Shutterstock

ลองนึกภาพเปิดกระดาษสุดสัปดาห์และดูหน้าปริศนาสำหรับซูโดกุ คุณใช้เวลาช่วงเช้าของคุณไขปริศนาตรรกะนี้ เพียงเพื่อจะตระหนักว่าในช่วงสองสามช่องสุดท้ายไม่มีทางที่จะจบมันได้อย่างสม่ำเสมอ

“ฉันคงทำพลาดไป” คุณคิด ดังนั้นคุณลองอีกครั้ง คราวนี้เริ่มจากมุมที่คุณไม่สามารถทำเสร็จและกลับไปทำอย่างอื่นได้ แต่สิ่งเดียวกันก็เกิดขึ้นอีกครั้ง คุณเหลือช่องสี่เหลี่ยมสองสามช่องสุดท้ายและพบว่าไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่สอดคล้องกัน

การหาลักษณะพื้นฐานของความเป็นจริงตามกลศาสตร์ควอนตัมก็เหมือนกับซูโดกุที่เป็นไปไม่ได้ ไม่ว่าเราจะเริ่มต้นด้วยทฤษฎีควอนตัมที่จุดใด เราก็มักจะจบลงด้วยปริศนาที่บังคับให้เราต้องคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการทำงานของโลกโดยพื้นฐาน (นี่คือสิ่งที่ทำให้กลศาสตร์ควอนตัมสนุกมาก)

ผมขอพาคุณไปทัวร์สั้นๆ ผ่านสายตาของนักปรัชญา ของโลกตามกลศาสตร์ควอนตัม

1. การกระทำที่เหมือนผีในระยะไกล

เท่าที่เราทราบ ความเร็วของแสง (ประมาณ 300 ล้านเมตรต่อวินาที) เป็นขีดจำกัดความเร็วสูงสุดของจักรวาล อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เยาะเย้ยชื่อเสียงของระบบทางกายภาพที่มีอิทธิพลต่อกันและกันเร็วกว่าสัญญาณแสงที่สามารถเดินทางระหว่างพวกเขาได้

ย้อนกลับไปในปี 1940 Einstein เรียกสิ่งนี้ว่า “การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล” เมื่อกลศาสตร์ควอนตัมดูเหมือนจะทำนายเหตุการณ์ที่น่าสยดสยองได้ก่อนหน้านี้ เขาแย้งว่าทฤษฎีนี้ต้องยังไม่เสร็จสิ้น และทฤษฎีที่ดีกว่าบางทฤษฎีก็สามารถบอกเล่าเรื่องราวจริงได้

เรารู้ว่าวันนี้ไม่น่าเป็นไปได้มากที่จะมีทฤษฎีใดที่ดีกว่านี้ และถ้าเราคิดว่าโลกประกอบด้วย "สิ่งของ" ที่มีการกำหนดอย่างชัดเจนและเป็นอิสระ โลกของเราจะต้องเป็นโลกที่อนุญาตให้มีการกระทำที่เหมือนผีในระยะประชิดระหว่างสิ่งของเหล่านี้ได้

2. คลายการยึดเกาะความเป็นจริง

“จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจาก 'สิ่งของ' ที่มีการกำหนดอย่างชัดเจนและเป็นอิสระ” ฉันได้ยินคุณพูด “ถ้าอย่างนั้นเราจะหลีกเลี่ยงการกระทำอันน่าสยดสยองนี้ได้ไหม”

ใช่เราทำได้ และหลายคนในชุมชนฟิสิกส์ควอนตัมก็คิดแบบนี้เช่นกัน แต่นี่จะไม่เป็นการปลอบใจสำหรับไอน์สไตน์

ไอน์สไตน์มีการอภิปรายเป็นเวลานานกับเพื่อนของเขา Niels Bohr นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก เกี่ยวกับคำถามนี้ บอร์แย้งว่าเราควรเลิกล้มความคิดเรื่องโลกที่มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน เพื่อที่เราจะสามารถหลีกเลี่ยงการกระทำอันน่าสยดสยองได้ในระยะไกล ในมุมมองของบอร์ โลกไม่มีคุณสมบัติที่แน่นอน เว้นแต่เราจะพิจารณาดู เมื่อเราไม่ได้มองดู บอร์คิดว่า โลกที่เรารู้อยู่นั้นไม่มีอยู่จริง

แต่ไอน์สไตน์ยืนยันว่าโลกนี้ต้องถูกสร้างขึ้น บางสิ่งบางอย่าง ไม่ว่าเราจะมองหรือไม่ก็ตาม ไม่อย่างนั้นเราก็ไม่สามารถพูดคุยกันเกี่ยวกับโลกได้ วิทยาศาสตร์ก็เช่นกัน แต่ไอน์สไตน์ไม่สามารถมีทั้งโลกที่เป็นอิสระและชัดเจน และไม่มีการกระทำที่น่ากลัว...หรือเขาทำได้?

3. กลับสู่อนาคต

การอภิปรายของ Bohr-Einstein เป็นเรื่องที่คุ้นเคยพอสมควรในประวัติศาสตร์กลศาสตร์ควอนตัม ความคุ้นเคยน้อยกว่าคือมุมหมอกของปริศนาควอนตัมลอจิกนี้ ที่ซึ่งเราสามารถช่วยเหลือทั้งโลกที่มีการกำหนดไว้อย่างดี อิสระ และปราศจากการกระทำที่น่ากลัว แต่เราจะต้องทำตัวประหลาดด้วยวิธีอื่น

หากทำการทดลองเพื่อวัดระบบควอนตัมในห้องแล็บอาจส่งผลต่อระบบได้เช่นไร ก่อน ที่วัดแล้วไอน์สไตน์ก็มีเค้กของเขากินด้วย สมมติฐานนี้เรียกว่า “ย้อนหลัง” เพราะผลของการทดลองจะต้องเดินทาง ย้อนเวลา.

ถ้าคุณคิดว่ามันแปลก คุณไม่ได้อยู่คนเดียว นี่ไม่ใช่มุมมองทั่วไปในชุมชนฟิสิกส์ควอนตัม แต่มีผู้สนับสนุน หากคุณต้องเผชิญกับการต้องยอมรับการกระทำอันน่าสยดสยองในระยะไกล หรือไม่มองโลกในแง่ดีเมื่อเราไม่มองดู การย้อนเวลากลับไม่ได้เป็นตัวเลือกที่แปลกเลย

4. ไม่มีวิวจากโอลิมปัส

ลองนึกภาพ Zeus ตั้งอยู่บนยอดเขาโอลิมปัสสำรวจโลก ลองนึกภาพเขาสามารถเห็นทุกสิ่งที่เกิดขึ้นและจะเกิดขึ้นได้ทุกที่และทุกเวลา เรียกสิ่งนี้ว่า “ทัศนะของพระเจ้า” ของโลก เป็นธรรมดาที่จะคิดว่าโลกต้องมีวิถีทางใดทางหนึ่ง ถึงแม้ว่าพระเจ้าเท่านั้นที่จะรู้จักโลกนี้ได้

งานวิจัยล่าสุด ในกลศาสตร์ควอนตัมเสนอว่าการมองโลกในแง่ดีของพระเจ้าเป็นไปไม่ได้ แม้แต่ในหลักการ ในสถานการณ์ควอนตัมที่แปลกประหลาดบางอย่าง นักวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันสามารถดูระบบในห้องแล็บของพวกเขาอย่างรอบคอบ และทำการบันทึกสิ่งที่พวกเขาเห็นอย่างละเอียดถี่ถ้วน แต่พวกเขาจะไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเปรียบเทียบบันทึก และอาจไม่มีข้อเท็จจริงที่แน่นอนว่าใครถูก – แม้แต่ Zeus ก็ยังไม่รู้!

ดังนั้นครั้งต่อไปที่คุณพบกับซูโดกุที่เป็นไปไม่ได้ วางใจได้ว่าคุณอยู่ในกลุ่มที่ดี ชุมชนฟิสิกส์ควอนตัมทั้งหมด และบางทีแม้แต่ตัว Zeus ก็รู้ดีว่าคุณรู้สึกอย่างไร

เกี่ยวกับผู้เขียน

ปีเตอร์ อีแวนส์, ARC Discovery Early Career Research Fellow, มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือ_วิทยาศาสตร์