Keanehan mekanika kuantum: bagaimana masa depan dapat memengaruhi masa lalu

Keanehan mekanika kuantum: bagaimana masa depan dapat memengaruhi masa lalu

Stempel Waktu: 8 Maret 2023 9
Node Sumber: 1999524
08 Mar 2023 (Berita Nanowerk) Pada tahun 2022, hadiah Nobel Fisika dianugerahi penghargaan atas karya eksperimental yang menunjukkan bahwa dunia kuantum harus mematahkan beberapa intuisi mendasar kita tentang cara kerja alam semesta. Banyak orang yang melihat eksperimen tersebut dan menyimpulkan bahwa eksperimen tersebut menantang “lokalitas” – intuisi bahwa objek yang jauh memerlukan mediator fisik untuk berinteraksi. Dan memang benar, hubungan misterius antara partikel-partikel jauh akan menjadi salah satu cara untuk menjelaskan hasil eksperimen ini. Yang lain malah menganggap eksperimen ini menantang “realisme” – intuisi bahwa ada keadaan obyektif yang mendasari pengalaman kita. Lagi pula, eksperimen tersebut hanya sulit dijelaskan jika pengukuran kita dianggap sesuai dengan sesuatu yang nyata. Apa pun yang terjadi, banyak fisikawan yang menyetujuinya apa yang disebut “kematian karena eksperimen” realisme lokal. Tapi bagaimana jika kedua intuisi ini bisa diselamatkan, dengan mengorbankan yang ketiga? Semakin banyak pakar yang berpendapat bahwa kita sebaiknya mengabaikan asumsi bahwa tindakan saat ini tidak dapat memengaruhi peristiwa di masa lalu. Disebut “retrokausalitas”, opsi ini mengklaim dapat menyelamatkan lokalitas dan realisme.

Hal menyebabkan

What is causation anyway? Let’s start with the line everyone knows: correlation is not causation. Some correlations are causation, but not all. What’s the difference? Consider two examples. (1) There’s a correlation between a barometer needle and the weather – that’s why we learn about the weather by looking at the barometer. But no one thinks that the barometer needle is causing the weather. (2) Drinking strong coffee is correlated with a raised heart rate. Here it seems right to say that the first is causing the second. The difference is that if we “wiggle” the barometer needle, we won’t change the weather. The weather and the barometer needle are both controlled by a third thing, the atmospheric pressure – that’s why they are correlated. When we control the needle ourselves, we break the link to the air pressure, and the correlation goes away. But if we intervene to change someone’s coffee consumption, we’ll usually change their heart rate, too. Causal correlations are those that still hold when we wiggle one of the variables. These days, the science of looking for these robust correlations is called “causal discovery”. It’s a big name for a simple idea: finding out what else changes when we wiggle things around us. In ordinary life, we usually take for granted that the effects of a wiggle are going to show up later than the wiggle itself. This is such a natural assumption that we don’t notice that we’re making it. But nothing in the scientific method requires this to happen, and it is easily abandoned in fantasy fiction. Similarly in some religions, we pray that our loved ones were are among the survivors of yesterday’s shipwreck, say. We’re imagining that something we do now can affect something in the past. That’s retrocausality.

Retrokausalitas kuantum

Ancaman kuantum terhadap lokalitas (bahwa objek yang jauh memerlukan mediator fisik untuk berinteraksi) berasal dari argumen Irlandia Utara fisikawan John Bell pada tahun 1960an. Bell mempertimbangkan eksperimen di mana dua fisikawan hipotetis, Alice dan Bob, masing-masing menerima partikel dari sumber yang sama. Masing-masing memilih salah satu dari beberapa pengaturan pengukuran, dan kemudian mencatat hasil pengukuran. Diulang berkali-kali, percobaan menghasilkan daftar hasil. Bell menyadari bahwa mekanika kuantum memperkirakan akan ada korelasi aneh (sekarang terkonfirmasi) dalam data ini. Tampaknya hal ini menyiratkan bahwa pilihan lokasi yang dipilih Alice memiliki pengaruh “nonlokal” yang tidak kentara terhadap hasil yang diperoleh Bob, dan sebaliknya – meskipun jarak antara Alice dan Bob mungkin berjarak beberapa tahun cahaya. Argumen Bell dikatakan mengancam teori relativitas khusus Albert Einstein, yang merupakan bagian penting dari fisika modern. Tapi itu karena Bell berasumsi bahwa partikel kuantum tidak mengetahui pengukuran apa yang akan mereka hadapi di masa depan. Model retrokausal mengusulkan bahwa pilihan pengukuran Alice dan Bob mempengaruhi partikel di sumbernya. Hal ini dapat menjelaskan korelasi yang aneh, tanpa merusak relativitas khusus. Dalam pekerjaan baru-baru ini, kami telah mengusulkan mekanisme sederhana untuk korelasi aneh – ini melibatkan fenomena statistik umum yang disebut bias Berkson (lihat ringkasan populer kami di sini). Saat ini terdapat sekelompok ilmuwan yang bekerja pada retrokausalitas kuantum. Namun hal ini masih belum terlihat oleh beberapa ahli di bidang yang lebih luas. Hal ini menjadi membingungkan karena adanya pandangan lain yang disebut “superdeterminisme”.

Superdeterminisme

Superdeterminisme setuju dengan retrokausalitas bahwa pilihan pengukuran dan sifat dasar partikel berkorelasi. Namun superdeterminisme memperlakukannya seperti korelasi antara cuaca dan jarum barometer. Hal ini mengasumsikan ada hal ketiga yang misterius – “penentu super” – yang mengontrol dan menghubungkan pilihan kita dan partikelnya, cara tekanan atmosfer mengontrol cuaca dan barometer. Jadi superdeterminisme menyangkal bahwa pilihan pengukuran adalah sesuatu yang bebas kita gerakkan sesuka hati, karena pilihan tersebut sudah ditentukan sebelumnya. Gerak bebas akan memutus korelasi, seperti halnya dalam kasus barometer. Kritikus keberatan bahwa superdeterminisme melemahkan asumsi inti yang diperlukan untuk melakukan eksperimen ilmiah. Mereka juga mengatakan bahwa hal itu berarti menolak kehendak bebas, karena ada sesuatu yang mengendalikan baik pilihan pengukuran maupun partikel. Keberatan ini tidak berlaku untuk retrokausalitas. Penganut retrokausalis melakukan penemuan kausal ilmiah dengan cara yang bebas dan tidak menentu. Kita mengatakan bahwa orang-orang yang mengabaikan retrokausalitas adalah orang-orang yang melupakan metode ilmiah, jika mereka menolak untuk mengikuti bukti-bukti yang mengarah padanya.

Bukti

Apa bukti retrokausalitas? Kritikus meminta bukti eksperimental, tapi itu hal yang mudah: eksperimen yang relevan baru saja memenangkan Hadiah Nobel. Bagian yang sulit adalah menunjukkan bahwa retrokausalitas memberikan penjelasan terbaik mengenai hasil ini. Kami telah menyebutkan potensi untuk menghilangkan ancaman terhadap relativitas khusus Einstein. Itu adalah petunjuk yang cukup besar, menurut kami, dan mengejutkan bahwa butuh waktu lama untuk mengeksplorasinya. Kebingungan dengan superdeterminisme tampaknya menjadi penyebab utamanya. Selain itu, we dan orang lain berpendapat bahwa retrokausalitas lebih memahami fakta bahwa dunia mikro partikel tidak peduli dengan perbedaan antara masa lalu dan masa depan. Kami tidak bermaksud bahwa semuanya berjalan lancar. Kekhawatiran terbesar mengenai retrokausasi adalah kemungkinan mengirimkan sinyal ke masa lalu, membuka pintu bagi paradoks perjalanan waktu. Namun untuk membuat sebuah paradoks, dampak di masa lalu harus diukur. Jika nenek muda kita tidak bisa membaca nasehat kita untuk menghindari pernikahan dengan kakek, berarti kita tidak akan ada, tidak ada paradoks. Dan dalam kasus kuantum, sudah diketahui bahwa kita tidak akan pernah bisa mengukur semuanya sekaligus. Namun, masih ada pekerjaan yang harus dilakukan dalam merancang model retrokausal konkrit yang menerapkan batasan yang tidak dapat Anda ukur semuanya sekaligus. Jadi kita akan menutupnya dengan kesimpulan yang hati-hati. Pada tahap ini, retrokausalitas lah yang menentukan arah, jadi bersiaplah menuju hadiah terbesar: menyelamatkan lokalitas dan realisme dari “kematian karena eksperimen”.

Stempel Waktu:

Lebih dari Nanowerk