Juni 23, 2024

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Extreme Horizonte im Weltraum können Quantenzustände in die Realität ziehen: ScienceAlert

Extreme Horizonte im Weltraum können Quantenzustände in die Realität ziehen: ScienceAlert

Es ist fast ein Jahrhundert her, seit Wissenschaftler den Grundstein für das Universum gelegt haben.

Durch eine komplexe Mischung aus Experiment und Theorie haben Physiker einen Motor entdeckt, der auf der Wahrscheinlichkeitsmathematik weit jenseits der Schnittstelle zur Realität aufbaut.

Es wird vage als bezeichnet Kopenhagener InterpretationDies nimmt die Theorie zugrunde, die der Quantenmechanik zugrunde liegt, dass alles als Möglichkeit beschrieben werden kann – bis wir es als Tatsache beschreiben müssen.

Aber was bedeutet das?

Trotz jahrzehntelanger Experimente und Philosophie hat sich die Kluft zwischen den instabilen Eigenschaften des Quantensystems und der Messung, die wir alle mit unseren eigenen Augen sehen, kaum verringert. Bei all dem Gerede über kollabierende Wellenformen, Katzen in Kisten und Beobachtereffekte sind wir dem Verständnis der Natur der Realität nicht näher als die frühen Physiker in den späten 1920er Jahren.

Einige Forscher glauben jedoch, dass Hinweise im Raum zwischen der Quantenphysik und einer anderen großen Theorie gefunden werden können, die im frühen 20. Jahrhundert geboren wurdej Jahrhundert – Einsteins berühmte allgemeine Relativitätstheorie.

letztes Jahrargumentierte eine kleine Gruppe von Physikern der University of Chicago über die bloße Anwesenheit eines Schwarzen Lochs irgendwo in der Nähe, das die Fäden der Masse in der Verwischung von Quantenzuständen zieht und es zwingt, ein Schicksal zu wählen.

Jetzt sind sie mit der Erwartung eines Follow-up zurück und bieten ihre Ansichten zu verschiedenen Arten von Interessenten in einem Vorabdruck an Peer-Review.

Stellen Sie sich ein kleines Stück Materie vor, das aus der Dunkelheit in einer versiegelten Schachtel auftaucht. Ungesehen ist es da in der Unschärfe von Vielleichts. Es hat keine einzelne Position im Schatten, keine bestimmte Rotation und keinen bestimmten Impuls. Am wichtigsten ist, dass jedes Licht, das es aussendet, auch auf ein unendliches Spektrum an Möglichkeiten fällt.

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Dieses Teilchen schwingt mit seinem Potential in einer Welle mit, die sich theoretisch bis ins Unendliche ausbreitet. Es ist möglich, dieses Spektrum von Möglichkeiten mit sich selbst zu vergleichen, so wie sich eine Welle auf der Oberfläche eines Teichs teilen und wieder zusammenfügen kann, um praktisch ein erkennbares Interferenzmuster zu bilden.

Doch jede Beule und jeder Stoß in dieser Welle, die sich ausbreitet, verschlingt sich mit einer anderen und schränkt die Bandbreite der Möglichkeiten ein, die ihr offen stehen. Sein Interferenzmuster ändert sich auf bemerkenswerte Weise und beschränkt seine Ergebnisse auf einen Prozess, den Physiker als Kohärenzverlust oder beschreiben Dekohärenz.

Dies ist der Prozess, den die Physiker Dane Danielson, Gautam Satishchandran und Robert Wald in einem Gedankenexperiment betrachteten, das zu einem interessanten Paradoxon führen würde.

Ein Physiker, der in die Kiste schaut, um das von einem Teilchen emittierte Licht zu erkennen, wird seine Umgebung unweigerlich mit verborgenen Teilchenwellen in Kontakt bringen, was zu einem gewissen Grad an Dekohärenz führt.

Aber was wäre, wenn jemand anderes über die Schulter schauen und das Licht, das das Teilchen aussendet, mit den Augen einfangen würde? Ebenso würden sie, indem sie sich mit dem vom Teilchen emittierten Licht verschränken, diese Möglichkeiten in der Teilchenwelle einschränken und sie weiter verändern.

Und wenn der zweite Beobachter auf einem fernen Planeten steht, Lichtjahre entfernt, und durch ein Teleskop in die Brust späht? Hier wird es seltsam.

Trotz der Jahre, die es dauerte, bis sich die elektromagnetischen Wellen aus der Box ausbreiteten, verwickelte der zweite Beobachter das Teilchen immer noch. Laut Quantentheorie sollte dies auch eine merkliche Veränderung der Teilchenwelle bewirken, was der erste Beobachter sehen könnte, lange bevor ein Kollege auf einer fernen Welt mit dem Bau seines Teleskops beginnt.

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Was aber, wenn der zweite Beobachter tief in einem Schwarzen Loch verschwand? Das Licht aus der Kiste könnte leicht durch seinen Horizont gleiten und in den verzerrten Abgrund der Raumzeit fallen, aber gemäß den Regeln der allgemeinen Relativitätstheorie können keine Informationen über sein verschlungenes Schicksal mit dem zweiten Beobachter jemals wieder einsickern.

Entweder ist unser Wissen über die Quantenphysik falsch, oder wir haben einige ernsthafte Probleme mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu lösen.

oder, entsprechend Danielson, Satishchandran und Wald, unser zweiter unabhängiger Beobachter. Die Linie ohne Wiederkehr, die das Schwarze Loch umgibt, bekannt als Ereignishorizont, fungiert selbst als Beobachter und verursacht schließlich die Dekohärenz von, nun ja, fast allem. Wie eine Horde riesiger Augen über das Universum hinweg, die beobachten, wie sich das Universum entfaltet.

noch kriechen? Es wird immer schlimmer.

Schwarze Löcher sind nicht das einzige Phänomen, bei dem sich die Raumzeit in eine Einbahnstraße erstreckt. Jedes Objekt, das genug beschleunigt wird, um sich der Lichtgeschwindigkeit zu nähern, wird tatsächlich irgendwann eine Art Horizont erfahren, von dem die Informationen, die es aussendet, nicht zurückkehren können.

Laut der jüngsten Studie des Trios sind diese „Rindler HorizonteEs kann auch eine ähnliche Art von Dekohärenz in Quantenzuständen erzeugen.

Das bedeutet nicht, dass das Universum in irgendeiner Weise bewusst ist. Umgekehrt könnten die Schlussfolgerungen zu objektiven Theorien darüber führen, wie sich Quantenzustände in absolute Messungen auflösen und wo Gravitation und Quantenphysik vielleicht zu einer umfassenden Theorie der Physik zusammenlaufen.

Das Universum ist immer noch kaputt, zumindest für den Moment.

Alles, was wir sagen können, ist, diesen Raum zu beobachten.

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Diese Forschung wurde in veröffentlicht arXiv.