Natuurkundigen uit Zwitserland beweren dat de kwantumfysica in principe het gedrag van objecten in de macrokosmos niet consistent kan verklaren. Dit maakt het niet mogelijk om het te gebruiken voor een volledige beschrijving van het universum en duidt op de misvatting van alle interpretaties van de kwantummechanica, aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
“Stel je voor dat je een kwantumcasino binnenloopt en ermee instemt een munt op te werpen in ruil voor een belofte om je 1.000 euro te betalen als het geld opkomt, anders geef je de dealer de helft van dat bedrag. Ons gedachte-experiment laat zien dat beide waarnemers tegengestelde resultaten zullen krijgen, die onmogelijk te verifiëren zijn”, schrijven de wetenschappers.
Wetenschappers zijn al lang geïnteresseerd in waarom we het fenomeen van kwantumverstrengeling - de onderlinge verbinding van de kwantumtoestanden van twee of meer objecten, waarbij een verandering in de toestand van het ene object onmiddellijk wordt weerspiegeld in de toestand van een ander - niet kunnen waarnemen in de wereld van alledaagse objecten.
Tegenwoordig verklaren natuurkundigen de afwezigheid van zulke "vreemde verbindingen", zoals Einstein het uitdrukte, tussen twee appels en andere zichtbare objecten door het feit dat ze worden vernietigd als gevolg van decoherentie - de interactie van dergelijke verstrengelde objecten met atomen, moleculen en andere manifestaties van de omgeving en een onomkeerbare schending van de kwantumtoestand.
Dus hoe groter het object, hoe meer het in contact komt met de omgeving, en hoe sneller de kwantumbinding zal vervallen. Deze beslissing leidde tot veel nieuwe geschillen - waar "begint" en waar "eindigt" de kwantummechanica, of het het gedrag van macro-objecten beïnvloedt en of het mogelijk is om deze grens te vinden tussen de "wereld van de kat van Schrödinger" en de "appel van Newton".
Veel wetenschappers geloven tegenwoordig dat deze grens niet bestaat en dat de wetten van de kwantumwereld alle processen in het "macro-universum" goed beschrijven. Er zijn ook ‘sceptici’ - in 1967 kwam de beroemde Hongaarse natuurkundige Eugene Wigner met een gedachte-experiment, de zogenaamde ‘vriendparadox’, dat eerst wees op de fundamentele beperkingen van de kwantummechanica.
Renato Renner en Daniela Frauchiger van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich hebben de ideeën van Wigner uitgebreid en gebruikt om te testen of kwantumfysica kan worden gebruikt om processen in het macro-universum te beschrijven.
In hun gedachte-experiment nemen niet één, maar meerdere paren waarnemers tegelijk deel, van wie er één een kwantumexperiment uitvoert, en hun "vrienden" proberen de resultaten van deze metingen te raden, wetende dat een van de beginvoorwaarden van de experimenten is. Om dit te doen, maken ze "kopieën" van de eerste onderzoekers en hun installaties in hun laboratoria en doen ze er hun eigen metingen aan.
Promotie video:
Nadat ze al hun interacties hadden beschreven met behulp van formules die volgens de regels van de kwantummechanica zijn gebouwd, analyseerden de wetenschappers welke resultaten zulke paren "experimenteerders" zouden krijgen.
Het bleek dat dergelijke waarnemers altijd tot tegengestelde conclusies zullen komen, als ze hetzelfde proces of object van de macrokosmos observeren, als ze de principes van de kwantummechanica gebruiken om hun experimenten te beschrijven. Dit suggereert op zijn beurt dat de kwantumfysica in zijn huidige vorm echt niet kan worden gebruikt om macroscopische processen en het werk van het hele universum als geheel te beschrijven.
Al deze berekeningen kunnen, zoals de onderzoekers opmerken, in de toekomst worden geverifieerd, wanneer de eerste universele kwantumcomputers worden gemaakt. Dergelijke computersystemen zullen, zoals Renner en Frauchiger opmerken, de rol van dergelijke experimentatoren op zich nemen en wetenschappers in staat stellen in de praktijk te weten of de kwantumfysica dergelijke beperkingen werkelijk heeft.
