Forfatteren er en vitenskapskommentator
Det fire sider lange papiret var så berømt at det ble kjent av initialene til forfatterne. EPR-paradokset, publisert av Albert Einstein, Boris Podolsky og Nathan Rosen i 1935, hevdet at kvantefysikk kolliderte med virkeligheten og derfor var meningsløs eller ufullstendig.
Artikkelen satte i gang, over mange tiår, en rekke argumenter og eksperimenter som kulminerte med Nobelprisen i fysikk i 2022. Det var tildelt forrige uke til en trio av eksperimenter som, mot Einsteins instinkter, bekreftet de bisarre implikasjonene av kvantemekanikk, lovene som beskriver den subatomære verden. Mens arbeidet til prisvinnerne Alain Aspect, John Clauser og Anton Zeilinger med rette feires for å ha bidratt til å legge grunnlaget for kvantedatabehandling og kryptografi, får deres innsikt også til filosofisk fundering over universets særegne natur. “Hva [this Nobel Prize] viser er at enhver seriøs filosof som ønsker å snakke om virkelighetens natur, bør følge nøye med på kvantefysikk, sier Vlatko Vedral, professor i kvanteinformasjonsvitenskap ved Oxford-universitetet.
Einstein og kollegene strittet på kvanteteorien fordi den tilsynelatende brøt prinsippet om “lokalitet”, som sier at en hendelse som skjer på ett sted ikke umiddelbart kan påvirke noe veldig langt unna. En annen måte å si dette på er at ingenting, ikke engang informasjon, kan reise raskere enn lysets hastighet.
For å gjenta paradokset: se for deg et par sammenkoblede (eller “sammenfiltrede”) partikler, A og B, som skyter ut av en radioaktiv kjerne i samme øyeblikk, beveger seg med samme hastighet, men i motsatte retninger. Kvanteteori tilsier at hver partikkel eksisterer i flere mulige observerbare tilstander samtidig – helt til det øyeblikket den blir observert, når den “kollapser” til en tilstand med bestemte egenskaper (som posisjon). En slik egenskap kalles spin; og det er mulig å produsere A og B på en slik måte at spinnet til A er relatert til spinnet til B. Det avgjørende punktet på sammenfiltrede partikler er dette: måling av A sitt spinn avslører automatisk spinnet til B, og ingen av tallene er pre. -fast bestemt.
Men hva om A og B havnet i hver sin ende av universet? Å måle A ville øyeblikkelig avsløre spinnet til B, kanskje billioner av lysår unna, og krenke lokalitet. Hvordan kan en måling her påvirke en partikkelvei der borte? Einstein selv hånet scenariet som “skummel handling på avstand”, og antydet at det kan være ikke-kvantefaktorer, eller “skjulte variabler”, på spill.
Prisvinnerne var i stand til å bevise, gjennom en rekke intrikate eksperimenter, at denne skumle justeringen – nå kalt kvantesammenfiltring – mellom to spesialproduserte partikler faktisk eksisterer over store avstander uten å bruke ikke-kvantefaktorer. Den opprinnelige inspirasjonen for eksperimentene går tilbake til en briljant nordirsk fysiker kalt John Bell, som for det meste jobbet med akseleratordesign på Cern, men drev imponerende med kvanteteori i nedetiden. (Bell, som døde i 1990 62 år gammel, ville helt sikkert ha vunnet en Nobel hvis han levde i dag.)
På 1960-tallet markerte Bell en måte å løse EPR-paradokset på, ved å forklare hvordan man snuser opp ikke-kvantefaktorer. Clauser var den første til å plukke opp disse ideene eksperimentelt, og demonstrerte at koblede partikler viste en høy grad av skummel justering når de ble observert av detektorer; Aspect og Zeilinger gikk enda lenger, og sistnevnte fortsatte med å demonstrere et fenomen kalt kvanteteleportering. Mellom dem beviste de at kvanteforviklinger er ekte – og at Einsteins tolkning var feil.
Kvantefysikk plaget Einstein fordi den kolliderte med hans intuitive forståelse av den fysiske virkeligheten. I kvanteriket kan ingenting sies å eksistere før det er målt eller observert. At krukker med vår tro på at partikler har iboende egenskaper: en banan er sikkert buet og gul selv når vi ikke ser på den? Vedral forklarer: «Det er ingen underliggende virkelighet av den typen som Einstein forestilte seg. Kvantefysikk sier imidlertid ikke at det ikke finnes noen virkelighet der ute. Det tilfeldigvis er kvante.»
Kvanteforviklinger tar den discombobuleringen til nye høyder. Philip Ball, forfatter av Beyond Weird, en anerkjent forklarer om kvantefysikk, gir denne beskrivelsen: «Når to partikler har blitt viklet inn, så . . . de er ikke lenger forskjellige objekter. De er den samme enheten som du ikke kan bryte ned.»
Det føles helt forferdelig å leve i en verden som viser fenomener så i strid med vår hverdagsopplevelse. Likevel, på et annet nivå, er kvantevirkelighet verken her eller der.