Kuantum mekaniğinin tuhaflığı: geleceğin geçmişi nasıl etkileyebileceği

Kuantum mekaniğinin tuhaflığı: geleceğin geçmişi nasıl etkileyebileceği

Zaman Damgası: 8 Mart 2023 9:55
Kaynak Düğüm: 1999524
08 Mart 2023 (Nanowerk Haberleri) 2022'de Fizik Nobel ödülü Kuantum dünyasının, evrenin nasıl çalıştığına dair bazı temel sezgilerimizi yıkması gerektiğini gösteren deneysel çalışması nedeniyle bu ödüle layık görüldü. Birçoğu bu deneylere bakıyor ve bunların "yerelliğe", yani uzaktaki nesnelerin etkileşimde bulunmak için fiziksel bir aracıya ihtiyaç duyduğu sezgisine meydan okuduğu sonucuna varıyor. Ve gerçekten de uzak parçacıklar arasındaki gizemli bağlantı, bu deneysel sonuçları açıklamanın bir yolu olabilir. Diğerleri bunun yerine deneylerin “gerçekçiliğe”, yani deneyimlerimizin altında yatan nesnel bir durum olduğu sezgisine meydan okuduğunu düşünüyor. Sonuçta deneyleri açıklamak ancak ölçümlerimizin gerçek bir şeye karşılık geldiği düşünülürse zordur. Her iki durumda da birçok fizikçi şu konuda hemfikirdir: yerel gerçekçiliğin “deney yoluyla ölümü” olarak adlandırılan şey. Peki ya üçte biri pahasına bu sezgilerin her ikisi de kurtarılabilirse? Büyüyen bir uzman grubu, mevcut eylemlerin geçmiş olayları etkileyemeyeceği varsayımından vazgeçmemiz gerektiğini düşünüyor. “Geriye dönük nedensellik” olarak adlandırılan bu seçenek, hem yerelliği hem de gerçekçiliği kurtarma iddiasındadır.

Sebep

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.

Kuantum geriye dönük nedensellik

Yerelliğe yönelik kuantum tehdidi (uzak nesnelerin etkileşime girebilmesi için fiziksel bir aracıya ihtiyaç duyması), Kuzey İrlanda'nın bir argümanından kaynaklanmaktadır. fizikçi John Bell 1960'larda. Bell, iki varsayımsal fizikçinin (Alice ve Bob) her birinin ortak bir kaynaktan parçacık aldığı deneyleri değerlendirdi. Her biri çeşitli ölçüm ayarlarından birini seçer ve ardından bir ölçüm sonucunu kaydeder. Birçok kez tekrarlanan deney, bir sonuç listesi oluşturur. Bell, kuantum mekaniğinin bu verilerde tuhaf korelasyonlar (artık doğrulanmış) olacağını öngördüğünü fark etti. Bunlar, Alice'in ortam seçiminin Bob'un sonucu üzerinde hafif bir "yerel olmayan" etkiye sahip olduğunu ve bunun tersinin de geçerli olduğunu ima ediyor gibiydiler; her ne kadar Alice ve Bob birbirlerinden ışık yılı uzaklıkta olsalar bile. Bell'in argümanının, Albert Einstein'ın modern fiziğin önemli bir parçası olan özel görelilik teorisine tehdit oluşturduğu söyleniyor. Ancak bunun nedeni Bell'in, kuantum parçacıklarının gelecekte hangi ölçümlerle karşılaşacaklarını bilmediklerini varsaymasıdır. Retronedensel modeller Alice ve Bob'un ölçüm seçimlerinin parçacıkların kaynakta geri dönüşünü etkilediğini öne sürüyor. Bu, özel göreliliği bozmadan garip korelasyonları açıklayabilir. Son çalışmalarda, teklif ettik Garip korelasyon için basit bir mekanizma - Berkson'un yanlılığı adı verilen tanıdık bir istatistiksel olguyu içerir (popüler özetimize buradan bakın). Artık kuantum geri-nedensellik üzerinde çalışan gelişen bir grup bilim insanı var. Ancak bu, daha geniş alandaki bazı uzmanlar için hala görünmez. “Süperdeterminizm” denilen farklı bir görüşle karıştırılıyor.

Süperdeterminizm

Süperdeterminizm ölçüm seçimleri ile parçacıkların temel özelliklerinin bir şekilde ilişkili olduğu yönündeki geriye-nedensellikle aynı fikirdedir. Ancak süperdeterminizm bunu, hava durumu ile barometre iğnesi arasındaki korelasyon gibi ele alır. Hem seçimlerimizi hem de parçacıkları kontrol eden ve ilişkilendiren gizemli üçüncü bir şeyin - bir "süper belirleyicinin" var olduğunu varsayar; tıpkı atmosferik basıncın hem havayı hem de barometreyi kontrol etmesi gibi. Yani süperdeterminizm, ölçüm seçimlerinin bizim istediğimiz gibi hareket etmekte özgür olduğumuz şeyler olduğunu, önceden belirlenmiş olduklarını reddeder. Serbest hareketler, tıpkı barometre örneğinde olduğu gibi, korelasyonu bozacaktır. Eleştirmenler itiraz ediyor süperdeterminizm böylece bilimsel deneyler yapmak için gerekli olan temel varsayımların altını oyar. Ayrıca 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 gibi özgürce, kıpır kıpır bir şekilde yaparlar. Kanıtın götürdüğü yere gitmeyi reddederlerse, bilimsel yöntemi unutanların geri-nedenselliği reddeden halk olduğunu söylüyoruz.

Kanıt

Geriye dönük nedenselliğin kanıtı nedir? Eleştirmenler deneysel kanıt istiyor ancak işin kolay kısmı bu: İlgili deneyler kısa süre önce Nobel Ödülü'nü kazandı. İşin zor kısmı, geriye dönük nedenselliğin bu sonuçların en iyi açıklamasını verdiğini gösteriyor. Einstein'ın özel göreliliğine yönelik tehdidi ortadan kaldıracak potansiyelden bahsetmiştik. Bize göre bu oldukça büyük bir ipucu ve bunu keşfetmenin bu kadar uzun sürmesi şaşırtıcı. Süperdeterminizmle olan kafa karışıklığının esas nedeni bu gibi görünüyor. Ek olarak, we ve diğerleri geriye-nedenselliğin, parçacıkların mikro dünyasının geçmiş ve gelecek arasındaki farkı umursamadığı gerçeğini daha iyi anladığını savundular. Her şeyin yolunda gittiğini kastetmiyoruz. Geriye doğru nedensellik ile ilgili en büyük endişe, geçmişe sinyal göndererek zaman yolculuğunun paradokslarına kapı açma olasılığıdır. Ancak bir paradoks yaratmak için geçmişteki etkinin ölçülmesi gerekiyor. Eğer genç büyükannemiz, büyükbabamla evlenmekten kaçınma tavsiyemizi okuyamazsa, yani biz var olamayacaksak, hiçbir paradoks yoktur. Kuantum durumunda ise her şeyi aynı anda ölçemeyeceğimiz çok iyi biliniyor. Yine de, her şeyi aynı anda ölçemeyeceğiniz bu kısıtlamayı uygulayan somut geriye dönük nedensel modeller tasarlamak için yapılacak işler var. Bu yüzden ihtiyatlı bir sonuçla kapatacağız. Bu aşamada rüzgarı gerileyen nedenselliktir, o halde en büyük ödüle doğru yelken açın: Yerelliği ve gerçekçiliği “deney yoluyla ölümden” kurtarmak.

Zaman Damgası:

Den fazla nanowerk