Kuantum mekaniğinin eksikliği fizikte yeni değişiklikleri tetikleyecek mi?
Modern fiziğin iki temelinden biri olan kuantum mekaniği, mikroskobik parçacıkların nasıl etkileşime girdiğini açıklar. İnsanoğlunun bildiği dört temel kuvvet arasında yerçekimi dışındaki üçü de kuantum mekaniğinde birleştirildi.
İki nesne ne kadar yakınsa, birbirlerine o kadar fazla kuvvet uygularlar. Çok uzaklarsa, kuvvet sıfıra düşecektir. Bu sözde yerellik ilkesidir ve hemen hemen her durumda geçerlidir. Ancak kuantum mekaniğinde yerellik ilkesi ihlal edildi. Yerellik sadece bir yanılsama olabilir ve bu görünümden görmek tam da fiziğin ihtiyacı olan şey olabilir.
İki nesnenin birbirine yakın olduğunu varsayarsak, yüke ve aralarındaki mesafeye göre birbirlerini çekecek veya iteceklerdir. Bu, başka bir nesneyi etkileyebilecek bir alan üreten bir nesne veya aralarında itme veya çekmeye neden olacak parçacıkları değiştiren iki nesne olarak düşünülebilir.
Elbette bu etkileşimin bir hız limiti var, yani ışık hızı. Özel görelilik teorisine göre, kuvvet yayılmasından sorumlu parçacıklar ışık hızından daha hızlı hareket etmediklerinden, hız yalnızca ışık hızından daha az veya ona eşit olabilir.
Öte yandan, sezgimize uyan birkaç fizik bakış açısından biri olan nedensellik kavramını yaşam deneyimine dayanarak oluşturduk. Evrendeki herhangi bir gözlemci için geçmişte ve gelecekte var olan bir dizi olay vardır.
Görelilik teorisinde bu olaylar ya geçmişte ışık konisinde ya da gelecekte ışık konisinde yer alır. Gözlemciyi görülebilen, algılanabilen veya başka şekilde etkileyen olaylara nedensel çağrışımlar denir. Geçmişten geleceğe, sinyaller ve fiziksel etkiler ışık hızında hareket edebilir, ancak ışık hızından daha hızlı olamaz. En azından bu, insanların gerçeklik sezgisidir.
Fakat kuantum evreninde görelilik nedenselliği kavramı o kadar basit veya evrensel değildir. Belirsizlik ilkesine göre, ölçülmeden önce parçacıkların durumu belirsizdir. Parçacıkları gözlemlemeden önce, sözde süperpozisyon durumu olan tüm olası durumların üst üste gelmesindedirler.
Ek olarak, iki kuantum parçacığı da birbirine dolanabilir, böylece iki kuantum dolaşık parçacık aynı kuantum özelliklerine sahip olur. Dolaşan parçacıklardan biri ölçüldüğünde, yalnızca parçacığın durumu belirlenmekle kalmaz, aynı zamanda dolaşan diğer parçacığın durumu da bilinebilir.
Yukarıdaki kuantum fenomeni yeterince sezgiseldir ve aşağıdaki kuantum fenomeni insanların geleneksel bilişini bozar: Zaman ve uzayda belirli bir pozisyonda bir çift dolaşık parçacık yaratılırsa, aralarındaki mesafe keyfi bir şekilde uzar. Kuantum dolanıklığını korurken. Parçacıklardan birinin durumunu ölçerseniz, uzaktaki başka bir parçacığın durumunu anında bilebilirsiniz Bu, Einstein'ın kabul edemediği "hayalet benzeri uzak mesafeli bir eylemdir".
Kafa karıştırıcı olan şey, gözlemcilerin bu bilginin doğru olup olmadığını çok sonraya kadar tespit edemeyecek olmalarıdır, çünkü ışık sinyalinin başka bir yerden başka bir yere gitmesi zaman alır. Sinyal geldiğinde, bir mesafedeki dolaşmış parçacıkların beklenen durumu, ölçüm sonucuyla% 100 tutarlı olacaktır.
Bu durumda, gözlemci yerel olmayan veya yerel olmayan ölçüm bilgilerini "bilir". Ancak gözlemci orada olanlardan tamamen habersiz değildir. Hiçbir bilgi ışık hızından daha hızlı ilerlemese de, bu ölçüm kuantum fiziğinde rahatsız edici bir gerçeği tanımlar - bu aslında yerel olmayan bir teoridir.
Ancak, bir dolaşık parçacığın durumunu ölçmenin bize diğerinin tam durumunu söylemediğini, yalnızca ilgili olasılık bilgisini verdiğini belirtmek gerekir. Sinyalleri ışık hızından daha hızlı göndermenin bir yolu olmadığından, bu yerellik sadece dolaşık parçacıkların özelliklerinin istatistiksel ortalamasını tahmin etmek için kullanılabilir.
Einstein'dan Schrödinger'e ve De Broglie'ye, hiçbir fizikçi kuantum mekaniğinin daha iyi geliştirilmiş bir versiyonunu öneremez. Ancak hala bunu yapmaya çalışan fizikçiler var.
Bunlardan biri, Çemberin Teorik Fiziği Enstitüsünde fizikçi olan Lee Smolin, 2003 gibi erken bir tarihte, genel kuantum yerçekimi kavramı ile kuantum fiziğinin temel yerel olmayanlığı arasında ilginç bir bağlantı olduğunu gösteren bir makale yazdı. Fizikçiler başarılı bir kuantum yerçekimi teorisi oluşturmamış olsalar da, kuantum yerçekimi teorisi hakkında bazı önemli özellikler oluşturmuşlardır.
Yerçekimi kuvvetini ölçmeye çalışırken, yerçekimini transfer etmek için genel görelilikteki uzay-zaman eğriliği kavramını parçacık değişimiyle değiştirerek yerelliği ihlal edecektir. Ancak bu yerelleştirilmiş davranış ihlallerinin sonuçlarını gözlemlerseniz, kuantum mekaniğinin yerel olmayan davranışını yeni, yerel olmayan ve gözlemlenemeyen değişkenler aracılığıyla açıklamanın mümkün olduğunu göreceksiniz.
O halde, tamamlanmamış kuantum mekaniğinden yeni teoriler doğabilir ve fizikte yeni değişiklikleri tetikleyebilir mi? Einstein'ın bitmemiş büyük birleşik teorisi gerçekleştirilebilir mi? Genel görelilik ve kuantum mekaniği nihayet birleştirilebilir mi? Bunların hepsinin cevap verecek vakti var.
