Μια νέα οπτική της πραγματικότητας

0
5181

Για πρώτη φορά είναι δυνατό να δούμε τον κβαντικό κόσμο από πολλές οπτικές γωνίες ταυτόχρονα. Αυτό παραπέμπει σε κάτι πολύ παράξενο—ότι η πραγματικότητα σχηματοποιείται όταν αλληλεπιδρούμε μεταξύ μας.

Φανταστείτε ότι πλησιάζετε ένα αναγεννησιακό γλυπτό σε μια γκαλερί. Ακόμα και από απόσταση φαίνεται εντυπωσιακό. Αλλά μόνο καθώς πλησιάζεις και περπατάς γύρω του αρχίζεις να εκτιμάς αληθινά την ποιότητά του: τη γωνία του σαγονιού, την απαλότητα των μαλλιών που αποδίδονται στο μάρμαρο.

Στη φυσική, όπως και στη ζωή, είναι σημαντικό να βλέπεις τα πράγματα από περισσότερες από μία οπτικές γωνίες. Στην φυσική αρχίσαμε να το κάνουμε αυτό από τον περασμένο αιώνα και είχαμε πολλές εκπλήξεις. Ξεκίνησε με την ειδική θεωρία σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, η οποία μας έδειξε ότι τα μήκη στον χώρο και η διάρκεια του χρόνου ποικίλλουν ανάλογα με το ποιος παρατηρεί. Αυτό συνέθεσε επίσης μια εντελώς απροσδόκητη εικόνα της υποκείμενης κοινής πραγματικότητας – μια εικόνα  στην οποία ο χώρος και ο χρόνος συγχωνεύτηκαν σε μια τετραδιάστατη γεωμετρική δομή γνωστή ως χωροχρόνος.

Όταν εμφανίστηκε η κβαντική θεωρία λίγα χρόνια αργότερα, τα πράγματα έγιναν ακόμη πιο περίεργα. Φαινόταν ότι η ίδια η διαδικασία της μέτρησης παίζει ρόλο στην διαμόρφωση του αποτελέσματος. Αλλά στον κβαντικό κόσμο, σε αντίθεση με τη σχετικότητα, δεν υπήρξε ποτέ τρόπος να συμφιλιωθούν οι διαφορετικές προοπτικές και να δούμε την υποκείμενη αντικειμενική πραγματικότητα. Σήμερα, σχεδόν έναν αιώνα αργότερα, πολλοί φυσικοί αμφισβητούν την ύπαρξη μιας ενιαίας υποκείμενης  κβαντικής αντικειμενικής πραγματικότητας την οποία μοιράζονται όλοι οι παρατηρητές.

Τώρα, δύο νέες σειρές ιδεών αλλάζουν αυτή την ιστορία. Για πρώτη φορά, μπορούμε να μεταπηδήσουμε από τη μια κβαντική προοπτική στην άλλη. Αυτό μας βοηθά ήδη να λύσουμε δύσκολα πρακτικά προβλήματα στις τηλεπικοινωνίες υψηλής ταχύτητας. Ρίχνει επίσης φως στο εάν υπάρχει κοινή υποκείμενη πραγματικότητα σε κβαντικό επίπεδο: Περιέργως, η απάντηση φαίνεται να είναι όχι – μέχρι να αρχίσουμε να αλληλεπιδράμε μεταξύ μας.

Όταν ο Αϊνστάιν ανέπτυξε τη ειδική θεωρία της σχετικότητας στις αρχές του 20ου αιώνα, εργάστηκε με βάση μια θεμελιώδη υπόθεση: ότι οι νόμοι της φυσικής πρέπει να είναι οι ίδιοι για όλους. Το πρόβλημα ήταν ότι οι νόμοι του ηλεκτρομαγνητισμού απαιτούσαν το φως να ταξιδεύει πάντα με ταχύτητα 299.792 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο και ο Αϊνστάιν συνειδητοποίησε ότι αυτό δημιουργεί πρόβλημα. Εάν επρόκειτο να τρέξετε δίπλα σε μια δέσμη φωτός με ένα διαστημόπλοιο, θα περιμένατε να δείτε τη δέσμη να κινείται πολύ πιο αργά από το συνηθισμένο – ακριβώς όπως τα γειτονικά αυτοκίνητα δεν φαίνονται να κινούνται τόσο γρήγορα όταν κάνουν κόντρα στον αυτοκινητόδρομο (η σχετική τους ταχύτητα είναι μικρή). Ωστόσο, αν συνέβαινε αυτό, οι νόμοι της φυσικής θα παραβιάζονταν.

Ο Αϊνστάιν ήταν πεπεισμένος ότι αυτό δεν μπορούσε να συμβεί, οπότε αναγκάστηκε να προτείνει ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα κινούνται. Για να αντισταθμιστεί αυτό, ο ίδιος ο χώρος και ο χρόνος έπρεπε να αλλάζει από τη μια οπτική γωνία στην άλλη. Οι εξισώσεις της σχετικότητας του επέτρεψαν να μεταφράζει τα δεδομένα μέτρησης από την οπτική γωνία ενός παρατηρητή, ή ενός πλαισίου αναφοράς, σε ένα άλλο, και με αυτόν τον τρόπο να δημιουργήσει μια εικόνα του κοινού υποκείμενου κόσμου που παραμένει η ίδια από όλες τις προοπτικές.

Συνέχισε να αναπτύσσει αυτές τις ιδέες στη γενική θεωρία της σχετικότητας, η οποία παραμένει η καλύτερη θεωρία για τη βαρύτητα. Αλλά αυτό δεν είναι όλη η ιστορία. Στα γραπτά του Αϊνστάιν, τα πλαίσια (συστήματα) αναφοράς ορίζονται πάντα από «ράβδους μέτρησης μηκών και ρολόγια», φυσικά αντικείμενα με τα οποία μετράται ο χώρος και ο χρόνος. Αυτά τα αντικείμενα, ωστόσο, διέπονται από μια εντελώς διαφορετική θεωρία.

Η κβαντική θεωρία ασχολείται με την ύλη και την ενέργεια και είναι μια εξίσου επιτυχημένη θεωρία όπως και η σχετικότητα. Παρουσιάζει όμως μια βαθιά άγνωστη εικόνα της πραγματικότητας, στην οποία τα σωματίδια δεν έχουν συγκεκριμένες ιδιότητες πριν τις μετρήσουμε, αλλά υπάρχουν σε μια υπέρθεση πολλαπλών καταστάσεων. Δείχνει επίσης ότι τα σωματίδια μπορούν να διεμπλακούν (entangled), οι ιδιότητές τους συνδέονται στενά ακόμη και σε τεράστιες αποστάσεις. Όλα αυτά βάζουν τον ορισμό ενός πλαισίου αναφοράς σε ασταθές έδαφος. Πώς μετράτε το χρόνο με ένα ρολόι που είναι διεμπλεγμένο ή την απόσταση με έναν χάρακα που βρίσκεται σε πολλά σημεία ταυτόχρονα;

Οι κβαντικοί φυσικοί συνήθως αποφεύγουν αυτό το ερώτημα αντιμετωπίζοντας τα όργανα μέτρησης σαν να υπακούν στους κλασικούς νόμους της μηχανικής που ανέπτυξε ο Ισαάκ Νεύτων. Το σωματίδιο που μετράται είναι κβαντικό. Tο πλαίσιο αναφοράς (μετρητική διάταξη) δεν είναι. Η διαχωριστική γραμμή μεταξύ των δύο είναι γνωστή ως τομή Heisenberg. Η τομή Heisenberg είναι αυθαίρετη και μετακινείται, αλλά πρέπει να υπάρχει για να μπορεί η συσκευή μέτρησης να καταγράψει ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα.

Σκεφτείτε τη γάτα του Σρέντινγκερ (Schrodinger’s cat), το πείραμα σκέψης στο οποίο ένα άτυχο μικρό αιλουροειδές (γάτα) βρίσκεται σε ένα κουτί με ένα ραδιενεργό σωματίδιο. Εάν το σωματίδιο διασπαστεί, ενεργοποιεί ένα σφυρί που σπάει ένα φιαλίδιο που απελευθερώνει ένα δηλητήριο που σκοτώνει τη γάτα. Αν δεν το κάνει, η γάτα ζει. Είσαι έξω από το κουτί. Από τη δική σου οπτική γωνία, τα περιεχόμενα είναι διεμπλεγμένα και σε μια υπέρθεση. Το σωματίδιο έχει και δεν έχει διασπαστεί. Η γάτα είναι ταυτόχρονα και νεκρή και ζωντανή. Αλλά, όπως και στη σχετικότητα, δεν θα έπρεπε να είναι δυνατό να περιγραφεί η κατάσταση και από την οπτική γωνία της γάτας;

Αυτό το αίνιγμα απασχολούσε εδώ και καιρό τον Časlav Brukner στο Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής και Κβαντικής Πληροφορίας στη Βιέννη της Αυστρίας. Ήθελε να καταλάβει πώς να βλέπει τα πράγματα από πολλαπλές οπτικές γωνίες στην κβαντική θεωρία. Ακολουθώντας το παράδειγμα του Αϊνστάιν, ξεκίνησε από την υπόθεση ότι οι νόμοι της φυσικής πρέπει να είναι οι ίδιοι για όλους και στη συνέχεια ανέπτυξε έναν τρόπο μαθηματικής εναλλαγής μεταξύ κβαντικών πλαισίων αναφοράς. Αν μπορούσαμε να περιγράψουμε μια κατάσταση και από τις δύο πλευρές της τομής Heisenberg, ο Brukner υποψιαζόταν ότι κάποια αλήθεια για έναν κοινό κβαντικό υποκείμενο κόσμο μπορεί να προκύψει.

Αυτό που βρήκαν ο Brukner και οι συνεργάτες του πρόσφατα ήταν μια έκπληξη. Αν πάμε στην περίπτωση της γάτας του Σρέντιγκερ που αναφέραμε παραπάνω, όταν μεταβείτε στην οπτική γωνία της γάτας, αποδεικνύεται ότι –όπως και στη σχετικότητα– τα πράγματα πρέπει να παραμορφωθούν για να διατηρηθούν οι νόμοι της φυσικής. Η κβαντικότητα που είχε αποδοθεί προηγουμένως στη γάτα πρέπει να συμπεριληφθεί στην τομή του Heisenberg. Από αυτή την οπτική γωνία, η γάτα βρίσκεται σε μια καθορισμένη κατάσταση και είναι ο παρατηρητής έξω από το κουτί που βρίσκεται σε μια υπέρθεση, διεμπλεγμένος με το εργαστήριο απ’ έξω. Η διεμπλοκή θεωρείτο από καιρό ως απόλυτη ιδιότητα της πραγματικότητας. Αλλά σε αυτή τη νέα εικόνα, όλα είναι θέμα οπτικής γωνίας. Τι είναι κβαντικό και τι είναι κλασικό εξαρτάται από την επιλογή των πλαισίων αναφοράς.

Όλα αυτά μας επιτρέπουν να θέσουμε αυστηρά μερικές συναρπαστικές ερωτήσεις. Πάρτε το γνωστό πείραμα της διπλής σχισμής, το οποίο έδειξε ότι ένα κβαντικό σωματίδιο μπορεί να ταξιδέψει μέσα από δύο σχισμές σε ένα πλέγμα ταυτόχρονα. Βλέπουμε ότι, σε σχέση με το ηλεκτρόνιο, είναι οι ίδιες οι σχισμές που βρίσκονται σε μια υπέρθεση. Αν και όλα αυτά μπορεί να ακούγονται σαν απλή θεωρία, ένα πράγμα που δίνει αξιοπιστία στις ιδέες του Brukner είναι ότι έχουν ήδη βοηθήσει στην επίλυση ενός δυσεπίλυτου προβλήματος που σχετίζεται με την κβαντική επικοινωνία (βλ. Παράρτημα «Ιπτάμενα qubits» στο τέλος).

Ωστόσο, τα κβαντικά πλαίσια αναφοράς έχουν μια αχίλλειο πτέρνα, αν και μπορεί τελικά αυτό να μας οδηγήσει σε μια βαθύτερη εκτίμηση της πραγματικότητας. Έρχεται με τη μορφή του «φίλου του Wigner», ενός πειράματος σκέψης που σκέφτηκε τη δεκαετία του 1950 ο φυσικός Eugene Wigner στο Πρίνστον. Προσθέτει μια εντυπωσιακή ανατροπή στο παζλ του Schrödinger.

Αντιμέτωπος με το συνηθισμένο πλαίσιο, ο φίλος του Wigner ανοίγει το κουτί και διαπιστώνει, ας πούμε, ότι η γάτα είναι ζωντανή. Τι γίνεται όμως αν ο ίδιος ο Wigner στέκεται έξω από την πόρτα του εργαστηρίου; Στο πλαίσιο αναφοράς του, η γάτα εξακολουθεί να βρίσκεται σε μια υπέρθεση ζωντανού και νεκρού, μόνο που τώρα είναι διεμπλεγμένη με τον φίλο, ο οποίος βρίσκεται σε μια υπέρθεση 2 κβαντικών καταστάσεων: την κατάσταση έχει-δει-μια-ζωντανή-γάτα και την κατάσταση έχει-δει-μια-νεκρή- γάτα. Η περιγραφή του Wigner για τη γάτα και η περιγραφή του φίλου για αυτήν είναι αμοιβαία αποκλειόμενες, αλλά σύμφωνα με την κβαντική θεωρία έχουν και οι δύο δίκιο. Είναι ένα βαθύ παράδοξο που φαίνεται να αποκαλύπτει μια διασπασμένη πραγματικότητα.

Οι κανόνες του Brukner δεν βοηθούν εδώ. Δεν μπορούμε να μεταβούμε από τη μια πλευρά της τομής του Heisenberg στην άλλη επειδή οι δυο παρατηρητές (ο Wigner και ο φίλος του) χρησιμοποιούν διαφορετικές τομές. Ο φίλος έχει την τομή  μεταξύ του και του κουτιού. Ο Wigner έχει την τομή  μεταξύ του εαυτού του και του εργαστηρίου. Δεν κοιτούν επίμονα ο ένας τον άλλον από την κλασική-κβαντική διαίρεση. Δεν κοιτάζουν καθόλου ο ένας τον άλλον. Ίσως η κατάσταση του φίλου του Wigner θα μπορούσε να αναδιατυπωθεί σε κβαντικά πλαίσια αναφοράς αλλά μέχρι στιγμής, αυτό δεν ήταν δυνατό. Φαίνεται πως υπάρχει ένα στοιχείο που λείπει.

Κάποιες ενδείξεις για το τι μπορεί να είναι αυτό προέρχονται από τη δουλειά του Flavio Mercati  και του Giovanni Amelino-Camelia στο Πανεπιστήμιο της Νάπολης  στην Ιταλία. Η έρευνά τους φαίνεται να προτείνει ότι ανταλλάσσοντας κβαντικές πληροφορίες, οι παρατηρητές μπορούν να δημιουργήσουν μια κοινή πραγματικότητα, ακόμα κι αν δεν υπάρχει από την αρχή.

Το δίδυμο άντλησε έμπνευση από προγενέστερη έρευνα που διεξήχθη το 2016 από τους Markus Müller και Philipp Höhn στο Perimeter Institute στο Waterloo του Καναδά, οι οποίοι φαντάζονταν ένα σενάριο στο οποίο δύο άνθρωποι, η Alice και ο Bob, στέλνουν ο ένας στον άλλο κβαντικά σωματίδια σε μια συγκεκριμένη κατάσταση του «σπιν». Το σπιν είναι μια κβαντική ιδιότητα που μπορεί να παρομοιαστεί με ένα βέλος που μπορεί να δείχνει πάνω ή κάτω κατά μήκος καθενός από τους τρεις χωρικούς άξονες. Η Αλίκη στέλνει στον Μπομπ ένα σωματίδιο και ο Μπομπ πρέπει να καταλάβει το σπιν του. Τότε ο Μπομπ ετοιμάζει ένα νέο σωματίδιο με το ίδιο σπιν και το στέλνει πίσω στην Αλίκη, η οποία επιβεβαιώνει ότι το κατάλαβε σωστά. Η ανατροπή είναι ότι η Αλίκη και ο Μπομπ δεν γνωρίζουν τον σχετικό προσανατολισμό των πλαισίων αναφοράς τους: ο άξονας x του ενός θα μπορούσε να είναι ο άξονας y του άλλου.

Αν η Αλίκη στείλει στον Μπομπ μόνο ένα σωματίδιο, δεν θα μπορέσει ποτέ να αποκωδικοποιήσει το σπιν. Μερικές φορές στη φυσική, δύο μεταβλητές συνδέονται με τέτοιο τρόπο που αν μετρήσετε τη μία με ακρίβεια, η άλλη δεν υπάρχει πλέον σε ορισμένη κατάσταση. Αυτό το δύσκολο πρόβλημα, γνωστό ως η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, ισχύει για το σπιν των σωματιδίων κατά μήκος διαφορετικών αξόνων. Έτσι, αν ο Μπομπ θέλει να μετρήσει το σπιν κατά μήκος αυτού που πιστεύει ότι είναι ο άξονας x της Αλίκης, πρέπει να μαντέψει ποιος άξονας είναι πραγματικά – αν κάνει λάθος, σβήνει όλες τις πληροφορίες. Το ζευγάρι μπορεί να το ξεπεράσει, ωστόσο, αν ανταλλάξει πολλά σωματίδια. Η Αλίκη μπορεί να πει στον Μπομπ, «Σου στέλνω 100 σωματίδια που όλα έχουν σπιν «πάνω» κατά μήκος του άξονα x. Καθώς ο Bob μετρά όλο και περισσότερα από αυτά, μπορεί να αρχίσει να επεξεργάζεται τον σχετικό προσανατολισμό των πλαισίων αναφοράς τους.

Εδώ είναι που το θέμα αποκτά ενδιαφέρον. Ο Müller και ο Höhn συνειδητοποίησαν ότι, κάνοντας όλα αυτά, η Alice και ο Bob εξάγουν αυτόματα τις εξισώσεις που μας επιτρέπουν να μεταφράσουμε τα δεδομένα από το ένα σύστημα αναφοράς σε άλλο στην ειδική θεωρία σχετικότητας του Αϊνστάιν! Τείνουμε να σκεφτόμαστε τον χωρόχρονο ως την προϋπάρχουσα δομή μέσω της οποίας οι παρατηρητές επικοινωνούν. Αλλά ο Müller και ο Höhn άλλαξαν την ιστορία: Ξεκινώντας  με παρατηρητές που ανταλλάσσουν μηνύματα, μπορούμε να καταλήξουμε στον χωροχρόνο.

Για τους Mercati και Amelino-Camelia, που μελέτησαν για πρώτη φορά την εργασία αυτή πριν από μερικά χρόνια, αυτή η ανατροπή ήταν μια στιγμή έκλαμψης. Έθεσε ένα βασικό ερώτημα που αποδεικνύεται ότι έχει κρίσιμη σχέση με το έργο του Brukner: μαθαίνουν η Αλίκη και ο Μπομπ για έναν προϋπάρχοντα χωρόχρονο ή ο χωροχρόνος αναφύεται καθώς επικοινωνούν;

Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους το τελευταίο θα μπορούσε να υλοποιηθεί. Το πρώτο έχει να κάνει με την αντιστάθμιση στην κβαντική μηχανική μεταξύ πληροφοριών και ενέργειας. Για να αποκτήσεις πληροφορίες για ένα κβαντικό σύστημα πρέπει να «πληρώσεις» ενέργεια. Κάθε φορά που ο Μπομπ επιλέγει τον σωστό άξονα, χάνει λίγη ενέργεια. Όταν επιλέγει λάθος και διαγράφει τις πληροφορίες της Αλίκης, κερδίζει ενέργεια. Επειδή η καμπυλότητα του χωροχρόνου εξαρτάται από την παρούσα ενέργεια (βάσει της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν), όταν ο Μπομπ μετρά τον σχετικό προσανατολισμό του, καταλήγει επίσης να αλλάξει λίγο τον προσανατολισμό.

Θα μπορούσε να υπάρχει μια πιο βαθιά έννοια στην οποία η κβαντική επικοινωνία δημιουργεί τον χωροχρόνο. Αυτό ισχύει εάν ο χωροχρόνος υπακούει στην λεγόμενη “μη-μεταθετική γεωμετρία”.

Η μη-μεταθετική γεωμετρία αναπτύχθηκε πολύ πρόσφατα (συμβολή σε αυτήν είχε και ο συγγραφέας του παρόντος άρθρου Ι.Π. Ζώης που απέδειξε μια γενίκευση του περίφημου θεωρήματος Δείκτου Atiyah-Singer στην περίπτωση της μη-μεταθετικής γεωμετρίας).

Τι είναι όμως η μη-μεταθετική γεωμετρία?

Στον συνηθισμένο χώρο, δεν έχει τόση σημασία το ταξίδι όσο ο προορισμός. Εάν προσπαθείτε να φτάσετε σε ένα συγκεκριμένο μέρος, δεν έχει καμία διαφορά πχ εάν κατευθυνθείτε 5 χιλιόμετρα νότια (άξονας Β-Ν, άξονας y) και μετά 3 χιλιόμετρα δυτικά (άξονας Α-Δ, άξονας x) ή το αντίστροφο. Αυτό συμβαίνει επειδή οι συντεταγμένες x και y (τετμημένη και τεταγμένη, γεωγραφικό μήκος και γεωγραφικό πλάτος) «μετατίθενται»: σε πάνε στο ίδιο σημείο ανεξάρτητα από τη σειρά. Για παράδειγμα αν θες να πας από την Αθήνα στην Ηγουμενίτσα, μπορείς αρχικά να πας Αθήνα -Θες/κη (κίνηση στην διεύθυνση Β-Ν, άξονας y) και μετά να πιάσεις Εγνατία και να κινηθείς Δυτικά (κίνηση Α-Δ, άξονας x) αλλά μπορείς να κινηθείς αρχικά προς Πάτρα (κίνηση Α-Δ, άξονας x) και μετά να πιάσεις Ιόνια οδό και να κινηθείς βόρια (άξονας y).

Σε πολύ μικρές κλίμακες στις οποίες εφαρμόζεται η κβαντική θεωρία, αυτό μπορεί να μην είναι αλήθεια. Στην κβαντική θεωρία, η μέτρηση της θέσης ενός σωματιδίου διαγράφει πληροφορίες σχετικά με την ορμή του. Ομοίως, η σειρά με την οποία γίνονται οι κινήσεις θα μπορούσε να επηρεάσει τη δομή του χώρου. Αν είναι έτσι, δεν έχει νόημα να μιλάμε για τον χωρόχρονο ως μια σταθερή αρένα.

Οι φυσικοί Flavio Mercati και Giovanni Amelino-Camelia πιστεύουν ότι έχουν έναν τρόπο να ανακαλύψουν εάν ο χωροχρόνος μετατίθεται. Εμπνεύστηκαν από έρευνα που φανταζόταν δύο ανθρώπους να ανταλλάσσουν κβαντικά σωματίδια και να μετρούν τις ιδιότητές τους για να συμπεράνουν τον σχετικό προσανατολισμό τους.

Καθώς οι άνθρωποι ανταλλάσσουν όλο και περισσότερα σωματίδια, η αβεβαιότητα τους για τον προσανατολισμό τους θα πρέπει να μειωθεί. Θα φτάσει όμως ποτέ στο μηδέν; Στον συνηθισμένο χωροχρόνο, θα το κάνει. Αλλά αν ο χωροχρόνος δεν είναι μεταθετικός, κάποια αβεβαιότητα θα παραμένει πάντα, αφού ο προσανατολισμός τους ξαναγράφεται πάντα με κάθε μέτρηση.

Εάν ο χωροχρόνος λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο, οι προσπάθειες της Alice και του Bob να ανακαλύψουν τον σχετικό προσανατολισμό τους δεν θα αποκάλυπταν απλώς τη δομή του χωροχρόνου, αλλά θα την σφυρηλατούσαν. Οι επιλογές που κάνουν ως προς το ποιους άξονες να μετρήσουν θα άλλαζαν ακριβώς αυτό που η επικοινωνία τους έμελλε να αποκαλύψει.

Όλη αυτή η εργασία οδηγεί σε ένα εκπληκτικό συμπέρασμα: ότι καθώς οι άνθρωποι ανταλλάσσουν κβαντικές πληροφορίες, συνεργάζονται για να κατασκευάσουν την αμοιβαία τους πραγματικότητα. Σημαίνει ότι αν κοιτάξουμε απλώς τον χώρο και τον χρόνο από μια οπτική γωνία, όχι μόνο μας λείπει η πλήρης ομορφιά του, αλλά μπορεί να μην υπάρχει βαθύτερη κοινή πραγματικότητα. Σύμφωνα με τους Mercati και τον Amelino-Camelia, ένας παρατηρητής δεν δημιουργεί χωροχρόνο.

Αυτό μας οδηγεί πίσω στο παράδοξο του φίλου του Wigner. Οι παρατηρητές μπορούν να θεωρηθούν ότι έχουν προοπτικές για την ίδια πραγματικότητα μόνο όταν κοιτάζουν ο ένας τον άλλον από την άλλη μεριά της τομής Heisenberg. Ή, με μια διαφορετική διατύπωση, μόνο όταν είναι δυνατό να επικοινωνήσουν, αυτό ακριβώς που δεν μπορούν να κάνουν ο Wigner και ο φίλος του. Ίσως αυτό μας λέει ότι έως ότου δύο άνθρωποι αλληλεπιδράσουν, δεν μοιράζονται την ίδια πραγματικότητα – γιατί είναι η ίδια η επικοινωνία που την δημιουργεί.

Αυτό δεν μπορεί παρά να μας υπενθυμίσει την ετυμολογία της λέξης πρόσωπο: προς  + όπωπα, γινόμαστε πρόσωπα μόνο μέσω του άλλου, υπάρχουμε μόνο μέσω του άλλου.

Παράρτημα: Ιπτάμενα Qubits

Δίκτυα καλωδίων που μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες έχουν ήδη δημιουργηθεί σε όλο τον κόσμο ως πρωτότυπο κβαντικό Διαδίκτυο. Αυτά τα δίκτυα μεταφέρουν πληροφορίες με τη μορφή qubits ή κβαντικών bit, τα οποία μπορούν να κωδικοποιηθούν στις ιδιότητες των σωματιδίων – συνήθως σε μια κβαντική ιδιότητα που ονομάζεται spin. Ένα άτομο στέλνει μια ροή σωματιδίων σε ένα άλλο, το οποίο στη συνέχεια μετρά το σπιν του για να αποκωδικοποιήσει το μήνυμα.

Για να είναι χρήσιμο μέσο επικοινωνίας, αυτά τα σωματίδια πρέπει να ταξιδεύουν με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Σε τέτοιες ταχύτητες, το σπιν ενός σωματιδίου «διεμπλέκεται» κβαντικά με την ορμή του με τέτοιο τρόπο που εάν ο δέκτης μετρήσει μόνο το σπιν, οι πληροφορίες θα χαθούν. Το qubit είναι η βάση για τις κβαντικές πληροφορίες, αλλά για ένα σωματίδιο που κινείται με πολύ υψηλές ταχύτητες, δεν μπορούμε πλέον να αναγνωρίσουμε ένα qubit. Σαν να μην ήταν αρκετό αυτό το πρόβλημα, κάθε qubit δεν κινείται με μια συγκεκριμένη ταχύτητα: χάρη στην κβαντική μηχανική, βρίσκεται σε αυτό που είναι γνωστό ως υπέρθεση ταχυτήτων.

Οι κανόνες των κβαντικών πλαισίων αναφοράς που αναπτύχθηκαν από τον Časlav Brukner (βλ. παραπάνω) θα μπορούσαν να είναι η απάντηση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κάποιοι κανόνες για να μεταπηδήσουμε στο πλαίσιο αναφοράς του σωματιδίου, ακόμη και όταν το σωματίδιο βρίσκεται σε υπέρθεση. Από αυτή την οπτική γωνία, είναι η υπόλοιπη πραγματικότητα που παρουσιάζεται ως μια θολή υπέρθεση. Οπλισμένοι με τη γνώση του πώς το qubit βλέπει τον κόσμο, μπορεί στη συνέχεια να καθοριστεί ο μαθηματικός μετασχηματισμός που θα πραγματοποιηθεί στο σωματίδιο για να ανακτήσουμε τις πληροφορίες στο αρχικό qubit.

Ενδεικτική Βιβλιογραφία

  1. Giacomini and Č. Brukner, Quantum Superposition of spacetime obeys equivalence principle, AVS Quantum Sci.4, 015601 (2022).
  2. P. Müller, S. Carrozza, and P. A. Höhn,Is the local linearity of space-time inherited from the linearity of probabilities?, J. Phys. A: Math. Theor.50, 054003 (2017).

3. Zois, I.P.: Index Theorem for leafwise elliptic operators, Topology 2.3, (2012).

 

Ο ζωγραφικός πίνακας που πλαισιώνει τη σελίδα είναι έργο του, ιάπωνα, Ζαν Κιουμάορι.

Σχολιάστε:

Πληκτρολογήστε το σχόλιό σας
Please enter your name here