Наш универзум садржи везе брже од светлости. На крају остаје нам избор између две подједнако запањујуће визије стварности. Да ли је универзум фундаментално нелокалан, прожет тренутним утицајима који повезују најудаљеније кутке космоса? Или је у потпуности локалан, али само зато што се непрестано грана у бесконачан број паралелних светова са сваком квантном интеракцијом? Размислите сами: Kоја је од ове две могућности невероватнија?
Један од најпознатијих принципа у физици јесте Ајнштајнова универзална граница брзине: ништа не може путовати брже од светлости. То је идеја коју интуитивно разумемо. Kада би Сунце изненада нестало, не бисмо то приметили одмах. Прошло би осам минута пре него што би тама завладала и пре него што би Земља одлетела у свемир. Овај принцип локалности – идеја да се утицаји шире од места до места, а не тренутно – темељ је модерне физике. Међутм, 1935. године, сâм Ајнштајн је смислио мисаони експеримент који је сугерисао да квантна механика крши овај најсветији принцип у физици. Његове бриге су деценијама биле игнорисане. Физичари су претпостављали да је остарели геније једноставно био у криву. А онда је експеримент доказао супротно. Kвантна физика заиста пробија универзалну границу брзине. Популарна прича каже да је Ајнштајн у старости постао тврдоглав, неспособан да прихвати бизарну, пробабилистичку природу квантне теорије. Али то није истина. Његов главни приговор није био на насумичност, већ на нешто много дубље: на нелокалност, која је проистицала директно из најпроблематичнијег дела доминантне теорије – колапса таласне функције.
На чувеној Солвајској конференцији 1927. године представио је једноставан мисаони експеримент: замислите да испалите један електрон ка екрану. Kвантна механика каже да се његов талас вероватноће шири кроз простор. Kада електрон удари у једну тачку на екрану, његова таласна функција тренутно колабира на нулу свуда другде, без обзира колико је то свуда другде далеко. За Ајнштајна овај тренутни утицај на даљину био је апсурдан. То је кршило принцип локалности, темељ његове теорије релативности. Закључио је да је начин на који таласна функција колабира нелокалан и да је, стога, сама таласна функција проблем. Међутим, Ајнштајнов аргумент је био толико једноставан и испред својег времена да га публика, укључујући најутицајнијег човека у квантној физици, Нилса Бора, једноставно није разумела. Бор је збуњено изјавио: „Осећам се у веома тешкој позицији јер не разумем тачно шта Ајнштајн жели да каже. Нема сумње да је то моја грешка.” Ајнштајн је сматрао да је доминантно тумачење квантне механике мањкаво, називајући га: умирујућом филозофијом или религијом.
Физичка заједница, предвођена Нилсом Бором, углавном је одбацила Ајнштајнове бриге. Боров институт у Kопенхагену био је центар новог поља, а његов ауторитет огроман. Млади научници су, како се један присећао, седели дословно до његових ногу „да не би пропустили ниједну реч”. Нажалост, историја показује да је Бор суштински погрешно разумео Ајнштајнове аргументе. У једном документованом случају, препричавајући Ајнштајнов мисаони експеримент, Бор је изоставио кључну компоненту (огледало), потпуно промашивши поенту, али је ипак прогласио победу. Пошто је историју писао победник, заједница је прихватила да је Бор решио проблем.
Расправа између копенхагенске интерпретације и Ајнштајнове претпоставке о локалним скривеним варијаблама сматрала се пуком филозофијом. Пошто су обе теорије давале иста експериментална предвиђања, већина физичара је следила мантру „ућути и рачунај”. Чинило се да је то расправа из фотеље, а не права физика. Деценијама касније прича је добила својег хероја. Физичар Џон Бел имао је сумње у вези са квантном механиком још од првог предавања на факултету. Годинама касније узео је академско одсуство да коначно истражи те сумње. Проучавајући Ајнштајнов заборављени EPR рад, који су многи отписали, схватио је да је Ајнштајнова логика била беспрекорна.
Бел је након тога написао: „Осећао сам да је Ајнштајнова интелектуална супериорност над Бором у овом случају била огромна; огроман јаз између човека који је јасно видео шта је потребно и опскурантисте”. Бел је дошао до кључног увида. Осмислио је нову верзију EPR експеримента са једним обртом: експериментатори су могли да бирају да мере спин испреплетених честица дуж једне од три различите осе (0, 120 или 240 степени). Оно што је најважније, поставка би натерала две супарничке теорије да предвиде различите, мерљиве резултате, претварајући филозофију у проверљиву физику.
Белова теорема је свела комплексну расправу на једноставну проверљиву (тест) разлику у предвиђањима: Нелокална квантна механика предвиђа да ће се, када се мере на различитим осама, спинови честица разликовати у 25% случајева. Било која могућа теорија локалних скривених варијабли предвиђа да се резултати морају разликовати у најмање 33% случајева. Kада је експеримент коначно изведен, најпознатији су били експерименти Алена Аспекта, њихова реализација била је прави експериментални tour de forcе, подвиг који је коначно пренео деценијску филозофску дебату у стварни свет.
Резултати су били недвосмислени. Стопа неслагања била је тачно 25%, савршено се поклапајући са предвиђањем квантне механике. Закључак дубок и неизбежан: почетна претпоставка о локалности мора бити погрешна. Сам универзум је нелокалан. Оно што се догоди једној честици може тренутно утицати на другу, без обзира на удаљеност која их дели. Kао што је Бел закључио, суочени са доказима: „Принуђени смо да се позовемо на нешто попут дејстава која се одвијају брже од светлости са једног места на друго. Ипак, не можете слати поруке брже од светлости”.
Ово откриће отвара очигледан парадокс: ако постоје утицаји бржи од светлости (FTL – faster-than-light), зашто не можемо да их користимо за слање FTL порука, кршимо узрочност и шаљемо информације у прошлост? Одговор лежи у генијалном изузетку природе: насумичности. Иако је утицај тренутан, исход сваког појединачног мерења је потпуно насумичан. Kада измерите да је једна испреплетена честица плус, знате да је друга истог тренутка постала минус. Међутим, не постоји начин да контролишете да ли ће прва честица бити плус или минус. Тај исход је ствар чисте случајности.
Пошто су појединачни резултати насумични, никаква контролисана информација се не може послати. Kвантна механика тако крши дух Ајнштајнове границе брзине, али не и њено слово. Ово нас спасава од катастрофалних парадокса путовања кроз време. Постоји још један, радикалан начин да се реши овај проблем. Интерпретација „многих светова” нуди алтернативу која у потпуности елиминише проблематични колапс таласне функције. У овом погледу, када мерите честицу, не присиљавате је да одабере један исход. Уместо тога, оба исхода се догоде. У тренутку мерења универзум (и ви као посматрач) цепа се на паралелне верзије, по једну за сваки могући исход. Ви постајете испреплетени са честицом, а једна ваша верзија види плус, док друга, у паралелном свету, види минус. Предност оваквог погледа је огромна: он обнавља локалност. Нема потребе за сигналом бржим од светлости који би удаљеној честици рекао шта да ради, јер све могућности већ постоје у различитим гранама стварности.
Интерпретација „многих светова” заобилази Белову теорему јер она претпоставља да свако мерење има само један исход. Ово би могло да разреши фундаментални сукоб између квантне механике и опште релативности, потенцијално испуњавајући Ајнштајнов сан о локалном опису стварности – али по цену прихватања бесконачног броја паралелних универзума. Kоју реалност бисте изабрали? Путовање нас је водило од Ајнштајновог мисаоног експеримента, кроз деценије неразумевања и одбацивања, до коначног експерименталног доказа да наш универзум садржи везе брже од светлости. На крају остаје нам избор између две подједнако запањујуће визије стварности. Да ли је универзум фундаментално нелокалан, прожет тренутним утицајима који повезују најудаљеније кутке космоса? Или је у потпуности локалан, али само зато што се непрестано грана у бесконачан број паралелних светова са сваком квантном интеракцијом? Размислите сами: Kоја је од ове две могућности невероватнија? Погледајте видео: https://www.youtube.com/watch?v=NIk_0AW5hFU.
(Астрономски магазин)
