Uzmanlar, Fiziği Kurtarmak İçin Geleceğin Geçmişi Etkileyebileceğini Varsaymamız Gerektiğini Öneriyor : ScienceAlert

2022 yılında, fizik nobel ödülü kuantum dünyasının Evrenin nasıl çalıştığına dair bazı temel sezgilerimizi kırması gerektiğini gösteren deneysel çalışma için verildi.

Birçoğu bu deneylere bakar ve “yerelliğe” meydan okudukları sonucuna varırlar – uzak nesnelerin etkileşim için fiziksel bir arabulucuya ihtiyaç duyduğu sezgisi. Ve gerçekten de, uzak parçacıklar arasındaki gizemli bir bağlantı, bu deneysel sonuçları açıklamanın bir yolu olabilir.

Diğerleri bunun yerine deneylerin “gerçekçiliğe” – deneyimlerimizin altında nesnel bir durum olduğu sezgisine – meydan okuduğunu düşünüyor. Ne de olsa, ölçümlerimizin gerçek bir şeye karşılık geldiği düşünülürse deneyleri açıklamak zordur.

Her iki durumda da, birçok fizikçi neyin olduğu konusunda hemfikirdir. isminde yerel gerçekçiliğin “deney yoluyla ölümü”.

Ama ya bu sezgilerin ikisi de üçte biri pahasına kurtarılabilirse?

Büyüyen bir uzman grubu, bunun yerine mevcut eylemlerin geçmiş olayları etkileyemeyeceği varsayımını bırakmamız gerektiğini düşünüyor. “Geriye dönük nedensellik” olarak adlandırılan bu seçenek, hem yerelliği hem de realizmi kurtarma iddiasındadır.

nedensellik

Zaten nedensellik nedir? Herkesin bildiği satırla başlayalım: korelasyon nedensellik değildir. Bazı korelasyonlar nedenseldir, ancak hepsi değil. Fark ne?

İki örnek düşünün. (1) Barometre iğnesi ile hava durumu arasında bir ilişki vardır – bu yüzden barometreye bakarak hava durumunu öğreniriz. Ancak kimse barometre iğnesinin hava durumuna neden olduğunu düşünmez. (2) Sert kahve içmek, artan kalp atış hızı ile ilişkilidir. Burada birincinin ikinciye neden olduğunu söylemek doğru görünüyor.

Fark şu ki, barometre iğnesini “kıpırdatırsak” hava durumunu değiştirmeyeceğiz. Hava durumu ve barometre ibresi üçüncü bir şey tarafından kontrol edilir, atmosferik basınç – bu yüzden ilişkilidirler. İğneyi kendimiz kontrol ettiğimizde hava basıncıyla olan bağı koparırız ve korelasyon ortadan kalkar.

Ama birinin kahve tüketimini değiştirmek için müdahale edersek, genellikle kalp atış hızını da değiştiririz. Nedensel korelasyonlar, değişkenlerden birini oynattığımızda hala geçerli olan korelasyonlardır.

Bu günlerde, bu güçlü korelasyonları arama bilimine “nedensel keşif” denir. Basit bir fikir için büyük bir isim: Etrafımızdaki şeyleri kıpırdattığımızda başka nelerin değiştiğini bulmak.

Sıradan yaşamda, bir kıpırdatmanın etkilerinin, kıpırdanmadan sonra ortaya çıkacağını genellikle kabul ederiz. Bu o kadar doğal bir varsayım ki, bunu yaptığımızı fark etmiyoruz.

Ancak bilimsel yöntemdeki hiçbir şey bunun olmasını gerektirmez ve fantastik kurguda kolayca terk edilir. Benzer şekilde bazı dinlerde, sevdiklerimizin dünkü gemi kazasından sağ kurtulanlar arasında olması için dua ederiz, diyelim.

Şimdi yaptığımız bir şeyin geçmişteki bir şeyi etkileyebileceğini hayal ediyoruz. Bu geriye dönük nedenselliktir.

Kuantum retrocausality

Yerelliğe yönelik kuantum tehdidi (uzak nesnelerin etkileşim için fiziksel bir arabulucuya ihtiyaç duyması), Kuzey İrlanda’nın bir argümanından kaynaklanmaktadır. fizikçi John Bell 1960’larda.

Bell, iki farazi fizikçinin, Alice ve Bob’un ortak bir kaynaktan parçacık aldığı deneyleri düşündü. Her biri çeşitli ölçüm ayarlarından birini seçer ve ardından bir ölçüm sonucunu kaydeder. Pek çok kez tekrarlanan deney, bir sonuç listesi oluşturur.

Bell, kuantum mekaniğinin bu verilerde garip korelasyonlar (artık doğrulandı) olacağını öngördüğünü fark etti. Alice’in ortam seçiminin Bob’un sonucu üzerinde ince bir “yerel olmayan” etkiye sahip olduğunu ima ediyor gibiydiler ve bunun tersi de – Alice ve Bob arasında ışık yılı olsa bile.

Bell’in argümanı söz konusu modern fiziğin önemli bir parçası olan Albert Einstein’ın özel görelilik kuramına tehdit oluşturmak.

Ancak bunun nedeni, Bell’in kuantum parçacıklarının gelecekte hangi ölçümlerle karşılaşacaklarını bilmediklerini varsaymasıdır. Retronedensel modeller Alice’in ve Bob’un ölçüm seçimlerinin kaynağındaki parçacıkları etkilediğini öne sür. Bu, özel göreliliği bozmadan garip korelasyonları açıklayabilir.

Son çalışmalarda, teklif ettik garip korelasyon için basit bir mekanizma – adı verilen tanıdık bir istatistiksel fenomeni içerir. Berkson önyargısı (popüler özetimize bakın Burada).

Artık kuantum retronedenselliği üzerinde çalışan gelişen bir akademisyen grubu var. Ancak, daha geniş alandaki bazı uzmanlar için hala görünmez. “Süperdeterminizm” denen farklı bir görüş için kafa karıştırıyor.

süper determinizm

süper determinizm ölçüm seçeneklerinin ve parçacıkların altında yatan özelliklerin bir şekilde ilişkili olduğu konusunda geriye dönük nedensellikle hemfikirdir.

Ancak süperdeterminizm, bunu hava durumu ile barometre iğnesi arasındaki korelasyon gibi ele alır. Atmosfer basıncının hem hava durumunu hem de barometreyi kontrol etme şekli gibi, hem seçimlerimizi hem de parçacıkları kontrol eden ve ilişkilendiren gizemli bir üçüncü şeyin – bir “süperbelirleyici” – olduğunu varsayar.

Yani süperdeterminizm, ölçüm seçimlerinin istediğimiz gibi hareket etmekte özgür olduğumuz, önceden belirlenmiş şeyler olduğunu reddeder. Serbest kıpırdanmalar, tıpkı barometre durumunda olduğu gibi, korelasyonu bozacaktır.

Eleştirmenler nesne bu süperdeterminizm böylece bilimsel deneyler yapmak için gerekli olan temel varsayımların altını oyar. Bunun özgür iradeyi reddetmek anlamına geldiğini de söylüyorlar, çünkü bir şey kontrol ediyor hem ölçüm seçenekleri hem de parçacıklar.

Bu itirazlar geriye dönük nedensellik için geçerli değildir. Retrocausalistler bilimsel nedensel keşifleri her zamanki özgür, kıpır kıpır şekilde yaparlar. Kanıtın götürdüğü yere gitmeyi reddederlerse, bilimsel yöntemi unutanların geriye dönük nedenselliği reddeden insanlar olduğunu söylüyoruz.

Kanıt

Geriye dönük nedenselliğin kanıtı nedir? Eleştirmenler deneysel kanıtlar istiyor, ama işin kolay tarafı bu: ilgili deneyler az önce Nobel Ödülü kazandı. Zor olan kısım, geriye dönük nedenselliğin bu sonuçların en iyi açıklamasını verdiğini gösteriyor.

Einstein’ın özel göreliliğine yönelik tehdidi ortadan kaldırma potansiyelinden bahsetmiştik. Bize göre bu oldukça büyük bir ipucu ve onu keşfetmenin bu kadar uzun sürmesi şaşırtıcı. Süper belirlenimcilikle olan kafa karışıklığı esas olarak suçlanıyor gibi görünüyor.

Ek olarak, Biz Ve diğerleri parçacıkların mikro dünyasının geçmiş ve gelecek arasındaki farkı umursamadığı gerçeğini retronedenselliğin daha iyi anlamlandırdığını savundular.

Her şeyin düz yelken olduğunu kastetmiyoruz. Geriye dönüklükle ilgili en büyük endişe, geçmişe sinyal göndererek zamanda yolculuğun paradokslarına kapı açma olasılığıdır.

Ancak bir paradoks oluşturmak için geçmişteki etkinin ölçülmesi gerekir. Dedeyle evlenmemek için nasihatimizi genç anneannemiz okuyamazsa, yani biz var olmazdık, ortada bir paradoks yok. Ve kuantum durumunda, her şeyi asla aynı anda ölçemeyeceğimiz iyi bilinir.

Yine de, her şeyi aynı anda ölçemeyeceğiniz bu kısıtlamayı uygulayan somut retronedensel modeller tasarlamak için yapılacak işler var.

Bu yüzden temkinli bir sonuçla kapatacağız. Bu aşamada, rüzgarı uçuran geriye dönük nedenselliktir, bu yüzden en büyük ödüle doğru yelken açın: yerelliği ve gerçekçiliği “deney yoluyla ölümden” kurtarmak.

FiyatFahri Üye, Trinity College, Cambridge Üniversitesi Ve Ken WhartonFizik ve Astronomi Profesörü, San José Eyalet Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.