Egy friss kísérlet új fényt vet a kvantumvilág működésére: tudósok olyan fotonokat hoztak létre, amelyek egyszerre 37 különböző dimenzió mentén írhatóak le. Ez a felfedezés nemcsak a kvantumfizika eddig ismert határait feszegeti, hanem azt is megmutatja, hogy a valóság sokkal összetettebb, mint ahogyan azt a klasszikus fizika alapján elképzeltük.
A fizika történetében időről időre születnek olyan felfedezések, amelyek alapjaiban kérdőjelezik meg a valóságról gondolkodásunkat. Ahogyan arra a Popular Mechanics cikke is rávilágít, a kvantumvilág pontosan ilyen terület: egy láthatatlan, mégis mindent átható szintje a létezésnek, ahol a megszokott szabályok nem mindig érvényesek.
Itt a részecskék nem feltétlenül ott vannak, ahol lenniük kellene, az ok és az okozat kapcsolata elmosódhat, és olyan jelenségek válnak lehetővé, amelyek a klasszikus fizika szemszögéből nézve egyszerűen elképzelhetetlenek. Az elmúlt évek kutatásai egyre világosabban mutatják, hogy a kvantumvilág mennyire más logika szerint működik, mint az a valóság, amelyet nap mint nap megtapasztalunk.
A klasszikus és kvantumfizika szembenállása
A klasszikus fizika szerint a világ működése kiszámítható és helyhez kötött törvények alapján írható le. Egy tárgyra az hat, ami közvetlenül körülötte van, a kauzális kapcsolatok pedig jól követhetők, teljesen ellentétben a kvantumvilággal.
Ennek egyik legismertebb példája a kvantum-összefonódás. Ez a jelenség azt mutatja meg, hogy két részecske összekapcsolódhat függetlenül attól, milyen messze helyezkednek el egymástól. Egy részecske állapotának megváltozása azonnali hatással lehet a másikra, mintha a távolság nem is létezne, ez a furcsaság pedig már önmagában is komoly kérdéseket vet fel a valóság természetéről.
A nemlokalitás és a kvantumvilág paradoxonjai
A kvantum-összefonódás jelensége vezet el a kvantumfizika egyik alapfogalmához: a nemlokalitáshoz. A nemlokalitás azt jelenti, hogy a részecskék nem kizárólag a közvetlen környezetük hatására viselkednek úgy, ahogy, hanem távolról is befolyásolhatják egymást.
Ezt az ellentmondást írja le a Greenberger–Horne–Zeilinger-paradoxon, amely kimutatja, hogy a kvantumelmélet nem magyarázható lokális realista módon. Bizonyos esetekben a matematikai leírások olyan abszurd következtetésekhez vezetnek, ahol a klasszikus logika teljesen csődöt mond, akár olyan formában is, hogy egyenletek szerint 1 egyenlő −1-gyel. Ezek a paradoxonok kulcsszerepet játszanak abban, hogy megértsük, mennyire eltérően működik a kvantumvilág.
37 dimenzió egyetlen részecskében
Az egyik legújabb kutatás célja az volt, hogy feltérképezze, meddig lehet elmenni a kvantumvilág nemklasszikus működésének megismerésében, a tudósok ugyanis olyan fotonokat hoztak létre, melyek 37 különböző dimenzió mentén voltak leírhatóak. Ezek a dimenziók nem új, fizikai értelemben vett világokat jelentenek, hanem különböző kvantumállapotokat és referenciaértékeket, amelyek mentén a részecskék viselkedése vizsgálható.
Ahogyan az emberi tapasztalat három térbeli dimenzióra és egy idődimenzióra épül, úgy ezek a fotonok is több, egymással párhuzamos leírási tengely mentén léteztek. A különbség az, hogy a kvantumvilág dimenziói elvontak, matematikai és fizikai paraméterekhez kötődnek, nem pedig közvetlenül érzékelhető irányokhoz.
A kísérlet során a GHZ-paradoxon egy változatát koherens fénybe kódolták, a fény színének és hullámhosszának egységessége így lehetővé tette, hogy a fotonokat rendkívüli pontossággal manipulálják. Ennek eredményeként a kvantumvilág leginkább rendhagyó eddig ismert állapotát sikerült reprodukálni.
Mit árul el mindez a kvantumvilágról?
A kutatók szerint az eredmények arra utalnak, hogy a kvantumfizika még mindig messze nem teljesen feltárt terület. Bár az elmélet több mint száz éve létezik, könnyen lehet, hogy eddig csupán a felszínét értettük meg annak, hogyan működik a kvantumvilág valójában.
A magas dimenziójú kvantumállapotok vizsgálata új kutatási irányokat nyithat meg, és segíthet jobban megérteni azokat az alapelveket, amelyek a kvantumjelenségek mögött húzódnak. A tudósok pedig remélik, hogy ezek az eredmények a jövőben méginkább meglepő, de ugyanakkor elképesztő eredmények eléréséhez vezethetnek majd.
Forrás: