Partiklene som påvirker fortida

Årsak – virkning. To ord vi er vant til å se i akkurat den rekkefølgen. Ikke så rart, årsak har en tendens til å komme før virkning, du påvirker fremtida, ikke fortida. Men må det nødvendigvis være sånn? Kanskje ikke i kvantefysikkens verden.

Kvantefysikken forteller oss hvordan veldig små ting, for eksempel elementærpartikler og atomer, oppfører seg. Kjernen i kvantefysikken er sannsynlighet – vi kan ikke si hvor en partikkel er før vi ser etter, men vi kan si noe om hvor det er sannsynlig at den befinner seg. Partikler kan også hoppe gjennom vegger og påvirke hverandre på tvers av enorme avstander, noe som kan få merkelige konsekvenser, for eksempel retrokausalitet.

• Les: Kvantefysikk-gjennombrudd: Har skilt en partikkel fra dens egenskaper

Skremmende på avstand

Retrokausalitet er tanken om at det vi gjør i dag kan påvirke ting som skjedde i fortida. Et tankeeksperiment av det hypotetiske slaget: Du har to esker, i hver av dem ligger det en ball som oppfører seg som en partikkel – en ball er rød, en ball er blå. Hadde dette vært vanlige baller hadde det vært en rød ball i den ene eska, og en blå ball i den andre. Men siden vi nå må forholde oss til kvantemekaniske lover er begge ballene både blå og rød samtidig, helt til du åpner eska og ser etter. Først da velger naturen en av mulighetene – en ball blir rød og en blå. Du åpner ikke eskene, i stedet gir du den ene eska til en venn, som tar den med seg hjem.

Når du åpner eska di ser du at din partikkelball er blå, og da blir din venns ball automatisk rød. Det er flere måter å forklare dette på. Én av dem er at vi lever i et multivers, og at du befinner deg i akkurat det universet der din ball er blå. I et annet univers er den rød. En annen er at partikler kan vite om hverandre over store avstander, uten å kommunisere. Fysiker Bjørn Hallvard Samset forklarer:

– «Spooky action at distance», som Einstein kalte ideen, er målt til å være virkelig. I ytterste konsekvens betyr det at hvis ting er satt opp riktig, så kan det å påvirke en partikkel på den ene siden av universet, ha en virkning på en annen partikkel helt på den andre siden, akkurat samtidig. Loven om at vi ikke kan kommunisere raskere enn lyset brytes ikke, fordi de to partiklene alltid var «samme objekt».

• Les: Lever vi i et multivers?

En tredje forklaring er retrokausalitet, noe Matthew S. Leifer og Matthew F. Pusey nylig har publisert en rapport om i Proceedings of The Royal Society A.

– For å komme frem til «spooky action at a distance», har vi antatt at rekkefølgen til hendelser er absolutt. Først skjer en årsak, så kommer en virkning. Hvis vi nå gjetter på at påvirkninger kan skje bakover i tid, så kan hele effekten forsvinne. I stedet blir tolkningen at målingen vi gjør på den ene siden av universet, påvirker det som skjedde da partiklene ble laget – langt bakover i tid, sier Samset.

Leifer og Pusey har vist at hvis kvantefysikkligninger har tidssymetri – at partiklene oppfører seg likedan hvis vi reverserer et forløp som de gjør hvis tida går vanlig vei, altså fremover – så må naturen rett og slett kunne ha retrokausalitet.

Kontroversielle teorier

– Kvanteteorier er kontroversielle. Vi vet hvordan vi skal bruke matematikken, men det er ikke noe konsensus for hvilken virkelighet det beskriver, sier Leifer til Gizmodo.

Samset sier at kvantefysikk egentlig bare er et sett med matematiske lover, som lar oss forutsi resultatet av eksperimenter.

– Tenk deg at du har ligget lam og blind i en seng hele livet, og så finner noen plutselig en måte å kommunisere med deg på. Siden de er forskere, er det første de gjør å lære deg Newtons lover for bevegelse. Du lærer deg hvordan ting oppfører seg når de kastes, faller og blir skutt ut av kanoner, og hvis noen spør så kan du regne ut resultatet av et eksperiment på forhånd. Men hva ER disse tingene som kastes, faller og skytes? Ville du klart å tenke ut hva en ball ER, når du aldri har sett en, holdt en eller kastet en selv? Dette er situasjonen for kvantefysikk. Vi kan regne, men vi har ingen intuisjon for hva tingene vi regner på egentlig ER.

Hvis kvantene nå skulle vise seg å kunne ha retrokausalitet, å påvirke hverandre bakover i tid, så betyr det ikke at det kan gjelde for mennesker også. Kvanter oppfører seg pussig.

– Retrokausalitet er en mulig tolkning av kvantefysikken. Den er i tråd med en del av de andre, men ikke alle. Det den nye artikkelen viser er at å anta at retrokasualitet er virkelig, ikke ødelegger noe for matematikken. Dermed er det en helt OK tolkning, på nivå med alle de andre. Verken mer eller mindre sær, og kanskje bedre på noen områder.

Han presiserer at det er viktig at vi tester alle antakelsene våre:

– Vi har lenge bare antatt at årsak-virkning-rekkefølgen gjelder for kvanter som for alt annet. Å slakke på den gjetningen kan være nyttig, når vi forsøker å forstå hva i alle dager de driver med, de bittesmå partiklene som til syvende og sist er våre egne minste bestanddeler.

Leifer sier at det er massevis av folk som jobber med å finne ut hvordan ting egentlig henger sammen, og om vi klarer å lage en helhetlig teori basert på ting som faktisk eksisterer.

– Jo flere vinkler vi kan angripe problemet fra, jo bedre.