Meidän maailmassamme tapahtumat noudattavat tunnetusti aikajärjestystä niin, että menneisyys vaikuttaa nykyisyyteen ja nykyhetki tulevaisuuteen.
Kuvittele kuitenkin tilanne, jossa kaadut huomenna polkupyörällä, katkaiset jalkasi – ja murtuma kipsataan jo tänään.
Näin saattaa käydä niin sanotussa kvanttimekaniikassa, joka on atomi- ja hiukkastason fysiikkaa.
Uuden kvanttiteorian mukaan atomaariset hiukkaset, kuten elektronit ja fotonit, pystyvät liikkumaan esteettömästi eteen- ja taaksepäin ajassa ja vaikuttamaan fyysisiin tiloihin.
Hiukkasilla on kytkös matkojen takaa
Teoria perustuu uuteen tulkintaan maailman merkillisimmästä koetyypistä, jossa hiukkaset lomittuvat.
Kun kaksi elektronia törmää kokeissa, niiden kvanttitilat lomittuvat – ne ovat välittömässä yhteydessä niin, että niiden tilat koordinoituvat. Kytkös voi olla olemassa siitä huolimatta, että elektronit sijaitsevat kilometrien päässä toisistaan
Ennen kuin kahden elektronin spin mitataan, hiukkaset pyörivät sekä myötä- että vastapäivään. Spin ilmenee vasta, kun itse mittaus tapahtuu.
Ja juuri sillä hetkellä, kun määritys todistaa toisen elektronin pyörivän vastapäivään, toinen valitsee aina päinvastaisen spinin – siitä huolimatta, että elektronien on mahdotonta vaihtaa tietoa, vaikka signaalit kulkisivat valon nopeudella.
Bohr ja Einstein väittelivät hiukkasista
Fyysikoiden perinteinen selitys ilmiölle on tanskalaisen kvanttimekaniikan isän, Niels Bohrin, käsialaa.
Bohr uskoi lomittuvien hiukkasten muodostavan yhteisen järjestelmän, jossa ne kytkeytyvät toisiinsa ajassa ja paikassa ja voivat koordinoitua keskenään silloinkin, kun ne ovat liian kaukana toisistaan kyetäkseen vaihtamaan viestejä. Kyse on kaukovaikutuksesta.
Niels Bohr väänsi 1930-luvulla kättä Albert Einsteinin kanssa, joka ei välittänyt kvanttimekaniikan epämääräisyydestä.
Einstein piti atomaarisia hiukkasia yhtä todellisina kuin biljardipalloja ja täysin riippumattomina siitä, mitataanko niitä vai ei.
Einsteinin käsityksen mukaan hiukkanen on aina tietyssä tilassa, vaikka tilaa ei tunnetakaan ennen sen määrittämistä.
”Jumala ei heitä noppaa”, fyysikko totesi hiukkasten kaksoistilasta kvanttimekaniikassa.
Einstein ei myöskään uskonut selitykseen hiukkasten koordinoinnista, jota hän kutsui ”aavemaiseksi kaukovaikutukseksi”.
Se soti hänen erityistä suhteellisuusteoriaansa vastaan, jonka oletuksiin kuuluu, että mikään ei voi ylittää valon nopeutta – ei edes kahden hiukkasen koordinointi.
Einstein uskoi sen sijaan, että fyysisen prosessin alkamiseen on paikallinen syy.
Uudet kokeet ratkaisevat kiistan – ehkä...
Kyse on paikallisesta reaalisuudesta. Bohrin ja Einsteinin puntit olivat tasan vuoteen 1982 asti, jolloin ranskalaisfyysikko Alain Aspect sai vaa’an kallistumaan Bohrin puolelle.
Aspect lähetti kaksi lomittunutta hiukkasta omiin ilmaisimiinsa, jotka olivat niin kaukana toisistaan, että hiukkaset eivät voineet vaihtaa tietoa signaaleilla mittaushetkellä.
Aspect todisti, että hiukkaset olivat koordinoituneet kvanttimekaniikan kaukovaikutuksen mukaisesti. Sittemmin monissa vastaavanlaisissa tutkimuksissa on päädytty samaan tulokseen.
Vaikka kysymys vaikutti ratkaistulta, Matthew Leifer yhdysvaltalaisesta Chapmanin yliopistosta ja Matthew Pusey kanadalaisesta teoreettisen fysiikan tutkimuslaitoksesta PI:stä esittivät vuonna 2018 uuden niin sanotun retrokausaliteetin teorian, joka voi lopulta yhdistää Bohrin kvanttimekaniikan ja Einsteinin suhteellisuusteorian.