Grundlegende Annahmen der Physik Erfordern die Zukunft Einfluss auf die Vergangenheit

Bild; Luca Biada/Flickr

Eine der weithin akzeptierten physikalischen Theorien macht keinen logischen Sinn. Die Quantenmechanik, die Theorie, die bestimmt, die auf kleinstem Raum, Kräfte, die unsere menschlichen Gehirne zu akzeptieren, dass einige wirklich verrückte, unbequeme Realitäten. Vielleicht Leben wir in einer Welt, wo bestimmte Beobachtungen kann die Kraft, die unser Universum zu ast in mehrere Dateien. Oder vielleicht Handlungen in der Gegenwart Einfluss auf Dinge, die früher in der Zeit.

Ein Physiker-team hat einige zu denken, und erkannte, dass diese letztere Idee, genannt retrocausality, ist eine Folge von bestimmten Interpretationen der Quantenmechanik, und deshalb bestimmte Interpretationen über die Natur der Wirklichkeit. Ihre neue Papier ist mehr ein “was-wäre-wenn”, ein Erster Blick auf, wie man einige dieser quantenmechanischen Interpretationen arbeiten. Einige Leute, die ich fragte, dachte die Arbeit war wichtig, einige dachten, es war egal. Andere wiederum fühlten sich die Autoren interpretation der Quantenmechanik vermeidet die Probleme, die durch das neue Papier. Aber egal, was die Quantenmechanik zwingt uns einige unbequeme Schlussfolgerungen über die Welt.

“Die Grundlagen der Quantentheorie sind sehr umstritten. Wir sind uns alle einig, wie die Theorie, aber es gibt keinen Konsens über die Realität, die es uns gibt,” Studie Autor Matthew Leifer aus der Chapman Universität sagte Gizmodo. Dies ist eine ungewöhnliche situation für eine Theorie in der Physik, da andere Theorien basieren meist auf intuitive Dinge können wir sehen und zu testen. Quantum mechanics’ Mathematik, und seine Vorhersagen, beschreiben Sie die Welt perfekt, aber es ist irgendwie unmöglich zu begreifen, was tatsächlich geschieht, über die Gleichungen.

Die Quantenmechanik startet mit der Beobachtung, dass bei der kleinsten Skala, Stopfen, egal ob es Licht oder ein Stück von einem atom, kann handeln gleichzeitig wie eine Welle und ein Teilchen. Das bedeutet, dass befassen sich Wissenschaftler mit einem gewissen Grad von Wahrscheinlichkeit, wenn es um die kleinen Dinge. Senden Sie ein Elektron durch ein paar von parallelen Schlitzen in einem Hindernis, und du wirst sehen es auf die Wand hinter der absperrung wie ein Punkt. Aber wenn Sie senden mehrere Elektronen,, sehen Sie ein Streifenmuster aus, als wenn Sie reiste, wie eine leichte Welle. Sie können nicht Vorhersagen, wo genau ein Elektron getroffen zu werden, aber Sie können erstellen Sie eine Liste der wahrscheinlichsten spots.

“Wir sind uns alle einig, wie die Theorie, aber es gibt keinen Konsens über die Realität, die es uns gibt”

Das Problem ist, beschreiben Teilchen mit Wahrscheinlichkeiten führt zu einige schmutzige Sachen. Wenn Sie haben zwei Teilchen, die Interaktion und die angeborenen körperlichen Eigenschaften beruht auf der anderen, dann Ihren zugehörigen Wahrscheinlichkeiten, und damit auch Ihre Identitäten miteinander verflochten sind. Als ein Beispiel, sagen wir, es sind zwei Taschen, und jeder hat zwei Kugeln, rot oder grün. Geben Sie eine Tasche zu Ihrem Freund. Die Quantenmechanik gibt nur Wahrscheinlichkeiten, dass Sie Ihre Tasche enthält entweder ball Farbe, und das ist alles, was Sie wissen vor der Beobachtung. An menschlichen Maßstäben, jeder Beutel enthält bereits eine rote oder grüne Kugel. Aber auf die Teilchen skalieren die Quantenmechanik sagt, dass beide Kugeln sind rot und grün gleichzeitig—bis Sie Aussehen.

Das ist seltsam auf Ihre eigene, aber es kam noch schlimmer. Wenn Sie an Ihrem ball, den anderen ball nimmt automatisch auf die andere Farbe. Wie funktioniert die andere Kugel weiß, dass Sie angeschaut? Vielleicht gibt es versteckte Physik-oder schneller-als-Licht-Reisen, mit dem Informationen mitgeteilt werden. Eine beliebte interpretation ist die, dass wir Leben in einem Multiversum. In diesem Fall werden die Wahrscheinlichkeiten sagen nichts über den ball, aber über das Universum in dem wir Leben. Zu sehen, eine bestimmte Kugel Farbe bedeutet nur, dass Sie sich in das Universum, wo Sie Ihre Tasche hatte Sie den grünen ball. In dem anderen Universum, das sah man einen roten ball.

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So wollen die Forscher wissen, welche dieser Interpretationen richtig ist. In Ihrer neuen Papier, Sie speziell angegangen Fällen, wo die Beobachtung der erste ball direkt beeinflusst den ball in die andere Tasche, die durch irgendeine form von Kommunikation. Auf den ersten Blick, erfordert dies Informationen Reisen schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Und das nervt, denn es gibt bereits eine Theorie, die sagt, nichts kann schneller als das Licht Reisen. Aber das ist okay, sagen die Forscher, wenn die Dinge beeinflussen können, andere Dinge in der Zeit zurück. Vorwärts in der Zeit, ich würde Blick auf meine roten ball, dann deine Tasche würde auf mysteriöse Weise enthalten, die einen grünen ball. Die retrocausality Fall sagt, daß rückwärts in der Zeit, wir wissen schon beide ball Farben, und meine Kugel muss rot sein, weil Sie bereits wusste, dass Ihre Kugel war grün. Dann, die Bälle gehen in der Tasche versteckt, wo Sie sich rot und grün gleichzeitig. Im Grunde, in diesem Fall, Sie können nicht führen Sie ein experiment, wo Sie kontrollieren können, um die Auswirkungen der Zukunft auf die Vergangenheit.

Diese Idee, die von Ereignissen in der Gegenwart beeinflussen, die Dinge in der Vergangenheit ist eine mathematische Folge von ein paar der Autoren Annahmen. Die erste Annahme ist, dass die Quantenmechanik genügen sollte Ihre definition von Zeit-Symmetrie, wie viele andere physikalische Theorien. Das bedeutet, dass die Teilchen sich Verhalten soll, die gleiche Weise, sowohl vorwärts als auch rückwärts abgespielt—ein Billard-ball, der eine stationäre ball gleich aussieht, egal, wie Sie spielen Sie das Band ab. Die Theorie sollte auch sein, “real”, wie Leifer sagt. Dies bedeutet, dass die Teilchen mehr als eine Liste von zahlen aus, sondern sind tatsächliche Dinge, die sich Verhalten, der derselbe ist gestern, wie Sie morgen, und haben Eigenschaften, die angeboren sind oder nicht, ob der Experimentator in der Lage ist, Sie zu beobachten.

Fügen Sie die Mathematik, und nach dem neuen Papier veröffentlicht, in Proceedings of the Royal Society A in der vergangenen Woche, boom. Wenn Sie möchten, dass Ihre Theorie “der Zeit symmetrisch,” und arbeiten jeden Tag das gleiche, retrocausality erforderlich ist.

Die meisten würden sagen, das ist schrecklich, natürlich. Wenn die Dinge beeinflussen können, andere Dinge in der Vergangenheit, dann wer kümmert sich um alle von der Wissenschaft? Warum etwas testen, wenn das Ergebnis könnte die Ursache der Ursache? Leifer hat eine Lösung anzubieten—eine Art block-Universum, in dem Ereignisse in Raum und Zeit, führen nicht zueinander, sondern passen zusammen wie ein puzzle. Aber diese Idee ist noch nicht entwickelt worden, in eine mathematische Theorie, noch.

Im Grunde, wenn retrocausality wahr ist, dann ist die Ursache-und-Wirkung ist eine illusion aufgrund der Tatsache, dass die Menschen nur die Dinge in eine Richtung. Das Papier ist nur der Umgang in was-wäre-wenn hier, und nicht in den Einzelheiten, wie dies Wirkung zeigen würde, abgesehen von der in Experimenten. Aber der Effekt würde gebaut werden, die in die Struktur des Universums.

Im Grunde, wenn retrocausality wahr ist, dann ist die Ursache-und-Wirkung ist eine illusion aufgrund der Tatsache, dass die Menschen nur die Dinge in eine Richtung.

Einige Physiker nicht finden diese Idee überzeugend. Christopher Fuchs von der University of Massachusetts, Boston hat mir gesagt, dass diese sogenannten block-Universen “sind weder lebendig, noch gezwungen, noch bedeutsam für mich.” Er nimmt sich vor, diese Bedingungen von den Philosophen William James und bedeutet, dass die Hypothese klingt nicht wie eine echte Möglichkeit. Es nicht zwingen ihn, eine Entscheidung zu treffen die eine oder andere Weise, und im wesentlichen, es ist nicht bahnbrechend. “In meinem Geist eine weit praktikablere Weg wurde bereits zugange ist durch sehr unterschiedliche überlegungen,” die Behandlung der Beobachter des Universums, als der wichtigste agent, und Sortieren zu vermeiden, die unmöglich zu beobachten.

Physiker Sean Carroll vom CalTech dachte, dass das neue Papier war interessant, aber er passiert, wie die schon-seltsam viele-Welten-Theorie, die besagt, dass unterschiedliche Ergebnisse manifestieren sich in verschiedenen Universen beschrieben, unter den gleichen probabilistischen Beschreibung. Das ist das einzige, wo, in der rot/grünen ball Fall gibt es eigentlich zwei Universen, eines, wo ich sah den roten ball und einen, wo ich sah den grünen ball. “Es ist Zeit perfekt symmetrisch und reversibel unter die herkömmlichen Definitionen ab”, sagte er. “Und es ist sicherlich nicht erforderlich retrocausality. Also wie üblich, wenn Sie bereit sind, ernst zu nehmen, die viele-Welten-innerhalb der wave-Funktion… und noch viel weniger Verrücktheit ist impliziert durch die Quantenmechanik auf andere Weise.” Im wesentlichen, er ist bereit, Handel mit der Verrücktheit der retrocausality für die Skurrilität der vielen Welten.

Aber ein weiterer Experte Sprach ich mit war, weit mehr zu vergeben, und stattdessen Gedanke, diese Arbeit als einen wichtigen go/no-go-Idee für diese Linie des Denkens. “Dieses Papier stellt eine mathematische Aussage um retrocausality”, sagt Renato Renner von der ETH Zürich in der Schweiz. “Es sagt, vielleicht brauchen wir es, wenn wir wollen, Zeit, Symmetrie”, eine Theorie, die noch funktioniert, wenn Sie spielen die Physik in umgekehrter. Er dachte, das Papier war eines der ersten Stücke der Forschung machen, wie eine gut definierte Aussage über das Konzept.

So jetzt haben Forscher saß und zerstörte Ihre Gehirne über eine Lösung für ein problem, das nur entsteht, wenn Sie davon ausgehen, bestimmte Dinge über die Welt—in anderen Worten, es ist eine neue Idee, es ist nur eine Voraussetzung des Universums, wenn Sie davon ausgehen einige andere Dinge, und es ist eine Art von fringe. Aber jetzt, egal wie du es verstehen willst, das Gewebe des Universums, sind Sie gehen zu müssen, um etwas zu akzeptieren, das fühlt sich lächerlich an, sei es ein Multiversum, schneller-als-Licht-Kommunikation oder vielleicht sogar eine Welt, in der die Zukunft beeinflusst die Vergangenheit.

“Es gibt eine erhebliche Gruppe von Menschen, die versuchen, die Frage zu verstehen, was wirklich vor sich geht, und können wir konstruieren, eine Theorie basiert auf Sachen, die wirklich existiert, gibt”, sagte Leifer. “Je mehr unterschiedliche Ansätze, die wir denken können und ausprobieren, desto besser.”

[Proceedings of the Royal Society A]