Naturvidenskab
Læsetid: 14 min.

Bliver du svimmel og forvirret af kvantemekanik? Godt. Så er du ved at forstå det

Det gode budskab er, at kvantemekanikken er vanvittigt vigtig. Uden den havde vi hverken MR-skannere, mobiltelefoner eller refleksfri brilleglas. Det dårlige er, at kvantemekanikken er vanvittigt svær at forstå, for den udfordrer vores verdensbillede radikalt. Mange af indsigterne skyldes en piberygende mand, der udskød sin bryllupsrejse, fordi han havde fået en vild idé
Det gode budskab er, at kvantemekanikken er vanvittigt vigtig. Uden den havde vi hverken MR-skannere, mobiltelefoner eller refleksfri brilleglas. Det dårlige er, at kvantemekanikken er vanvittigt svær at forstå, for den udfordrer vores verdensbillede radikalt. Mange af indsigterne skyldes en piberygende mand, der udskød sin bryllupsrejse, fordi han havde fået en vild idé

Jesse Jacob

Moderne Tider
20. februar 2021

Tryk play eller søg på ’Naturvidenskaben forfra’ i din podcast-app for at få artiklen oplæst.

Da Ulrich Busk Hoff var 24 år gammel, brugte han et år i en kælder under Paris på at observere, hvad der skete mellem to kolde spejle. Spejlene var næsten kølet ned til det absolutte nulpunkt, men også kun næsten. Der var stadig en lillebitte smule varme i dem, og det betød, at der af og til opstod en lyspartikel – en foton – ud af ingenting. Lidt tid eksisterede den og blev reflekteret mellem spejlene, indtil den igen forsvandt ud i ingenting. Og dér sad Ulrich Busk Hoff som kandidatstuderende på et rullende skuffedarium, fordi der ikke var kontorstole nok, og så fotonerne opstå og forsvinde som telegrafiske signaler på en skærm.

»Det var vildt,« siger han og ser op. »Det er noget, der opstår ud af intet.«

Så beder han om hjælp til at få skruet på en skive, der mest af alt ligner et instrument, man ville finde hos optikeren. Vi står i et lokale på DTU, hvor han nu arbejder, 38 år gammel, som kvantefysisk rådgiver.

Vi er mødtes for at gøre en naturvidenskabelig opdagelse. Eller for at sætte det på spidsen: Vi er mødtes for at undersøge, om det er kvantemekanikken eller den klassiske fysik, der hersker i verden.

Opgaven er ikke uvant for ham. I fire-fem år har han afholdt kurser i gør det selv-kvantemekanik på Folkeuniversitetet – primært for pensionerede ingeniører, men også for humanister, der ønsker at blive ført ind i denne mærkelige, subatomare verden.

Og den er virkelig mærkelig. Selv de mennesker, der burde forstå det bedst, kvantefysikere, der har brugt hele deres liv på det, er forvirrede.

»Jeg tror, jeg med sikkerhed kan sige, at ingen virkelig forstår kvantemekanikken,« har den amerikanske fysiker og nobelprismodtager Richard Feynman sagt.

Vores egen Niels Bohr har bemærket, at hvis man ikke bliver svimmel, når man først hører om kvanteteori, så har man ikke forstået et ord af det hele. Og hans tidligere assistent Werner Heisenberg, et af de unge genier, der var i den absolutte front under udviklingen af den banebrydende kvantemekanik, tog den skridtet videre, da han blev spurgt om, hvordan man skal forestille sig et atom: »Lad hellere være.«

Men det har vi nu ikke tænkt os.

Kvantemekanikken var en revolution, og uden den indsigt og de regneregler, der fulgte med, ville vi hverken have haft styr på atomernes opførsel eller have opfundet mobiltelefonen, laseren, computeren og meget af alt det andet omkring os. Kort sagt: Kvantemekanikken er en af de vigtigste teorier, der findes.

Derfor vil vi her forsøge at klatre op ad den mur af advarsler, der omgiver kvantefysikkens bizarre verden, og se ind over kanten. For når det kommer til stykket, er det en verden, som vi allerede bebor.

En radikal idé

Derinde bag muren står den unge danske fysiker Niels Bohr i Manchester og har lige fået en radikal idé. Året er 1912, og han er på studieophold i England, hvor han beskæftiger sig med noget af det allermest hotte i tiden: elektroner og atomer.

I årtusinder lå den atomare verden skjult for os. Men så opdagede fysikeren J.J. Thomson i 1897 elektronen, og godt et årti senere fandt Ernest Rutherford ud af, at atomets kerne er tætpakket, og at der mellem kernen og elektronerne mestendels er tomrum. Det ledte til ideen om, at atomet ligner solsystemet: I centrum hviler den positive kerne som en mægtig stjerne, og omkring den cirkulerer elektronerne som planeter rundt om solen.

Billedet er smukt og intuitivt forståeligt og desværre helt forkert. Sådan et atom ville aldrig kunne findes. Den negative elektron ville blive suget ind mod den positive kerne, dens cirkler ville blive mindre og mindre, indtil den ramte kernen, og hele atomet gik til grunde.

Men i 1912 står Bohr så og funderer over atomets ustabilitet og får en idé, der er så god, at han udskyder sin bryllupsrejse for at forfølge den: Hvad nu, hvis der kun findes helt bestemte baner, som elektronen har lov til at befinde sig i?

Den sidste idé bygger på en tanke, som den tyske fysiker Max Planck fik, da han i år 1900 ikke kunne få sine regnestykker til at gå op. Han studerede varmestråling, og for at få matematikken til at passe blev han nødt til at antage, at atomer kun kan afgive og optage strålingsenergi i små pakker. Eller, som han kaldte dem, i kvanter. Bare som et regnetrick, mente han. Det kunne ikke passe, at verden rent faktisk var sådan.

Men i 1912 fik Bohr så den tanke, at kvanterne har med selve atomets grundstruktur at gøre. Selv om elektronen kun har lov til at være i helt bestemte baner, kan den skifte mellem dem. Hvis atomet bliver tilført energi, bliver elektronen knipset til en bane, der ligger mere yderligt. Men på et tidspunkt hopper den tilbage til sin gode gamle bane, og når den gør det, så udsender den energi i form af lys.

Bohrs idé var radikal. Selve hoppet – kvantespringet – skal nemlig ikke forstås, som når man hopper fra sten til sten over en bæk. I sådan et hop berører man godt nok kun jorden enkelte steder, men ens krop er hele tiden kontinuerligt et sted i rummet. Når en elektron laver et kvantespring, så forsvinder den fra én bane og dukker spontant op i en anden. Aldrig har den befundet sig et sted på vejen mellem banerne – for det kan den ikke.

Det er her, kvanteteorien begynder at vise sig fra sin besværlige side.

Vilde tider

I flere år skumlede de etablerede fysikere over Bohrs teori. Den var for aparte! Det kunne ikke passe! Problemet var bare, at den var god. Den kunne i minutiøse detaljer forklare det lys, som udsendes af forskellige stoffer, og den kunne forudsige nye fænomener, som man endnu ikke kendte.

Det tog nogle år, men til sidst blev flere og flere overbevist om, at der vitterligt var noget om snakken.

Niels Bohr blev en international berømthed, der omkring sig i København samlede nogle af fysikkens mest visionære hjerner. Og de sad især i hovederne på meget unge mænd. De fleste af de fysikere, der var med til at udvikle kvantemekanikken i de vilde år 1925 til 1928, Heisenberg, Pauli, Jordan, Dirac, var i starten eller midten af 20’erne. Knabenphysik, blev det drillende kaldt. Drengefysik.

Drengene – og ikke mindst østrigske Erwin Schrödinger, der dog var 39 – arbejdede og gættede og regnede som gale og kom frem til, at selv om Bohrs teori var god, så var den ikke perfekt. Og inden årtiet var omme, stod de tilbage med en ny kvanteteori: kvantemekanikken.

Det bliver mærkeligere

Hvis man syntes, Bohrs teori hvilede på et aparte grundlag, så tager kvantemekanikken den lige skridtet videre: Der findes ikke nogen ’baner’, hvor elektronerne kan fise rundt. Faktisk kan man ikke sige noget om, præcis hvor elektronen befinder sig. Man kan kun sige noget om sandsynligheden for, at elektronen befinder sig et bestemt sted på et bestemt tidspunkt.

Det, vi er vant til at se som hårdt optrukne cirkler omkring et atom, skal altså nærmere forstås som en masse prikker af sandsynligheder, som så koncentrerer sig i noget, der kunne ligne uldne baner. De viser, hvor der vil være mere eller mindre sandsynlighed for at finde en elektron, men de viser ikke, hvor elektronen er. Som sådan giver ordet ’sted’ ikke rigtig mening i den subatomare mikroverden.

Og det gælder sådan set også for fotoner og alle andre partikler på det subatomare niveau.

Kvantemekanikken vendte meget på hovedet. Ikke mindst ideen om, at elektroner flyver rundt om atomkerner som planeter om solen. I stedet kan man kun sige, hvor det er mest sandsynligt at finde elektronerne. De små figurer her viser, hvor sandsynligheden er størst i forskellige tilstande af atomet hydrogen.

Kvantemekanikken vendte meget på hovedet. Ikke mindst ideen om, at elektroner flyver rundt om atomkerner som planeter om solen. I stedet kan man kun sige, hvor det er mest sandsynligt at finde elektronerne. De små figurer her viser, hvor sandsynligheden er størst i forskellige tilstande af atomet hydrogen.

Jesse Jacob

Helt generelt kan man sige meget lidt præcist, når det kommer til småting som atomer og partikler. Hvis kvantemekanikken er fysikkens nye grundlov, så lyder en af de første paragraffer, at verden består af uvished og sandsynligheder – det er et grundtræk ved naturen.

Så kan man selvfølgelig måle på det. Men det viser sig, at man ikke kan måle på en partikel uden at forstyrre den. Derfor kan man ikke både måle dens placering og dens hastighed samtidig. Man bliver nødt til at nøjes med at få et resultat enten for stedet (hvor man så ikke kender hastigheden præcist) eller for hastigheden (hvor man så ikke kan bestemme stedet).

Og mærkeligere endnu: Når du måler på partiklen, forstyrrer du den ikke bare. Du ændrer den også. Partikler er ’både-og’-typer. Hvis du stiller en partikel over for to døre, så vælger den at gå igennem dem begge. Samtidig. Det kan den, fordi den både kan opføre sig som en lille hård partikel og som en bølge.

Forestil dig to åbne døre stillet op i vandkanten – for en bølge er det intet problem at flyde igennem begge på samme tid. Hvordan partiklen opfører sig, afhænger af, hvilken type eksperimenter vi udsætter den for. Og det er først, når vi laver målingen – stiller to døre op på stranden – at partiklen er det ene eller det andet. Havde vi i stedet for de to døre lavet et andet eksperiment, havde den opført sig som en partikel. Måske.

Faktisk bryder kvantemekanikken fundamentalt med nogle af de helt centrale præmisser for den klassiske fysik: determinisme – at vi, hvis vi som i de gode gamle dage skyder en kanonkugle afsted og kender dens hastighed og bane, kan forudsige, hvor den vil befinde sig lige om lidt – og årsagssammenhæng. I kvanteverdenen kan ting ske uden årsag. Sådan er det bare. Som en lyspartikel, der opstår ud af ingenting mellem to meget kolde spejle i en kælder under Paris. Noget sker bare, uden at vi nødvendigvis kan forklare hvorfor.

Kort sagt er mikroverdenen totalt forskellig fra den verden, vi oplever omkring os. Til trods for, at alt det, vi omgiver os med – og vi selv – består af atomer. Det skyldes, at du skal samle ekstremt mange atomer for at lave en kanonkugle. Og selv om hvert enkelt atom opfører sig underligt, så vil deres gennemsnit opføre sig, præcis som vi forventer fra den klassiske fysik: gulvbrædderne holder, kaffemaskinen drypper, og stolen under dig bliver stående, hvor den står.

Plat eller krone

Ulrich Busk Hoff står i laboratoriet på DTU og splitter partikler. I forsøgsopstillingen foran os bliver laserlys skudt ind igennem først en lille gennemsigtig bølgeplade og så to forskellige, meget tynde krystaller. Det resulterer i, at hver lyspartikel – foton – fra laseren bliver splittet op i to fotoner. De to nye fotoner er helt ens. Og på grund af deres rejse gennem først bølgepladen og så krystallerne er de også i en såkaldt superposition.

Fotoner – og elektroner og andre partikler – kan være i mange tilstande samtidig: bølger eller partikler, roterende den ene eller den anden vej. Vi kan regne på sandsynligheden for, at en foton er enten det ene eller det andet eller det tredje, men indtil vi måler den, er den faktisk i alle tilstande samtidig. Dét er en superposition.

Når vi så laver et eksperiment og måler på fotonen, så kollapser superpositionen, og fotonen registreres enten som en bølge eller en partikel. Men det betyder altså ikke, at den også var det før målingen.

Og ikke nok med det. De fotoner, som Ulrik Busk Hoff står og laver, er også i en såkaldt ’sammenfiltret tilstand’. Og nu er vi inde at pille ved et af de mærkeligste fænomener i hele denne i forvejen mærkværdige kvanteverden. Hold godt fast:

At fotonerne er sammenfiltrede, vil sige, at de, selv om de er hver sin partikel, stadig har en relation til hinanden. Det svarer meget forsimplet til, at du tager en mønt og flækker den på langs, lægger den ene halvdel i en konvolut og beder en ven tage den med til Australien. Stående foran Operahuset kan din ven åbne konvolutten – det svarer til, at vi foretager en måling – og konstatere, at hun står med plat. Og derfor vide, at du sidder i København med krone.

Den store forskel på mønter i vores makroverden og kvanteobjekter er, at det i kvanteverdenen er ubestemt, helt indtil din ven åbner konvolutten, om den indeholder plat eller krone. Hele vejen i håndbagagen i flyveren er den hverken det ene eller det andet.

Men hvad betyder det?

Alt dette kunne Einstein ikke acceptere. Og ærligt talt er det svært at bebrejde ham.

Ved en konference i 1927 kom han hver dag med udspekulerede tankeeksperimenter, der skulle sende kvantemekanikken til tælling. En fysiker skrev hjem til sine kolleger og beskrev, hvordan de to giganter, Einstein og Bohr, tørnede sammen: Einstein kom »frisk hver morgen som en trold af en æske med nye argumenter«, hvorefter Bohr »altid rygende på sin pibe, ud af filosofiske røgskyer, knuste det ene argument efter det andet«.

De to, Bohr og Einstein, havde et varmt personligt venskab, men kvantemekanikken kunne Einstein ikke tage til sig. Det kunne ikke passe, at verden var sådan. Fuld af så meget uforudsigelighed. Som han sagde: Gud er udspekuleret, men han er ikke ondskabsfuld.

Bohr mente derimod, at kvantemekanikken beskriver, hvad vi kan vide om verden. Ikke hvordan verden er. Det skal ikke forstås sådan, at han mente, det hele var ren konstruktion. Men når vi søger at danne os billeder af, hvad der foregår og hvorfor, så kommer vi til kort.

For langt de fleste fysikere førte det med årene til en pragmatisk position: Shut up and calculate, som det er blevet formuleret. Vi har en værktøjskasse med kvantemekaniske regneregler, der virker, og som har ført til fantastiske teknologiske landvindinger. Hvad det hele så betyder, er der alligevel ingen, der kan begribe.

Men i nyere tid er de gamle diskussioner mellem Einstein og Bohr blevet fundet frem igen, og der er blevet gjort nye opdagelser ved at undersøge de tankeeksperimenter, de udsatte hinanden for, og som man dengang ikke kunne teste.

Det er spooky

Noget, Einstein virkelig stejlede over, hænger sammen med de sammenfiltrede tilstande, som Ulrich Busk Hoff står og laver på DTU. Hvis man lader de to sammenfiltrede partikler bevæge sig væk fra hinanden, vil man ifølge kvantemekanikken ved at ændre den ene partikel også ændre den anden partikel. Uanset om de befinder sig en milliard lysår fra hinanden. Det kunne Einstein ikke acceptere – han kaldte det spooky action at a distance.

Groft sagt svarer det til, som andre også har formuleret det, at du står i Sharks Poolhall i Aarhus og snurrer en billardkugle rundt, og i samme øjeblik begynder kuglens identiske tvilling i en poolhall i Sydney at snurre den modsatte vej. Det er jo absurd – at kuglerne vil kunne påvirke hinanden hurtigere end lysets hastighed, og uden at der er kræfter, der virker imellem dem. Det ville åbne for en Pandoras æske af paradokser, inklusive tidsrejser.

Bohr var naturligvis uenig i den tolkning – tingene fungerer bare anderledes i kvanteland – og sådan diskuterede han og Einstein frem og tilbage i midten af 1930’erne.

Et par årtier senere fandt en irsk fysiker, John Stewart Bell, på, at han ville teste, om sammenfiltring er virkelig eller bare noget, vi går og drømmer om. Så han satte sig ned ved sit køkkenbord og udtænkte en ligning, som – hvis Einstein havde ret, og sammenfiltrede partikler ikke findes – ville give et resultat på mellem -2 og 2. Hvorfor det netop drejer sig om disse tal er matematisk teknisk, men det holder.

Den ligning bliver kaldt Bells ulighed, og det er den, vi er ved at teste på DTU med vores sammenfiltrede, spaltede fotoner.

Den nye verdens grundlov

Det kræver 16 forskellige målinger og resultater at teste. Ulrich Busk Hoff beder om hjælp til at dreje en skive i forsøgsopstillingen til vinklen minus 67,5 grader. Derefter til 112,5 grader og 157,5. På skærmen dukker resultat på resultat op. Det er svært at sige, om det ser lovende ud.

»Så skal vi have rykket denne her til 45 grader,« siger han. »Tilbage på 22,5. Så 67,5, tak. Og 112,5. Og den sidste 157,5. Så må vi se, om vi er heldige.«

Når ret skal være ret, er vi ikke de første, der har fået den idé at teste Bells ulighed. Faktisk lykkedes det i 1980’erne en franskmand ved navn Alain Aspect at lave et forsøg, der kunne undersøge, om de sammenfiltrede tilstande findes eller ej. Han og hans hold af forskere sendte to sammenfiltrede fotoner langt væk i hver deres retning og udsatte dem derefter samtidig for målinger. Forsøget blev fulgt intenst af denne avis, hvor videnskabsjournalist Tor Nørretranders rapporterede hjem fra de sidste faser. Og målingerne viste, at Einstein tog fejl. Bells ulighed blev brudt.

Dét er virkelig spooky. Det sætter fed streg under, hvor lidt den lillebitte subatomare verden ligner den verden, vi mennesker dundrer rundt i.

Ulrich Busk Hoff trykker på skærmen på computeren, og udregningen foregår i løbet af et splitsekund. Vores resultat: 2,7.

»Sandelig jo,« siger han.

Vi har brudt Bells ulighed. Vi har vist, at verden ikke følger den gamle fysiks love. Det er kvantemekanikken, der er den nye verdens grundlov.

Kilder: Kvanterådgiver Ulrich Busk Hoff, professor i faststoffysik Per Hedegård, professor i videnskabshistorie Helge Kragh, lektor i kvantefysik Jonatan Bohr Brask (ja, han er i familie med den Bohr), fysiker Niels Chr. Alstrup. ’Store danske videnskabsfolk: Niels Bohr’ fra DR. Bøger: ’Spaltningen’ af David Favrholdt, ’En kort historie om næsten alt’ af Bill Bryson, ’Kvantemekanik – Atomernes vilde verden’ af Klaus Mølmer, ’Quantum Language and the Migration of Science Concepts’ af Jennifer Burwell.

Serie

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Hele serien findes også som oplæste artikler – du kan høre dem ved at klikke på afspilleren inde i selve artiklen.

Serien er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste artikler

  • Vi ved, at hjernen er en vidunderlig maskine, men vi kan ikke finde manualen

    25. september 2021
    Hjernen er kroppens mest gådefulde organ, der både kan forklares kemisk og elektrisk, som et landkort og som et netværk, som en helhed og som enkeltdele – men vi mangler stadig en samlet forståelse af, hvordan den fungerer. Efter 350 års udforskning gør vi status over et meget stort mysterium
  • Du bliver hele tiden tændt og slukket – det hedder epigenetik, og uden det var du død

    18. september 2021
    Menneskets grundopskrift finder vi i dna’et. Men dna er ikke nok i sig selv – for at livet skal kunne udvikles i al sin variation, kræver det et styresystem. Noget, der sørger for, at de rigtige gener tændes og slukkes på de rigtige tidspunkter. Epigenetik, kalder man det, og da man for omtrent 25 år siden opdagede, hvor komplekst og dynamisk det er, fik forskerne virkelig travlt
  • Sådan ser det ud, når to videnskaber ryger i totterne på hinanden over lidt gammelt dna

    11. september 2021
    For et årti siden begyndte genetikere at trække fortids-dna ud af gamle knogler og komme med bombastiske konklusioner om menneskets forhistorie. Imens stod arkæologerne på sidelinjen og så, hvordan deres kundskab blev verfet til side. To meget forskellige videnskaber var på kollisionskurs
Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Bjarne Toft Sørensen

En kommentar til:
"Når en elektron laver et kvantespring, så forsvinder den fra én bane og dukker spontant op i en anden".

Er der reelt nogen mulighed for at afgøre, om det er den samme elektron, der dukker op i en anden bane?

"De viser, hvor der vil være mere eller mindre sandsynlighed for at finde en elektron, men de viser ikke, hvor elektronen er".

Skulle der ikke snarere have stået "hvor en elektron er" i stedet for "hvor elektronen er"? Ved man overhovedet, om der er en elektron, før man har fundet den? Eller er elektronen der overhovedet ud over i det øjeblik, hvor man finder den?

" --- en foton er enten det ene eller det andet eller det tredje, men indtil vi måler den, er den faktisk i alle tilstande samtidig. Dét er en superposition".

Er det ikke mere korrekt at sige, at den først er i en tilstand i kraft af at vi måler på den i stedet for at sige, "faktisk i alle tilstande samtidig"? Ligesom at tid kun er tid i kraft af en måling og en ikke - tid, når den ikke måles. Altså, at det i en vis forstand er målingen, der muliggør tiden?

" --- at det i kvanteverdenen er ubestemt, helt indtil din ven åbner konvolutten, om den indeholder plat eller krone. Hele vejen i håndbagagen i flyveren er den hverken det ene eller det andet".

Holder analogien? "Hele vejen i håndbagagen" - ved vi overhovedet, om den er med i håndbagagen? Ved vi ikke først, at den er der, i det øjeblik vi, ifølge "konvolutten" åbner den og konstaterer, at den er den? Men det fortæller jo ikke noget om, hvorvidt den har været med hele vejen?

Jeg vil foreslå lidt mere dyrevelfærd i den forbindelse, - det er på tide schrödingers kat får lov til at komme ud i det fri og få lidt frisk luft.

Lillian Larsen, Anders Reinholdt, Peter Beck-Lauritzen, Alvin Jensen, Erik Karlsen og Morten Balling anbefalede denne kommentar
Morten Balling

Pauli var kendt for at være skrap og kritisk overfor hans kollegers arbejder, og var ikke bange for at kalde noget forkert, blot det manglede bevis. Han er også kendt for citatet "Det er ikke engang forkert", om en artikel som var vagt formuleret.

Det med "Shut up and calculate" er en sikker vinder. Det kan man ikke, og aktion skaber reaktion.

Når en superposition kollapser et sted i Universet så kan der jvfr. Einstein ikke ske noget "samtidig" et andet sted. Der findes ikke noget universelt nu. Information kan kun bevæge sig med lysets hastighed, men trækker man den tid fra, så er det spooky aktion at a distance, og det kan jeg godt forstå at selv Einstein havde svært ved at acceptere.

Det deterministiske univers lever i bedste velgående. To partikler som ineragerer skaber en årsag som leder til en hændelse som er en ny årsag til en ny hændelse ad infinitum. Forskellen kvantemekanikken skaber er at i hvert fald på det niveau vi begynder at kunne "se" ned til, bliver virkeligheden tilfældig.

Vi forstår stort set kvantemekanik ligesom vi forstår hypnose. Det virker, men vi ved dybest set ikke hvorfor. En anden måde at tolke det kvantemekanikken viser os er MWI (Many Worlds Interpretation). Det er en deterministisk model "all the way down". Måske står skildpadden vitterlig på en skildpadde ;)

Jesper Frimann Ljungberg, Alvin Jensen og Erik Karlsen anbefalede denne kommentar
Bjarne Toft Sørensen

@Morten Balling:
"Forskellen kvantemekanikken skaber er at i hvert fald på det niveau vi begynder at kunne "se" ned til, bliver virkeligheden tilfældig".

Netop derfor skal man vel også være kritisk i forhold til brug af ord, forestillinger og analogier, som anvendes i artiklen, fra den mekaniske fysiks og kausalitetens verden og fra dens tid - rum antagelser, i forsøg på at forklare sammenhænge i kvantemekanikkens verden.

Søren Fosberg

Jeg tænker man kan forstå det således:

Før man udtrækker vindertallene i et lottosystem er der for hver talkombination (lottorækken) en vis sandsynlighed (sandsynlighedsfordelingn) for at netop den bliver udtrukket - svarende til observation af partiklens position. Efter udtrækning kollapser sandsynlighedsfordelingen til enten en, vinderrækken (partiklens position) eller nul - for alle andre potentielt mulige rækker (dvs positioner af partiklen).

Mao, bølgefunktionen handler om de potentielle muligheder og tilhørende sandsynligheder for hvordan verden ser ud, kollapset af funktionen (observationen) definerer hvordan den faktisk ser ud. Fremtiden er bestemt som et antal potentielle muligheder som først bliver til virkelighed når de bliver observeret dvs en af de mulige kombinationer får sandsynlighed en mens alle andre sandsynlighed nul.

Problemet opstår hvis man vil forstå fremtiden som noget der allerede eksisterer. Det gør den ikke, kun som potentielle muligheder.

Bjarne Toft Sørensen og Jørgen Boelskov anbefalede denne kommentar

Der er i 2020 udgivet en superspændende bog, som kommer med mulige forklaringer på mange af de paradokser, som kvantemekanikken beskriver.

Bogen hedder "Enhed - videnskab og spiritualitet forenet"
Forfatteren hedder Eskild Tjalve

Bogen beskriver, som titlen antyder, et nyt verdensbillede, som både inkluderer esoterisk visdom og hardcore videnskab.

Bogen forklarer bl.a., hvordan elektroner kan springe fra en elektronskal til en anden øjeblikkeligt - uden at tilbagelægge afstanden mellem de 2 elektronskaller.

Bogen forklarer også hvad kvantemekanisk sammenfiltring er og hvordan det kan lade sig gøre.

Desuden behandles emnet bevidsthed.

Bogen har gode illustrationer og figurer.

Nikola Tesla, var en sublim videnskabsmand, fysiker og opfinder. Han opfandt bl.a. radioen, vekselstrømmen, vekselsstrømsmotoren mm. og tog mindst 300 patenter.

Nikola Tesla havde omkring år 1900 tæt kontakt til den indiske vismand og hindu munk Swami Vivekananda. Disse samtaler hjalp ham til en dybere forståelse af verden.

Nikola Tesla har bl.a. sagt følgende:
"Den dag videnskaben begynder at studere ikke-fysiske fænomener, vil den skabe større fremskridt på eet årti end i alle de foregående århundreder af dens eksistens"

"For at forstå Universets sande natur, må man tænke i begreberne energi, frekvens og vibration"

Hele rummet er fyldt med energi .... Det er et simpelt spørgsmål om tid, før mennesket vil lykkes med at knytte deres maskiner til naturens hjulværk."

Erwin Schrödinger (Nobelpris 1933) var en østrigsk fysiker og en af de centrale fysikere i kvantemekanikkens forståelse. Arbejdede i en periode for Niels Bohr. Han udledte Schrödingers Bølgeligning, som beskriver sandsynligheden for at finde et atoms elektron bestemte steder i feltet om atom kernen. Han var også inspireret af østens visdom, ud over at være en fremragende videnskabsmand. Erwin Schrödinger har bl.a. sagt følgende:

"Kvantefysikken afdækker en basal enhed i Universet"
"Mangfoldighed er kun tilsyneladende. I virkeligheden er der kun een bevidsthed"

"I evighed og altid er der kun eet og det samme nu. Nu'et er det eneste, som ikke har nogen ende."

Max Planck (Nobelpris 1918), var en tysk teoretisk fysiker, som blev ophavsmand til Kvantemekanikken og lagde navn til Plancks konstant, som bl.a. bruges til at beregne en fotons (lyspartikels) energi.

Han sagde bl.a.:
"Der eksisterer ikke stof som sådan. Alt stof opstår og eksisterer kun som følge af en kraft, der bringer partiklerne i et atom til at vibrere, og som holder dette miniature solsystem af et atom sammen. Vi må antage, at der bag denne kraft eksisterer et et bevidst og intelligent sind. Dette sind er alt stofs matrix."

Niels Bohr (Nobelpris 1922), bidrog afgørende til forståelsen af atomets struktur og udviklingen af kvantemekanikken, sagde bl.a.:
"Alt hvad vi kalder virkeligt, består af ting, som ikke kan betragtes som virkelige."
"Det modsatte af en korrekt erklæring er en falsk erklæring. Men det modsatte af en dybsindig sandhed kan meget vel være en anden dybsindig sandhed."

De ovenstående citater er taget fra bogen "Enhed - videnskab og spiritualitet forenet". Bogen kan varmt anbefales, men vær forberedt på, at den vil udfordre dit verdensbillede.

Eva Schwanenflügel, Hasse Poulsen og Estermarie Mandelquist anbefalede denne kommentar
Morten Balling

Kvantemekanikken befinder sig i grænselandet af vores viden. Det er derude hvor metafysikken trives, og selvom nogle fysikere stædigt skyr metafysik som ilden, så er de alle metafysikere.

Hvis vi virkelig skal have svesken på disken, så er problemet med fysikken at den viser os at virkeligheden fra molekylær skala og op kan betragtes som én stor deterministisk mekanisme, og det gør det utroligt svært at argumentere for fri vilje.

Da kvantemekanikken dukkede op kunne alle sige: Pyha, så var virkeligheden ikke deterministisk alligevel, og så kan vi jo godt have fri vilje. Det man overser her er at virkeligheden vitterlig er deterministisk i de skalaer vi kan opfatte, men mere væsentligt at det at det hele lader til at hvile på et fundament af terningekast. Det er ikke helt det vi opfatter som fri vilje. Det ser stadig ud til at vi er styrede robotter, nu blot styret af en stor random generator.

Den eneste reelle (spinkle) mulighed for fri vilje, hvis man ellers tror på fysikken, findes i MWI, og selv her er valg noget radikalt anderledes end det vi normalt opfatter det som. Alligevel er jeg så vild med min fri vilje, at jeg "vælger" at "tro" på MWI indtil den er manet i jorden. Hvis juryen stadig er ude, kan man ligeså godt holde med den fortolkning som passer med det man helst "vil". Meget uvidenskabeligt og meget selvmodsigende, bygget op på cirkulære argumenter, but "I'm only human" ;)

Fra artiklen: "Derfor kan man ikke både måle dens placering og dens hastighed samtidig."

Det fører jo uundgåeligt frem til følgende historie, som der findes flere udgaver af med andre temaer:
Werner Heisenberg (WH) bliver stoppet af en politibetjent (PB), fordi han kører for hurtigt.
PB: ”Er De klar over, hvor hurtigt, De lige kørte?”
WH: ”Nej, men jeg ved præcist, hvor jeg er!”

Ole Svendsen
20. februar, 2021 - 11:27
"Han udledte Schrödingers Bølgeligning, som beskriver sandsynligheden for at finde et atoms elektron bestemte steder i feltet om atom kernen. "

Det var nu ikke hensigten med Schrödingerligningen, for han kunne slet ikke lide KVANTEmekanik, men foretrak at beskrive det som stående bølger. På den tid (1926, hvor hans første artikel kom frem) blev hans "system" også kaldt bølgemekanik, hvor Heisenbergs metode blev kaldt kvantemekanik.
Bølgeligningens sandsynlighedsdel blev ikke indført af Schrödinger, men foreslået af Max Born som endda fik Nobelprisen for dette, selv om hans selv syntes, at hans bidrag til kvantefysikken lå et helt andet sted.

Morten Balling

@Ole Svendsen

Et af de store mysterier, måske det største, er hvad vores bevidsthed er for noget. Når man skiller en hjerne ad, finder man ikke nogen "sjæl" derinde. I hvert fald ikke en man kan se eller tage ud og føle på.

Descartes satte for alvor dualismen på landkortet, men dualismen har et problem. Hvis kroppen eksisterer i en fysisk virkelighed, og sjælen i en åndelig virkerlighed, og disse er separate virkeligheder, hvordan kan sjælen så styre kroppen, og hvordan kan sjælen mærke når vi fysisk slår os over fingeren med en hammer? Linket mellem noget åndeligt og noget fysisk må eksistere enten i den fysiske virkelighed eller i den åndelige virkelighed, og hvis linket eksisterer i en af virkelighederne, så er det stadig ikke muligt at forklare hvordan linket så kan påvirke noget i den anden virkelighed.

Hvis man skiller en computer ad, så kan man ikke finde softwaren, på samme måde som man ikke kan finde "the ghost in the machine". Alligevel kan software styre en printer, som er noget meget "fysisk". En del af problemet er ord. Materiel og fysisk er ikke det samme.

Ikke dermed sagt at jeg tror på en deitet eller "et liv efter corona", men hvis man tror at vi har forstået virkeligheden, så er der mange steder at pege på, hvor vi stadig er et stort spørgsmålstegn.

Nogle gange kan man i videnskabelige miljøer opleve en form for bashing af alt det vi endnu ikke kan sætte på formel. Sådan ala at de hellige er skudt i roen, og at vi derimod har styr på bollen. Så plejer jeg drillende at spørge:

Selv da Universet kom til Verden ifm. Big Bang, og lige siden, har tingene fulgt et regelsæt, vi prøver at beskrive med videnskaben, men reglerne var der tilsyneladende allerede "før" Big Bang, så hvor kom de fra? "Hvem" havde opstillet reglerne?

Så plejer der at blive ret stille :)

Ole Svendsen, Flemming Berger, Ole Henriksen og Erik Karlsen anbefalede denne kommentar

@Ole Svendsen

Til din liste over fremtrædende fysikeres hang til spiritualitet kan føjes, at Niels Bohr - udover at være lige dele fysiker og filosof selv - er set til foredrag med den danske mystiker Martinus Thomsen (1890 - 1981).

Martinus' verdensbillede (som i mine øjne er selv de mest systematiske filosoffer overlegent i dets logiske struktur og sammenhæng - hvilket måske heller ikke er så mærkeligt, hvis man tror på Martinus' egen forvisning om, at det ikke var noget, han tænkte sig til, men derimod noget, han iagttog på åndelig empirisk vis og der efter videreformidlede) er den bedste bro mellem religion og videnskab, jeg endnu er stødt på, og passer fint sammen med både kvantemekanikken og den klassiske fysik.

Søren Fosberg

Morten Balling: udtrykket "før Big Bang" som du bruger ovenfor implicerer jo at tiden er et slags baggundstæppe for universets udfoldelser. Giver det mening? Nej, det gør det ikke. Tid eksisterer kun i forhold til et eksisterende univers ligesom der i en eventuel slutfase, hvor al aktivitet er ophørt og entropien ikke længere vokser, heller ikke findes tid.

Selvom det er svært uden er det umuligt med begreber som absolut tid - og også absolut rum. De to begreber forudsætter velsagtens eksistensen af en æter, sådan som man antog indtil Einstein afskaffede den.

Vedr. kvantespring som bl.a. nævnt af Bjarne Toft og Ole Svendsen, altså elektronspringet i et atom fra en energitilstand til en anden uden nogen mellemliggende stadier og uden noget tidsligt forløb, ser det ud til at der faktisk er tale om en proces i både tid og rum. Se her:

https://www.scientificamerican.com/article/new-views-of-quantum-jumps-ch...

Bjarne Toft Sørensen og Morten Balling anbefalede denne kommentar

@Søren Fosberg
Ja, her fik jeg faktisk en sen 'mind blown' oplevelse da årsagen til at vi accelere ind imod jorden faktisk er krumningen af tiden som følge af jordens bøjning af rumtiden. Det afgørende for mig var netop at gå fra at opfatte tiden som noget absolut, den intuitive/naturlige opfattelse, og så til den mere fleksibel relative størrelse den, j.f. nuværende fysiske erkendelser, er.
Og hvis tiden kan bøjes/gradueres så kan den også stå stille og dette åbner derfor den mulighed at det netop ingen mening giver at snakke om før big bang/efter universets evt. varmedød.
Håber Information kommer forbi denne del af Einsteins relativitets teori.

Morten Balling

@Søren Fosberg

Jeg skrev "før" Big Bang, og ikke "før Big Bang". Før satte jeg i anførselstegn, fordi jeg tænkte at der nok var fysikkyndige som ville pointere at det ikke giver mening at tale om tid før tiden. Man kan heller ikke snakke om "nord for Nordpolen". Der var ikke noget udenfor det Univers som blev dannet (skabt ;) plejer vi også at sige.

Ved vi det? Jeg kan huske første gang jeg fik tanken om hvad der skete "før Big Bang". Jeg er helt med på at hvis tiden er en fjerde dimension, så må den nødvendigvis være skabt sammen med de andre dimensioner da Universet blev til, men kan vi helt ærligt være sikre på det?

Hvis det er sandt, så blev din fortid, nutid og fremtid dannet for ca. 14 milliarder år siden i en form for blokunivers. Det ville være skidt for den fri vilje. Derudover kan jeg huske at jeg dengang fik svaret at "der var ikke noget før Big Bang, og dermed giver det ikke mening at tale om hvad der udløste Big Bang". Det har man siden ændret mening om. Man skal ikke undervurdere at det videnskabelige miljø også kan være et kæmpe ekkokammer.

DOG! Og det spørgsmål stiller jeg gladeligt stadigvæk: Selv hvis vi ser bort fra "tiden før" Big Bang, så var alle reglerne der for hvordan Universet udvikledde sig fra t=0. Hvor kom reglerne fra (hvor kom Universet fra)? "Hvem" eller hvad stod bag dem?

Hvis man tror på Nick Brostrøm, så lever vi sandsynligvis i en computersimulation, og så er "skaberen" måske en eller anden alien teenager med en kæmpe kvantecomputer, som spiller en avanceret form for Sim City (husk backup plz.), men han sidder jo også et eller andet sted på kugleskallen af hans eget holografiske univers og grubler over, hvordan han er havnet der hvor han er. Så hvorfor var naturlovene "hugget i sten" fra det allerførste øjeblik?

olivier goulin

Schrödingerligningen var stort set en videreudviklning Hamilton's bølgemekanik med kvantiseret virkning.
Uden Lagrange-Hamilton formalismen havde der ikke været nogen Schrödingerligning. Derfor er det historisk helt korrekt at benævne Shrödingerligningen - Bølgemekanik.

/O

olivier goulin

Schrödingerligningen var stort set en videreudviklning Hamilton's bølgemekanik med kvantiseret virkning.
Uden Lagrange-Hamilton formalismen havde der ikke været nogen Schrödingerligning. Derfor er det historisk helt korrekt at benævne Shrödingerligningen - Bølgemekanik.

/O

Søren Fosberg

Man skal være varsom med at være skråsikker om disse ting, men ideen om at universet begyndte som et Big Bang uden "forhistorie" synes - for mig - at være en akausal begivenhed. Altså en begivenhed uden årsag.(?)

Universets eksistens er derfor et mysterie dvs det kan ikke,,, forklares på naturvidenskabens præmisser.

Det er svært at tro skulle være tilfældet.

Søren Fosberg

Man skal være varsom med at være skråsikker om disse ting, men ideen om at universet begyndte som et Big Bang uden "forhistorie" synes - for mig - at være en akausal begivenhed. Altså en begivenhed uden årsag.(?)

Universets eksistens er derfor et mysterie dvs det kan ikke,,, forklares på naturvidenskabens præmisser.

Det er svært at tro skulle være tilfældet.

Søren Fosberg

Man skal være varsom med at være skråsikker om disse ting, men ideen om at universet begyndte som et Big Bang uden "forhistorie" synes - for mig - at være en akausal begivenhed. Altså en begivenhed uden årsag.(?)

Universets eksistens er derfor et mysterie dvs det kan ikke,,, forklares på naturvidenskabens præmisser.

Det er svært at tro skulle være tilfældet.

Klavs Jørgensen

måske er det interessante ikke fysik eller kvantemekanik - men istedet transformationen, ændringerne og statistikken på komponenternes rejse fra den detaljerede makro verden (kvantemekanikken) til den større sammensætte verden (fysikken)?!
For- som jeg forstår det - så fokuseres der i de 2 forståelser på henholdsvis
"et resultat af noget andet som ikke nødvendigvis er det, vi troede det udsprang fra" og
"noget der helt sikkert er"!