Исмаел. „Ако се съсредоточите върху общото обхващащо пространство, физическото описание на триизмерен калейдоскоп би било доста проста причинно-следствена история. Има парче стъкло, то се отразява в огледалата и т.н. Погледнато в реалността, калейдоскопът вече не е загадка, въпреки че все още изненадва.
Десетилетия по-късно, подготвяйки се за беседа за квантовата физика, Исмаил си спомни калейдоскопа и купи чисто нова лъскава медна тръба в кадифена кутия. Той се превърна в нея, както се бе утвърдило, като метафора за нелоялност във физиката. Може би частици в опити за заплитане или галактики в далечни галактически граници се държат странно, тъй като те представляват проекции - вторични творения, в известен смисъл - съществуващи в съвсем различен регион на обекти.
„В случая с калейдоскопа знаем какво трябва да правим: трябва да видим цялата система; трябва да видим как се създава образът на космоса, казва Исмаил. - Как да се изгради аналог на това за квантовите ефекти? За да направите това, трябва да видите космоса, който познаваме - всекидневния космос, в който измерваме събития, разположени в различни части на Космоса, като неразривна структура. Може би, когато погледнем двете части, виждаме едно и също събитие. Ние взаимодействаме с един и същ елемент на реалността в различни части на пространството."
Заедно с други, тя поставя под въпрос предположението, следвано от почти всеки физик и философ след Демокрит, че пространството е най-дълбокото ниво на физическата реалност. Точно както сценарият за пиеса описва действията на актьорите на сцената, но предхожда сцената, законите на физиката традиционно приемат съществуването на пространство за даденост. Ние знаем днес, че Вселената е нещо повече от просто неща в космоса. Явлението нелокалност прескача пространството; няма място, където е ограничено. Тя се проявява на нивото на реалността, по-дълбоко от пространството, където понятието за разстояние вече няма значение, където далечните неща сякаш са наблизо, сякаш едно и също нещо се появява на повече от едно място, като многобройни изображения на едно парче стъкло в калейдоскоп.
Когато мислим за термини на това ниво, връзките между субатомните частици на лабораторна пейка, вътре и извън черна дупка и между противоположните части на Вселената вече не изглеждат толкова страховити. Майкъл Хелър, физик, философ и богослов от Папската теологична академия в Краков, Полша, казва: „Ако се съгласите, че физиката е в основата си нелокална, тогава е съвсем естествено, тъй като две частици, които са далеч една от друга, се намират на едно основно неместно ниво. За тях пространството и времето нямат значение. Едва когато се опитвате да визуализирате тези явления от космическа перспектива - което е простимо, тъй като сме свикнали да мислим по този начин - те объркват нашето разбиране.
Промоционално видео:
Идеята за дълбоко ниво изглежда естествена, защото в края на краищата физиците винаги са се стремяли към нея. Винаги, когато не можеха да разберат определени аспекти на нашия свят, те приемаха, че все още не са стигнали до края на всичко. Те мащабират и видяха строителните блокове. Че течната вода може да заври или замръзне е някак загадъчна. Но тези трансформации имат смисъл, ако представяме течното, газообразно и твърдо състояние не като елементарни вещества, а като различни форми на едно основно вещество.
Аристотел е считал различните водни състояния за различни въплъщения на така наречената първична материя, а атомистите - безгрижно - смятали, че атомите са пренаредени в по-твърди или свободни структури. Масово тези градивни вещества придобиват свойства, които индивидуално липсват. По същия начин пространството може да се състои от части, които сами по себе си не са пространствени. Тези части също могат да бъдат разглобени и сглобени в непространствени структури, като тези, които намекват за черни дупки и Големия взрив.
„Космическото време не може да бъде фундаментално“, казва теоретикът Нима Аркани-Хамед. "Тя трябва да бъде направена от нещо по-просто."
Това мислене напълно обръща физиката. Нелокалността вече не е загадка; тя е реалност, а местността се превръща в истинската загадка. Когато вече не можем да приемаме пространство за даденост, трябва да обясним какво е и от какво възниква, независимо или в процеса на обединяване с времето.
Очевидно изграждането на пространство няма да бъде толкова лесно, колкото сливането на молекули в течност. Какви могат да бъдат нейните градивни елементи? Обикновено казваме, че строителните блокове трябва да са по-малки от нещата, които ги съставят. Ако сглобите подробна Айфелова кула от клечки за зъби, няма да се налага да обяснявате, че клечките за зъби са по-малки от кулата.
Но когато става дума за космоса, няма „по-малко“, защото самият размер е пространствено понятие. Строителните блокове не могат да предшестват пространството, ако трябва да ги обясни. Те не трябва да имат нито размер, нито място; те трябва да бъдат навсякъде, навсякъде във Вселената и никъде по едно и също време, за да не могат да се пъхат. Какво означава липсата на позиция за нещо? Къде ще бъде тя? „Когато говорим за изтичащото пространство-време, то трябва да излезе извън някаква рамка, от която сме много далеч“, казва Аркани-Хамед.
В западната философия царството извън космоса традиционно се смята за царство извън физиката - мястото на Божието присъствие в християнската теология. В началото на 18 век „монадите“на Готфрид Лайбниц - които той представя като примитивни елементи на Вселената - съществуват, подобно на Бог, извън пространството и времето. Неговата теория беше стъпка към нововъзникващото пространство-време, но остана в областта на метафизиката, като беше слабо свързана със света на конкретните неща. Ако физиците успеят да обяснят възникващото пространство, те ще трябва да разработят своя собствена концепция за липсата на пространство.
Айнщайн предвиждаше тези трудности. "Може би … по принцип трябва да изоставим пространствено-времевия континуум", пише той. - Напълно е възможно да си представим, че човешката изобретателност един ден ще намери методи, които ще направят този път възможен. В момента обаче такава програма изглежда като опит за дишане в празно пространство “.
Джон Уилър, известен теоретик на гравитацията, предположи, че космическото време е конструирано от "прегеометрия", но призна, че това е просто "идея заради идеята". Дори Аркани-Хамед споделя съмненията си: „Тези проблеми са много сложни. Невъзможно е да ги обсъдим на езика, на който сме свикнали “.
Това, което кара Аркани-Хамед и неговите колеги да продължи, е да намери вида начините, които Айнщайн описа - начини за описание на физиката при липса на пространство, дишане във вакуум. Той обяснява тези опити от гледна точка на историята: „Повече от 2000 години хората задават въпроси за дълбоката природа на пространството и времето, но те са били преждевременни. Най-накрая стигнахме в епоха, в която можете да зададете тези въпроси и се надявате да получите някои смислени отговори “.
Въз основа на материали от Gizmodo
Иля Кел
