Problem z klasycznym myśleniem
Twierdzenie Bella postawiło fizyków w trudnej sytuacji. Pokazało, iż żadna teoria oparta na lokalności, obiektywnej rzeczywistości i swobodnie wybranych pomiarach nie może w pełni odpowiadać przewidywaniom mechaniki kwantowej w naszej czterowymiarowej czasoprzestrzeni. Eksperymenty ze splątaniem kwantowym wielokrotnie to potwierdziły. Mechanika kwantowa sama w sobie ma głębokie problemy konceptualne. Nie wyjaśnia jasno, jak pomiary prowadzą do konkretnych wyników. Opiera się na paradoksach: obiekty zachowują się jednocześnie jak fale i cząstki, a odległe układy wydają się być ze sobą połączone w sposób naruszający nasze intuicje o lokalności. Richard Feynman wprost mówił o tarapatach, w jakich jesteśmy, jeśli wierzymy w mechanikę kwantową, ale nie kwantyzujemy grawitacji.
Jeśli twierdzenie Bella mówi nam, że intuicyjne, klasyczne wyjaśnienia efektów kwantowych nie mogą działać w zwykłej czterowymiarowej przestrzeni i czasie, to być może problem leży w samej czasoprzestrzeni – podkreśla Strubbe
Strubbe zadał fundamentalne pytanie: czy eksperymenty kwantowe naprawdę ujawniają dziwny wszechświat, czy może interpretujemy je z niewłaściwej perspektywy?
Piąty wymiar jako klucz
W proponowanej teorii dodatkowy, piąty wymiar działa jako parametr ewolucji. Pozwala to znanej nam czterowymiarowej czasoprzestrzeni ewoluować w zupełnie nowy sposób. To nie jest kolejny wymiar przestrzenny w klasycznym rozumieniu. To raczej dodatkowa “oś” wzdłuż której rozwija się rzeczywistość. Centralna idea brzmi rewolucyjnie: cząstki nie są od początku stałymi obiektami. Budują się ze ścieżek zwanych liniami świata, które stopniowo formują się w miarę postępu parametru ewolucji. Początkowo mogą wykazywać różnorodną dynamikę, ale powoli “blokują się”, aż wyłania się stabilny, klasyczny świat. Ten, który obserwujemy na co dzień.
Taka struktura naturalnie wyjaśnia splątanie kwantowe. Korelacje typu EPR, które Einstein nazywał “upiornym działaniem na odległość”, powstają, ponieważ wpływy propagują się wzdłuż linii świata jako funkcje dodatkowego parametru. Same cząstki nigdy nie przekraczają prędkości światła, ale efekty te mogą wydawać się niemal natychmiastowe dla obserwatorów uwięzionych w czterech wymiarach. Klasyczny eksperyment z podwójną szczeliną od zawsze stanowił zagadkę. Jak pojedyncza cząstka może “przechodzić przez obie szczeliny naraz” i tworzyć wzór interferencyjny? W pięciowymiarowej teorii pojedyncza cząstka jest opisywana przez wiele oddziałujących linii świata. Razem tworzą wzorce falowe, podczas gdy pojedyncza linia świata docierająca do detektora daje wynik przypominający cząstkę.
To, co uważam za najbardziej zaskakujące, to fakt, że kluczowe zjawiska kwantowe, takie jak splątanie i interferencja z podwójną szczeliną, mogą być wyjaśnione w tak jasny, klasyczny sposób w ramach tej pięciowymiarowej teorii – dodaje badacz
Grawitacja w tym modelu również zyskuje nowe wyjaśnienie. Efekty grawitacyjne powstają przez stopniowe relaksowanie potencjału grawitacyjnego lub krzywizny czasoprzestrzeni względem dodatkowego parametru ewolucji. Ponieważ zarówno materia, jak i grawitacja rozwijają się stopniowo w jednym kierunku, teoria naturalnie wyjaśnia, dlaczego czas płynie tylko do przodu.
Testowanie nowej rzeczywistości
Teoria nie jest tylko filozoficzną spekulacją , lecz generuje konkretne, testowalne przewidywania. Na przykład efekty takie jak “piana czasoprzestrzenna”, często oczekiwane w teoriach grawitacji kwantowej, w ogóle nie powstają w tym modelu. To oznacza, że przyszłe eksperymenty mogą rozstrzygnąć, które podejście jest prawidłowe. Jedna z najciekawszych prognoz dotyczy eksperymentu z podwójną szczeliną. Teoria sugeruje, iż informacja o tym, którą ścieżką podąża cząstka, mogłaby w zasadzie być uzyskana poprzez pomiary grawitacyjne bez niszczenia wzoru interferencyjnego. To byłoby bezpośrednie naruszenie standardowej interpretacji mechaniki kwantowej.
Czytaj też: Cząsteczka kobaltu jako kubit kwantowy. Komputery kwantowe coraz bliżej
Strubbe odwołuje się do brzytwy Ockhama: jasny pięciowymiarowy klasyczny opis rzeczywistości może być lepszy od teorii grawitacji kwantowej, które całkowicie porzucają intuicyjne zrozumienie. Zamiast akceptować, że rzeczywistość jest fundamentalnie dziwna i nielokalnie, możemy uznać, iż po prostu nie widzimy pełnego obrazu. Oczywiście teoria jest dopiero pierwszym krokiem. Wymaga dalszych prac, aby sprawdzić, czy może w pełni odtworzyć sukcesy mechaniki kwantowej, w tym model standardowy fizyki cząstek. Musi również pozostać ważna w ekstremalnych warunkach, takich jak okolice czarnych dziur.
