Katten både lever och är död och Gud spelar faktiskt tärning. Teleportering går dessutom finfint. Kvantmekaniken är en av den märkliga fysikens allra märkligaste delar. Här är snabbversionen av vägen till årets Nobelpris i fysik och forskningens framtida användningsområden. Fysikerna visste redan för hundra år sedan att något var knepigt med deras modeller. Men lösningen – kvantmekaniken – uppskattades inte av alla. Världen måste väl vara mekanisk, förutsägbar och beräkningsbar? – Gud spelar inte tärning med universum, sa självaste Albert Einstein vars egna teorier var nog så ofattbara. Men jo, tärning är precis vad Gud spelar, enligt kvantmekaniken. Vad den visar är att i mikrokosmos, våra allra minsta beståndsdelar, uppför sig partiklar totalt slumpmässigt. Vår värld är alltså styrd av kaos och slump. I det lilla beräknas den bäst med statistik och sannolikheter snarare än exakta och eleganta ekvationer. Det är Schrödingers katt, ett klassiskt tankeexperiment. Förenklat placerar fysikern Erwin Schrödinger – i tanken – en katt i en stängd låda. Där är det 50 procents chans att en flaska cyanid krossas och dödar katten inom den närmaste timmen. När vi öppnar lådan vet vi om katten är död eller levande. Men skulle katten i stället vara en partikel i kvanttillstånd är den enligt kvantmekaniken både död och levande fram till att vi faktiskt öppnar lådan. Ja, det är så bisarrt – partiklarna ”blir något” först när de observeras och det är helt slumpmässigt vad. Vad Schrödinger ville visa med tankeexperimentet var att delar av kvantteorin är fånig och inte speglar verkligheten. Ja. Partiklar kan också vara sammanflätade. Det betyder att oavsett avstånd påverkar de varandra och gör det ögonblickligen. Det är som två sammanflätade katter som skickas ut åt varsitt håll i rymden. De är båda både döda och levande. En flyger förbi vårt rymdskepp. Vi tittar på den och då är den död. I samma ögonblick är också katten som flög åt andra hållet död. Enligt kvantmekaniken vet vi detta utan att ens behöva titta på katten – för de är just sammanflätade. Ja, och det ansåg också många fysiker som ifrågasatte kvantmekaniken under 1900-talets första halva. De menade att egentligen har partiklar bara dolda instruktioner som vi inte kan se. Katten är alltså förutbestämd att vara död eller levande och det som kvantmekaniken menar är slumpmässighet är bara en illusion. Och hur ska två partiklar kunna skicka ögonblickliga signaler till varandra när universums högsta hastighet är ljusets? 1964 bevisade fysikern John Stewart Bell teorin som i dag kallas Bells olikhet. Den beskriver hur man genom experiment kan bevisa att de här delarna av kvantmekaniken faktiskt stämmer. Sedan dess har experiment också gjorts. Och de visar att nej, det finns inga dolda instruktioner. Och ja, partiklar kan vara sammanflätade och påverka varandra direkt utan att ljusets hastighet sätter stopp. För det är som att de inte verkar behöva några signaler för att det ska ske. Det är för sådana experiment årets Nobelpristagare i fysik – Alain Aspect, John Clauser och Anton Zeilinger – prisas. De har också lyckats bevisa andra märkligheter. En är att partiklar kan bli sammanflätade utan att ens ha varit i kontakt med varandra. Ett annat experiment av Anton Zeilinger och hans medarbetare visar att det går att överföra ett okänt kvanttillstånd från en partikel till en annan genom vad som nu kallas kvantteleportation. Ja, men vi har troligtvis bara sett början. Manipulering av kvanttillstånd är grunden i så kallade kvantdatorer som nu börjar bli allt bättre. Men det ger också nya möjligheter att skicka information. ”Den första kvantrevolutionen gav oss transistorn och lasern. Med dagens verktyg att manipulera system av sammanflätade partiklar står vi mitt uppe i en ny omvälvning”, skriver Kungliga Vetenskapsakademin som delar ut priset.
Friday, April 26, 2024